Рпн трансформатора это: расшифровка, схема, принцип действия и устройство

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.

Что такое РПН силового трансформатора?

Очень часто в статьях и книгах на электротехническую тематику фигурирует словосочетание «РПН силового трансформатора».

Понятно, что специалисту в отрасли понять его смыл несложно. А что делать человеку, который пока не обладает необходимым массивом знаний? В этой статье мы поговорим о расшифровке аббревиатуры «РПН» применительно к силовым трансформаторам.

Каждый потребитель электрической энергии, будь то жилой дом или промышленное предприятие, требует электроэнергии хорошего качества. Под ней понимается электроэнергия определенной частоты, величины трехфазного напряжения, симметрии и т.п.

Зачем необходимо РПН силового трансформатора?

Чтобы работа электропотребляющих объектов была надежной и безаварийной, важно обеспечить минимально возможное отклонение фактической величины подводимого напряжения от заданной. Допустимая величина отклонения определяются действующими стандартами, а также «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Например, при понижении напряжения ламп имеет место резкое ухудшение освещения, а при повышении всего на 10% срок службы приборов сокращается в три раза.

Чтобы подобное не происходило, необходимо использовать регулирование напряжения. Один из его вариантов – автоматическое управление без отключения трансформатора. На потребителях данные манипуляции не сказываются вообще никак. Такой способ получил название регулирование под напряжением трансформатора или РПН трансформатора. Для практической реализации РПН необходимы дорогие и сложные переключающие устройства. В случае трансформаторов небольшой мощности их применение неоправданно, поэтому используют регулирование напряжения без возбуждения, которое осуществляется только после отключения всех обмоток трансформатора от сети. Такой способ получил название ПБВ, т.е переключение без возбуждения. После завершения всех регулирующих воздействий преобразовательное устройство вновь включается в работу. Основной недостаток ПБВ состоит во временном полном отключении потребителей от питающей сети. При частых изменениях нагрузки это приносит большие неудобства. Но в сравнении с РПН ПБВ характеризуется простотой и относительной дешевизной устройств регулирования.

РПН автотрансформатора устройство и принцип работы

В зависимости от предъявляемых требований к регулированию напряжения РПН применяются различные схемы соединения обмоток  автотрансформатора.

Регулирование напряжения без возбуждения может осуществляться так же, как в трансформаторе, при этом регулировочные витки или катушки могут располагаться либо в последовательной обмотке при необходимости регулирования высокого напряжения, либо в общей обмотке при регулировании среднего напряжения, причем в этом случае регулирование получается «связанным», т. к. общая обмотка является обмоткой СН и в то же время является частью обмотки ВН.

При необходимости в автотрансформаторах применяют регулирование напряжения под нагрузкой.

Выбор вида и схемы регулирования зависит от условий в энергосистеме, из которых вытекают требования к автотрансформатору.

При выборе схемы регулирования учитываются расход материалов, возможная конструкция обмоток, в том числе регулировочной обмотки, требуемые характеристики переключающего устройства, перевозбуждение автотрансформатора и пр.

В зависимости от условий регулирования напряжения применяются различные схемы регулирования напряжения под нагрузкой.

Все применяемые схемы можно разделить на три группы:

• схемы регулирования на стороне ВН,
• на стороне СН
• и в общей нейтрали ВН—СН.

Регулирование целесообразно осуществлять в той обмотке, напряжение которой изменяется в больших пределах. Это следует учитывать при выборе схемы — с регулированием на стороне ВН или СН.

Устройства РПН состоят из следующих основных частей: контактора, размыкающего и замыкающего цепь рабочего тока в процессе коммутации, избирателя, контакты которого размыкают и замыкают электрическую цепь без тока, приводного механизма, токоограничивающего реактора или резистора.

Рис. 2. Схема регулирования на автотрансформаторах: а — на стороне ВН, б — на стороне СН

Последовательность работы устройств РПН с реактором (серий РНО, РНТ) и с резистором (серий РНОА, РНТА) показана на рис. 3. Необходимая очередность в работе контакторов и избирателей обеспечивается приводным механизмом с реверсивным пускателем.

В устройстве РПН с реактором реактор рассчитан на длительное прохождение номинального тока. В нормальном режиме через реактор проходит только ток нагрузки. В процессе переключения ответвлений, когда часть регулировочной обмотки оказывается замкнутой реактором (рис. 3,г), он ограничивает до приемлемых значений ток I, проходящий в замкнутом контуре.

