Регулятор напряжения рпн применяется в трансформаторах мощностью – РПН трансформатора, регулирование напряжения под нагрузкой, схема — specable.ru

РПН трансформатора: разновидности, принцип работы

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.

•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

Регулирование напряжения трансформатора | Режимщик

Регулирование напряжения трансформатора

За последние годы в электрических сетях для централизованного и местного регулирования напряжения широкое распространение получили трансформаторы, снабженные встроенным устройством для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

Основное преимущество указанных трансформаторов перед трансформаторами с ПБВ (переключатель без возбуждения), заключается в том, что трансформаторы не требуют отключения, а их коэффициенты трансформации изменяются более плавно и в значительной больших пределах.

В соответствии со стандартами выпускаются трансформаторы с мощностью 25-630 кВА, имеющие: диапазон регулирования напряжения ± 10 % Uн; величину ступени регулирования 1,67 % Uн; число коэффициентов трансформации 13. В процессе освоения находятся трансформаторы, имеющие диапазоны регулирования ± 16 % номинального напряжения и ступени регулирования до 1,2 % номинального напряжения. Дальнейшее увеличение числа ступеней привело бы к усложнению конструкции трансформатора и к излишне частому срабатыванию РПН, что при наличии автоматического регулирования, вероятно, нецелесообразно.

Перед промышленностью и энергетиками сейчас стоит вопрос о полной замене трансформаторов устаревших конструкций без РПН новыми и оснащении их автоматически действующими устройствами регулирования напряжения. Для уяснения принципа регулирования напряжения с помощью трансформатора, снабженного устройством РПН, следует вспомнить, что при заданном напряжении на выводах обмотки высшего напряжения напряжение во вторичной обмотке зависит от соотношения числа активных витков указанных обмоток. Регулирование ответвления трансформаторов, снабженных РПН, отходят от обмотки высшего напряжения на переключатель со стороны нейтрали. Переключение ответвлений может осуществляться с помощью ручного управления. Переход с одной ступени на другую осуществляется при дистанционном управлении специальным электродвигательным механизмом, без разрыва рабочего тока, что достигается кратковременным закорачиванием регулируемой секции на токоограничивающее сопротивление. За последние годы заводами освоены быстродействующие переключающие устройства с активными токоограничивающими сопротивлениями, введены вакуумные контакты и ведутся работы по бесконтакторным схемам переключения на управляемых полупроводниковых вентилях. Трехобмоточные трансформаторы, имеющие регулирование напряжения под нагрузкой на стороне высшего напряжения, на стороне среднего напряжения снабжаются переключателем ПБВ с диапазоном регулирования ±2х2,5 % Uн. Трансформаторы с РПН имеют в шифре дополнительную букву Н, например ТДН, ТДНГ, ТМН и др.

В последнее время широкое распространение получили различного рода устройства автоматического управления РПН, называемые устройствами АРНТ. Вся аппаратура этих устройств монтируется в отдельном отсеке на трансформаторе вместе с приводным механизмом либо устанавливается на отдельной панели в помещении щита управления. В настоящее время все трансформаторы, имеющие РПН, снабжаются в комплекте с автоматическими регуляторами напряжения. Существенной особенностью регуляторов напряжения является их способность реагировать не только на изменение напряжения в точке их установки, но и на изменяющуюся в зависимости от нагрузки потерю напряжения в линиях от питающей подстанции до потребителя. Образно выражаясь, эти трансформаторы обеспечивают регулирование напряжения с «опережением», исходя из требований удаленных потребителей, поддерживая в пределах чувствительности постоянным напряжение в некоторой точке сети, падение напряжение до которой пропорционально напряжению, снимаемому со специального элемента схемы управления, такая система называется системой, работающей с учетом токовой компенсации, обеспечивающей «встречное» регулирование. Автоматический регулятор напряжения значительно увеличивает число переключений по сравнению с ручным (дистанционным) управлением у РНТ. В среднем количество переключений может быть допущено в пределах 20-30 переключений в сутки или 6000-9000 переключений в год. Число переключений зависит от характера нагрузки подстанций и от характеристики самого регулятора. Регулятор не должен реагировать на кратковременные изменения напряжения, вызванные удаленными замыканиями, пусками энергоемких потребителей. Регулятор должен иметь некоторую зону нечувствительности, которая должна быть несколько больше ступени регулирования напряжения. Обычно приемлемой считается нечувствительность, превышающая ступень регулирования на 10-20 %. Для обеспечения качественного регулирования напряжения во всех случаях, когда это возможно, желательна при наличии несколько разноудаленных потребителей их группировка на один трансформатор по однородности графиков нагрузки, удаленности от питающего трансформатора, требованиям к качеству напряжения.

