Регулирование напряжения с помощью трансформаторов. Трансформаторы с рпн и пбв, их применение.

Регулирование напряжения с помощью трансформаторов.

Двухобмоточные и трехобмоточные трансформаторы и автотрансфор-маторы могут устанавливаться в различных пунктах электрических сетей и выполнять функции повышения или понижения класса напряжения сети.

Для регулирования сети необходимо изменять коэффициенты трансформации трансформаторов. Поэтому понижающие трансформаторы и автотрансформаторы изготавливаются с возможностью изменения коэффициента трансформации в пределах10…20 %.

Регулировочные ответвления (анцапфы) выполняются обычно с питающей стороны, то есть на стороне высшего напряжения U _B понижающих трансформаторов (ВН), если класс высшего номинального напряжения не превышает 220 кВ. При более высоких классах номинального напряжения в сетях устанавливаются автотрансформаторы, регулировочные ответвления которых выполняются на средней стороне или в нейтрали общей обмотки [2].

Изменение коэффициента трансформации достигается изменением числа

витков одной из обмоток трансформатора, снабженной, помимо основных, до-полнительными регулировочными ответвлениями.

              Рис. 14.4. Расположение регулировочных ответвлений.

 

При этом ответвления (отпайки) со знаком«+» позволяют увеличить число витков соответствующей обмотки, а со знаком«–» – уменьшить. На рис. 14.4 основное регулировочное ответвление двухобмоточного трансформатора, соответствующее номинальному коэффициенту трансформации k _ТН, обозначено как«0»,

                                                                      (14.2)

При изменении числа витков обмотки трансформатора переключением регулировочных ответвлений коэффициент трансформации меняется и может быть записан как:

                                  .                               (14.3)

Здесь n – общее число регулировочных ответвлений в сторону увеличе-ния или уменьшения числа витков обмотки трансформатора, k %–– цена одного ответвления в процентах от высшего номинального напряжения U _ВН.

 

Трансформаторы с ПБВ.

Трансформаторы с ПБВ в настоящее время выполняются с основным (0) и четырьмя дополнительными ответвлениями (–5 %; –2,5 %; +2,5 %; +5 %). На

действующих понижающих подстанциях встречаются изготовлявшиеся ранее трансформаторы с ПБВ и двумя дополнительными регулировочными ответв-лениями +5 и –5 %. Переключающее устройство ПБВ выполняется обычно в виде кругового переключателя, принципиальная схема обмоток и пе-реключателя трансформатора с ПБВ в однофазном исполнении приведена на рис. 14.5 [2].

                      Рис. 14.5. Трансформатор с ПБВ.

    Для переключения регулировочных ответвлений трансформатор отклю-чается от сети, круговой переключатель Q переводится в нужное положение и трансформатор включается в сеть.

В связи с необходимостью отключения трансформатора, а значит и нагрузки, от сети, переключения анцапф производятся редко, только при сезон-ных изменениях нагрузки. Поэтому при изменениях нагрузки в течение суток приходится работать с неизменным коэффициентом трансформации, что может привести к снижению напряжений на шинах потребителей в режимах максимальных нагрузок и к их повышению в минимальных режимах и соответственно к нарушению требований ГОСТа на качество электроэнергии.

Трансформаторы с РПН.

    Трансформаторы со встроенным устройством РПН отличаются от трансформаторов с ПБВ наличием специального устройства переключения анцапф под нагрузкой без отключения трансформатора от сети. Принцип конструкции устройства РПН приведен на рис. 14.6 [2].

                       Рис. 14.6. Трансформатор с устройством РПН.

    Обмотка, на которой расположено РПН, выполняется из двух частей: нерегулируемой «а» и регулируемой «б». На регулируемой обмотке часть витков включена согласно с витками основной нерегулируемой обмотки (регулировочные ответвления +1, +2,..., + n) и часть встречно (ответвления –1, –2,..., – n). При использовании регулировочных ответвлений, включенных согласно с основной обмоткой, коэффициент трансформации увеличивается по сравнению с номинальным, что приводит к понижению напряжения на низшей стороне трансформатора. При использовании ответвлений, включенных встречно, коэффициент трансформации уменьшается, и напряжение на низшей стороне трансформатора повышается.

    Устройство РПН состоит из двух подвижных контактов Q₁ и Q₂, двух не-подвижных Q₃ и Q₄ и реактора Р. При работе трансформатора под нагрузкой оба подвижных контакта Q₁ и Q₂ установлены на одном регулировочном от-ветвлении обмотки высшего напряжения понижающего трансформатора (пока-зано на рис. 14.6 сплошной линией). Мощные неподвижные контакты Q₃ и Q₄

замкнуты, и ток нагрузки протекает по двум ветвям Q₁, Q₃ и Q₂, Q₄ регули-рующего устройства. Вывод А нерегулируемой обмотки «а» располагается в

центре реактора Р. Обе части реактора обтекаются встречными токами и индук-тивное сопротивление реактора близко к нулю.

При переходе с одной анцапфы на другую (на рис. 14.6 – с ответвления «+2» на ответвление «+1») половинный ток нагрузки трансформатора разрыва- ется неподвижным контактом Q₄. При этом не происходит перерыва питания потребителей, так как ток нагрузки протекает по одной цепи регулировочного устройства Q₁, Q₃. Затем подвижный контакт Q₂ переводится на соседнее с ис-ходным регулировочное ответвление (ответвление «+1») и вновь замыкается неподвижный контакт Q₄. Возникает уравнительный ток в замкнутом контуре (Q₁ – Q₃ (сплошные линии), реактор Р, Q₄ – Q₂ (пунктирные линии), витки обмотки «б») под действием ЭДС, обусловленной разницей потенциалов между выводами двух соседних ответвлений(«+2» и «+1»). При этом ток в обоих плечах реактора имеет одно направление, сопротивление реактора существенно увеличивается, ограничивая уравнительный ток (ток виткового замыкания через реактор Р).

Далее разрывается неподвижный контакт Q₃, подвижный Q₁ переводится на новое ответвление («+2») и восстанавливается нормальный режим работы

трансформатора (на рис. 14.6 показан пунктиром).

трансформации k _ВС и

k _ВН соответственно вычисляются как:

                                          ;                               (14.4)

                                          .                              (14.5)

    При установке устройства РПН трехобмоточных понижающих трансфор-маторов на стороне среднего напряжения регулирование напряжения на сторо-не среднего напряжения выполняется независимо от напряжения на низшей

стороне. При этом коэффициент трансформации k _ВС вычисляется как:

                                          .                               (14.6)

    Коэффициент трансформации k _ВН не регулируется и всегда равен номинальному:

                                          .