109.Каковы области применения трансформаторов с пбв и с рпн? Рпн трансформатора

РПН трансформатора: разновидности, принцип работы

РПН трансформатора 1 Трансформатор позволяет преобразовывать переменное напряжение электрической цепи в целях обеспечения конечного источника необходимыми (фиксированными) параметрами энергопотребления.

В то же время, часто возникают и такие проблемы (в частности, для поддержания необходимого уровня напряжения в сетях потребителей), когда необходимо его оперативное регулирование.

Самый простой способ – изменение так называемого коэффициента трансформации, когда меняется число витков в первичной или вторичной обмотке. Современные силовые трансформаторы оборудованы специальными устройствами, позволяющими добавлять или отключать необходимое количество витков.

Точная настройка предусматривается с помощью специального тумблера.

Уровень сложности такого регулирования при использовании переключателя витков зависит частоты применения, а также от функциональных особенностей трансформатора и его габаритов.

Согласно известным законам электротехники, при изменении нагрузки цепи происходит изменение и напряжения. И для того, чтобы потребители были обеспечены необходимым его уровнем в допустимых пределах, и применяются различные методы его регулирования.

{xtypo_quote}Как уже отмечалось выше, самый простой и действенный способ – изменение соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток. {/xtypo_quote}

Такие переключения возможны как под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) или на холостом ходу – ПБВ (переключение без возбуждения). В любом из этих вариантов в силовом трансформаторе должны быть предусмотрены соответствующие ответвления от витков, позволяющие менять их задействованное в процессе электромагнитной индукции количество. Тем самым, соответственно, меняя и коэффициент трансформации. Испытания высоковольтных трансформаторов проводятся при новых включениях, после капитального ремонта или плановых ремонтов.

•Переключение без возбуждения

Такой вид переключений является сезонным – так как изначально предполагает невозможность отключения трансформатора от сети без возникновения проблем для потребителей. Схема регулирования позволяет варьировать коэффициентом трансформации в пределах плюс/минус 5 %, и использовать более простые и дешевые переключающие устройства. Главная проблема здесь – прекращение подачи электроэнергии в процессе коммутации, поэтому такой метод используют, в основном, для коррекции напряжения на выходе силовых понижающих трансформаторов, которое зависит от входного в соответствии с сезонными нагрузками.

РПН трансформатора 2 •Регулирование под нагрузкой (РПН)

Данный тип регулировки подразумевает уже динамическое отслеживание изменений нагрузки в сети. В зависимости от конкретной модели трансформатора, его конструкция позволяет менять коэффициент трансформации в режиме РПН в пределах от ±10 до ±16 %. Регулировка производится со стороны высоковольтной обмотки, так как там значительно меньше силы тока, что позволяет осуществлять процесс с меньшими затратами при высокой надежности. Управление может быть как ручным, так и автоматическим.

Основные проблемы, которые возникают в процессе изменения числа витков в этом режиме, заключается в следующем:

— невозможность простого размыкания цепи из-за возникновения электрической дуги;

— необходимость многоступенчатого переключения, что опять же приводит к проблеме, указанной выше.

Чтобы уменьшить токи в короткозамкнутых обмотках, используют специальные токоограничительные сопротивления:

•Индуктивности (реакторы)

В этом случае каждую ступень РПН необходимо обеспечить двумя силовыми контакторами и одной индуктивностью с двумя обмотками. В процессе регулирования происходит переключение одного из контакторов на следующий контакт с автоматическим коротким замыканием части обмотки трансформатора – дополнительная индуктивность позволяет ограничить ток до необходимых пределов. Затем происходит замыкание со вторым контактором, что и обеспечивает необходимое регулирование без образования резких ингредиентов токов.

•Резисторы

Основной принцип этого метода, позволяющий существенно увеличить надежность переключателей витков силовых трансформаторов под нагрузкой, основан на изобретении триггерного контактора Янсона. Он предусматривает определенную нагруженность контактов жесткой пружиной, позволяющей контактам максимально сократить время переключения между витками с помощью специального токоограничивающего резистора.