Требования к регуляторам напряжения и общий метод выбора их параметров (уставок). Современные регуляторы напряжения состоят из блоков, работа которых обеспечивает быстродействующее согласованное регулирование напряжения: питающего регулятор трансформатора, снабженного регулировочными ответвлениями для изменения постоянной составляющей регулируемого напряжения; датчика токовой компенсации, состоящего из активного или реактивного сопротивления, на котором воспроизводится падение напряжения в сети до потребителя с изменяющейся нагрузкой; датчика отклонения напряжения сети; блока усиления сигналов «больше» и «меньше»; блока выдержки времени, обеспечивающего нечувствительность схемы управления к кратковременным (до 3 минут) изменениям напряжения; блока питания сервомоторов на переключателе РНТ.

К регулируемым уставкам регуляторов относятся следующие величины:

— номинальное напряжение, пропорциональное уровню регулируемого напряжения распределительной сети, В;

— регулируемая выдержка времени, устанавливаемая с учетом характера нагрузки, минуты;

— токовая компенсация или коррекция, % от величины а;

— зона нечувствительности (разница между верхним и нижним напряжениями срабатывания), %.

Выбор наиболее выгодного коэффициента трансформации у трансформаторов с ПБВ
Порядок производства работ в электроустановках напряжением выше 1000 В
Общие требования по технике безопасности

elektro-rezhim.ru

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 контакторК_1.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.

studfile.net

Регулирование напряжения трансформатора — Википедия

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

Большинство силовых трансформаторов^[1] 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 путём 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 витков обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так как
U2=U1w2w1{\displaystyle U_{2}=U_{1}{w_{2} \over w_{1}}}

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.

Видео по теме

Переключение без возбуждения

Схема работы переключателя ответвлений

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 трансформации в пределах от −5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторах средней и большой мощности с помощью четырёх ответвлений по 2,5 % на каждое^[2].

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, на стороне высшего напряжения величина силы тока меньше, и переключатель получается более компактным

[3]. При этом надо заметить, что у понижающих трансформаторов (питание подводится со стороны обмотки высшего напряжения) регулирование напряжения будет сопровождаться изменением магнитного потока в магнитопроводе. В нормальном режиме это изменение незначительно.

Регулирование напряжения переключением числа витков обмотки со стороны питания и со стороны нагрузки имеет разнохарактерный вид: при регулировании напряжения изменением числа витков на стороне нагрузки для повышения напряжения необходимо увеличить число витков (поскольку напряжение пропорционально числу витков), но при регулировании со стороны питания для повышения напряжения на нагрузке необходимо уменьшить число витков (это связано с тем, что напряжение сети уравновешивается ЭДС первичной обмотки, и для уменьшения последней необходимо уменьшить число витков).

При переключении ответвлений обмотки с отключением 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^[3].

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 отключенном трансформаторе. Именно этот тип переключателя имеет второе, жаргонное название — «анцапфа» (нем. Anzapfen — отводить, отбирать)^[4].

Для уменьшения и стабильности переходного сопротивления контактов на них поддерживается давление с помощью специального пружинного приспособления, которое при определённых ситуациях может вызывать вибрацию. Если переключатель числа витков без возбуждения находится в одном и том же положении в течение нескольких лет, то сопротивление контакта может медленно расти в связи с окислением материала в точке контакта (поскольку в качестве материала контакта чаще применяется медь или сплавы на её основе (латунь), окислы которых имеют достаточно высокое электрическое сопротивление и химическую стойкость) и постепенным разогревом контакта, который приводит к разложению масла и осаждению пиролитического углерода на контактах, что ещё более увеличивает контактное сопротивление и снижает степень охлаждения, приводя к местным перегревам. Данный процесс может происходить лавинообразно. В конечном итоге наступает неконтролируемая ситуация, приводящая к срабатыванию газовой защиты (из-за газов, появляющихся при разложения масла в точках местных перегревов) или даже к поверхностному пробою по осевшим на изоляции твёрдым продуктам разложения масла. Персонал предприятия,обслуживающий трансформаторы, оборудованные переключателем коэффициентом трансформации ПБВ (переключатель без возбуждения), должен не менее чем 2 раза в год перед наступлением зимнего максимума нагрузки и летнего минимума нагрузки произвести проверку правильности установки коэффициента трансформации^[5]. При этом необходимо, чтобы переключение числа витков проводилась в отключенном от сети состоянии, с переводом переключателя во все положения — данный цикл должен быть повторен несколько раз для удаления окисных плёнок с поверхности контактов и возвратом его обратно в заданное положение^[6]. Для контроля качества контактов производится измерение сопротивления обмоток постоянному току. «Трансформаторы силовые транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию СПО и И Союзтехэнерго, Москва» 1981г. Вышеуказанные операции проводятся также если трансформатор был отключён в течение большого промежутка времени и вновь вводится в эксплуатацию.

