close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10053

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 01F 27/08
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
МАСЛА С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЕМОГО СИЛОВЫМИ
ТРАНСФОРМАТОРАМИ
(21) Номер заявки: a 20050377
(22) 2005.04.12
(43) 2006.12.30
(71) Заявители: Курилин Леонид Александрович; Гинзбург Марат Львович;
Пекелис Всеволод Григорьевич; Буславский Денис Николаевич (BY)
(72) Авторы: Курилин Леонид Александрович; Гинзбург Марат Львович;
Пекелис Всеволод Григорьевич; Буславский Денис Николаевич (BY)
BY 10053 C1 2007.12.30
BY (11) 10053
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Курилин Леонид
Александрович; Гинзбург Марат Львович; Пекелис Всеволод Григорьевич;
Буславский Денис Николаевич (BY)
(56) BY а 20020532, 2003.
SU 1820419 A1, 1993.
SU 1746412 A1, 1992.
WO 01/37292 A1.
JP 60062103 A, 1985.
GB 832920, 1960.
JP 57049210 A, 1982.
(57)
1. Способ автоматического регулирования температуры трансформаторного масла с
утилизацией тепла, выделяемого силовыми трансформаторами, путем регулирования температуры масла по входу в бак трансформатора, отличающийся тем, что посредством регулятора температуры масла регулируют температуру последнего по входу в бак
трансформатора путем непрерывного пропускания масла по линиям циркуляции, число
групп которых равно числу фазных обмоток трансформатора, через хладоагентные теплообменники, связанные с тепловыми насосами, и дополнительно регулируют температуру
масла по выходу из бака трансформатора путем периодического пропускания масла через
маслоохладители с вентиляторами обдува, параллельно подключенные к линиям циркуляции, при этом регулируют температуру масла по выходу из бака трансформатора пофазно-раздельно для каждой зоны размещения фазной обмотки и сердечника одной фазы
dIф2
среднего значения квадрата тока фазы Iф
трансформатора по изменению производной
dt
этой обмотки, где t - время протекания тока, и по изменению температуры верхних слоев
масла на выходе из бака, а температуру масла по входу в бак трансформатора регулируют
по изменению квадрата тока фазы Iф раздельно для каждой фазы.
BY 10053 C1 2007.12.30
2. Устройство для автоматического регулирования температуры трансформаторного
масла с утилизацией тепла, выделяемого силовыми трансформаторами, содержащее линии
циркуляции масла с насосами циркуляции масла, маслоохладителями с вентиляторами
обдува, хладоагентный теплообменник, связанный с тепловым насосом, и регулятор температуры масла, отличающееся тем, что каждая группа линий циркуляции масла, число
которых равно числу фазных обмоток трансформатора, выполнена с возможностью подачи
охлажденного масла в зону размещения обмоток и сердечника одной соответствующей ей
фазы и содержит хладоагентный теплообменник, связанный с тепловым насосом, запорный
орган для управления пропуском масла через маслоохладитель и регулятор температуры
масла, содержащий фазный регулятор температуры масла по входу в бак трансформатора,
выполненный в виде регулятора непрерывного действия, регулятор температуры верхних
слоев масла по выходу из бака трансформатора, выполненный в виде регулятора периодического действия, корректирующий регулятор температуры охлаждающего масла, устройство возведения в квадрат среднего значения тока фазы, преобразователь частоты
вращения привода электродвигателя насоса циркуляции масла и дифференциатор, при
этом фазный регулятор температуры масла соответствующими входами связан с первым
выходом устройства возведения в квадрат среднего значения тока фазы и с первым выходом корректирующего регулятора температуры охлаждающего масла, вторым выходом
соединенного с первым входом регулятора температуры верхних слоев масла, а входом - с
выходом датчика температуры масла на линии подачи его в зону размещения обмотки и
сердечника контролируемой фазы, регулятор температуры верхних слоев масла вторым и
третьим входами соответственно соединен с выходами дифференциатора и датчика температуры верхних слоев масла на выходе его из бака трансформатора, а выходом - с вентиляторами обдува маслоохладителя и входом запорного органа, устройство возведения в
квадрат среднего значения тока фазы вторым выходом соединено с входом дифференциатора, а входом - с выходом датчика текущего значения тока соответствующей фазы, выход
преобразователя частоты вращения привода электродвигателя насоса циркуляции масла
соединен с упомянутым электродвигателем для обеспечения возможности управления посредством фазного регулятора температуры масла подачей охлажденного масла в зону
размещения обмотки и сердечника соответствующей фазы.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для управления тепловым режимом мощных силовых трансформаторов и утилизации тепла охлаждающего трансформаторного масла.
Известны способ и устройство управления температурой охлаждающего трансформаторного масла, определяющей тепловой режим трансформатора, включающий ступенчатое двухпозиционное автоматическое регулирование температуры масла путем включения
и отключения вентиляторов обдува, обеспечивающих воздушное охлаждение масла за счет
рассеивания тепла в окружающую среду (Сергиенко Б.Н. и др. Электрические станции. М.: Высшая школа, 1989. - С. 352.).
