Автотрансформатор, який працює при різних напругах, для з’єднання різних високовольтних систем електропередач

1. Автотрансформатор, який працює при різних напругах, для з'єднання різних високовольтних систем електропередач, який має: послідовну обмотку та загальну обмотку з сердечниками; вихідний вивід високої напруги; вихідний вивід низької напруги, певну кількість відгалужень, розташованих вздовж послідовної обмотки і сконфігурованих для вибіркового встановлення електричних зв'язків між послідовною обмоткою і принаймні одним вихідним виводом, вибраним з вихідного виводу високої напруги та вихідного виводу низької напруги, і принаймні одне додаткове відгалуження, розташоване вздовж загальної обмотки і сконфігуроване для встановлення вибіркового електричного зв'язку між загальною обмоткою та принаймні одним вихідним виводом, вибраним з вихідного виводу низької напруги і нейтрального вихідного виводу, при цьому певна кількість відгалужень і принаймні одне додаткове відгалуження сконфігуровані так, що будь-які дві з певної кількості різних високовольтних систем електропередач виконані з можли 2 (19) 1 3 Представлений винахід відноситься до силового автотрансформатора, який може працювати при різних напругах, для високовольтної системи електропередач, яка буде тут називатися політрансформатором. Термін «високовольтний,», як він тут використовується, відноситься до напруг, рівних приблизно 69 кіловольт (кВ) і вище. У силових трансформаторах такі напруги можуть забезпечувати номінальні потужності, що становлять приблизно 100 мегавольт-ампер або вище, або інші придатні номінальні потужності. У книзі "Magnetic Circuits and Transformers, Massachusetts Institute of Technology November 1977, ISBN-10:0-262-63063-XISBN-13: 978-0-26263063-4" розкривається основна конструкція автотрансформатора Коментується Фіг.1, наведена на сторінці 394 згаданої книги (Розділ XV), пояснюючи, що звичайний двоконтурний трансформатор, обмотки 1 і 2 якого з'єднані послідовно, відомий як автотрансформатор і що обмотка 1 часто називається послідовною обмоткою, а обмотка 2 - загальною обмоткою. Автотрансформатор може використовуватися для перетворення потужності при напрузі VH на потужність при нижчій напрузі VX, або у зворотному напрямі. Придатність винаходу полягає у можливості встановлення в одному й тому ж силовому автотрансформаторі різних вибіркових первиннихвторинних рівнів напруги на вході і/або виході (на додаток до регулювання вибраного рівня напруги), і у третинній обмотці так, що він забезпечує різні коефіцієнти трансформації, і може використовуватися для з'єднання між собою високовольтних електричних систем в багатьох трансформаторних станціях. Це створює контраст існуючим силовим трансформаторам у високовольтній мережі, які мають один рівень напруги на вході, а інший - на виході, маючи у більшості випадках можливість регулюватися на тому ж самому рівні напруги. Подібним чином, він досліджувався як прийнятне рішення, яке використовується як план роботи в аварійній ситуації у випадку аварії на підстанціях, де він потрібний, оскільки він може під'єднуватися до великої кількості систем електропередач у високовольтній мережі, яка, внаслідок аварії або іншого інциденту, потребує цього, так як він має різні рівні напруги, які вибираються, на вході і виході. Автотрансформатор, який може працювати при різних напругах, запропонований представленим винаходом, є силовим автотрансформатором, якому надані конструкційні і структурні характеристики, які оптимізують поєднання можливостей різних величин вхідної і/або вихідної напруги з обмеженнями по транспортуванню автотрансформатора, при цьому його розмір пристосований як для вимог безпеки так і для надання електроенергії, та до діючих положень щодо залізничного транспорту. Область заявки представленого винаходу пов'язана з передачею та перетворенням електроенергії з високою напругою. 92325 4 Більш точно, місія політрансформатора полягає у роботі в якості резервного автотрансформатора, який може використовуватися у випадку аварії в мережі з можливим з'єднанням з входом і/або виходом, та третинною обмоткою, які мають різні значення напруги. Компоненти для передачі напруги і струму, для полегшення передачі електроенергії від генераторних блоків до їх кінцевих користувачів, відомі і використовуються протягом тривалого часу в енергетичному секторі. Передача електроенергії вимагає високих рівнів напруги для зниження сили струму і, тому, мінімізації втрат енергії, пов'язаних з передачею. Таким чином, згадана передача електроенергії більш ефективна при високих рівнях напруги, тоді як її споживання з причин безпеки вимагає систему з низькою напругою. Тому, на різних підстанціях передавальної системи значення обох величин змінюється для оптимізації, з одного боку, передачі електроенергії, а, з другого боку - надання послуги, яка користується нею. Саме в цих підстанціях встановлені трансформаторні системи для з'єднання їх при різних значеннях напруги, яка змінюється на живлячому виході в залежності від характеристик їх