Регулирование под нагрузкой

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. Уже в 1905—1920 годах были разработаны устройства для регулирования напряжения на трансформаторах под нагрузкой (РПН). Принцип регулирования напряжения таких устройств также основан на изменении числа витков. Сложность выполнения таких устройств заключается:

в невозможности простого разрыва цепи при изменении числа витков, как это делается в ПБВ (это связано с возникновением электрической дуги большой мощности и больших перенапряжений из-за действия ЭДС индукции) что приведёт к выходу из строя трансформатора;
использовании кратковременных (на время переключения ступени напряжения) замыканий части витков обмоток.

Для ограничения тока в короткозамкнутых обмотках необходимо использовать токоограничивающие сопротивления. В качестве токоограничивающего сопротивления используются индуктивности (реакторы) и резисторы.

РПН с токоограничивающими реакторами

Каждая ступень РПН с токоограничивающим реактором состоит из двух контакторов и одного реактора. При этом реактор состоит из двух обмоток, к каждой из них подключены контакторы. В нормальном режиме оба контактора замыкают один и тот же контакт и через эти оба параллельно включённых контактора и реактор проходит ток обмотки. Во время операции переключения один из контакторов переключается на другой контакт (соответствующий необходимой ступени регулирования). При этом часть обмотки трансформатора замыкается накоротко — ток в этой цепи ограничивается реактором. Далее на этот же контакт переводится другой контактор, переводя трансформатор на другую ступень регулирования — на этом операция регулирования заканчивается.

РПН с токоограничивающими резисторами

Довольно важное улучшение в работе переключателей числа витков под нагрузкой произошло в результате изобретения быстродействующего триггерного контактора, названного принципом Янсена (Janssen) по имени изобретателя. Принцип Янсена 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 Янсена 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 служит 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.

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.

Автоматическое регулирование напряжения

Переключатель числа витков устанавливается для того, чтобы обеспечивать изменение напряжения в линиях, соединённых с трансформатором. Совсем необязательно, что целью всегда будет поддержание постоянного вторичного напряжения на трансформаторе. Чаще всего падения напряжения происходят во внешней сети — особенно это проявляется для дальних и мощных нагрузок. Для поддержания номинального напряжения на дальних потребителях может потребоваться увеличение напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Система управления РПН относится к релейной защите и автоматике станции — переключатель числа витков всего лишь получает команды: повысить или понизить. Однако обычно функции согласования коэффициентов трансформации между различными трансформаторами внутри одной и той же станции относятся к системе РПН. При соединении трансформаторов в параллель их переключатели числа витков должны двигаться синхронно. Для этого один из трансформаторов выбирается ведущим, а другие — как ведомыми, их системы управления РПН следят за изменением коэффициента трансформатора ведущего трансформатора. Обычно синхронным переключением числа витков добиваются исключения токов циркуляции между обмотками параллельных трансформаторов (из-за разницы вторичных напряжений параллельных трансформаторов) хотя на практике в момент действия РПН циркуляционные токи всё же возникают из-за рассогласования при переключении, однако это допускается в определённых пределах.

Последовательные регулировочные трансформаторы (Вольтодобавочные трансформаторы)

Для регулирования коэффициента трансформации мощных трансформаторов и автотрансформаторов иногда применяют регулировочные трансформаторы (вольтодобавочные), 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.