Рис. 3. Последовательность работы переключающих устройств РПН с реактором (а—ж) и резистором (з—н): К1—К4 — контакторы, РО — регулировочная обмотка, Р — реактор, R1 и R2 — резисторы, П — переключатели (избиратели)

Реактор и избиратель, на контактах которого дуги не возникает, обычно размещают в баке трансформатора, а контактор помещают в отдельном масляном баке, чтобы не допускать разложения электрической дугой масла, находящегося в трансформаторе.

Действие переключающих устройств РПН с резистором во многом сходно с работой РПН с реактором. Отличие состоит в том, что в нормальном режиме работы резисторы зашунтированы или отключены и ток по ним не проходит, а в процессе коммутации ток проходит в течение сотых долей секунды.

Резисторы не рассчитаны на длительную работу под током, поэтому переключение контактов происходит быстро под действием мощных пружин. Резисторы имеют небольшие размеры и являются, как правило, конструктивной частью контактора.

Устройства РПН приводятся в действие дистанционно со щита управления и автоматически от устройств регулирования напряжения. Предусмотрено переключение приводного механизма с помощью кнопки, расположенной в шкафу привода (местное управление), а также с помощью рукоятки. Переключение РПН рукояткой под напряжением не рекомендуется выполнять оперативному персоналу.

Один цикл работы РПН разных типов происходит за время от 3 до 10 с. Процесс переключения сигнализируется красной лампой, которая загорается в момент подачи импульса и продолжает гореть все время, пока механизм не закончит весь цикл переключения с одной ступени на другую. Независимо от длительности одного импульса на пуск устройства РПН имеют блокировку, разрешающую переход избирателя только на одну ступень. По окончании движения переключающего механизма заканчивают перемещение дистанционные указатели положения, показывая номер ступени, на которой остановился переключатель.

Блоки автоматического регулирования коэффициента трансформации (АРКТ)

Для автоматического управления устройства РПН снабжаются блоками автоматического регулирования коэффициента трансформации (АРКТ).

Структурная схема автоматического регулятора напряжения показана на рис. 4.

Регулируемое напряжение подается на зажимы блока АРКТ от трансформатора напряжения. Кроме того, устройством токовой компенсации ТК учитывается еще падение напряжения от тока нагрузки. На выходе блока АРКТ исполнительный орган И управляет работой приводного механизма РПН. Схемы автоматических регуляторов напряжения весьма разнообразны, но все они, как правило, содержат основные элементы, указанные на рис. 4

Рис. 4. Структурная схема автоматического регулятора напряжения: 1 — регулируемый трансформатор, 2 — трансформатор тока, 3 — трансформатор напряжения, ТК — устройство токовой компенсации, ИО — измерительный орган, У — орган усиления, В — орган выдержки времени, И — исполнительный орган, ИП — источник питания, ПМ — приводной механизм

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.

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

расшифровка, принцип действия и устройство

В некоторых случаях возникает необходимость изменения характеристик трансформатора в процессе эксплуатации. Рассмотрим особенности конструкции и принцип действия ПБН трансформаторов, порядок регулировки, диапазон действия и прочие сопутствующие вопросы.

Что такое ПБВ

Термин ПБВ трансформатора означает переключение без возбуждения. Данное устройство позволяет регулировать показатели напряжения силовых трансформаторов для обеспечения заданных характеристик потребляющего оборудования.

Переключение производится при условии полного отключения агрегата от нагрузки.

Конструкция, принцип действия

ПБВ включает следующие элементы:

• избиратель – переключатель между ответвлениями;
• приводной механизм.

В зависимости от конструкции и мощностных характеристик трансформатора, переключатель может приводиться в действие посредством ручного или механизированного привода. Механизированный привод предусматривает непосредственное и дистанционное включение.

При ручном приводе переключение производится с помощью рукоятки, выведенной за корпус агрегата.

К конструкции указанных переключателей предъявляются следующие требования:

• обеспечение надлежащей температуры контактных и токоведущих элементов при прохождении через них электрического тока;
• способность выдерживать прохождение тока при коротком замыкании;
• показатель ресурса в пределах до 2 тысяч переключений;
• надёжную изоляцию.

Данное устройство может устанавливаться для изменения количества работающих витков на входной и выходной катушке.

Учитывая, что параметры напряжения на выходе определяются количеством витков в выходной и входной обмотке, переключатель изменяет данную характеристику на одной из катушек, позволяя добиться необходимого результата.

Как проводится регулировка

Порядок проведения регулировки предусматривает следующие операции:

• в начальном положении витки замкнуты, согласно нахождению замыкающих элементов избирателя;
• агрегат отключается от напряжения;
• поворотом рукоятки или включением механизированного привода перемещается замыкающий элемент избирателя с изменением рабочего количества витков на обмотке;
• агрегат включается в сеть.

