Регулирование напряжения трансформатора и автотрансформатора

Регулирования напряжения под нагрузкой – РПН трансформатора

Проблема состоит в том, что напряжение в электрической сети меняется в зависимости от ее нагруженности, в то время как для адекватной работы большинства потребителей электроэнергии необходимым условием является нахождение питающего напряжения в определенном диапазоне, чтобы оно не было бы выше или ниже определенных приемлемых границ.

Поэтому и нужны какие-то способы подстройки, регулирования, корректировки сетевого напряжения. Один из лучших способов — это изменение по мере надобности коэффициента трансформации путем уменьшения или увеличения числа витков в первичной или во вторичной обмотке трансформатора, в соответствии с известной формулой: U1/U2 = N1/N2.

Для регулировки напряжения на вторичных обмотках трансформаторов, с целью поддержания у потребителей правильной величины напряжения, — у некоторых трансформаторов предусмотрена возможность изменять соотношение витков, то есть корректировать таким образом в ту или иную сторону коэффициент трансформации.

Подавляющее большинство современных силовых трансформаторов оснащено специальными устройствами, позволяющими выполнять регулировку коэффициента трансформации, то есть добавлять или убавлять витки в обмотках.

Что такое РПН

РПН называют устройство регулирования напряжения под нагрузкой. Данный блок позволяет изменять характеристики напряжения агрегата без отключения трансформатора.

Иногда характеристики сети требуется изменить в процессе эксплуатации, не отключая агрегат, или параметры варьируются в ходе подачи тока. Чтобы обеспечить надлежащий режим подачи напряжения в трансформаторах применяется РПН.

Читайте также: Разделка оптического кабеля: инструменты, методика

В зависимости от напряжения и мощностных характеристик трансформатора, РПН может изменять коэффициент трансформации от 10 до 16 процентов.

Сухие системы

Одной из новых разновидностей являются системы сухого охлаждения. Они просты в эксплуатации и обслуживании, не требовательны и не капризны. Если исполнение установки открытое, а циркуляция воздуха происходит естественным способом, его маркируют как С.

Защищённое исполнение обозначается буквами СЗ. Корпус может быть закрыт от воздействия различных факторов окружающей среды, он называется герметичным. При естественной циркуляции воздуха в нём, маркировка имеет буквы СГ.

В воздушных охладительных системах может присутствовать принудительная циркуляция. В этом случае устройство обозначается буквами СД.

Особенности конструкции, принцип действия

РПН, не смотря на характер действия и выполняемую функцию, не следует относить к реле. Но данное устройство отличается простым принципом действия.

Система переключающего устройства

На каждой из фаз трансформатора устанавливаются по два подвижных контакта. Один из них прижат к витку катушки, обеспечивающему заданную величину напряжения. При переводе, второй контакт прижимается к витку, изменяющему указанное значение. Включение может производиться вручную или с использованием привода.

Конструкция устройства отличается, в зависимости от его типа. Но основной принцип предполагает изменение количества работающих витков на первичной катушке трансформатора.

Требования безопасности и охрана окружающей среды

Общие технические условия для силовых трансформаторов приведены в []. ГОСТ включает в себя технические требования, требования безопасности, включая требования пожарной безопасности, требования охраны окружающей среды, указания по эксплуатации, транспортирование и хранение. Требования безопасности, должны так же соответствовать . По стандарту [] выполняется заземление баков трансформаторов.

Степень защиты трансформаторов определяет стандарт []. В нем говорится, что все трансформаторы, кроме встроенных, должны выполняться с 1 или 2 классом защиты и иметь степень защиты не ниже IP20. Стационарные трансформаторы, в свою очередь, допускается изготовлять со степенью защиты IP00. Система стандартов [] приводит требования по утилизации трансформатора. В нем описан следующий ряд действий:

Читайте также: Построение диаграммы токов и напряжений онлайн. Построение векторных диаграмм токов и напряжений

трансформаторное масло следует слить и отправить на регенерацию;
металлические составляющие трансформатора необходимо сдать на переработку;
фарфоровые изоляторы, электрокартон, резиновые уплотнения нужно отправить на полигон твердых бытовых отходов.

Классификация

Различают несколько типов РПН, отличающихся следующими характеристиками:

разновидностью токоограничивающего элемента – с реакторами или резисторами;
наличием или отсутствием контактора;
количеством фаз – однофазные и трёхфазные;
типом токовой коммутации.

Расшифровка маркировки для РПН типа UBB…
В зависимости от способа коммутации тока, существуют следующие разновидности устройств:

дуга разрывается в объёме, заполненном трансформаторным маслом – устройство предполагает использование дугогасительных контактов, не требующих применения специальных элементов для гашения дуги;
дуга разрывается в разреженном пространстве – предполагают использование вакуумных дугогасительных камер, производимых промышленным способом;
отключение производится посредством тиристоров, бездуговым способом;
комбинированные способы – с сочетанием различных типов коммутации.

Также читайте: Сколько групп допуска по электробезопасности

Чтобы обеспечить безопасность и функциональность РПН, они снабжаются автоматическими контролирующими элементами и регуляторами напряжения.

Кроме указанных устройств, для изменения характеристик напряжения в мощных агрегатах могут применяться специальные вольтодобавочные трансформаторы. Данное оборудование подключается последовательно и используется вместе с основным агрегатом в качестве вспомогательного. Но указанный способ не получил широкого применения в связи с дороговизной и высокой сложностью схемы.