наступного каскаду. Очевидно, у стаціонарних установках існують трансформатори, настроєні на точні рівні, маючи на увазі, що вони зручно сконструйовані для безперервного виконання своєї роботи. У випадку поломки або іншої подібної аварії, при якій потребується тимчасова заміна одного з цих трансформаторів, достатньо настроїти з'єднання з іншим трансформатором, що має ті ж самі характеристики, так, що при виявленні поломки можна було відновити первинний стан роботи. Це включає проблему, пов'язану з габаритами та вагою цих компонентів, маючи на увазі труднощі у транспортуванні та переміщенні резервного обладнання, яке вимагає спеціальні системи та засоби транспортування. Більше того, повинно бути стільки різних резервних блоків, скільки необхідно для різних величин напруги на вході та виході передавальних мереж. Ця проблема вирішується існуванням трансформаторів, які можуть працювати при різних значеннях напруги (політрансформатори), які, шляхом конфігурування різних внутрішніх з'єднань в обмотках індукційних котушок, дозволяють встановлювати різні значення напруги на вході і/або виході, і, тому, багато коефіцієнтів трансформації. Можливість вибору різних рівнів напруги в третинній обмотці надає додаткову користь. Ця характеристика використання різних напруг змушує збільшувати розмір трансформатора та вагу для тієї ж вихідної потужності, що додатково утруднює його транспортування та переміщення. Гарним засобом транспортування для цих важких та габаритних деталей обладнання є залізна дорога, що пояснює, чому елементи, які будуть використовуватися постійно, конструюються з дотриманням обмежень щодо згаданих транспортних засобів. 5 92325 6 Документ US-20030234639-A1 стосується ревикористовуються для усього цього, що полегшує зервного трансформатора, який може працювати живлення резервних частин. при різних значеннях напруги, і описує схему триУстановка виготовлена для встановлення поза фазного трансформатора з живлячою стороною, у межами приміщень і має відповідні розміри для якому живляча сторона та навантажувальна стотранспортування, які дозволяють демонтування рона здатні вибірково конфігуруватися між з'єдусіх допоміжних пристроїв, а потім при потребі нанням трикутником та з'єднанням по схемі зірка складання простим способом. під час використання, і у якому напруга на виході При транспортуванні вона може гарно розмівід живлячої сторони може вибиратися користуващуватися на залізничному вагоні і не перевищує чем серед багатьох напруг на виході під час викомаксимальну вагу. ристання засобами секційних перемикачів. ЗагаУ верхній частині складаються контактні виволом описується силовий трансформатор, ди, які під час транспортування, щоб не перевипідключений до високовольтних ліній електропещувати дозволені розміри, перевозяться у від'єдредач і розміщений поблизу кінцевих користувачів, наному стані. Контактні пристрої, інші допоміжні і в цьому описі не має посилання на габарити (ропристрої засоби перемикання відгалужень та різні змір та вагу) трансформатора, який має характезаземлення розташовані так, щоб задовольняти ристику, пов'язану з можливістю роботи при різних усі гарантії безпеки. величинах напруги, та на проблеми, пов'язані з Структура різних обмоток, які мають як первидами транспорту. винний так і вторинний контури автотрансформаПредставлений винахід відноситься до автоттора, виконана просто для того, щоб вхідну і/або рансформатора, який не потребує таких з'єднань вихідну напругу можна було встановлювати згідно трикутником або зіркою для отримання характериз вибраним з'єднанням. Третинна обмотка також стик, пов'язаних з можливістю роботи з різними виконана з можливістю вибору різних рівнів напрувеличинами напруги на вході або виході, ні секційги. них перемикачів, а також забезпечує рівні напруги, Рівні напруги вибираються за допомогою зміни які вибираються, на третинній обмотці. Ознаки внутрішніх з'єднань в автотрансформаторі. Політзапропонованого автотрансформатора та його рансформатор виконаний належним чином з багасконфігурованих простих з'єднань пов'язані з протьма виходами, належним чином з'єднаними із блемою транспорту, яка існує для високовольтних внутрішніми обмотками, для надання можливості силових трансформаторів для цього особливого забезпечувати різні коефіцієнти трансформації застосування (високовольтні лінії електропереЗ'єднання та виходи виконані у відповідності з усідач). Габарити цього типу трансформаторів є обма необхідними стандартами та вимогами для межувальними факторами для транспортування і забезпечення коректної роботи блоку, беручи до вони зазвичай збільшуються при включенні харакуваги усі діелектричні та електродинамічні умови, теристики, пов'язаної з можливістю роботи при пов'язані з цим типом силових трансформаторів. різних значеннях напруги. Тому, запропоновані тут Для доповнення опису з метою допомогти автотрансформатор з виходами, які мають різну кращому розумінню характеристик винаходу, до напругу, та проста конфігурація відгалужень виконього додано 3 аркуші креслень як його частина, нуються