Также для регулировки коэффициента трансформации в некоторых случаях могут быть использованы и последовательно подключаемые специальные регулировочные (вольтодобавочные) трансформаторы, позволяющие менять как уровень напряжения в сетях, так и фазу. Их применение ограничено, прежде всего, высокой стоимостью и сложностью осуществления регулировочных работ.

pue8.ru

РПН трансформатора

При выполнении регулировочных работ в трансформаторах, применяются РПН. Они позволяют регулировать напряжение на обмотках, не останавливая работу прибора. Таким образом, РПН трансформатора - это возможность регулирования под нагрузкой, не отключая питания и не оставляя потребителей без электроснабжения.

Принцип действия РПН трансформатора

Данные устройства нельзя сравнивать с обычными реле. Однако, принцип работы РПН достаточно простой. В каждом фазном выводе, имеющемся у трансформатора, установлены подвижные контакты в количестве двух единиц.

Один из них прижимается к витку обмотки, соответствующему данному значению напряжения. Во время перевода, происходит прижатие второго свободного контакта к последующему витку, где напряжение отличается. После этого, происходит отрыв первого прижатого контакта от витка. Таким образом, происходит переподключение вывода к другому витку, не разрывая цепь.

Регулирование под нагрузкой может выполняться вручную или с помощью электрического привода. Чтобы обеспечить безопасные условия для персонала, ручной привод используется при выключенном трансформаторе. Управляется электрический привод дистанционно, нередко, в автоматическом режиме. Регулировка под нагрузкой осуществляется на трансформаторах с большой мощностью.

Иногда, кроме РПН регулирование под нагрузкой, применяется ПБВ переключение без возбуждения. Этот вид регулирования применяется редко, как правило, при сезонных регулировках выключенного трансформатора.

Устройство РПН

Если регулировка напряжения осуществляется путем переключения отходящих обмоток, то в этом случае, производится изменение их коэффициентов трансформации. При этом, учитывается количество обмоток высокого и низкого напряжения, находящихся в работе. Определенный участок обмотки, где имеются ответвления, исполняет функции регулировочной обмотки. Таким образом, РПН трансформатора это устройство, которое позволяет производить регулировки в широком диапазоне.

Диапазон регулировки под нагрузкой может быть расширен за счет специальных схем, предполагающих использование реверсирования. Это позволяет не увеличивать количество отводов. Включение РПН, чаще всего, производится со стороны нейтрали, что позволяет измерять напряжение при пониженной изоляции.

В состав стандартного РПН входит контактор для замыкания и размыкания цепи, избиратель для замыкания и размыкания обесточенной сети, а также токоограничивающий реактор и приводной механизм.

electric-220.ru

109.Каковы области применения трансформаторов с пбв и с рпн?

Переключение без возбуждения (ПБВ)

Данный тип переключения используется во время сезонных переключений, так как предполагает отключение трансформатора от сети, что невозможно делать регулярно, не лишая потребителей электроэнергии. ПБВ позволяет изменить коэффициент трансформатора в пределах от –5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторов средней и большой мощности с помощью четырех ответвлений по 2,5 % на каждое [5]. Ответвления чаще всего выполняются на той стороне, напряжение на которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Обычно это сторона высшего напряжения. Выполнение ответвлений на стороне высшего напряжения имеет также то преимущество, что при этом ввиду большего количества витков отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков может быть произведён с большей точностью. Кроме того, ток на стороне высшего напряжения меньше и переключатель получается более компактным.

При переключении ответвлений обмотки при отключения трансформатора переключающее устройство получается проще и дешевле, однако переключение связано с перерывом энергоснабжения потребителей и не может проводиться часто. Поэтому этот способ применяется главным образом для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансформаторов в зависимости от уровня первичного напряжения на данном участке сети в связи с сезонным изменением нагрузки.