Недостатком известных способа и устройства является то, что регулирование температуры осуществляется ступенчато. Это приводит к ряду отрицательных последствий:
во-первых, к неравномерности температурного поля трансформатора и вследствие
этого к ухудшению диэлектрических свойств изоляции и снижению срока ее службы;
во-вторых, отсутствует использование тепла, выделяемого трансформатором, что приводит к снижению КПД трансформатора в целом.
Известен также способ автоматического регулирования температуры трансформаторного масла с утилизацией тепла, выделяемого силовыми трансформаторами, путем регулирования температуры масла по входу в бак трансформатора (BY a 20020532, 2003).
2
BY 10053 C1 2007.12.30
Устройство для осуществления указанного способа содержит линии циркуляции масла с насосами циркуляции масла, маслоохладителями с вентиляторами обдува, хладоагентный теплообменник, связанный с тепловым насосом, регулятор температуры масла и
устройство регулирования скорости вращения приводных электродвигателей насосов
циркуляции масла, обеспечивающее стабилизацию температуры трансформаторного масла на заданном уровне (BY a 20020532, 2003).
Указанные способ и устройство, как наиболее близкие, приняты в качестве прототипа.
Прототип имеет следующие недостатки:
низкую устойчивость регулирования, обусловленную тем, что объект имеет большую
инерционность по температуре верхних слоев масла и при использовании этого сигнала в
качестве основного может входить в режим автоколебаний;
низкую точность оценки количества тепла, постоянно выделяемого трансформатором,
обусловленную тем, что оценка тепловыделения производится по току, в то время как оно,
в соответствии с законом Джоуля-Ленца, пропорционально квадрату тока фазы;
неравномерность температурного поля внутри бака трансформатора, обусловленную
тем, что условия охлаждения обмоток и стержней отдельных фаз неодинаковы и зависят
не только от их размещения в баке, но и от меняющихся условий окружающей среды
(температуры воздуха, солнечной освещенности, силы и направления ветра). Расходы
масла во всех контурах циркуляции меняются одинаково, в то время как температура масла по сечению бака трансформатора при одинаковом изменении расходов по всем контурам циркуляции остается разной в зонах размещения каждой из фаз, в результате не
обеспечивается максимально возможный отбор выделенного тепла для утилизации, ухудшаются диэлектрические свойства наиболее нагретых фазных обмоток.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состояла в том, чтобы обеспечить постоянную температуру масла при незначительных изменениях нагрузки и минимизацию ее выбегов при резких изменениях, включая режим КЗ (короткое замыкание),
создание наиболее благоприятных условий для работы устройств утилизации тепла, выделяемого трансформатором, с максимально достижимым коэффициентом полезного действия.
Поставленная задача решена следующим образом.
Предложен способ автоматического регулирования температуры трансформаторного
масла, в котором регулируют температуру масла по входу в бак трансформатора путем
непрерывного пропускания масла по линиям циркуляции, число групп которых равно
числу фазных обмоток трансформатора, через хладоагентные теплообменники, связанные
с тепловыми насосами, и дополнительно регулируют температуру масла по выходу из бака трансформатора путем периодического пропускания масла через маслоохладители с
вентиляторами обдува, параллельно подключенные к линиям циркуляции, при этом регулируют температуру масла по выходу из бака трансформатора пофазно-раздельно для каждой зоны размещения фазной обмотки и сердечника одной фазы трансформатора по
dI ф2
изменению производной
среднего значения квадрата фазы Iф этой обмотки, где t dt
время протекания тока, и по изменению температуры верхних слоев масла на выходе из
бака, а температуру масла по входу в бак трансформатора регулируют по изменению
квадрата тока фазы Iф, раздельно для каждой фазы этой обмотки.
В устройстве для осуществления способа каждая группа линий циркуляции масла,
число которых равно числу фазных обмоток трансформатора, выполнена с возможностью
подачи охлажденного масла в зону размещения обмоток и сердечника одной соответствующей ей фазы и содержит хладоагентный теплообменник, связанный с тепловым насосом,
запорный орган для управления пропуском масла через маслоохладитель, и регулятор
температуры масла, содержащий фазный регулятор температуры масла по входу в бак
трансформатора, выполненный в виде регулятора непрерывного действия, регулятор температуры верхних слоев масла по выходу из бака трансформатора, выполненный в виде
3
BY 10053 C1 2007.12.30
регулятора периодического действия, корректирующий регулятор температуры охлаждающего масла, устройство возведения в квадрат среднего значения тока фазы, преобразователь
частоты вращения привода электродвигателя насоса циркуляции масла и дифференциатор, при этом фазный регулятор температуры масла соответствующими входами связан с
первым выходом устройства воздействия в квадрат среднего значения тока фазы и с первым выходом корректирующего регулятора температуры охлаждающего масла, вторым
выходом соединенного с первым входом регулятора температуры верхних слоев масла, а
входом - с выходом датчика температуры масла на линии подачи его в зону размещения
обмотки и сердечника контролируемой фазы, регулятор температуры верхних слоев масла
вторым и третьим входами соответственно соединен с выходами дифференциатора и датчика температуры верхних слоев масла на выходе его из бака трансформатора, а выходом с вентиляторами обдува маслоохладителя и входом запорного органа, устройство возведения в квадрат среднего значения тока фазы вторым выходом соединено с входом дифференциатора, а входом - с выходом датчика текущего значения тока соответствующей
фазы, выход преобразователя частоты вращения привода электродвигателя насоса циркуляции масла соединен с упомянутым электродвигателем для обеспечения возможности
управления посредством фазного регулятора температуры масла подачей охлажденного
масла в зону размещения обмотки и сердечника соответствующей фазы.