Источники

↑ IEC 60076-1 «Силовые трансформаторы»
↑ 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 А. И. Вольдек. Электрические машины. — Л., «Энергия», 1974.
↑ Л.А. и Р.А. Эрамус. Технический немецко-русский словарь. ОЗГИС 1931г.
↑ Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Атомиздат, Москва 1970г.
↑ 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

wiki2.red

7 Устройства регулирования напряжения на трансформаторах

Регулирование напряжения трансформаторов

Для поддержания требуемых уровней напряжения у потребителей в электрических сетях предусматриваются следующие способы регулирования напряжения: – ПБВ – переключение без возбуждения;

– РПН – регулирование под нагрузкой;

– последовательными регулировочными (вольтодобавочными) трансформаторами .

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5 %.

На трансформаторах малой мощности – три ответвления +5, 0, –5 %.

У трансформаторов средней и большой мощности 5 ответвлений (22,5 %).

ПБВ применяется для сезонного регулирования.

Устройство РПН позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи (под нагрузкой). Диапазон регулирования зависит от мощности и напряжения трансформатора и находится в пределах от ±10 % до ±15 % ступенями приблизительно 1,5 %.

Регулирование обычно выполняется на стороне высокого напряжения, т.к. при этом коммутируются меньшие токи.

Различают следующие основные типы РПН:

– с токоограничивающими реакторами;

– с токоограничивающими резисторами;

– с тиристорными коммутаторами.

Рис. 1.20. Схема устройства РПН с токоограничивающими резисторами

Последовательность переключений устройства РПН с отпайки 5 на 4 приведена в табл. 1.4. Таблица 1.4

Последовательность переключений устройства рпн

№ опер.	Положение контактов и избирателей
№ опер.	К1	К2	И1	К3	К4	И2
0	+	+	5	—	—	6
1	+	+	5	—	—	4
2	—	+	5	—	—	4
3	—	+	5	—	+	4
4	—	—	5	—	+	4
5	—	—	5	+	+	4

Регулирование напряжения последовательными регулировочными трансформаторами

Регулирование последовательными регулировочными трансформаторами применяется в тех случаях, если нет устройства РПН или при необходимости независимого регулирования напряжения двух обмоток. Стоимость устройства регулирования с помощью линейных трансформаторов значительно выше чем РПН, поэтому они применяются значительно реже.

а) б)

Рис. 1.21. Регулирование с помощью вольтодобавочных трансформаторов:

а – схема подключения последовательного трансформатора; б – схема включения регулировочного автотрансформатора;

1 – основной автотрансформатор; 2 – последовательная обмотка вольтодобавочного трансформатора; 3 – обмотка возбуждения вольтодобавочного трансформатора; регулирующий автотрансформатор

8 Условия параллельной работы трансформаторов и синхронных генераторов.

. Условия параллельной работы трансформаторов

В электрических сетях, как правило, параллельная работа трансформаторов не применяется. Это обусловлено потребностью снижения токов короткого замыкания в сетях 6 и 10 кВ. В настоящее время для РУ 35-6 кВ применяется одинарная система шин. При этом в нормальном состоянии секционный выключатель отключен.

Для включения на параллельную работу требуется выполнение следующих условий:

– соотношение мощностей включаемых трансформаторов не должно превышать 1/3;
– одинаковые напряжения обмоток;
– одинаковые коэффициенты трансформации;
– одинаковые U_кз.

studfile.net

Способы диагностики РПН трансформаторов / Статьи и обзоры / Элек.ру

До 40% общих катастрофических аварий трансформаторов связано с повреждениями регуляторов под напряжением (РПН).

До относительно недавнего времени, не смотря на то, что в энергосистемах часть силовых трансформаторов изначально была оборудована устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), предприятия электроэнергетики неохотно их применяли в оперативном режиме. В случае значительного изменения напряжения (например, из-за сезонного изменения нагрузки) эти трансформаторы выводили из работы, выполняли необходимые переключения, после чего вводили вновь. Во многом это связано с относительно низкой (по отношению к трансформатору в целом) надежностью переключающих устройств, отсутствием оборудования для диагностики состояния этих устройств, сложностью проведения измерений требуемых параметров.

С появлением более жестких требований к качеству электроэнергии (и, в частности, к уровню электрического напряжения сети) предприятия электроэнергетики вынуждены все чаще использовать РПН по их прямому назначению (регулирование напряжения под нагрузкой). Это породило спрос на соответствующее диагностическое оборудование и, как следствие, появилось множество различных приборов и методов контроля РПН. Чтобы разобраться в представленном на рынке большом количестве приборов российского и зарубежного производства, рассмотрим отдельно каждый метод диагностики состояния РПН.