Способы регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой

Регулирование напряжения трансформаторов способом РПН производится в принципе так же, как и способом ПБВ, но число ответвлений обмотки, т. е. число регулировочных ступеней, обычно бывает больше, а диапазон регулирования — шире. Так, ГОСТ 12022—76 для трансформаторов мощностью 63—630 кВА установил диапазон регулирования напряжения относительно номинального ±10% ступенями по 1,67% (±6X1,67%). ГОСТ 11920—73 разрешил для трансформаторов мощностью 1000—80000 кВА иметь различные диапазоны регулирования: ±9, ±10, ±12%. Существуют серии трансформаторов с еще большим диапазоном: ±16, ±22, ±36. Еще более «глубокое» регулирование требуется для некоторых специальных трансформаторов, например электропечных, где отношение пределов регулирования напряжения обмотки НН нередко составляет 1 : 2, 1 : 3 и даже 1 : 5.

Рассмотрим наиболее распространенную схему работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором (рисунок 2). Переключающее устройство имеет следующие основные части: избиратель ответвлений, контактор, токоограничивающий реактор, привод устройства. В схеме имеется два отводящих (токосъемных) контакта избирателя П1 и П2, два контактора К1 и К2, токоограничивающий реактор Р (Iн — номинальный ток трансформатора).

Рис 2. Схемы работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором

а — положение «два вместе»;
б — разомкнут контакт ФК2;
в — положение «мост»;
г — разомкнут контакт К1

На рисунке 2, а оба отводящих контакта установлены на одном ответвлении обмотки. Такое положение контактов называют «два вместе». Номинальный ток нагрузки делится поровну между двумя половинами переключающего устройства. При необходимости перейти на другое ответвление (ступень) обмотки привод в первую очередь размыкает контакты контактора К2 (рисунок 2, б). Эти контакты разрывают ток, равный половине номинального, и между ними возникает электрическая дуга. После гашения дуги весь ток проходит только через вторую (верхнюю) половину переключающего устройства. Отводящий контакт избирателя (П2) при отсутствии тока (цепь разорвана) переходит на другое ответвление обмотки, после чего контакты К2 вновь замыкаются (рисунок 2, в).

Такое положение переключающего устройства обычно называют положением «мост». Как и в положении «два вместе», номинальный ток нагрузки делится пополам между каждой половиной переключающего устройства. Однако в положении «мост» кроме нагрузочного тока возникает циркулирующий ток, замыкающийся внутри контура, образованного частью обмотки трансформатора и реактором (рисунок 2, в). Величина циркулирующего тока ограничивается сопротивлением контура — в основном сопротивлением реактора. Обычно сопротивление реактора подбирают так, чтобы величина циркулирующего тока была равна половине номинального. В этом случае ток, проходящий через отводящие контакты П1 и П2, не будет больше номинального и нет опасности их чрезмерного нагрева.

Далее размыкаются контакты К1, разрывающие номинальный ток (рисунок 2, г). После гашения дуги весь ток проходит уже через другую половину переключающего устройства. Отводящий контакт П1 избирателя при отсутствии тока переходит на ответвление, где уже стоит контакт П2, контакт К2 вновь замыкается и переключение заканчивается.

Из рассмотрения работы переключающего устройства РПН можно сделать следующие выводы:

контакты контактора К1 и К2 замыкают и размыкают ток, т.е. подвергаются воздействию электрической дуги;
контакты избирателя П1 и П2 замыкаются и размыкаются без разрыва тока, т. е. при отсутствии дуги;
привод должен обеспечить описанную последовательность работы контактов;
реактор служит для ограничения циркулирующего тока до необходимой величины (например, до половины номинального тока нагрузки);
в положениях контактов избирателя «два вместе» и «мост» ток нагрузки распределяется поровну между двумя обмотками реактора, установленными на одном сердечнике. Эти токи направлены навстречу друг другу и в положение «два вместе» не создают возбуждающего поля в сердечнике и падения напряжения.

Достоинство переключающих устройств с токоограничивающий реактором заключается в возможности длительно работать в промежуточном положении «мост», поэтому для привода этих устройств не требуется специальных быстродействующих механизмов, значит, они могут быть относительно простыми и дешевыми.

В последние годы широкое распространение получили и другие переключающие устройства — с активными токоограничивающими сопротивлениями. Не рассматривая подробно эти устройства, отметим, что их конструкция получается более сложной и дорогой, чем у переключающих устройств с реакторами. Однако они обладают рядом весьма существенных достоинств: громоздкий и тяжелый реактор заменен сравнительно легкими активными сопротивлениями; конструктивно эти устройства более компактны; условия гашения дуги более благоприятны.

Читайте также: Что такое нейтрализатор статического электричества ответ?

Существует много схем регулируемых обмоток трансформаторов. На рисунке 3 показана в качестве примера схема обмотки ВН однофазного трансформатора, регулируемой переключающим устройством с реактором.

Рисунок 3 — Схема обмотки ВН однофазного трансформатора, регулируемой переключающим устройством с реактором

Защита РПН

Для обеспечения штатной работы устройства применяется газовая защита. Выполняется дополнительная ёмкость (расширитель), соединённая с основной масляной средой трансформатора специальным каналом, в котором установлено реле и сигнальный элемент.

При незначительном газообразовании сигнальный элемент указывает на снижение уровня масла. В случае выброса, расширившееся масло вытесняется в расширитель. Если интенсивность выброса достигает установленного значения, срабатывает реле, отключая трансформатор. Таким способом предохраняется от разрушения контакторы РПН.

