Устройство управления тепловым режимом мощных силовых трансформаторов и отбора тепла от трансформаторного масла

(51)701 27/10 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ МОЩНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ОТБОРА ТЕПЛА ОТ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА(71) Заявители Пекелис Всеволод Григорьевич Гинзбург Марат Львович Новаш Татьяна Анатольевна(72) Авторы Пекелис Всеволод Григорьевич Гинзбург Марат Львович Новаш Татьяна Анатольевна(73) Патентообладатели Пекелис Всеволод Григорьевич Гинзбург Марат Львович Новаш Татьяна Анатольевна(57) Устройство управления тепловым режимом мощных силовых трансформаторов и отбора тепла от трансформаторного масла, содержащее вентиляторы обдува трансформатора, насосы циркуляции трансформаторного масла и теплообменный аппарат для передачи тепла от трансформаторного масла к охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что содержит тепловой насос, установленный для повышения температурного потенциала охлаждающей жидкости, подаваемой в систему теплоснабжения, термопреобразователь для измерения температуры трансформаторного масла и измерительный преобразователь тока нагрузки силового трансформатора, подключенные к соответствующим аналоговым входам программируемого контроллера, к выходу которого подключен тиристорный преобразователь частоты для управления приводными электродвигателями всех насосов циркуляции трансформаторного масла, подключенными параллельно к его выходу. 9438 1 2007.06.30 Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для управления тепловым режимом мощных силовых трансформаторов (автотрансформаторов) и отбора тепла от трансформаторного масла с целью его утилизации. Известным устройством управления тепловым режимом автотрансформатораявляется применяемое заводом-изготовителем автотрансформаторов устройство ступенчатого автоматического управления группами охладителей, состоящими из одного маслонасоса и двух вентиляторов обдува 1, 2, 3. В свою очередь известно, что для отбора тепла от трансформаторного масла, используемого для отопления зданий и сооружений, расположенных на территории подстанции,применяются тепловые насосы (ТН) 5. Сочетание этих двух технических решений принято в качестве прототипа. Недостатком прототипа является то, что управление тепловым режимом силовых трансформаторов (температурой трансформаторного масла) происходит дискретно. В результате в зависимости от нагрузки автотрансформатора и температуры окружающего воздуха температура масла в процессе работы не остается постоянной, а изменяется в достаточно широком диапазоне. Это приводит к нескольким отрицательным последствиям. Во-первых, к неравномерности температурного поля автотрансформатора и вследствие этого к ухудшению диэлектрических свойств изоляции, которая работает в переменном тепловом режиме. При переменных нагрузках изоляция обмоток автотрансформатора подвергается воздействию переменных температур, что снижает срок ее службы 2. При низких температурах конденсируется влага, которая, попадая на изоляцию обмоток, может привести к ее пробою, кроме того, возрастает вязкость масла и энергетические затраты на его циркуляцию, а также существенно снижается ресурс работы маслонаполненных высоковольтных вводов. Во-вторых, имеет место перерасход электроэнергии на циркуляцию масла при низких нагрузках (ниже 40 ) и низкой температуре масла (ниже 40 С), когда значительно увеличивается его вязкость. В-третьих, при нестабильной температуре масла резко снижается эффективность применения теплового насоса, поскольку его производительность должна выбираться с запасом в расчете на самую низкую температуру масла при отрицательных температурах наружного воздуха. Целью изобретения является создание простого и дешевого устройства для обеспечения стабилизации температуры масла на любом заданном уровне, который устанавливается в зависимости от конструкции трансформатора и его эксплуатационного состояния, и повышение эффективности применения тепловых насосов. Поставленная цель достигается тем, что все рабочие циркуляционные масляные насосы(ЦМН) системы охлаждения трансформатора включены постоянно, питаясь от одного (общего) блока частотного регулирования скорости вращения приводных асинхронных электродвигателей - тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ), который изменяет кратность циркуляции масла таким образом, чтобы поддерживалась стабильная температура верхних слоев масла в трансформаторе независимо от его нагрузки и наружной температуры воздуха и соответственно равномерность температурного поля по всему трансформатору,а также обеспечивалась возможность эффективного использования тепла трансформаторного масла в системах теплоснабжения. Такое устройство позволяет обеспечить надежную работу трансформатора даже при перегрузке за счет увеличения кратности циркуляции масла сверх номинальной путем повышения скорости вращения двигателей насосов сверх номинальной. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства стабилизации температуры масла силового трансформатора путем регулирования скорости вращения насосов циркуляции масла. Устройство состоит из следующих основных узлов тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ) 1, циркуляционных масляных насосов (ЦМН) 2, силового трансформатора (Т) 3,термопреобразователя (ТП) 4, преобразователя тока (ПТ) 5, программируемого контроллера (ПК). 2 9438 1 2007.06.30 Предлагаемое устройство работает следующим образом. Текущие значения температуры трансформаторного масла измеряются с помощью термопреобразователя (ТП) с унифицированными выходными сигналами и передаются на аналоговый вход программируемого контроллера. Информация о температуре масла при необходимости может передаваться на подстанционный компьютер. Текущие значения величин тока нагрузки измеряются с помощью встроенных трансформаторов тока на вводах силовых трансформаторов и фиксируются приборами, установленными на панели управления обдувом трансформатора . Информация о токе нагрузки от измерительных преобразователей тока с унифицированными сигналами также передается на аналоговый вход промышленного контроллера (ПК). В контроллере осуществляется обработка поступающей информации о температуре масла и токах нагрузки трансформатора. По заданному алгоритму в зависимости от температуры масла и суммарных потерь в трансформаторе рассчитывается требуемая скорость вращения двигателей маслонасосов, значение которой преобразуется в управляющий сигнал и передается в виде вставки на вход тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ). На фиг. 2 приведена блок-схема устройства управления тепловым режимом мощных силовых трансформаторов. Источники информации 1. Сергиенков Б.Н., Киселев В.М., Акимов Н.А. Электрические машины. - М. Высшая школа, 1989. - 352 с. 2. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. - Л. Энергия, 1970. 432 с. 3. Петров Г.Н. Электрические машины. - М Энергия, 1974. - 240 с. 4. Мартыновский Тепловые насосы. - Л.-М. Государственное энергетическое издательство, 1955. - 192 с. 5. Воротницкий В.Э., Стасюкинас А.В., Щегольков Е.Е., Пекелис В.Г., Биндлер И.И. Использование теплоты нагрева трансформаторов для снижения расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций // Электрические станции. - 1989. -8. 6. Воротницкий В.Э., Люблин А.С. Использование потерь силовых трансформаторов для экономии электроэнергии на подстанциях. - М. Научно-учебный центр ЭНАС, 1995 172 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4