Полный перечень необходимых испытаний приведен в РД 34.45-51.300-97 «Объемы и нормы испытаний электрооборудования», методические указания по оценке состояния и продлению срока службы трансформаторов приведены в РД ЭО 0410-02, а методические указания по наладке устройств переключения ответвлений обмоток под нагрузкой (производства НРБ и ГДР) трансформаторов РПН приведены в СО 34.46.606.

Важно отметить, что проведение ремонтных работ на «старых» трансформаторах без надлежащей диагностики и уточнения технологии восстановления РПН, может оказаться не просто бесполезной тратой денег, но даже вредной процедурой, приводящей к снижению надежности трансформатора. Например, широко распространенные РПН типа РС-3 и РС-4 повреждаются в основном по причине конструктивных недостатков. По количеству повреждений элементы устройств этого типа располагаются в такой последовательности: контактор, предизбиратель-избиратель и далее отдельные повреждения.

Наиболее часты дефекты контактора, сопровождающиеся выходом контактора из «замка»; этому содействует само-отвинчивание крепежных гаек, что приводит к значительному подгару контактов и разрегулировке элементов кинематики; имеет место выход из строя токоограничивающих резисторов. Кроме перечисленных наиболее частых повреждений в устройствах РПН типов РС-3 и РС-4 встречаются и другие недостатки: негерметичность между баком трансформатора и баком контактора, задержка переключения из-за появления старения металла («усталости») переключающей пружины, повреждение защитной мембраны, повреждения изоляционного вала избирателя, разрегулировка кинематики контактора. Частыми дефектами избирателя и предизбирателя являются несоосность контактов избирателя, подгар контактов из-за ослабления контактного нажатия, недостаточная чистота поверхности обработки контактов.