2.1. Наладка приводного механизма МЗ-4

2.1.1. Произвести осмотр ПМ в соответствии с п. .

2.1.2. Проверить наличие защитного заземления корпуса ПМ.

2.1.3. Проверить сопротивление изоляции цепей управления, указателя положения и двигателя в соответствии с действующими нормами .

2.1.4. Проверить наличие смазки в редукторе ПМ, при необходимости произвести доливку согласно указаниям по ПМ.

2.1.5. Произвести прогонку ПМ во всех положениях с помощью рукоятки. Увеличение вращающего момента на рукоятке допускается только перед работой контактора при взводе пружин механизма быстродействия и на время работы предызбирателя.

2.1.6. Проверить работоспособность счетчика числа переключений и указателя положений в ПМ.

2.1.8. Проверить расцепление механизма редуктора и выходного вала при выходе за крайние положения, через 4 — 6 оборотов выходного вала. При обратном движении должно происходить автоматическое сочленение редуктора и вала.

2.1.9. При прогонке ПМ проверить надежное замыкание контактов контроллера S11 (S12) во время переключения и срабатывание контроллера S13. По окончании переключения ролики 3 должны быть в среднем положении и все контакты S11, S12 разомкнуты, как показано на рис. .

При необходимости предусмотрена возможность регулирования шайбы контроллера S11, S12 ослаблением болтов 5.

Следует иметь в виду, что по окончании регулирования необходимо снять неполную круговую диаграмму ПУ (см. п. ).

В результате регулирования, когда ПМ находится в «нормальном положении», должно наблюдаться совпадение следующих элементов:

— ролики контроллеров S11, S12, S13 должна находиться в среднем положении (все контакты S11, S12 разомкнуты);

— под контрольным окном на червячном редукторе верхнего фланца ПУ должны совпадать риски;

— показания указателей положения ПМ и ПУ должны совпадать.

2.1.10. Установить ПМ в положение 6 и включить автоматический выключатель питания. После его включения должна загореться сигнальная лампа НL2.

Проверить работоспособность ПМ от кнопок местного управления. Отключение автоматического выключателя дистанционным расцепителем после начала движения ПМ свидетельствует о неправильном чередовании фаз в цепях питания.

Рис. 2.1. Контроллер приводного механизма МЗ-4:

1 — командная шайба контроллера S11, S12; 2 — командная шайба контроллера S13; 3 — ролик контроллера; 4 — контроллер; 5 — болты

В этом случае необходимо поменять местами две фазы питания в ПМ.

Читайте также: Как без клещей правильно обжать вилку кабеля RJ45 для интернета – 5 правил

При опробовании ПМ от электрической схемы необходимо обращать внимание на четкость работы контакторов. При наличии признаков залипания или затирания следует произвести их полную ревизию

Особое внимание обратить на надежность работы контактора однократности переключения К4, так как отказ его в работе приводит к безостановочному переключению в одно из крайних положений.

Во время переключения в ПМ должна загораться сигнальная лампа HL1.

2.1.12. Проверить автоматическое прохождение промежуточных положений (при их наличии).

2.1.13. Проверить доводку ПМ до нормального положения, в сторону которого было начато переключение, при исчезновении питания во время переключения с последующим его восстановлением. Для этого во время движения ПМ отключить автоматический выключатель питания и затем включить его снова.

2.1.14. Проверить действие электрических блокировок в крайних положениях при управлении ПМ от кнопок и блокировок от рассогласований трех однофазных ПУ при дистанционном управлении.

2.1.15. Убедиться в прохождении ПМ только одного положения при длительной команде на переключение от кнопок управления.

2.1.16. Проверить возможность управления от кнопок, расположенных на двери шкафа ПМ при закрытом ее положении.

2.1.17. Проверить исправность блока питания дистанционного указателя положений, отсутствие обрывов в блоке сопротивлений и работоспособность указателя во всем диапазоне.

2.1.18. Обеспечить питание схемы обогрева независимо от времени года, так как ПМ оборудован термостатом. Включение обогрева производится автоматически при понижении температуры в шкафу ПМ примерно до +10 °С.

2.1.19. Проверить надежность работы ПМ при напряжении питания 0,85U

Преимущества и недостатки регулирования посредством РПН

Преимущества регулирования без отключения нагрузки в возможности поддержания параметров сети на выходе трансформатора на заданном уровне при изменении характеристик подаваемого напряжения. Также это устройство позволяет регулировать параметры, с учётом необходимой величины. Выполнение указанных функций достигается без отключения агрегата.

Недостатки связаны с необходимостью усложнения конструкции трансформатора, связанной с использованием дополнительных элементов. Одновременно снижается надёжность работы агрегата, увеличивается его масса и габаритные размеры.

Общие рекомендации

Номенклатура трансформаторов (расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования) не регламентируется какими-либо нормативными документами, а всецело определяется производителем оборудования. Поэтому, если название Вашего трансформатора не поддаётся расшифровке, то обратитесь к его производителю или посмотрите паспорт изделия. Приведенные ниже расшифровки букв и цифр названия трансформаторов актуальны для отечественных изделий.

Наименование трансформатора состоит из букв и цифр, каждая из которых имеет своё значение. При расшифровке наименования следует учитывать то что некоторые из них могут отсутствовать в нём вообще (например буква “А” в наименовании обычного трансформатора), а другие являются взаимоисключающими (например, буквы “О” и “Т”).