Регулирование под нагрузкой (РПН)

Данный тип переключений применяется для оперативных переключений, связанных с постоянным изменением нагрузки (например, днём и ночью нагрузка на сеть будет разная). В зависимости от того, на какое напряжение и какой мощности трансформатор, РПН может менять значение коэффициента трансформации в пределах от ±10 до ±16 % (примерно по 1,5 % на ответвление). Регулирование осуществляется на стороне высокого напряжения, так как величина силы тока там меньше, и соответственно, устройство РПН выполнить проще и дешевле. Регулирование может производиться как автоматически, так и вручную из ОПУ или диспетчерского пульта управления.

Работу переключателя числа витков под нагрузкой можно понять по двум показательным функциям. Это переключающее устройство, которое переносит проходную мощность трансформатора от одного переключателя числа витков трансформатора к соседнему переключателю числа витков. Во время этой операции оба переключателя числа витков соединены посредством переходного сопротивления. В этой фазе оба переключателя числа витков имеют общую токовую нагрузку. После этого соединение с предыдущим переключателем числа витков прерывается, и нагрузка переносится на новый переключатель числа витков. Приспособление, которое выполняет такое переключение, называется контактором.

Устройство переключения числа витков представляет собой клетку или изолирующий цилиндр с рядом контактов, с которыми соединяются переключатели числа витков от регулирующей обмотки. Внутри клетки два контактных рычага передвигаются пошагово поперёк регулирующей обмотки. Оба рычага электрически соединены с вводными клеммами контактора. Один рычаг находится в положении активного переключателя числа витков и проводит ток нагрузки, а другой рычаг находится без нагрузки и свободно передвигается к следующему переключателю числа витков. Контакты устройства переключения никогда не разрывают электрический ток и могут находиться в масле самого трансформатора.

110.Каковы задачи различных систем регулирования частоты?

Первичное регулирование частоты осуществляется автоматическими регуляторами частоты вращения (АРЧВ) турбин (в некоторых источниках используется термин "автоматический регулятор скорости" (АРС)). При изменении частоты вращения турбины такие регуляторы осуществляют воздействие на регулирующие органы турбины (регулирующие клапаны у паровой турбины или направляющий аппарат у гидротурбины), изменяя подачу энергоносителя. При повышении частоты вращения регулятор уменьшает впуск энергоносителя в турбину, а при снижении частоты - увеличивает.

Назначение первичного регулирования заключается в удержании частоты в допустимых пределах при нарушении баланса активной мощности. При этом частота до номинального значения не восстанавливается, что обусловлено статизмом регуляторов.

Общее первичное регулирование частоты должно осуществляться всеми электростанциями в меру имеющихся возможностей. В настоящее время в Россиии ТЭЦ, работающие по теплофикационному режиму, и АЭС в ОПРЧ не участвуют.

Нормированное первичное регулирование частоты - организованная часть первичного регулирования, осуществляемая выделенными для этих целей электростанциями, на которых размещены первичные резервы и обеспечено их эффективное использование.

Вторичное регулирование частоты - процесс восстановления планового баланса мощности путём использования вторичной регулирующей мощности для компенсации возникшего небаланса, ликвидации перегрузки транзитных связей, восстановления частоты и использованных при первичном регулировании резервов первичной регулирующей мощности. Вторичное регулирование может осуществляться автоматически или по командам диспетчера.

Вторичное регулирование начинается после действия первичного и предназначено для восстановления номинальной частоты и плановых перетоков мощности между энергосистемами в энергообъединении.

Третичное регулирование используется для восстановления резервов первичного и вторичного регулирования и для оказания взаимопомощи энергосистемам при неспособности отдельных энергосистем в составе ОЭС самостоятельно обеспечить вторичное регулирование.

studfiles.net

Регулирование напряжения на понижающих подстанциях

Для регулирования напряжения трансформаторами подстанций предусмотрена возможность изменять коэффициент трансформации в пределах 10 – 20 %. По конструктивному исполнению различают два типа переключающих устройств:

с регулированием без возбуждения (ПБВ), то есть для изменения коэффициента трансформации трансформатор отключают от сети;
с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).

