Выбор регулировочных ответвлений трансформаторов

Задача выбора регулировочных ответвлений трансформаторов заключается в том, чтобы при любых возможных изменениях напряжения в электрической сети обеспечить на шинах вторичного напряжения трансформатора требуемое напряжение.

Рассмотрим простейшую схему электрической сети (рис. 7.6,а). От ЦП, представленного шинами неизменного напряжения U_c=const, через линию электропередачи W и трансформатор Т питается нагрузка мощностью S_н= Р_н+ jQ_н. Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора равны соответственно U_в и U_н. Трансформатор имеет устройство РПН.

В схеме замещения сети (рис. 7.4,б) линия представлена сопротивлением Z_w, трансформатор представлен приведенным к первичному напряжению сопротивлением Z_т и идеальным трансформатором Т без потерь мощности и напряжения, изменяющим напряжение в соответствии с коэффициентом трансформации k_т. Вторичное напряжение, приведенное к обмотке высшего напряжения, обозначено U'_н. Действительное вторичное напряжение составляет U''_н=U'_н/k_т.

Изначально полагаем, что контакты РПН находятся на нулевом ответвлении U_{отв о}. Номинальный коэффициент трансформации

k_т= U_вн/U_нн = U_{отв 0}/U_нн =U'_н/U''_н (7.2)

может изменяться за счет РПН.

а)

б)

в)

Рис.7.6. Схема электрической сети (а), схема замещения (б) и эпюра напряжения (в)

Эпюра напряжения в сети показана на рис. 7.6,в. Напряжение на первичной обмотке трансформатора U_в отличается от напряжения cистемы U_c на величину потерь напряжения в сопротивлении Z_w

U_в=U_c–DU_zw. (7.3)

Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора, приведенное к обмотке высшего напряжения, отличается от напряжения U_в на величину потерь напряжения в сопротивлении трансформатора Z_т:

U'_н=U_в–DU_zт. (7.4)

Действительное напряжение на вторичной обмотке составляет

U''_н=U'_н/k_т=U'_нU_нн/U_вн=U'_нU_нн/U_{отв о}. (7.5)

Пусть действительное напряжение U''_н отличается от требуемого напряжения U''_{н т}. Необходимо переключить РПН c нулевого ответвления U_{отв о} на требуемое ответвление U_{отв т}, обеспечивающее на вторичной обмотке трансформатора напряжение

U''_{н т}=U'_нU_нн/U_{отв т}. (7.6)

Из последнего выражения определяется напряжение требуемого регулировочного ответвления:

U_{отв т}=U'_нU_нн/U''_{н т}. (7.7)

Полученное напряжение требуемого регулировочного ответвления округляется до стандартного значения U_отв и определяется действительное напряжение на вторичной обмотке трансформатора после регулирования

U_д=U'_нU_нн/U_отв. (7.8)

После регулирования напряжение на вторичной обмотке трансформатора изменится до требуемого значения. Из эпюры напряжения, показанной на рис. 7.6,в, видно, что регулирование напряжения эквивалентно введению дополнительного напряжения DU в схему электрической сети.

Определение стандартных напряжений регулировочных ответвлений поясним на конкретном примере. Для большинства трансформаторов с номинальным первичным напряжением U_вн=115 кВ диапазон регулирования напряжения составляет + 9.1,78 %. Для таких трансформаторов стандартные напряжения ответвлений определяются как

U_{отв i}=U_вн + i.1,78U_вн/100, (7.9)

где +i = +(0, 1, 2, … 9) – номера ответвлений.

Для повышения напряжения на вторичной обмотке трансформатора его коэффициент трансформации необходимо уменьшить, что соответствует знаку минус в выражении (7.8). Для понижения напряжения на вторичной обмотке трансформатора – наоборот.

В качестве примера в табл. 7.2 приведены стандартные напряжения ответвлений трансформатора с номинальным первичным напряжением U_вн=115 кВ. Данные приведенной таблицы можно использовать для определения по выражению (7.8) напряжения на вторичной обмотке трансформатора после регулирования.

Таблица 7.2