Устройство управления тепловым режимом многофазного силового трансформатора

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ МНОГОФАЗНОГО СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА(71) Заявители Курилин Леонид Александрович Гинзбург Марат Львович Пекелис Всеволод Григорьевич Буславский Денис Николаевич(72) Авторы Курилин Леонид Александрович Гинзбург Марат Львович Пекелис Всеволод Григорьевич Буславский Денис Николаевич(73) Патентообладатели Курилин Леонид Александрович Гинзбург Марат Львович Пекелис Всеволод Григорьевич Буславский Денис Николаевич(57) Устройство управления тепловым режимом многофазного силового трансформатора,содержащее вентиляторный маслоохладитель, теплообменный аппарат, приспособленный для отвода тепла потребителю, насосы циркуляции масла, частотный преобразователь для управления приводами насосов и регулятор температуры масла, отличающееся тем, что вентиляторный маслоохладитель снабжен приводным затвором, а регулятор температуры состоит из связанных между собой непрерывно действующего фазного регулятора температуры масла на входе в бак трансформатора, периодически действующего регулятора температуры верхних слоев масла на выходе из бака трансформатора и корректирующего регулятора температуры охлаждающего масла, при этом непрерывно действующий регулятор своим выходом соединен с частотным преобразователем управления приводами насосов циркуляции масла для подачи его в зону размещения обмотки и сердечника фазы,периодически действующий регулятор своим выходом соединен с приводом затвора вентиляторного маслоохладителя, а корректирующий регулятор соединен с датчиком температуры масла на входе в бак трансформатора и с ручным задатчиком.(56) 1. ГОСТ 11677-85(СТСЭВ 1102-86). - М. Госкомитет СССР по управлению качеством продукции. Типовая инструкция по эксплуатации трансформаторов в Белоруссии. - Мн. 2004. 2. Заявка на изобретение РБ а 20020532, 2003. 27062006.04.30 Предложенная полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для эффективного регулирования температуры трансформаторного масла и утилизации тепла, выделяемого силовым трансформатором. Широко известно устройство управления тепловым режимом силовых трансформаторов посредством вентиляторов обдува трансформаторов, которые отводят тепло в окружающую среду 1. Температура масла при этом зависит от нагрузки. При низких температурах масла конденсируется влага, которая, попадая на изоляцию обмоток, может привести к ее пробою и существенно снизить ресурс работы маслонаполненных высоковольтных вводов. Когда увеличивается вязкость масла, имеет место перерасход электроэнергии на его циркуляцию, что приводит к выходу из строя контакторов регулирования напряжения под нагрузкой. Тепло, выделяемое в обмотках трансформатора, не используется, рассеиваясь в окружающей среде. Наиболее близким к предложенному является устройство управления тепловым режимом мощных силовых трансформаторов и отбора тепла от трансформаторного масла,содержащее вентиляторы обдува трансформатора, насосы циркуляции масла, теплообменный аппарат для передачи тепла от трансформаторного масла к охлаждающей жидкости, тепловой насос для повышения температурного потенциала охлаждающей жидкости и дополнительно тиристорный преобразователь частоты, от которого параллельно запитаны приводные электродвигатели всех насосов 2. Недостатком известного устройства является то, что в результате одновременного изменения скорости приводных электродвигателей насосов по усредненным значениям тока фазы и температуры масла без учета различных условий охлаждения обмоток и сердечников не обеспечивается максимально возможный отбор тепла. При этом запаздывание сигнала в сотни раз превышает скорость изменения токовой нагрузки и количество выделяемого тепла, что приводит к затягиванию процесса регулирования и ухудшению его устойчивости, снижению надежности работы трансформатора, ухудшению условий работы теплообменного аппарата, особенно теплового насоса. Задача, на решение которой направлена предложенная конструкция устройства, заключается в том, чтобы обеспечить поддержание постоянной температуры охлаждающего трансформаторного масла независимо от режимов работы трансформатора и меняющихся условий охлаждения, связанных с погодными явлениями (температурой воздуха, солнечным освещением, силой и направлением ветра). Поставленная задача решена в предложенной конструкции устройства управления тепловым режимом многофазного силового трансформатора, содержащего вентиляторный