Устройство РПН дороже устройства ПБВ. Стоимость устройства мало зависит от мощности трансформатора. Поэтому относительное удорожание трансформатора с РПН будет значительно большим для трансформаторов меньшей мощности. В связи с этим трансформаторы напряжением 6 – 20 кВ большей частью выполняются с ПБВ, а трансформаторы напряжением выше 35 кВ с РПН.

Устройство РПН, как правило, устанавливают на обмотке высшего напряжения по следующим причинам:

на стороне высшего напряжения меньшие токи, поэтому устройство имеет меньшие габариты;
обмотка высшего напряжения имеет большее количество витков, поэтому точность регулирования выше;
по конструктивному исполнению обмотка высшего напряжения является наружной (магнитопровод – обмотка низшего напряжения – обмотка высшего напряжения). Поэтому ревизию устройства РПН выполнять проще;
устройство РПН располагают в нейтрали высшей обмотки. Обмотки высшего напряжения соединяются в звезду, а обмотки низшего напряжения соединяются в треугольник. Трехфазное регулирование проще выполнить на обмотках, соединенных в звезду.

У трансформаторов напряжением 110 кВ мощностью 2,5 МВА и напряжением 150 кВ мощностью 4 МВА устройство РПН расположено на обмотке низшего напряжения.

Трансформаторы имеют разное количество ответвлений и разные ступени регулирования устройства РПН. У трансформаторов с ПБВ дополнительных ответвлений всегда 4 - .

Устройства РПН и управляющие ими системы автоматического регулирования характеризуются:

величиной напряжения ступени регулирования;
зоной нечувствительности;
выдержкой времени срабатывания;
точностью регулирования.

Ступенью регулированияназывается напряжение между соседними ответвлениями. Его выражают в процентах к номинальному напряжению той обмотки, которая имеет регулировочные ответвления.Зоной нечувствительностиназывается некоторый диапазон изменения напряжения, при котором не происходит срабатывание регулирующей аппаратуры. Зона нечувствительности регулятора должна быть несколько больше ступени регулирования: иначе регулятор будет работать неустойчиво.Выдержка временирегулятора служит для предотвращения его работы при кратковременных изменениях напряжения. Зона нечувствительности и выдержка времени регулятора определяютточность регулирования.

Устройство рпн двухобмоточного трансформатора

Рассмотрим принципиальную схему устройства РПН с реактором (рис. 18.3).

Обмотка высшего напряже-ния трансформатора с РПН со-стоит из двух частей: нерегули-руемой или основной (а) и ре-гулируемой (б).

На регулируемой части об-мотки имеется ряд ответвлений к неподвижным контактам 1, 2, 0, -1, -2. Ответвления 1, 2 соотрые включены согласно виткам основной обмотки. При включении ответвлений 1, 2 коэффициент трансформации увеличивается. Ответвления –1, -2 соответствуют части витков, которые включены встречно по отношению к виткам основной обмотки. Их включение приводит к уменьшению коэффициента трансформации.

Основным выводом обмотки высшего напряжения является нулевой вывод. С него снимается номинальное напряжение.

На регулируемой части обмотки есть переключающее устройство. Оно состоит из подвижных контактов виг, контакторовК1иК2и реактораР.Середина обмотки реактора соединена с нерегулируемой частью обмотки высшего напряжения трансформатора. В нормальном режиме работы (без переключения) ток нагрузки обмотки высшего напряжения протекает через реактор и распределяется поровну между половинами обмотки реактора. Поэтому магнитный поток мал и потеря напряжения в реакторе тоже мала.

Переключения выполняются следующим образом. Предположим, что необходимо переключиться с ответвления 2 на ответвление 1. Для этого отключается контактор К1, переводится подвижный контактвна ответвление 1 и вновь включается контакторК1.В результате этих действий секция 1 - 2 оказывается замкнутой на реактор. Значительная индуктивность реактора ограничивает уравнительный ток, который возникает из-за наличия напряжения на секции 1 – 2. Затем отключается контакторК2, переводится подвижный контактгна ответвление 1 и включается контакторК2.

