Регулирование напряжения 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.

Такая регулировка может выполняться либо прямо под нагрузкой, либо только тогда, когда трансформатор заземлен и полностью обесточен. В зависимости от значимости объекта, и от того, насколько часто необходимы данные регулировки, — встречаются более или менее сложные системы переключения витков в обмотках: осуществляющие ПБВ — «переключение без возбуждения» или РПН — «регулирование под нагрузкой». В обеих случаях обмотки трансформатора имеют ответвления, между которыми и происходит переключение.

Переключение без возбуждения

Переключение без возбуждения выполняют от сезона — к сезону, это плановые сезонные переключения витков, когда трансформатор выводится из эксплуатации, что конечно не получилось бы делать часто. Коэффициент трансформации изменяют, делают больше или меньше в пределах 5%.

На мощных трансформаторах переключение выполняется с помощью четырех ответвлений, на маломощных — при помощи всего двух. Данный тип переключения сопряжен с прерыванием электроснабжения потребителей, поэтому и выполняется он достаточно редко.

Зачастую ответвления сделаны на стороне высшего напряжения, где витков больше и корректировка получается более точной, к тому же ток там меньше, переключатель выходит компактнее. Изменение магнитного потока в момент такого переключения витков на понижающем трансформаторе очень незначительно.

Если требуется повысить напряжение на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора, то витков на первичной обмотке убавляют, если требуется понизить — прибавляют. Если же регулировка происходит на стороне нагрузки, то для повышения напряжения витков на вторичной обмотке прибавляют, а для понижения — убавляют. Переключатель, применяемый на обесточенном трансформаторе, называют в просторечии анцапфой.

Место контакта, хотя и выполнено подпружиненным, со временем оно подвергается медленному окислению, что приводит к росту сопротивления и к перегреву. Чтобы этого вредного накопительного эффекта не происходило, чтобы газовая защита не срабатывала из-за разложения масла под действием излишнего нагрева, переключатель регулярно обслуживают: дважды в год проверяют правильность установки коэффициента трансформации, переключая при этом анцапфу во все положения, дабы убрать с мест контактов оксидную пленку, прежде чем окончательно установить требуемый коэффициент трансформации.

Также измеряют сопротивление обмоток постоянному току, чтобы убедиться в качестве контакта. Эту процедуру выполняют и для трансформаторов, которые долго не эксплуатировались, прежде чем начинать их использовать.

Регулирование под нагрузкой

Оперативные переключения осуществляются автоматически либо в вручную, прямо под нагрузкой, там где в разное время суток напряжение сильно изменяется. Мощные и маломощные трансформаторы, в зависимости от напряжения, имеют РПН разных диапазонов — от 10 до 16% с шагом в 1,5% на стороне высшего напряжения, — там, где ток меньше.

Здесь, конечно, есть некоторые сложности: просто рвать цепь на мощном трансформаторе нельзя, т. к. в этом случае возникнет дуга и трансформатор просто выйдет из строя; кратковременно витки замыкаются между собой накоротко; необходимы устройства ограничения тока.

Токоограничительные реакторы в системах РПН

Регулирование под нагрузкой с ограничением тока позволяет осуществить система с двумя контакторами и двухобмоточным реактором.

К двум обмоткам реактора подключено по контактору, которые в обычном рабочем режиме трансформатора сомкнуты, примыкая к одному и тому же контакту на выводе обмотки. Рабочий ток проходит через обмотку трансформатора, затем параллельно через два контактора и через две части реактора.

В процессе переключения один из контакторов переводится на другой вывод обмотки трансформатора (назовем его «вывод 2»), при этом часть обмотки трансформатора оказывается накоротко шунтирована, а рабочий ток ограничивается реактором. Затем второй контакт реактора переводится на «вывод 2».

Процесс регулирования завершен. Переключатель с реактором имеет небольшие потери в средней точке, так как ток нагрузки наложен на конвекционный ток двух переключателей, и реактор может все время находится в цепи.

