Способы регулирования напряжения трансформатора.

Поскольку в процессе работы величина и характер нагрузки трансформатора колеблются, может колебаться также и вторичное напряжение. Поэтому возникает необходимость регулирования U ₂. Это можно сделать, изменяя k_тр или w _1, или w ₂, т.к. k_тр = w ₁ / w ₂.

Переключение без возбуждения 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.

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. При этомнадо 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).

Для регулирования напряжения обмотки можно выполнить с ответвлениями на обеих сторонах и переключать эти ответвления с помощью специальных переключающих устройств.

Переключение ответвлений можно производить двумя способами:

1) с отключением трансформатора от сети; (ПБВ)

2) без отключения трансформатора от сети (с РПН).

Первый способ проще, безопаснее и не требует дорогостоящего оборудования, хотя и приводит к перерыву в электроснабжении. И в основном используется при сезонных переключениях напряжения в связи с сезонными изменениями нагрузки.

Второй способ регулирования напряжения более дорогой, но более надёжный, поэтому РПН применяется всё шире.

Схемыпереключениявотключённомсостоянии.

В трансформаторах слабой и средней мощности используют три ступени 5%, а в трансформаторах большой мощности – пять ступеней: + 2, 5% и + 5%.

Ответвления выполняют обычно на высокой стороне. Во первых, это позволяет упростить конструкцию переключателя ответвлений, так как токи в обмотке ВН меньше, чем в обмотке НН.. Во вторых, число витков обмотки ВН больше, чем обмотки НН, вследствие чего изменение числа витков на 1, 25 — 2, 5 % можно осуществлять с большей точностью.

Переключаемые участки располагают в окне трансформатора по высоте обмотки в средней её части, чтобы распределение частей обмотки, нагруженных током, было симметричным по отношению к ярму при работе на разных ответвлениях.

Переключатели располагают внутри бака трансформатора, а концы осей переключателей выводятся на крышку.

Регулирование напряжения под нагрузкой.

Для повышения гибкости и удобства управления крупными электрическими сетями и системами большое значение имеет возможность регулирования напряжения трансформаторов без перерыва нагрузки. Потребность в таких трансформаторах быстро возрастает. В соответствии с этим промышленность выпускает трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой для всех мощностей от 63 до 200000 кВ • А с пределами регулирования 6 10 % (10 ÷ 16)%. со ступенями 1, 25 1, 78 %

В устройствах с РПН токовая цепь разрывается, поэтому в промежуточном положении часть обмотки замыкается накоротко.

При использовании этого способа регулирования необходимо:

1) обеспечить переход с одного ответвления на другое без разрыва тока, для чего в некоторый момент времени должны быть включены два соседних ответвления;

2) ограничить ток короткого замыкания (ток к. з.) в части обмотки трансформатора, расположенной между этими ответвлениями при одновременном их включении.

Для этого применяют переключающие устройства с дистанционным управлением и с токоограничивающими реакторами и

Рассмотрим схемы переключающего устройства с токоограничивающим реактором в трех положениях его переключающих элементов. Устройство состоит из реактора Р, двух контакторов К 1 и К 2, предназначенных для разрыва тока, проходящего по двум параллельным ветвям реактора (т.е. для выключения тока из данной ветви перед её переключением), и подвижных контактов переключателя П₁, П₂, рассчитанных на переключение ветвей без тока.

I II III IV

Рисунок 2.4.8 – Переключение ответвлений обмотки для регулирования напряжения под нагрузкой с использованием токоограничивающего реактора

Переключающее устройство действует следующим образом. В первом рабочем положении I, когда переключающее устройство подключено к ответвлению Х 1, контакторы К 1 и К 2 замкнуты и ток проходит по параллельным ветвям реактора в разных направлениях, не намагничивая его. Поэтому индуктивное сопротивление реактора весьма мало. При переходе с ответвления X 1 на ответвление Х 2 сначала отключается контактор К 2, но цепь тока не прерывается, так как он продолжает проходить через контактор К 1 (промежуточное положение II). Затем переключатель П 1 без тока переводится на ответвление Х 2, после чего вновь включается контактор К 2 {промежуточное положение III). В этом положении через обе половины реактора проходит ток одного направления, его индуктивное сопротивление резко возрастает и он эффективно ограничивает ток I к (или его называют уравнительным током), в замкнутом контуре, образованном частью обмотки трансформатора, которая расположена между ответвлениями Х 1и Х 2. После этого размыкается контактор К 1, переключатель П 1 переводится без тока на ответвление Х 2 и снова замыкается контактор К 1, т. е. на этом заканчивается переход во второе рабочее положение IV, при котором переключающее устройство подключено к ответвлению Х 2.

Реактор Р и переключатели П помещаются внутри масляного бака трансформатора, а контакторы К – в дополнительном баке, который монтируется на боковой стенке бака трансформатора. Находящееся в нем масло, которое загрязняется при разрыве контакторами тока, не соединяется с маслом основного бака.