Расшифровка наименований силовых трансформаторов

Для силовых трансформаторов приняты следующие буквенные обозначения [1, c.238]:

Таблица 1 – Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования силового трансформатора

1. Автотрансформатор	А
2. Число фаз
Однофазный	О
Трёхфазный	Т
3. С расщепленной обмоткой	Р
4. Охлаждение
Сухие трансформаторы:
естественное воздушное при открытом исполнении	С
естественное воздушное при защищенном исполнении	СЗ
естественное воздушное при герметичном исполнении	СГ
воздушное с принудительной циркуляцией воздуха	СД
Масляные трансформаторы:
естественная циркуляция воздуха и масла	М
принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла	Д
естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла	МЦ
естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла	НМЦ
принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла	ДЦ
принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла	НДЦ
принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла	Ц
принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла	НЦ
5. Трёхобмоточный	Т
6. Переключение ответвлений
регулирование под нагрузкой (РПН)	Н
автоматическое регулирование под нагрузкой (АРПН)	АН
7. С литой изоляцией	Л
8. Исполнение расширителя
с расширителем	Ф
без расширителя, с защитой при помощи азотной подушки	З
без расширителя в гофробаке (герметичная упаковка)	Г
9. С симметрирующим устройством	У
10. Подвесного исполнения (на опоре ВЛ)	П
11. Назначение
для собственных нужд электростанций	С
для линий постоянного тока	П
для металлургического производства	М
для питания погружных электронасосов	ПН
для прогрева бетона или грунта (бетоногрейный), для буровых станков	Б
для питания электрооборудования экскаваторов	Э
для термической обработки бетона и грунта, питания ручного инструмента, временного освещения	ТО
шахтные трансформаторы	Ш
Номинальная мощность, кВА	[число]
Класс напряжения обмотки ВН, кВ	[число]
Класс напряжения обмотки СН (для авто- и трёхобмоточных тр-ов), кВ	[число]

Примечание: принудительная циркуляция вохдуха называется дутьем, то есть “с принудительной циркуляцией воздуха” и “с дутьем” равнозначные выражения.

Примеры расшифровки наименований силовых трансформаторов

ТМ – 100/35 – трансформатор трёхфазный масляный с естественной циркуляцией воздуха и масла, номинальной мощностью 0,1 МВА, классом напряжения 35 кВ; ТДНС – 10000/35 – трансформатор трёхфазный с дутьем масла, регулируемый под нагрузкой для собственных нужд электростанции, номинальной мощностью 10 МВА, классом напряжения 35 кВ; ТРДНФ – 25000/110 – трансформатор трёхфазный, с расщеплённой обмоткой, масляный с принудительной циркуляцией воздуха, регулируемый под нагрузкой, с расширителем, номинальной мощностью 25 МВА, классом напряжения 110 кВ; АТДЦТН – 63000/220/110 – автотрансформатор трёхфазный, масляный с дутьём и принудительной циркуляцией масла, трёхобмоточный, регулируемый под нагрузкой, номинальной мощностью 63 МВА, класс ВН – 220 кВ, класс СН – 110 кВ; АОДЦТН – 333000/750/330 – автотрансформатор однофазный, масляный с дутьём и принудительной циркуляцией масла, трёхобмоточный, регулируемый под нагрузкой, номинальной мощностью 333 МВА, класс ВН – 750 кВ, класс СН – 500 кВ.

Расшифровка наименований регулировочных (вольтодобавочных) трансформаторов

Для регулировочных трансформаторов приняты следующие сокращения [1, c.238][2, c.150]:

Таблица 2 – Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования регулировочного трансформатора

1. Вольтодобавочный трансформатор	В
2. Регулировочный трансформатор	Р
3. Линейный регулировочный	Л
4. Трёхфазный	Т
5. Тип охлаждения:
принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла	Д
естественная циркуляция воздуха и масла	М
6. Регулирование под нагрузкой (РПН)	Н
7. Поперечное регулирование	П
8. Грозоупорное исполнение	Г
9. С усиленным вводом	У
Проходная мощность, кВА	[число]
Класс напряжения обомотки возбуждения, кВ	[число]
Класс напряжения регулировочной обомотки, кВ	[число]

Примеры расшифровки наименований регулировочных трансформаторов

ВРТДНУ – 180000/35/35 – трансформатор вольтодобавочный, регулировочный, трёхфазный, с масляным охлаждением типа Д, регулируемый под нагрузкой, с усиленным вводом, проходной мощностью 180 МВА, номинальное напряжение обмотки возбуждения 35 кВ, номинальное напряжения регулировочной обмотки 35 кВ; ЛТМН – 160000/10 – трансформатор линейный, трёхфазный, с естественной циркуляцией масла и воздуха, регулируемый под нагрузкой, проходной мощностью 160 МВА, номинальным линейным напряжением 10 кВ.

Расшифровка наименований трансформаторов напряжения

Для трансформаторов напряжения приняты следующие сокращения [2, c.200]:

Таблица 3 – Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования трансформатора напряжения

Комплектующий для серии НОСК;
С компенсационной обмоткой для серии НТМК;
Кроме серии НОЛ и ЗНОЛ, в которых:

06 – для встраивания в закрытые токопроводы, ЗРУ и КРУ внутренней установки;
08 – для ЗРУ и КРУ внутренней и наружной установки;
11 – для взрывоопасных КРУ.