Токоограничительные резисторы в системах РПН

Альтернатива реактору — триггерный пружинный контактор, в котором происходит последовательно 4 быстрых переключения с использованием промежуточных положений, когда ток ограничивается резисторами. В рабочем положении ток идет через шунтирующий контакт К4.

Когда требуется произвести переключение цепи из положения II в положение III (в данном случае — с меньшим количеством витков), — избиратель переводится с контакта I на контакт III, затем параллельно замкнутому контактору К4 подключается резистор R2 через контактор К3, затем контактор К4 размыкается, и теперь ток в цепи ограничен только резистором R2.

Следующим шагом замыкается контактор К2, и часть тока устремляется также через резистор R1. Контактор К3 размыкается, отсоединяя резистор R2, замыкается шунтирующий контакт К1. Переключение завершено.

Если у переключателя с реактором реактивный ток прервать трудно, и поэтому он используется чаще на стороне низкого напряжения с большими токами, то быстродействующий переключатель с резисторами успешно используется на стороне высокого напряжения с относительно малыми токами.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Регулирование напряжения трансформаторов

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.

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%).

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 (

Источник

Регулирование напряжения трансформатора. Анцапфа трансформатора это

Что такое анцапфа: определение и назначение

Анцапфа трансформатора – это переключатель ПБВ, располагающийся на стороне высшего напряжения. Предназначается для корректировки коэффициента трансформации. В простом понимании процесс предполагает изменение числа витков в обмотке, что по физическим законам корректирует величину напряжения.

Подобный элемент позволяет изменять уровень напряжения на +/- 10%. Уровень зависит от мощности силового оборудования, его технических особенностей. Регулировка анцапфы трансформатора 10/0,4 кв осуществляется только при выведенном в ремонт оборудовании (переключение без возбуждения).

Выполнять корректировку в любое удобное время не представляется возможным, так как осуществление операции требует обесточивания абонентов. Именно поэтому на мощных трансформаторах силовых подстанций от 110 кВ и выше используется другое устройство, именуемое РПН.

Регулировка напряжения под нагрузкой считается усовершенствованной анцапфой, которая позволяет изменять количество витков без отключения. Для комфорта соблюдения режимов диспетчерским персоналом, РПН дополняется телемеханикой.

Регулирование напряжения трансформаторов

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.

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%).

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.

Устройство анцапфы

Анцапфа трансформатора – это простое устройство в виде виткового соединения, которое сопряжено с переключателем и обмоткой по высокой стороне. Корректировка выполняется в два направления: на повышение (убавление) и на понижение (добавление). Все это характеризуется физическим законом Ом, которое предполагает пропорциональное соотношение сопротивления к уровню напряжения.

Чтобы понять, в каком положении анцапфа трансформатора, необходимо посмотреть на условные обозначения шильды. Каждый шаг предполагает изменение на 2,5% в сторону уменьшения или увеличения. Для поддержания стабильности сопротивления контактов используется пружинное приспособление.

Заметим, что с течением времени сопротивление изоляции может снижаться, поэтому перевод устройства необходимо выполнять не менее 2 раз в год. Раз в год следует осуществлять физические измерения обмоток с использованием мегомметра или других приспособлений службы изоляции.

Устройство РПН: принцип работы

Как отмечалось выше, регулировка анцапфы трансформатора может выполнять через РПН. Особый тип переключений предполагает постоянную корректировку напряжения в зависимости от времени суток и нагрузки. Регулирование осуществляется в пределах от +/- 10 до 16%. В некоторых случаях устанавливается полностью автоматических механизм, который поддерживает нужный режим работ самостоятельно. Прочие варианты зависят от оперативного управления из диспетчерского пункта или ОПУ.