маслоохладитель, тепловой аппарат, приспособленный для отвода тепла потребителю, насосы циркуляции масла, частотный преобразователь для управления приводами насосов и регулятор температуры масла, тем, что в нем вентиляторный маслоохладитель снабжен приводным затвором, а регулятор температуры масла состоит из связанных между собой непрерывно действующего фазного регулятора температуры масла на входе в бак трансформатора, периодически действующего регулятора температуры верхних слоев масла на выходе из бака трансформатора и корректирующего регулятора температуры охлаждающего масла, при этом непрерывно действующий регулятор своим выходом соединен с частотным преобразователем управления приводами насосов циркуляции масла для подачи его в зону размещения обмотки и сердечника фазы, периодически действующий регулятор своим выходом соединен с приводом затвора вентиляторного маслоохладителя, а корректирующий регулятор соединен с датчиком температуры масла на входе в бак трансформатора и с ручным задатчиком. Благодаря непрерывному регулированию температуры масла обеспечивается эффективный тепловой режим трансформаторного масла, при котором потребитель тепла может максимально его утилизировать. 2 27062006.04.30 На чертеже изображена схема устройства управления тепловым режимом многофазного силового трансформатора. Устройство содержит в баке многофазный силовой трансформатор 1, затвор 2 с приводным двигателем 3, вентиляторный маслоохладитель 4, встроенный в линию 5 циркуляции масла насос 6, снабженный приводным двигателем 7, теплообменный аппарат 8,приспособленный для отвода тепла потребителю. Непрерывно действующий фазныйрегулятор 9 температуры масла на входе в бак трансформатора 1 соединен своим первым входом с датчиком 10 текущего значения тока фазы, вторым входом соединен с датчиком 11 частоты частотного преобразователя, третьим входом соединен с первым выходом корректирующего регулятора 12, а выход регулятора 9 соединен со своим частотным преобразователем 13. Периодически действующий регулятор 14 температуры верхних слоев масла на выходе из бака трансформатора 1 своим первым входом через блок 15 дифференцирования сигнала соединен с датчиком 10 тока фазы, вторым входом соединен с датчиком 16 температуры верхних слоев масла на выходе из бака трансформатора 1 и третьим входом соединен со вторым выходом корректирующего регулятора 12, а выход регулятора 14 соединен с приводом 3 затвора 2. Корректирующий регулятор 12 первым входом соединен с датчиком 17 температуры масла на входе в бак трансформатора 1 и вторым входом соединен с ручным задатчиком 18. Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме работы трансформатора 1 посредством затвора 2 отключен вентиляторный маслоохладитель 4, охлаждение обмотки и сердечника трансформатора 1 осуществляется посредством теплообменного аппарата 8. При изменении нагрузки трансформатора 1 меняется величина тока каждой фазы, измеряемая датчиком 10 текущего значения тока, которая поступает в качестве задающего сигнала на регулятор 9 и через блок 15 дифференцирования сигнала, определяющего скорость набора нагрузки, поступает на регулятор 14. Регулятор 9 изменяет значение регулирующей частоты частотного преобразователя 13, который меняет скорость вращения приводного двигателя 7 и тем самым производительность насоса 6 циркуляции масла, устанавливая расход масла, необходимый для отвода тепла, выделяющегося в обмотке фазы, определяемый величиной сигнала отрицательной обратной связи, поступающего от датчика 11 частоты частотного преобразователя на регулятор 9. Если в результате работы этого контура регулирования температура масла по показаниям датчика 16 изменится, в работу вступает регулятор 13, на который поступают сигналы от датчика 17 и задатчика 18 ручного управления. Последний с учетом транспортного запаздывания изменяет задание регуляторам 9 и 14. В режиме резкого набора нагрузки, включая режим короткого замыкания, вступает в работу регулятор 14, который по исчезающему сигналу, поступающему от блока 16 дифференцирования, через приводной двигатель 3 открывает затвор 2 и включает вентиляторный маслоохладитель 4. Устройство начинает работать в режиме комбинированного охлаждения трансформаторного масла. Когда сигнал от датчика 15 температуры масла на выходе из бака трансформатора 1 достигнет заданного значения, регулятор 14 закроет затвор 2 и остановит вентиляторный маслоохладитель 4, возвращая схему в исходное состояние. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3