Примеры расшифровки наименований трансформаторов напряжения

НОСК-3-У5 – трансформатор напряжения однофазный с сухой изоляцией, комплектующий, номинальное напряжение обмотки ВН 3 кВ, климатическое исполнение – У5; НОМ-15-77У1 – трансформатор напряжения однофазный с масляной изоляцией, номинальное напряжение обмотки ВН 15 кВ, 1977 года разработки, климатическое исполнение – У1; ЗНОМ-15-63У2 – трансформатор напряжения с заземляемым концом обмотки ВН, однофазный с масляной изоляцией, номинальное напряжение обмотки ВН 15 кВ, 1963 года разработки, климатическое исполнение – У2; ЗНОЛ-06-6У3 – трансформатор напряжения с заземляемым концом обмотки ВН, однофазный с литой эпоксидной изоляцией, для встраивания в закрытые токопроводы, ЗРУ и КРУ внутренней установки, климатическое исполнение – У3; НТС-05-УХЛ4 – трансформатор напряжения трёхфазный с сухой изоляцией, номинальное напряжение обмотки ВН 0,5 кВ, климатическое исполнение – УХЛ4; НТМК-10-71У3 – трансформатор напряжения трёхфазный с масляной изоляцией и компенсационной обмоткой, номинальное напряжение обмотки ВН 10 кВ, 1971 года разработки, климатическое исполнение – У3; НТМИ-10-66У3 – трансформатор напряжения трёхфазный с масляной изоляцией и обмоткой для контроля изоляции сети, номинальное напряжение обмотки ВН 10 кВ, 1966 года разработки, климатическое исполнение – У3; НКФ-110-58У1 – трансформатор напряжения каскадный в фарфоровой покрышке, номинальное напряжение обмотки ВН 110 кВ, 1958 года разработки, климатическое исполнение – У1; НДЕ-500-72У1 – трансформатор напряжения с ёмкостным делителем, номинальное напряжение обмотки ВН 500 кВ, 1972 года разработки, климатическое исполнение – У1;

Расшифровка наименований трансформаторов тока

Для трансформаторов тока приняты следующие сокращения [2, c.201,206-207,213]:

Таблица 4 – Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования трансформатора тока

Для серии ТВ, ТВТ, ТВС, ТВУ;
Для серии ТНП, ТНПШ – с подмагничиванием переменным током;
Для серии ТШВ, ТВГ;
Для ТВВГ – 24 – водяное охлаждение;
Для серии ТНП, ТНПШ;
Для серии ТВ, ТВТ, ТВС, ТВУ – номинальное напряжения оборудования;
Для серии ТНП, ТНПШ – число обхватываемых жил кабеля;
Для серии ТНП, ТНПШ – номинальное напряжение.

Примеры расшифровки наименований трансформаторов тока

ТФЗМ – 35А – У1 – трансформатор тока в фарфоровой покрышке, с обмоткой звеньевого исполнения, с масляной изоляцией, номинальным напряжением обмотки ВН 35 кВ, категории А, климатическим исполнением У1; ТФРМ – 750М – У1 – трансформатор тока в фарфоровой покрышке, с обмоткой рымочного исполнения, с масляной изоляцией, номинальным напряжением обмотки ВН 750 кВ, климатическим исполнением У1; ТШЛ – 10К – трансформатор тока шинный с литой изоляцией, номинальное напряжением обмотки ВН 10 кВ; ТЛП – 10К – У3 – трансформатор тока с литой изоляцией, проходной, номинальным напряжением обмотки ВН 10 кВ, климатическое исполнение – У3; ТПОЛ – 10 – трансформатор тока проходной, одновитковый, с литой изоляцией, номинальным напряжением обмотки ВН 10 кВ; ТШВ – 15 – трансформатор тока шинный, с воздушным охлаждением, номинальным напряжением обмотки ВН 15 кВ; ТВГ – 20 – I – трансформатор тока с воздушным охлаждением, генераторный, номинальным напряжением обмотки ВН 20 кВ; ТШЛО – 20 – трансформатор тока шинный, с литой изоляцией, одновитковый, номинальным напряжением обмотки ВН 20 кВ; ТВ – 35 – 40У2 – трансформатор тока встроенный, номинальным напряжением обмотки ВН 35 кВ, током термической стойкости 40 кА, климатическое исполнение – У2; ТНП – 12 – трансформатор тока нулевой последовательности, с подмагничиванием переменным током, охватывающий 12 жил кабеля; ТНПШ – 2 – 15 – трансформатор тока нулевой последовательности, с подмагничиванием переменным током, шинный, охватывающий 2 жилы кабеля, номинальным напряжением обмотки ВН 15 кВ.

Переключение без возбуждения – ПБВ трансформатора

В зависимости от конструкции и мощностных характеристик трансформатора, переключатель может приводиться в действие посредством ручного или механизированного привода. Механизированный привод предусматривает непосредственное и дистанционное включение.

При ручном приводе переключение производится с помощью рукоятки, выведенной за корпус агрегата.

К конструкции указанных переключателей предъявляются следующие требования:

Читайте также: Контроллер заряда солнечной батареи: схема, принцип работы, способы подключения

обеспечение надлежащей температуры контактных и токоведущих элементов при прохождении через них электрического тока;
способность выдерживать прохождение тока при коротком замыкании;
показатель ресурса в пределах до 2 тысяч переключений;
надёжную изоляцию.

Данное устройство может устанавливаться для изменения количества работающих витков на входной и выходной катушке.