Реактор и все подвижные и неподвижные контакты переключающего устройства размещаются в баке трансформатора. Контакторы помещаются в отдельном кожухе. Он залит маслом и размещен снаружи бака трансформатора. Это облегчает ревизию контактов и смену масла.

Переключатели с реакторами рассчитаны на длительное протекание тока нагрузки. Но реактор является тяжелым и громоздким элементом. Поэтому переключающие устройства трансформаторов напряжение 220 кВ и выше выполняются на активных сопротивлениях. Чтобы снизить потери электроэнергии в таких устройствах, их рассчитывают на кратковременную работу. Устройство получается компактным, но требует применения мощных быстродействующих приводов. Принцип действия таких устройств рассмотрим на примере автотрансформаторов напряжением 220 – 330 кВ.

studfiles.net

Устройство рпн двухобмоточного трансформатора

Рассмотрим принципиальную схему устройства РПН с реактором (рис. 18.3).

Устройство рпн автотрансформатора

Устройство РПН автотрансформатора расположено в линейном конце обмотки среднего напряжения (рис. 18.4). При таком расположении устройства РПН изменяется коэффициент трансформации между обмотками высшего и среднего напряжений. Коэффициент трансформации между обмотками высшего и низшего напряжения не изменяется. Сначала устройство РПН автотрансформаторов выполнялось встроенным в нейтраль, как у трансформаторов. При регулировании изменялся коэффициент трансформации между всеми обмотками. При таком выполнении трудно было согласовать требования по регулированию напряжения у потребителей на сторонах низкого и среднего напряжений. При расположении устройства РПН в линейном конце обмотки среднего напряжения обмотка низшего напряжения оказывается нерегулируемой. Если возникает необходимость регулирования обмотки низшего напряжения автотрансформатора, последовательно с обмоткой низшего напряжения включают линейный регулятор. С экономической точки зрения такое решение оказывается более целесообразным, чем выполнение автотрансформатора с двумя устройствами РПН.

Выполнение ответвлений со стороны нейтрали позволяет облегчить изоляцию устройства РПН и рассчитать его на разность токов обмоток высшего и среднего напряжений (IВ–IС). Но регулирование будет связанным. Выполнение ответвлений в линейном конце обмотки среднего напряжения устройство должно рассчитываться на полный номинальный ток, а его изоляция на напряжение обмотки среднего напряженияUС. Но регулирование будет независимым.

Согласно рисунка, рабочий ток протекает через замкнутый контакт 1 и вспомогательный контакт 2. Переключение происходит в следующем порядке. При переходе со ступениа на степеньвсначала размыкается рабочий контакт 1, затем вспомогательный контакт 2. Ток нагрузки протекает через сопротивлениеR.Замыкается дугогасительный контакт 3’. Образуется мост – уравнительный ток протекает через оба активных сопротивленияR и R’. Размыкается дугогасительный контакт 3 и переводит ток нагрузки на правое плечо. Замыкаются контакты 2’и 1’. Создается новое рабочее положение.

Лекция № 19

Методы регулирования напряжения.

Устройства регулирования напряжения (продолжение)

План.

Выбор ответвлений двухобмоточного трансформатора.
Выбор ответвлений трехобмоточного трансформатора и автотрансформатора.

studfiles.net

Регулирование напряжения силовых трансформаторов (ПБВ, РПН). — МегаЛекции

Регулирование напряжения в трансформаторах

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанции. Поэтому в электрических сетях предусматриваются различные способы регулирования напряжения, основным из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Ктр = U1 / U2 = W1 / W2 , отсюда U2 = U1 · W2 / W1 .

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно получить различный коэффициент трансформации.

В силовых трансформаторах обычно напряжение регулируют на стороне ВН. Это позволяет упростить конструкцию переключателя ответвлений, так как токи в обмотке ВН меньше, чем в обмотке НН. Кроме того, число витков обмотки ВН больше, чем НН, вследствие чего изменение числа витков на 1,25 – 2,5 % можно осуществлять с большой точностью.