Переключение производится на необходимое значение, согласно требуемым характеристикам потребляющего оборудования.

Классификация

В зависимости от особенностей конструктивного устройства, различают переключатели следующих типов:

• с ручным или механизированным приводом;
• непосредственного или дистанционного включения;
• однофазного и трёхфазного;
• барабанного, оборудованные контактом в виде кольца, сегмента или ламели;
• реечного.

Устройства могут предназначаться для использования в агрегатах различного напряжения и силы тока.

Преимущества и недостатки

ПБВ – компактный и простой переключатель, в чём преимущество данного устройства перед РПН, переключающими трансформатор без снятия нагрузки.

К недостаткам следует отнести необходимость полного отключения агрегата для проведения регулировки. Но данным минусом можно пренебречь, если оборудование запитано от двух трансформаторов, один из которых выступает в роли резервного.

Также недостатком устройства является высокая степень окисления замыкающих контактов в процессе эксплуатации. Данная особенность составляет проблему, если переключение производится не слишком часто. Поэтому устройство нуждается в проведении периодическом техническом обслуживании.

Применение ПБВ позволяет добиться следующих положительных результатов:

• улучшить режим энергоснабжения потребителей;
• увеличить допустимые потери напряжения;
• повысить качественные характеристики электрического напряжения, подающегося на запитанное оборудование.

Простота конструкции обеспечивает высокую степень надёжности устройства.

На какие проценты может регулироваться напряжение

Переключатель предоставляет возможность регулировки напряжения в пределах до 5 процентов в каждую сторону, с шагом в 2,5 процента.

Защита ПБВ

Чтобы исключить самопроизвольное срабатывание переключателя, устройство снабжается фиксатором, освобождаемым при включении. Данный элемент не позволяет ПБВ переключиться произвольно, тем самым предотвращая нештатные ситуации.

Надёжность эксплуатации достигается регулярным техническим обслуживанием. Выход из строя может быть обусловлен следующими обстоятельствами:

• недостаточной плотностью прилегания элементов;
• ослабеванием регулировочных контактов;
• снижением прочности элементов в ходе эксплуатации по причине некачественной пайки.

В результате повреждённые места перегреваются, что может вызвать выход агрегата из строя. В процессе технического обслуживания места контактов очищаются от оксидной плёнки, покрывающей элементы со временем с помощью растворителя или бензина.

По завершении обслуживания устройство испытывается.

Применение ПБВ позволяет изменить характеристики напряжения, выдаваемого трансформатором на выходе. Это устройство намного проще, чем РПН, но для переключения требует отключения агрегата от нагрузки.

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:

1. ПБВ – переключение без возбуждения.
2. 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.

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.

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

ПБВ — это… Что такое ПБВ?

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

Большинство трансформаторов 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 путем 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 обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так как

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.

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 трансформатора в пределах от −5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторов средней и большой мощности с помощью четырех ответвлений по 2,5 % на каждое.^[1]

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, ток на стороне высшего напряжения меньше и переключатель получается более компактным.^[2]

При переключении ответвлений обмотки при отключения 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.^[2]

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 выключенном трансформаторе.

Может оказаться, что давление контактов поддерживается с помощью некоего пружинного приспособления, которое может вызывать некоторую вибрацию. Если переключатели числа витков без возбуждения находятся в одном и том же положении в течение нескольких лет, то сопротивление контакта может медленно расти в связи с разрушением и окислением материала в точке контакта. При этом происходит разогревание, которое приводит к осаждению пиролитического углерода, который ещё более увеличивает контактное сопротивление и снижает степень охлаждения. В конечном счёте наступает неконтролируемая ситуация, и трансформатор может отключить механизм газовой защиты или может наступить еще более тяжелое последствие; происходит короткое замыкание. Во избежание этого жизненно важно, чтобы работа с переключателем числа витков проводилась в отключенном от сети состоянии, по полной программе, несколько раз в течение регулярного технического обслуживания, с протиркой контактных поверхностей начисто перед возвратом его обратно в заданное положение.^[3]

Естественно, то же правило имеет силу, если переключатель числа витков без возбуждения отключается от работы на долгий период.

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.

Переключатели числа витков под нагрузкой

Уже в 1905 — 1920 годах были придуманы приспособления для перехода между переключателями числа витков трансформатора без прерывания тока.