Учитывая, что параметры напряжения на выходе определяются количеством витков в выходной и входной обмотке, переключатель изменяет данную характеристику на одной из катушек, позволяя добиться необходимого результата.

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электрических сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения ко вторичному, или

где w1 w2 — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно.

Отсюда U2 = U1w2/w1.

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т.е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Рис.1. Схема регулирования напряжения ПБВ: а — ответвления вблизи нулевой точки обмотки ±5% с трехфазным переключателем на три положения, б — ответвления в середине обмотки ±2×2,5% с однофазными переключателями на пять положений (фаза А); 1 — неподвижный контакт, 2 — сегмент контактный; 3 — вал переключателя, 4 — контактные кольца

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5%, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения: +5% и -5% (рис.1,а). Если трансформатор работал на основном выводе 0 и необходимо повысить напряжение на вторичной стороне U2, то, отключив трансформатор, производят переключение на ответвление -5%, уменьшая тем самым число витков w1.

На трансформаторах средних и больших мощностей предусматриваются четыре ответвления ±2х2,5%, переключение которых производится специальными переключателями барабанного типа, установленными отдельно для каждой фазы (рис.1,б). Рукоятка привода переключателя выведена на крышку трансформатора.

При замыкании роликом переключателя контактов A4-A5 трансформатор имеет номинальный коэффициент трансформации. Положения А3-А4 и А2-А3 соответствуют увеличению коэффициента трансформации на 2,5 и 5%, а положения А5-А6 и А6-А7 — уменьшению на 2,5 и 5%.

Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, так как это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ используется только для сезонного регулирования напряжения.

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 приблизительно по 1,5%).

Читайте также: Как подключить розетку прицепа? Распиновка по цветам, схемы

Рис.2. Устройство РПН трансформаторов а — схема включения регулировочных ступеней, Аb — основная обмотка, bс — ступень грубой регулировки, de — ступени плавной регулировки, П — переключатель, И — избиратель, б — переключающее устройство РНТ-13, 1 — переключатель, 2 — горизонтальный вал, 3 — кожух контакторов, 4 — вертикальный вал, 5 — коробка привода, 6 — бак трансформатора

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис.2). Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель П находится в положении II, а избиратель И — на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя I, а избирателя — на ответвлении 1.

На рис.2,б показана схема расположения элементов переключающего устройства РНТ-13, применяемого на трансформаторах средней мощности.

Рис.3. Схема и последовательность переключений устройства РПН с токоограничивающими сопротивлениями

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 резисторами. Схема с резисторами (рис.3) обладает рядом преимуществ перед схемой с реакторами и получает все более широкое применение. На рис.3 показаны регулировочная часть обмотки de и переключающее устройство.

Последовательность работы контакторов и избирателей показана в таблице к рис.3. В исходном положении 0 трансформатор работает на ответвлении 5, ток нагрузки проходит через контакт К1. Допустим, что необходимо уменьшить число витков в регулировочной обмотке, т.е. перейти на ответвление 4. Последовательность работы элементов РПН в этом случае будет следующей: обесточенный избиратель И2 переводится в положение 4, затем отключается К1 и ток нагрузки кратковременно проходит по R1 и К2; при третьей операции замыкается КЗ, при этом половина тока нагрузки проходит по R1 и К2, а половина — по R2 и КЗ, кроме того, витки регулировочной обмотки 5 — 4 оказываются замкнутыми через R1 и R2 и по ним проходит ограниченный по значению циркулирующий ток; при следующих операциях (4 и 5) размыкается К2 и замыкается К4, при этом ток нагрузки проходит по регулировочной обмотке на ответвление 4, избиратель И2, контакты К4 к выводу 0.

В переключателях данного типа используются мощные пружины, обеспечивающие быстрое переключение контактов контактора (

В современных устройствах РПН для коммутации тока находят применение вакуумные дугогасительные камеры. Благодаря этому трансформаторное масло не используется в качестве дугогасительной среды и не требуется его смена в процессе эксплуатации. Переключающие устройства РНТА235/1000 применяются на преобразовательных трансформаторах с интенсивным режимом работы переключений.

Дальнейшим совершенствованием РПН является применение тиристорных переключателей. Тиристоры срабатывают в моменты переходов тока нагрузки через нуль и последовательно включают необходимую комбинацию вторичных обмоток.

Рис.4. Схема регулирования напряжения в автотрансформаторе (показана одна фаза) а — ответвления в нейтрали (без реверса) б — ответвления на линейном конце обмотки СН (с реверсом)

Регулирование напряжения в автотрансформаторах имеет некоторую особенность. Если ответвления выполнить в нейтральной точке (рис.4,а), то это позволяет облегчить изоляцию переключающего устройства и рассчитать его на меньший ток, так как в общей обмотке автотрансформатора проходит разность токов. Такое регулирование называется связанным, т.е. при переключении ответвлений одновременно меняется количество витков ВН и СН. Это приводит к резким изменениям индукции в сердечнике и колебаниям напряжения на обмотке НН.

Независимое регулирование в автотрансформаторе можно осуществить с помощью регулировочной обмотки на линейном конце среднего напряжения (рис.4,б). В этом случае переключающее устройство должно быть рассчитано на полный номинальный ток, а изоляция его — на полное напряжение средней обмотки.

Читайте также: Схема вызывной панели домофона и ее роль в ремонте защитной системы

Такие переключающие устройства на ток 2000 А с изоляцией классов 110 и 220 кВ позволяют обеспечить РПН для автотрансформаторов больших мощностей. Регулирование осуществляется с помощью трех однофазных регуляторов, имеющих электропривод с автоматическим управлением.