На чертеже представлена схема устройства, включающая в себя технологическую схему
одной линии циркуляции масла и структурные схемы регуляторов" - температуры масла
на входе в бак трансформатора непрерывного действия, и корректирующего -температуры
верхних слоев масла периодического действия. Устройство регулирует температуру масла в
баке трансформатора I и состоит из следующих элементов: хладоагентного теплообменника 2, регулятора 3 температуры масла на входе в бак трансформатора, приводного электродвигателя 4 маслонасоса, маслонасоса 5, регулятора 6 температуры верхних слоев
масла на выходе из бака трансформатора, маслоохладителя 7 с вентиляторами обдува, запорного органа 8 пропуска масла через маслоохладитель, исполнительного механизма 9,
устройства 10 возведения в квадрат тока фазы, датчика 11 текущего значения тока фазы,
датчика 12 текущего значения частоты, корректирующего регулятора 13, датчика 14 температуры масла на входе его в бак трансформатора, ручного задатчика 15, дифференциатора 16,
датчика 17 температуры верхних слоев масла на выходе его из бака трансформатора, частотного преобразователя 18 управления частотой тока, питающего электродвигатели маслонасосов, теплового насоса 19.
Способ автоматического регулирования температуры трансформаторного масла реализуется в процессе работы устройства. Устройство работает следующим образом. Постоянно регулирование температуры масла на входе в бак трансформатора 1 осуществляется
за счет пропуска масла через хладоагентный охладитель 2 и поступление тепла в тепловой
насос 19, запорный орган 8 закрыт, технологическая схема пропуска масла через воздушный вентиляторный маслоохладитель 7 выведена из работы. При изменении нагрузки
трансформатора 1 меняется текущая величина тока фазы, измеряемая датчиком 11, которая возводится в квадрат устройством 10 и поступает в качестве задающего сигнала на реdI ф2
фазы. Регулятор 3 изменяет
гулятор 3 и устройство 16 определения производной
dt
регулирующую частоту частотного преобразователя 18, который, в свою очередь, меняет
число оборотов приводного двигателя 4, последний меняет производительность маслонасоса 5, устанавливает расход масла, обеспечивающий необходимый сбалансированный
отвод тепла, выделяющегося в обмотке фазы. При отклонении температуры масла за водяным маслоохладителем, измеряемой датчиком 14, сигнал от него поступает на корректирующий регулятор 13, который меняет задание, поступающее на регулятор 3. Ручная
корректировка задания производится задатчиком 15.
4
BY 10053 C1 2007.12.30
На регулятор 6 температуры верхних слоев масла поступают сигналы от датчика 17,
dI ф2
корректирующего регулятора 13 и устройства 16 определения производной
фазы. При
dt
резких значительных повышениях нагрузки, включая короткое замыкание (КЗ), сигнал от
датчика 11 возрастает, возводится в квадрат устройством 10 и поступает на устройство 16
dI ф2
определения производной
, а затем на регулятор 6 температуры верхних слоев масла,
dt
который открывает запорный орган 8 и вводит на параллельную работу с хладоагентным
охладителем 2 маслоохладитель 7 с вентиляторами обдува. Последний вводится в работу
и при повышении температуры верхних слоев масла, измеряемой датчиком 17, по иным
причинам, ухудшающим условия охлаждения бака трансформатора, таким как повышение
температуры наружного воздуха, солнечный нагрев и другое. После того как температура
верхних слоев масла на выходе его из бака трансформатора вернется к заданному значению или станет ниже его, регулятор 6 закрывает запорный орган 8 и выводит из работы
маслоохладитель 7 с вентиляторами обдува, восстанавливая исходную технологическую
схему постоянного регулирования температуры охлаждающего масла регулятором 3,
обеспечивая сокращение расхода электроэнергии на собственные нужды за счет отключения вентиляторов обдува и оптимизации вязкости масла, а также оптимизирует условия
работы теплового насоса.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
98 Кб
Теги
by10053, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа