Регулирование напряжения трансформаторов

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. Для этого могут использоваться следующие способы: генерирование реактивной мощности (с использованием статических конденсаторов и синхронных компенсаторов), принудительное изменение напряжения (с использованием вольтодобавочных трансформаторов и силовых трансформаторов с регулированием коэффициента трансформации).

Рассмотрим способ регулирования напряжения путем изменения коэффициента трансформации К_ТР.

Известно, что ,    откуда                         (3.14)

Следовательно, при изменении числа витков W ₁ или W ₂ при постоянном первичном напряжении U ₁ можно изменять величину вторичного напряжения U ₂. С этой целью обмотки трансформатора (обычно высшего напряжения) снабжаются дополнительными ответвлениями и переключателями SA, с помощью которых можно задействовать в работу разное число витков обмотки (рис. 2.34).

Переключение ответвлений может происходить при отключенном трансформаторе (без возбуждения) или под нагрузкой. Устройства для переключения и регулирования в первом случае называются устройствами ПБВ, а во втором случае – устройствами РПН. Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5%, для чего трансформаторы кроме основного имеют, например, два ответвления от обмотки ВН: +5% и –5%.

Пусть напряжение сети U ₁ понизилось. Это ведет к понижению напряжения U ₂ на выходе трансформатора. Для того чтобы при пониженном первичном напряжении U ₂ осталось номинальным, необходимо, как это следует из соотношения (2.14), уменьшить число витков W ₁.

Устройство ПБВ используется обычно для сезонного регулирования напряжения, так как слишком частные отключения трансформатора для переключения обмоток по условиям эксплуатации обычно недоступны.

Устройство РПН позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепей и осуществлять регулирование напряжения в более широких пределах, в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ±10 до ±16% ступенями примерно по ±1,5%).

Регулировочные ступени (рис. 2.35) выполняются на стороне высшего напряжения, так как меньший по величине ток позволяет проще выполнить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки.

Первичное напряжение подводится к клеммам А и 0. Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель SA находится в положении 2, а избиратель И – на ответвлении 6.

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки d – е на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих устройствах с использованием резисторов или реакторов.

Схема с резисторами обладает рядом преимуществ и получила более широкое применение. На рис. 2.36. показаны регулируемая часть обмотки d – е и переключающие устройства И1 и И2.

Если в исходном положении трансформатор работает на ответвлении 5, то ток нагрузки проходит через дугогасительный контакт К 1. Допустим, необходимо уменьшить число витков в регулировочной обмотке, т.е. перейти на ответвление 4.

Переключение элементов РПН необходимо производить в такой последовательности:

1) переключить искатель И2 на ответвление 4;

2) отключить контакт К 1 (ток нагрузки будет протекать через контакт К 2 и сопротивление R 1);

3) замкнуть контакт К3 (при этом часть тока нагрузки протекает через К 1 и R 1, а другая часть через К3 и R 2). Витки регулировочной обмотки 5–4 оказываются замкнутыми через сопротивления R 1 и R 2, и по ним проходит ограниченный по значению уравнительный ток;

4) разомкнуть контакт К 2;

5) замкнуть контакт К 4.

Переключающее устройство с реакторами представлено на рис. 2.37. В исходном положении ламели переключателя S 1 и S 2 находятся на одном из контактов, как показано на рисунке слева. Для переключения обмотки с одного ответвления на другое одна из ламелей, в данном случае S 2, переводится на другой контакт (рисунок справа). Возникающий при этом ток короткого замыкания протекает через реакторы LR 1 и LR 2, которые существенно ограничивают его величину и позволяют произвести дальнейшее переключение ламели S 1 к контакту, на котором находится ламель S 2, без возникновения электрической дуги.

Нетрудно убедиться, что наличие двух переключающих ножей S 1 и S 2 и реакторов LR 1, LR 2 позволяет исключить разрывы цепи с током и короткие замыкания коммутируемых витков.

 

 

 

В устройствах РПН находят в настоящее время применение вакуумные дугогасительные камеры, а также тиристорные переключатели (они срабатывают при переходе I н через нуль и последовательно включают необходимую комбинацию обмоток).