Рис.5. Схема включения последовательного регулировочного трансформатора в цепь автотрансформатора

Для регулирования напряжения под нагрузкой на мощных трансформаторах и автотрансформаторах применяются также последовательные регулировочные трансформаторы (рис.5) Они состоят из последовательного трансформатора 2, который вводит добавочную ЭДС в основною обмотку автотрансформатора 1, и регулировочного автотрансформатора 3, который меняет эту ЭДС. С помощью таких трансформаторов можно изменять не только напряжение (продольное регулирование) но и его фазу (поперечное регулирование). Устройство таких трансформаторов значительно сложнее, чем РПН, поэтому они дороже и применение их ограничено.

Одним из видов последовательных регулировочных трансформаторов являются линейные регуляторы, которые включаются последовательно в линию или в цепь трансформатора без РПН, обеспечивая регулирование напряжения в пределах ±10-15%.

Рис.6. Включение регулировочного трансформатора со стороны НН автотрансформатора

Широкое применение линейные регуляторы находят на подстанциях с автотрансформаторами (рис.6). На стороне СН регулирование напряжения обеспечивается встроенным в автотрансформатор 1 РПН, а на стороне НН устанавливается регулировочный трансформатор 2, снабженный автоматическим регулированием напряжения. Регулировочные трансформаторы типа ЛTM выпускаются мощностью 1,6-6,3 MBА на напряжение 6-10кВ, типов ЛТМН, ЛТДН-16-100 MBА на напряжение до 35 кВ.

Как проводится регулировка

Порядок проведения регулировки предусматривает следующие операции:

в начальном положении витки замкнуты, согласно нахождению замыкающих элементов избирателя;
агрегат отключается от напряжения;
поворотом рукоятки или включением механизированного привода перемещается замыкающий элемент избирателя с изменением рабочего количества витков на обмотке;
агрегат включается в сеть.

Также читайте: КПД — коэффициент полезного действия трансформатора
Переключение производится на необходимое значение, согласно требуемым характеристикам потребляющего оборудования.

Что это такое падение напряжения

Говоря упрощенно и что бы было понятнее- это энегрия(причем активная!) выделяемая в виде тепла.

Приведу пример. Для каждого сечения провода есть максимальный допустимый ток. Если к медному проводу сечением 2,5 кв. мм подключить однофазный электротел мощностью 9 кВт с потребляемым током 9000:220=41 ампер, то провод очень сильно будет греться.

Материал, из которого изготовлен провод- медь оказывает активное сопротивление электрическому току.

По закону Ома- электрический ток прямо пропорционален изменениям напряжения, поэтому при подключении электрокотла на этом участке провода увеличивается и напряжение и происходит нагрев провода.

Не понятно? Давайте еще подробнее. Допустим сопротивление провода0 1 Ом. Ток как уже определили- 41 ампер.

Тогда на проводе напряжение составит U=R*I= 41 Вольт

Это и есть падение напряжения на проводе. При этом будет выделяться мощность в виде тепла P=U*I=41*41=1681 Ватт

А это целый электрообогреватель мощностью 1,7 кВт.

Конечно такая рассеиваемая мощность в проводе приводит к перегреву и плавлению изоляции. Именно поэтому для каждого сечения ток ограничен.

В данном случае для 2,5 кв.мм допустимый ток 25-27 ампер.

Из всего вышесказанного следует:

При увеличении нагрузки- увеличивается ток и увеличивается падение напряжения и потери энергии в проводах

Другими словами- часть напряжения и энергии до наших розеток просто не доходит, а выделяется в воздух в виде тепла…

А сейчас самое важное!

Что бы компенсировать такие неизбежные потери энергии, на вторичной обмотке силового трансформатора повышают напряжение.

То есть повышают напряжение выше 10 000 Вольт- до 11, а то и больше киловольт. Тогда даже и если часть энергии “теряется” в проводах, у нас в квартирах и домах напряжение находится в пределах нормы- около 220 Вольт.

Читайте также: Реле давления РМ-5 – настройка и управление насосной системой водоснабжения

Классификация

В зависимости от особенностей конструктивного устройства, различают переключатели следующих типов:

с ручным или механизированным приводом;
непосредственного или дистанционного включения;
однофазного и трёхфазного;
барабанного, оборудованные контактом в виде кольца, сегмента или ламели;
реечного.

Устройства могут предназначаться для использования в агрегатах различного напряжения и силы тока.

Что происходит с понижающим трансформатором при увеличении нагрузки

А ничего с ним не происходит))) Как понижал он напряжение- так и продолжает понижать- так уж он устроен.

На первичную обмотку (обмотка высокого напряжения) подается 110 000 Вольт, а со вторичной (обмотка низкого напряжения) снимается 10 000 Вольт.

Это идеальный вариант, когда напряжение на первичной обмотке стабильное и не меняется, а нагрузка вторичной обмотки или очень мала или ее совсем нет (трансформатор работает в режиме холостого хода).

На самом деле это совсем не так.

В действительности высокое напряжение на первичной нагрузке постоянно меняется в небольших пределах- 110-117кВ

А так как коэффициент трансформации у трансформатора величина неизменная, то получается что и на вторичной обмотке 10 кВ напряжение тоже колеблется так сказать “в ногу” с первичным напряжением.