з максимальним розміром, який придатна яких необмежувальним чином зображено наний при видаленні знімних компонентів для рейкоступне: вого транспорту (застосовувані обмеження на Фіг.1 зображає вид збоку політрансформатора розміри та вагу для залізної дороги) в бажаному (автотрансформатора, який може працювати з географічному регіоні. багатьма значеннями напруги) в режимі перевеНам не відомі системи, які поєднують вищезення, тобто, з від'єднаними з'єднувальними та згадані характеристики, тобто вхід та вихід з різохолоджувальними компонентами мережі. ними значеннями напруги, які виконані з наданням Фіг.2, зображає вид спереду в тому ж режимі, максимальної потужності так, що вони можуть що зображений на Фіг.1. транспортуватися по традиційних залізничних сисФіг.3, зображає вид збоку автотрансформатотемах. ра в робочому режимі, готового для під'єднання до Силовий автотрансформатор (політрансформережі. матор), який може працювати при різних значенФіг.4 представляє вид зверху автотрансфорнях напруги, запропонований винаходом, є рішенматора з різними компонентами, які розглядаютьням, вибраним як ефективне, для поєднання ся з цієї точки зору. вимог резервного блоку для різних напруг на вході Фіг.5 представляє електричну схему з'єднань і/або виході, який має також максимально можливу автотраснформатора. потужність та відповідну конструкцію для дотриДивлячись на ці фігури, можна побачити зовмання вимог транспортування по залізниці. нішній вигляд та інші характеристики винаходу. Більш точно, політрансформатор, подібний до На Фіг.1 показано вид збоку автотрансформавикористовуваних силових трансформаторів, тора (політрансформатора), у якому ми можемо складається із зовнішнього кожуха або корпуса, побачити дві різні зони: одну на передній стороні який має у своїй конструкції кріпильні та опорні (1) (відсік, де розміщений перемикач відгалужень) засоби для усіх зовнішніх компонентів так, що мота іншу, яка утворює центральне тіло автотрансжуть встановлюватися контактні пристрої, охолоформатора (2) (активна частина автотрансформаджувальне обладнання та інші допоміжні пристрої тора, сердечник, обмотки та електропроводка). трансформатора. Стандартизовані компоненти У верхній частині цього центрального тіла знаходяться фіксатори (3) для встановлення різних 7 92325 8 виводів та допоміжних пристроїв. В режимі переча відгалужень. Охолоджувальне обладнання (10) везення автотрансформатора згадані виводи та необхідне для зберігання температури масла в допоміжні пристрої від'єднуються з причин безпеки межах дозволених рівнів, які зменшують втрату та для виконання інструкцій по перевезенню залізвнутрішньої енергії автотрансформатора. В цьому ною дорогою. варіанті виконання охолоджувальний контур може Частина (1) передньої сторони містить резертакож мати електронасоси (9), які полегшують там, вуари для масла, допоміжні компоненти та контде необхідно, вимушене охолодження. рольні відсіки охолоджувального обладнання, та Якщо ми маємо вид зверху автотрансформаперемикач відгалужень. тора в робочому режимі, то ми бачимо, як це сліЦентральне тіло (2) вміщує сердечник та обдує з Фіг.4, розташування вищезгаданих різних мотки автотрансформатора і лежить на тандемах компонентів з тими ж позиційними позначеннями коліс для переміщення установки. Використання що й на попередній фігурі. Позначений стрілкою тандемів коліс необов'язкове. перемикач (12) відгалужень дозволяє регулювати Згадані колеса (5) можна побачити на Фіг.2, напругу в певному інтервалі на тому ж рівні напруг. яка показує вид спереду автотрансформатора та Як перед цим було зазначено, різні рівні напередню частину з близької відстані. Тут придатпруги вибираються зміною внутрішніх з'єднань в ним чином встановлені завантажувальні кутові автотрансформаторі, які схематично зображені на з'єднання (4) для перевезення та піднімання автоФіг.5. На тій же фігурі схематично зображені точки трансформатора. зовнішнього з'єднання (виводи) (13), різні первинКоли обладнання знаходиться в робочому рені/вторинні обмотки контуру (15), третинного конжимі, то воно має конструкцію, зображену на Фіг.3. туру (14) та перемикач відгалужень (16). Тут можна побачити виводи первинного, вторинноВважається не потрібним вдаватися у цьому го (6) та третинного контуру (11), які будуть під'єдописі в подальші деталі для будь-якого фахівця у нуватися до різних високовольтних мереж електцій галузі, щоб зрозуміти об'єм винаходу та переропередач. ваги, які з нього випливають. Тут розміщений резервуар (7) для зберігання Матеріали, допоміжні пристрої, форма, розмір та утримування масла, звідки виходять трубки та та розміщення компонентів можуть змінюватися за інші трубопроводи до резервуару автотрансфорумови, що це не призводить суттєвої зміни винаматора. ходу. Під цим резервуаром знаходяться контрольТерміни, які фігурують в описі, повинні розуміний охолоджувальний відсік та відсік (8) перемикатися у найширшому контексті без обмеження. 9 92325 10 11 Комп’ютерна верстка А. Рябко 92325 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601