Что касается принципа работы, то он выполнен следующим образом:

1. Имеется анцапфа, которая путем выкручивания пружины меняет число обмоток. При обычных условиях 33 оборота предполагает изменение количества витков на 1 единицу. Мера регулирования во многом определяется отстройкой шага.
2. Для автоматизации процесса подключается механический мотор, который отстроен для выполнения ровно одной операции. Из ОПУ подается сигнал на электродвигатель, после чего происходит регулирование.
3. Для более быстрого реагирования необходимо задействовать телемеханику, которая обеспечивает процесс из диспетчерского пункта.

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: Вредны ли светодиодные лампы для здоровья человека

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.

Виды РПН

Существует несколько видов регулировки под напряжением, среди которых выделяется:

1. РПН с токоограничительными реакторами. Это анцапфа трансформатора старого образца, которая предполагает наличие двух контакторов и реактора. При проведении операции два контакта замыкаются накоротко до перехода на другое положение. Для ограничения негативного воздействия используется реактор.
2. РПН с ограничительными резисторами. Применяется на новых трансформаторных подстанциях. В методе задействован триггерный контактор, что предполагает изменение количества витков через пружину. Это сокращает время трансформирования уровня напряжения и негативный эффект для оборудования.

РПН и телемеханика: автоматизация корректировки напряжения

Переключение анцапфы трансформатора крайне важная процедура, особенно для подстанций от 110 кВ и выше. Как отмечалось ранее, процесс предполагает задействование РПН, переключение которого можно вывести на пульт диспетчера. Для этого используется телемеханика, которая по оптоволоконному кабелю способная отправить сигнал на повышение или понижение уровня напряжения.

Общая схема предполагает следующие элементы в цепочке:

1. Наличие серверной, которая отправляет и получает сигнал на подстанцию, а также компьютера в диспетчерской. Передача информации предполагает применение проводника, где чаще всего используется оптоволокно. Здесь также распространены случаи витой пары, но скорость передачи информации значительно уступает.
2. На подстанции в шкафу телемеханики происходит подключение кабеля в блок, который взаимодействует с РПН. На выходе появляется два вида команд повышение/понижение. После проведения операции отдается ответ на сервер, что проявляется в исполнении или неисполнении задачи.
3. Чтобы определить уровень напряжения, на компьютер выводятся телеизмерения. При регулировке последние должны изменяться вверх или вниз в зависимости от посланного сигнала.

Автоматика и телемеханика обеспечивают существенный комфорт в ведении режимных указаний. Выстраивание системы во многом зависит от используемых технологий и технических средств. Следует отметить, что выстраивание автоматизированной системы работы – следующий шаг комфортного регулирования режима согласно графику.

Газовая защита рпн трансформатора на струйном реле

Газовая защита РПН трансформатора выполнена на струйном реле и действует на отключение трансформатора при интенсивном движении потока масла из бака РПН в сторону расширителя.
Контакторы переключателя РПН находятся в отделенном от бака трансформатора отсеке. Поскольку при переключении контакторов дуга горит в масле, то масло постепенно разлагается с выделением газа и других компонентов. Это масло не смешивается с остальным маслом в баке и не ухудшает его качество. Бак РПН так же соединяется с расширителем (отдельный отсек) и в соединительной трубе устанавливается специальное реле, например, ти­па URF-25.

Струйное реле URF 25, URF 25/10

Это реле называется струйным и работает только при выбросе масла. После срабатывания струйное реле остается в сработанном положении и должно возвращаться в исходное положение нажатием кнопки на реле. Реле снабжено также кнопкой опробования, нажав на которую можно отключить трансформатор.

Струйное реле URF 25/10 устанавливается в трубопровод между головкой ступенчатого переключателя и расширителем. Установка реле позволяет контролировать поток масла. Если скорость течения масла превышает порог реагирования клапанного затвора (0,9-4,0 м/с ±15%, в зависимости от клапанного затвора), включается переключающий контакт и трансформатор выключаются.

Видео: Контроль изоляции цепей газовой защиты

В видео рассказывается об особенностях организации газовой защиты и принципах работы реле контроля изоляции Флокс. Кроме того, презентация будет полезна всем, кто начинает свое знакомство с темой релейной защиты трансформатора.

Источник