**Таблица 1. Основные способы диагностики состояния РПН**
Метод	Достоинства метода	Недостатки метода	Оборудование
Визуальный осмотр	Просто в использовании, квалификация нужна. Только опытный глаз может заметить что что-то не так.	Можно обследовать только доступные для осмотра узлы РПН и привода. Интервал между осмотрами определяется количеством выполненных переключений или по времени, в зависимости от того, что наступит раньше. Однако не все части доступны осмотру. Состояние контактов избирателей, например, визуальному осмотру недоступны, так как они находятся внизу бака РПН.	—
Анализ газов	Метод в принципе достаточно чувствителен к различным нарушениям контактов, приводящим к их перегреву.	Ограниченная область применения: если масло РПН и трансформатора является общим, то однозначно указать на то, что имеются проблемы именно с контактами РПН нельзя. Кроме того, по анализу газов ничего нельзя сказать о механических дефектах привода.	TRANSPORT X, ИРКУТ
Виброизмерения	Трансформатор всегда работает в условиях вибраций, которые можно рассматривать в качестве испытательного воздействия при выполнении вибрационных исследований. Это позволяет, не выводя трансформатор в ремонт, обнаружить проблемы, связанные с ослаблением или развин-чиваением различных соединений, что позволяют обнаружить дефекты на начальной стадии, не доводя трансформатор до аварии. При выполнении переключений (с выводом или без вывода трансформатора из под нагрузки) появляется дополнительная информация об РПН (которая содержится в спектре звукового сигнала).	Для правильной диагностики требуется знание спектра исправного РПН и соответствующая база спектров типовых неисправностей.	Виброметры: ВК, Янтарь
Температурные измерения	Температура различных частей трансформатора часто является первым признаком увеличенного сопротивления контактов. Эти измерения выполняются при работе трансформатора под нагрузкой.	Невозможно определить состояние контактов, которые в данный момент не нагружены.	Тепловизоры: Снегирь-500МТ, Снегирь-700МТ, Testo 875-1, Testo 875-2, Testo 881-1, FLIR B660 24, Fluke Ti32, Fluke TiR32, Fluke Ti25 и др.
Мощность	По потребляемой мощности можно оценить состояние пружин контактора, различного рода заедание привода и другие дефекты, приводящие к увеличению или уменьшению потребляемой мощности электродвигателя.	Зачастую ничего нельзя сказать об электрической сопротивлении контактов.	Ваттметры
Измерение электрического сопротивления контактов	Характеризует состояние контактов избирателей, предизбирателей и контактора. Измерение должны быть выполнены во всех положениях контактов избирателей и предизбирателя. Измерения выполняются как без вскрытия бака РПН путем измерения сопротивления обмоток трансформатора фаза-ноль или фаза-фаза, так и непосредственно путем подключения к контактам РПН.	В первом случае (без вскрытия бака РПН) необходимы специальные приемы, позволяющие выделить из полного сопротивления цепи, электрическое сопротивление контактов, во втором случае (при вскрытии бака РПН) прямые измерения могут быть не всегда возможны из-за отсутствия доступа к проверяемым контактам.	Простые миллиомметры
Измерение электрического сопротивления контактов	Безразборный контроль (без вскрытия крышки РПН): снятие временной диаграммы работы контактора быстродействующего РПН позволяет проверить целостность токоограничивающих резисторов РПН и оценить время переключения контактора из одного положения в другое.	Безразборный контроль иногда не позволяет проверить правильность работы избирателя и предизбирателя.	МИКО-8, ПКР-2, Ганимед-2
Снятие круговой диаграммы	Позволяет проверить отсутствие смещения неподвижных контактов избирателей, величину люфтов и т.д. Сопоставление моментов времени и позиций переключателя позволяет выявить ненормальности в работе реверсирующего контактора и предупредить возможное залипание контактов. Такой дефект чаще всего возникает, если контакты долгое время не работают. Нарушения в контактной системе избирателя могут возникать от неправильной регулировки контактов (недостаточное или чрезмерное нажатие, перекосы и др.), вследствие образования на контактах пленки окисла при редких переключениях и несвоевременно выполненных прокрутках устройства, при нарушениях в кинематической схеме. Поэтому, в случае, если во время эксплуатации трансформатора не осуществляются переключения устройством РПН (или если число переключений составляет меньше, чем 300 в год) и нагрузка по току при этом превышает 0,7 номинальной, то через каждые 6 месяцев необходимо выполнять 10 циклов переключений устройством РПН в регулируемом диапазоне с целью очистки от окиси и шлама.	Требуется вскрытие крышки РПН трансформатора.	ПКР-1, ПКР-2, Ганимед-1, Ганимед-2 и др.
Снятие временной диаграммы работы контакторов	По полученным осциллограммам проверяют: – отсутствие разрывов электрической цепи; – продолжительность работы дугогасительных контактов в положении «мост»; – продолжительность переключения между моментами размыкания и замыкания вспомогательных и дугогасительных контактов различных плеч, в течение которых происходит гашение дуги; – отсутствие недопустимых вибраций подвижных дугогасительных контактов контактора.	В большинстве случаях требуется вскрытия крышки РПН трансформатора.	ПКР-1, ПКР-2, Ганнимед-1, Ганнимед-2 и др.

Как видно из Таблицы 1 на сегодняшний день на рынке профессионального оборудования для диагностики РПН трансформаторов существует немало приборов как российских, так и зарубежных производителей, отличающихся как методами, так и удобством контроля нормируемых параметров РПН. Часть приборов напрямую (но на более современной элементной базе) воспроизводят методы контроля РПН, прописанные в их руководствах по эксплуатации, другие основаны на оригинальных разработках, не требующих подключение внешних резисторов или перемычек. Кроме того, есть приборы, в которых перед выполнением измерений требуется предварительный подбор настроек, в то время как в других приборах базовые настройки занесены в память оборудования, что значительно упрощает работу пользователей. Стоит также выделить отдельно приборы, включающие в себя несколько способов контроля РПН, как правило, приобретение такого рода оборудования позволит подойти комплексно к решению задач по диагностике РПН трансформаторов.

Не забывайте, что при выборе приборов следует обращать внимание на наличие методик выполнения измерений вашего РПН и наличие крепежных приспособленний для установки датчика угловых перемещений при снятии круговой диаграммы. В противном случае вам придется самим самостоятельно решать задачу, как производить измерения. Так как из-за конструктивных особенностей не всегда можно присоединить измерительные щупы к точкам, обозначенных на электрической схеме РПН.

Отдел маркетинга
ООО «СКБ электротехнического
приборостроения»

Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 3 (51), 2013

www.elec.ru

Переключатель пбв трансформатора расшифровка, принцип работы

Переключатель ПБВ служит для регулировки напряжения силового трансформатора с целью поддержания требуемой величины напряжения у потребителей, питающихся от данного силового трансформатора.