Переключение ответвлений обмоток W1 производится при отключении трансформатора от первичной и вторичной сетей (переключение без возбуждения ПБВ), или под нагрузкой (регулирование под нагрузкой РПН).

Переключение ответвлений без возбуждения (ПБВ). Регулирование напряжения этим способом применяют в масляных и сухих силовых трансформаторах общепромышленного применения и в трансформаторах, предназначенных для вентильных преобразователей. Напряжение регулируют на стороне ВН на ± 5% от Uном ступенями по 2,5%, т.е. трансформатор имеет пять ступеней регулирования напряжения. В масляных трансформаторах переключение ответвлений осуществляют контактным переключателем, встроенным в трансформатор, рукоятка которого выведена из бака. В сухих трансформаторах ответвления выводят на контактную панель и переключение производят путем перестановки контактной пластины на различные выводные шпильки.

На рис.7.13 показан один из вариантов конструкции устройства ПБВ. Устройство ПБВ состоит из следующих сборочных единиц: переключателя ответвлений (рис. 7.13), привода П-5 (рис. 7.14) и бакелитовой трубки, соединяющей переключатель ответвлений с приводом. Длина этой трубки определяется применительно к каждому типу трансформатора.

Переключатель ответвлений состоит из неподвижной гетинаксовой планки (рис. 7.13), на которой крепятся восемнадцать неподвижных контактов 8, по шесть контактов на фазу.

Для крепления переключателя ответвлений к трансформатору имеются два держателя 1, закрепленные на неподвижной планке. На подвижной гетинаксовой рейке закреплены три контактные системы, по одной на фазу. Каждая контактная система состоит из контактодержателя 3, с закрепленными на нем четырьмя ламелями 4, между которыми в рабочем положении должны находиться два неподвижных контакта. Сила контактного нажатия ламелей на неподвижные контакты регулируется пружинами 9.

На подвижной гетинаксовой рейке закреплена зубчатая рейка 5. С этой рейкой входит в зацепление барабан 6, соединенный через бакелитовую трубку с валом привода. Вращение от вала привода через бакелитовую трубку и барабан передается подвижной рейке, которая перемещаясь линейно между двумя держателями, с помощью контактной системы осуществляет нужное соединение регулировочных отводов обмоток трансформатора.

Переключатель ответвлений переключается приводом П-5 (см. рис. 7.14).

Для переключения устройства ПБВ с одного положения на другое оттянуть кольцо 4, повернуть колпак 6 стрелкой на одно из положений I, II, Ш, IV, V, нанесенных на указательном диске 2, и отпустить кольцо. При этом фиксатор 5 должен попасть в предназначенное для него отверстие на диске.

Положение переключателя ответвлений и соответствующие им напряжения ответвлений обмоток НН указаны на щитке трансформатора. Если стрелка колпака 6 не совпадает с цифрами I или V, соответствующими крайним положениям переключателя ответвлений, расслабить специальную гайку 11 и, слегка приподняв вверх указательный диск, развернуть его на требуемый угол. Затем завернуть гайку, поставить колпак стрелкой на I или V положение и завернуть. Эту регулировку производить только в крайних положениях.

Для вала 1 привода применяется сальниковое уплотнение 10. В случае течи масла через сальниковое уплотнение, подтянуть гайку 8 сальника

Рис.7.13 Переключатель ответвле-ний: 1–держатель; 2 -рейка подвижная; 3-контактодержатель; 4 - ламель; 5 - рейка зубчатая; 6 - барабан; 7 - планка неподвижная; 8-контакт неподвижный; 9 - пружина

Рис. 7.14. Привод П-5: 1 - вал; 2 - диск указательный; 3 - кольцо; 4 - кольцо запорное; 5 - фиксатор; 6 –колпак; 7 - рукоятка; 8 - гайка сальника; 9–кольцо нажимное; 10-кольцоуплотни- тельное; 11 – гайка; 12 - корпус

Переключение ответвлений под нагрузкой (РПН).Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, т.к. это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо.