Работу переключателя числа витков под нагрузкой можно понять по двум показательным функциям. Это переключающее устройство, которое переносит проходную мощность трансформатора от одного переключателя числа витков трансформатора к соседнему переключателю числа витков. Во время этой операции оба переключателя числа витков соединены посредством переходного сопротивления. В этой фазе оба переключателя числа витков имеют общую токовую нагрузку. После этого соединение с предыдущим переключателем числа витков прерывается, и нагрузка переносится на новый переключатель числа витков. Приспособление, которое выполняет такое переключение, называется контактором.

Соединения с парой переключателей числа витков, которые производит контактор, может потребовать смены целого ряда переключателей числа витков регулирующей обмотки для каждой операции. Это функция переключателя числа витков. Выбор производится переключателем числа витков без прерывания тока.

Довольно важное улучшение в работе переключателей числа витков под нагрузкой произошло в результате изобретения быстродействующего триггерного контактора, названного принципом Янцена (Jantzen) по имени изобретателя. Принцип Янцена 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 Янцена 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 случит 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 системах, соединенных с трансформатором. Совсем необязательно, что целью всегда будет поддержка постоянного вторичного напряжения. Внешняя сеть может также испытывать падение напряжения, и это падение также должно быть компенсировано.

Оборудование управления переключателем числа витков не является частью самого переключателя числа витков; оно относится к релейной системе станции. В принципе переключатель числа витков всего лишь получает команды: повысить или понизить. Однако обычные функции координации между различными трансформаторами внутри одной и той же станции являются частью технологии переключателей числа витков. Когда разные трансформаторы соединены прямо параллельно, их переключатель числа витков должен двигаться синхронно с обоими трансформаторами. Это достигается тем, что один трансформатор имеет обмотку как ведущий трансформатор, а другой – как подчиненный трансформатор. Одновременная работа не будет возможна, если имеется небольшой интервал между циркулирующими токами обоих трансформаторов. Однако это не имеет никакого практического значения.

Последовательные регулировочные трансформаторы

Для регулирования коэффициента трансформации мощных трансформаторов и автотрансформаторов иногда применяют регулировочные трансформаторы, 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, чем РПН.

Источники

1. ↑ 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
2. ↑ ^{1 2} Электрические машины, А. И. Вольдек, Л., «Энергия», 1974.
3. ↑ 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

Wikimedia Foundation.
2010.

Трансформатор

в состоянии холостого хода — его векторная диаграмма

Когда трансформатор работает без нагрузки, вторичная обмотка разомкнута, что означает, что на вторичной стороне трансформатора нет нагрузки и, следовательно, ток во вторичной обмотке будет нулевым. В то время как первичная обмотка несет небольшой ток I ₀ , называемый током холостого хода, который составляет от 2 до 10% от номинального тока .

Этот ток обеспечивает потери в стали (гистерезисные и потери на вихревые токи) в сердечнике и очень малую величину потерь в меди в первичной обмотке.Угол запаздывания зависит от потерь в трансформаторе. Коэффициент мощности очень низкий и варьируется от 0,1 до 0,15.

Ток холостого хода состоит из двух составляющих:

• Реактивный или намагничивающий компонент I _м
  (Он находится в квадратуре с приложенным напряжением V ₁ . Он создает поток в сердечнике и не потребляет никакой энергии).

• Активный или силовой компонент I _w , также известный как рабочий компонент
  (Он находится в фазе с приложенным напряжением V ₁ .Он компенсирует потери в стали и небольшие потери в первичной меди).

Для построения векторной диаграммы приведены следующие шаги:

1. Функция намагничивающего компонента — создавать намагничивающий поток и, таким образом, он будет синфазным с потоком.
2. Наведенная ЭДС в первичной и вторичной обмотках отстает от потока ϕ на 90 градусов.
3. Потери в первичной медной цепи не учитываются, а потери вторичного тока равны нулю, так как
   I ₂ = 0.
   Следовательно, ток I ₀ отстает от вектора напряжения V ₁ на угол ϕ ₀ , который называется углом коэффициента мощности без нагрузки и показан на векторной диаграмме выше.
4. Приложенное напряжение V ₁ показано равным и противоположным наведенной ЭДС E ₁ , потому что разница между ними без нагрузки незначительна.
5. Активный компонент I _w включен по фазе с приложенным напряжением V ₁ .
6. Сумма векторов тока намагничивания I _m и рабочего тока I _w дает ток холостого хода I ₀ . Из приведенной векторной диаграммы делаются следующие выводы

Это все о трансформаторе без нагрузки.

.

Что означает RPN?

9004 9000 Professional

9004 9000 Медсестра

Бизнес »Профессия и должности

900

9004

14

Пиринговая сеть устойчивости

Разное »Несекретный

000

Разное»

000

905

gluoncv.model_zoo — документация gluoncv 0.9.0

.