А вслед за этим колебания напряжения передаются следующим понижающим трансформаторам 10/0,4 кВ…

И так эти колебания дойдут и до наших квартир и напряжение колебалось бы пропорционально с высоким напряжением 110 кВ.

И было бы у нас в розетках то 180 Вольт, то 250 и бесперестанно бы оно изменялось в течении суток. Думаю что никому не понравится когда свет в доме постоянно меняет яркость, как в том анекдоте- то потухнет, то погаснет, то совсем не загорит)))

Преимущества и недостатки

ПБВ – компактный и простой переключатель, в чём преимущество данного устройства перед РПН, переключающими трансформатор без снятия нагрузки.

К недостаткам следует отнести необходимость полного отключения агрегата для проведения регулировки. Но данным минусом можно пренебречь, если оборудование запитано от двух трансформаторов, один из которых выступает в роли резервного.

Также недостатком устройства является высокая степень окисления замыкающих контактов в процессе эксплуатации. Данная особенность составляет проблему, если переключение производится не слишком часто. Поэтому устройство нуждается в проведении периодическом техническом обслуживании.

Применение ПБВ позволяет добиться следующих положительных результатов:

улучшить режим энергоснабжения потребителей;
увеличить допустимые потери напряжения;
повысить качественные характеристики электрического напряжения, подающегося на запитанное оборудование.

Простота конструкции обеспечивает высокую степень надёжности устройства.

Регулирование напряжения у силовых трансформаторов

02 Июнь 2012 Энергетика

Приветствую вас, читатель моего сайта !

В этой статье я хочу рассказать вам как регулируется напряжение у силового трансформатора 110/10 кВ- под нагрузкой.

Для тех кто вообще не в теме объясняю о чем вообще идет речь.

Электроэнегрия от электростанции (АЭС, ТЭЦ, ГРЭС и т.п.) передается по опорам воздушных линий на многие сотни километров к подстанции (я буду вести речь о подстанции 110 000 Вольт), где установлены понижающие трансформаторы – очень большие и очень мощные.

Эти трансформаторы понижают напряжение (в моем примере до 10 000 Вольт) и передают электроэнергию дальше, но уже на более короткое расстояние- в пределах 10-40км до следующего понижающего трансформатора, который преобразует уже высокое напряжение 10 кВ в низкое трехфазное напряжение 400 Вольт, которое и идет по проводам к нам в дома.

Так вот, к трансформатору 110/10 кВ, установленному на подстанции, присоединяется очень много нагрузки- это может быть целый сельский район или часть большого города.

Нагрузка в течении дня и в течении времен года постоянно меняется и очень сильно.

Например в зимний период многие сельские жители обогреваются электрокотлами, поэтому потребляемый ток гораздо больше чем летом.

Или есть утренние и вечерние часы максимума нагрузок когда люди просыпаются или наоборот приходят с работы, включают электроприборы- потребление электроэнергии сильно возрастает. В течении дня нагрузка снижается и иногда даже в разы меньше чем утром или вечером.

Регулирования напряжения под нагрузкой – РПН трансформатора

Различное оборудование, потребляющее электрический ток и подключаемое через трансформатор, требует индивидуальных параметров напряжения. Рассмотрим понятие РПН трансформатора, особенности его конструкции и регулировки, прочие сопутствующие вопросы.

Что такое РПН

Особенности конструкции, принцип действия

Классификация

Различают несколько типов РПН, отличающихся следующими характеристиками:

разновидностью токоограничивающего элемента – с реакторами или резисторами;
наличием или отсутствием контактора;
количеством фаз – однофазные и трёхфазные;
типом токовой коммутации.

В зависимости от способа коммутации тока, существуют следующие разновидности устройств:

дуга разрывается в объёме, заполненном трансформаторным маслом – устройство предполагает использование дугогасительных контактов, не требующих применения специальных элементов для гашения дуги;
дуга разрывается в разреженном пространстве – предполагают использование вакуумных дугогасительных камер, производимых промышленным способом;
отключение производится посредством тиристоров, бездуговым способом;
комбинированные способы – с сочетанием различных типов коммутации.

Также читайте: На каком расстоянии не опасно жить рядом с ТЭЦ

Защита РПН

Преимущества и недостатки регулирования посредством РПН

Как проводится регулировка

Рассмотрим процесс регулировки напряжения на схеме реакторного РПН.

Устройство работает следующим образом:

в начальном положении оба избирательных контакта И1 и И2 подключены к одному витку катушки;
если необходимо перейти на другую ступень, размыкается К2 (без отключения напряжения) с прохождением тока по реакторной ветви (И1 – К1);
производится перевод контакта И2 на другой виток, с замыканием контактора К2;
происходит разделение рабочего тока между реакторными ветвями; значение уравнительного тока ограничивает реактор;
затем после размыкания К1, И1 переводится на другую ветвь с последующим замыканием контакта.

Также читайте: Что такое фидер в энергетике

Последующие переключения производятся в аналогичном порядке.

Применение РПН значительно расширяет вариативные возможности трансформаторов и обеспечивает изменение характеристик напряжения, подаваемого на потребляющие устройства без отключения подачи тока.

Регулирование напряжения без нагрузки: Переключение без возбуждения – ПБВ

Более подробное описание РПН можно найти здесь: Читать подробнее

источники:

https://svet202.ru/ustanovka/rpn-transformatora.html

https://svoy-elektrik.ru/kabeli/pbv-transformatora.html

https://ofaze.ru/teoriya/rpn-transformatora