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН предусматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ± 10 до ± 16% ступенями по 1.5%). Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих устройствах с реакторами или чаще с резисторами. Контакторы таких устройств размещаются в герметизированном баке с маслом или в настоящее время снабжаются вакуумными дугогасительными камерами. Дальнейшим совершенствованием РПН является применение тиристорных переключателей. Тиристоры срабатывают в моменты переходов тока нагрузки через нуль и последовательно включают необходимую комбинацию обмоток.

megalektsii.ru

РПН - это... Что такое РПН?

Регули́рование напряже́ния трансформа́тора — изменение числа обмоток трансформатора. Применяется для поддержания нормального уровня напряжения у потребителей электроэнергии.

Большинство трансформаторов оборудовано некоторыми приспособлениями для настройки коэффициента трансформации путём добавления или отключения числа витков.

Настройка может производиться с помощью переключателя числа витков трансформатора под нагрузкой либо путем выбора положения болтового соединения при обесточенном и заземлённом трансформаторе.

Степень сложности системы с переключателем числа витков определяется той частотой, с которой надо переключать витки, а также размерами и ответственностью трансформатора.

Применение

В зависимости от нагрузки электрической сети меняется её напряжение.

Для нормальной работы электроприёмников потребителей необходимо, чтобы напряжение не отклонялось от заданного уровня больше допустимых пределов, в связи с чем применяются различные способы регулирования напряжения в сети. Одним из способов является изменение соотношения числа обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так как

В зависимости от того, происходит это во время работы трансформатора или после его отключения от сети, различают «переключение без возбуждения» (ПБВ) и «регулирование под нагрузкой» (РПН). И в том и в другом случае обмотки трансформатора выполняются с ответвлениями, переключаясь между которыми, можно изменить коэффициент трансформации трансформатора.

Переключение без возбуждения

Схема работы переключателя ответвлений

Ответвления чаще всего выполняются на той стороне, напряжение на которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Обычно это сторона высшего напряжения. Выполнение ответвлений на стороне высшего напряжения имеет также то преимущество, что при этом ввиду большего количества витков отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков может быть произведён с большей точностью. Кроме того, ток на стороне высшего напряжения меньше и переключатель получается более компактным.[2]

Переключатели числа витков без возбуждения

Переключатель числа витков без возбуждения имеет достаточно простое устройство, предоставляющее соединение с выбранным переключателем числа витков в обмотке. Как следует из самого названия, он предназначен для работы только при выключенном трансформаторе.

Может оказаться, что давление контактов поддерживается с помощью некоего пружинного приспособления, которое может вызывать некоторую вибрацию. Если переключатели числа витков без возбуждения находятся в одном и том же положении в течение нескольких лет, то сопротивление контакта может медленно расти в связи с разрушением и окислением материала в точке контакта. При этом происходит разогревание, которое приводит к осаждению пиролитического углерода, который ещё более увеличивает контактное сопротивление и снижает степень охлаждения. В конечном счёте наступает неконтролируемая ситуация, и трансформатор может отключить механизм газовой защиты или может наступить еще более тяжелое последствие; происходит короткое замыкание. Во избежание этого жизненно важно, чтобы работа с переключателем числа витков проводилась в отключенном от сети состоянии, по полной программе, несколько раз в течение регулярного технического обслуживания, с протиркой контактных поверхностей начисто перед возвратом его обратно в заданное положение.[3]

Естественно, то же правило имеет силу, если переключатель числа витков без возбуждения отключается от работы на долгий период.

Регулирование под нагрузкой

Регулирование может производиться как автоматически, так и вручную из ОПУ или диспетчерского пульта управления.

Переключатели числа витков под нагрузкой

Уже в 1905 - 1920 годах были придуманы приспособления для перехода между переключателями числа витков трансформатора без прерывания тока.