Существует 2 типа регуляторов напряжения:

ПБВ – переключение без возбуждения.
РПН – регулятор под нагрузкой (цепь не должна разрываться).

Принцип действия обоих регуляторов заключается в изменении коэффициента трансформации силового трансформатора путем изменения числа витков первичной обмотки (рис.4.9).

Рис.4.9. Изменение коэффициента трансформации силового трансформатора

Коэффициент трансформации:

, где U₁, U₂– первичное и вторичное напряжения на холостом ходу.

Переключатели ПБВ и РПН устанавливают на первичной обмотке, т.к. первичный ток трансформатора в Кт раз меньше вторичного I₂>I₁.

Трансформаторы с ПБВ

Современные трансформаторы с ПБВ стандартно имеют 5 отпаек (положений переключения), с номерами: -2, -1, 0, +1, +2, отпайка «0» — соответствует первичному номинальному напряжению.

Рис.4.10. Отпайки трансформатора с ПБВ

Разность напряжений между соседними отпайками обозначается E[%] и называется ступенью регулирования E=2,5%.

Пример: трансформатор с ПБВ имеет первичное номинальное напряжение U1Н = 10 кВ. В таблице приведены номинальные напряжения отпаек.

Номер отпайки	-2	-1	0	+1	+2
Номин. напряж. отпайки, кВ	9,5	9,75	10	10,25	10,5

Добавка напряжения на трансформаторах с ПБВ

Понятие добавки рассмотрим на примере: трансформатор ТМ 1000 10/0,4,

U_1HT=10кВ, номинальное напряжение сети ВН — U_1HC=10кВ. Т.е. отклонение подведенного к отпайке «0» напряжения V₁=0%. Номинальное вторичное напряжение трансформатора U2_HT=400В, а номинальное напряжение сети НН — U2_HC=380В, отклонение напряжения на вторичной стороне:

(на холостом ходу).

т.е. на нулевой отпайке добавка D=V₂ –V₁= 5 – 0 = 5%.

Ниже приведена таблица соответствиядобавок иномеров отпаек.

Отпайка	+2	+1	0	-1	-2
D%	0	2,5	5	7,5	10

Если трансформатор работает под нагрузкой, в нем возникает потеря напряжения ΔUт. В этом случае отклонение напряжения на вторичной стороне: V₂=V₁ – ΔUт +D.

Пример: к трансформатору, работающему на отпайке +1 (D = 2,5%), ΔUт = 3%, подведено напряжение с отклонением V₁ = – 2%. Отклонение напряжения на вторичной стороне: V₂ = – 2 – 3 + 2,5 = – 2, 5%.

Установка ПБВ трансформатора

Устройство ПБВ может быть установлено как на обмотке высокого напряжения, так и на обмотке низкого напряжения. ПБВ устанавливается преимущественно на обмотке высокого напряжения по нескольким причинам.

Основное преимущество установки устройства ПБВ на обмотке высокого напряжения заключается в том, что на данной обмотке ток значительно ниже, чем во вторичной обмотке низкого напряжения и соответственно сам переключатель ПБВ, устанавливаемый на стороне высокого напряжения, более компактный и проще конструктивно. Кроме того, большее количество витков на обмотке высокого напряжения позволяет более точно выбрать ступени регулировки напряжения.

Изменение напряжения на вторичной обмотке понижающего трансформатора происходит по причине изменения напряжения питания, поступающего на обмотку высокого напряжения. В связи с этим также предпочтительнее устанавливать переключатель ПБВ на обмотку ВН – как обмотку, на которой происходит изменение напряжения.

Устройство ПБВ в большинстве типов трансформаторов позволяет регулировать напряжение на обмотке низкого напряжения в пределах от ?5 % до +5 %. На силовых трансформаторах малой мощности регулировка напряжения в пределах данного диапазона осуществляется при помощи двух ответвлений, а на более мощных трансформаторах — посредством переключения между четырех ответвлений, которые осуществляют регулировку напряжения шагом 2,5 %. Существуют отдельные типы силовых трансформаторов, в которых переключатель ПБВ имеет больший диапазон регулировки напряжения и соответственно большее количество ступеней переключателя.

Видео: Принцип работы реечного переключателя обмоток ПБВ у силового трансформатора

transformator220.ru

Регулятор напряжения рпн применяется в трансформаторах мощностью – РПН трансформатора, регулирование напряжения под нагрузкой, схема