Соединения с парой переключателей числа витков, которые производит контактор, может потребовать смены целого ряда переключателей числа витков регулирующей обмотки для каждой операции. Это функция переключателя числа витков. Выбор производится переключателем числа витков без прерывания тока.

Довольно важное улучшение в работе переключателей числа витков под нагрузкой произошло в результате изобретения быстродействующего триггерного контактора, названного принципом Янцена (Jantzen) по имени изобретателя. Принцип Янцена подразумевает, что контакты переключателя нагружены пружиной, и они перебрасываются из одного положения в другое после очень короткого периода соединения между двумя переключателями числа витков, через токоограничивающий резистор.

Применение реактора является альтернативой принципу Янцена с последовательностью быстрых переключений и резисторами. В переключателе числа витков реакторного типа, напротив, намного труднее прервать циркулирующий реактивный ток, и это довольно сильно ограничивает скачок напряжения, однако этот принцип хорошо работает при относительно высоких токах. В этом отличие от быстродействующего резисторного переключателя числа витков, который применим для более высоких напряжений, но не для высоких токов. Это приводит к тому, что реакторный переключатель числа витков обычно находится в низковольтной части трансформатора, тогда как резисторный переключатель витков подсоединен к высоковольтной части.

В переключателе витков реакторного типа потери в средней точке реактора благодаря току нагрузки и наложенного конвекционного тока между двумя вовлеченными переключателями числа витков невелики, и реактор может постоянно находиться в электрической цепи между ними. Это случит промежуточной ступенью между двумя переключателями числа витков, и это даёт в два раза больше рабочих положений, чем число переключателей числа витков в обмотке.

С 1970-х годов стали применяться переключатели числа витков с вакуумными выключателями. Вакуумные выключатели характеризуются низкой эрозией контактов, что позволяет переключателям числа витков выполнять большее количество операций между обязательными профилактическими работами. Однако конструкция в целом становится более сложной.

Также на рынке появлялись экспериментальные переключатели числа витков, в которых функция переключения исполняется силовыми полупроводниковыми элементами. Эти модели также направлены на то, чтобы сократить простои на проведение технического обслуживания.

В переключателях витков резисторного типа контактор находится внутри контейнера с маслом, которое отделено от масла трансформатора. Со временем масло в этом контейнере становится очень грязным и должно быть изолировано от масляной системы самого трансформатора; оно должно иметь отдельный расширительный бак со своим отдельным вентиляционным клапаном.

Автоматическое регулирование напряжения

Переключатель числа витков устанавливается для того, чтобы обеспечивать изменение напряжения в системах, соединенных с трансформатором. Совсем необязательно, что целью всегда будет поддержка постоянного вторичного напряжения. Внешняя сеть может также испытывать падение напряжения, и это падение также должно быть компенсировано.

Оборудование управления переключателем числа витков не является частью самого переключателя числа витков; оно относится к релейной системе станции. В принципе переключатель числа витков всего лишь получает команды: повысить или понизить. Однако обычные функции координации между различными трансформаторами внутри одной и той же станции являются частью технологии переключателей числа витков. Когда разные трансформаторы соединены прямо параллельно, их переключатель числа витков должен двигаться синхронно с обоими трансформаторами. Это достигается тем, что один трансформатор имеет обмотку как ведущий трансформатор, а другой – как подчиненный трансформатор. Одновременная работа не будет возможна, если имеется небольшой интервал между циркулирующими токами обоих трансформаторов. Однако это не имеет никакого практического значения.

Последовательные регулировочные трансформаторы

Для регулирования коэффициента трансформации мощных трансформаторов и автотрансформаторов иногда применяют регулировочные трансформаторы, которые подключаются последовательно с трансформатором и позволяют менять как напряжение, так и фазу напряжения. В силу сложности и более высокой стоимости регулировочных трансформаторов, такой способ регулирования применяется гораздо реже, чем РПН.

Источники

↑ Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63
↑ 1 2 Электрические машины, А. И. Вольдек, Л., «Энергия», 1974.
↑ ABB Transformer Handbook

Литература

Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru