Пристрої з перемиканням регулювальних відгалужень під навантаженням

При напругах ВН 35кВ і вище доцільно застосовувати зустрічне регулювання напруги при зміні навантаження, використовуючи трансформатори з РПН. Трансформатори з РПН мають спеціальний перемикальний пристрій, а також більший діапазон і більшу кількість ступенів регулювання напруги.

Трансформатори з РПН дозволяють регулювати напругу в межах від ±10 до ±16% (по 1,5 % на відгалуження) від номінальної величини. Регулювання відбувається у шість-дев’ять ступенів.

Двообмоткові трансформатори з РПН. Такі трансформатори мають спеціальний пристрій для виконання переключень при роботі трансформатора з навантаженням. Цей пристрій має значно більше відгалужень. Відгалуження виконуються на боці вищої напруги по причинам:
- менше Iном обмотки;

- більше витків основної обмотки, що дозволяє зменшити дискретність зміни напруги при переході з одного на інше відгалуження;

- котушка з обмоткою ВН знаходиться ближче до баку бо надягнута на котушку з обмоткою НН. У такому разі простіше виконати пристрій щодо регулювання напруги трансформатора.

Обмотка ВН трансформатора з РПН складається з двох частин - нерегульованої (основної, а) і регульованої (додаткової, б). Остання має кілька відгалужень, причому нижня від основного виводу частина витків цієї обмотки увімкнена зустрічно, а верхня - узгоджено з витками нерегульованої обмотки (показано стрілками). Таким чином, перемикаючи відгалуження регульованої частини обмотки, можна збільшувати або зменшувати коефіцієнт трансформації трансформатора (рис. 11. 2).

При використанні відгалужень 1-2 магнітний потік у додаткових відгалуженнях спрямований так само як і потік в основній нерегульованій частині обмотки (основна і додаткова частини включені відповідно) і коефіцієнт трансформації трансформатора зростає, а при збільшенні Кт напруга на стороні НН зменшується. При використанні відгалужень 3-4 магнітний потік у додаткових відга-луженнях спрямований назустріч потокові в основній нерегульованій частині обмотки (основна і додаткова частини включені зустрічно) і коефіцієнт транс-формації трансформатора зменшується, а значить напруга на боці НН зростає.

Рисунок 11.2 - Схема РПН двообмоткового трансформатора: а – умовне позначення; б- схема обмоток з РПН; в, г - перемикання відгалужень.

Відповідно спрямоване включення відгалуження позначають "+", а зустрічне включення відгалужень позначають "-".

Наприклад: РПН 115 ± 9 х 1,78 % / 11 кВ означає, що трансформатор має:

- номінальну напругу обмотки ВН Uвном = 115 кВ;

- номінальну напругу обмотки НН Uнном = 11 кВ; +"9" позитивних відгалужень, при використанні яких Кт росте, а фактична напруга на стороні НН трансформатора зменшується; - "9" негативних відгалужень, при використанні яких Кт зменшується, а фактична напруга на стороні НН трансформатора росте.

Реактор Р, контакти контактора К и перемикачі в і г знаходяться в баку трансформатора. Сам контактор знаходиться в окремому бачку з маслом прикріпленому до бака трансформатора.

Порядок переходу з відгалуження 2 на 1 (перемикачі в і г не мають пристрою гасіння дуги і не можуть розривати кола із струмом; контактори К1 і К2 можуть гасити дугу і виконувати комутації під навантаженням):

1. Відключають К1.

2. Переключають в (перемикач без струму) на 1 відгалуження.

3. Включають К1. Під дією ЕРС витка обмотки в контурі в-К1-реактор-К2-г виникає зрівняльний струм. Значення струму визначається ЕРС витка обмотки й опором реактора. Реактор і потрібний для обмеження зрівняльного струму.

4. Відключають К2.

5. Перекладають г на 1 відгалуження.

6. Включають К2.

Автотрансформатори. Автотрансформатори (рис. 11.3, а) можуть мати:

- пристрій регулювання напруги в нейтралі, тобто з боку нульового виводу обмотки ВН (випускались промисловістю раніше);

- пристрій регулювання з боку лінійного виводу обмотки СН (випускаються зараз).

На рис. 11.3, б показано фазу А (три обмотки: вищої напруги ВН; середньої напруги СН; низької напруги НН) автотрансформатора, схема заміщення при наявності пристрою з боку нульового виводу обмотки ВН.

а)	б)
Рисунок 11.3 - Схема РПН автотрансформатора

Цілком очевидно, що при переході з одного відгалуження на інше змінюються коефіцієнти трансформації К_{АТ В-С} і К_{АТ В-Н}. Якщо розглянути, як змінюються К_{АТ В-С} і К_{АТ В-Н} при позитивній добавці напруги пристроєм регулювання в порівнянні з номінальними коефіцієнтами трансформації, то можна зробити висновок, що К_{АТ В-С} зменшиться, а К_{АТ В-Н} збільшиться:

При негативній добавці напруги пристроєм РПН - навпаки. Звідси випливає, що при установці пристрою регулювання в нейтралі автотрансформатора відбувається неузгоджене регулювання напруги на шинах обмоток СН і НН, тобто при підвищенні напруги на шинах СН напруга на шинах НН знижується і навпаки. Але споживачі, які підключені до шин СН і НН, розташовані приблизно в однім територіальному районі і їх навантаження змінюються подібно.

Якщо росте споживана потужність на стороні СН автотрансформатора, то росте споживана потужність і на стороні НН. Напругу необхідно збільшувати як на стороні СН, так і на стороні НН автотрансформатора, а зробити це для даної схеми не можна. На рис. 11.4 показаний автотрансформатор і схема заміщення при наявності пристрою регулювання з боку лінійного виводу обмотки середньої напруги. КАТ В-С = var, а КАТ В-Н = const (не залежить від відгалуження пристрою регулювання). Звідси випливає, що при установці пристрою з боку лінійного виводу обмотки СН автотрансформатора можна регулювати напругу тільки на стороні СН. Якщо до обмотки НН автотрансформатора підключити навантаження, то потрібно вирішувати питання з регулюванням напруги на стороні НН автотрансформатора. Звичайно для цієї цілі встановлюють ВДА (вольто-додаткові агрегати) або лінійні регулятори.

Рисунок 11.4 - Схема РПН автотрансформатора з відгалуженнями з боку СН

Триобмоткові трансформатори. Можуть мати РПН із боку обмотки ВН і ПБЗ із боку обмотки СН. У цьому випадку коефіцієнти трансформації рівні:

де n, ΔU1 - відгалуження і добавка напруги РПН; m, ΔU2 - відгалуження і добавка напруги ПБЗ.

Вольто-додаткові агрегати (вольто-додаткові трансформатори або лінійні регулятори). Вольто-додаткові агрегати (ВДА) складаються з послідовного трансформатора і живлячого трансформатора з РПН. За допомогою ВДА в коло дії ЕРС основного трансформатора вводиться додаткова ЕРС, регульована під навантаженням по рівню, знаку і фазі. ВДА, у якого повторна обмотка послідовного трансформатора включається з боку нейтралі однієї з обмоток основного трансформатора (у двообмоткових трансформаторів в обмотку ВН, у триобмоткових трансформаторів в обмотки ВН або СН) називається вольто-додатковим трансформатором і використовується частіше на електричних станціях. На рис. 11.5 показані схеми підключення ВДА.

Рисунок 11.5 - Схеми підключення ВДА

На рис. 11.5 прийняті позначення: Т1 - основний трансформатор; Т2 - послідовний (лінійний); Т3 - живлячий. ВДА складається з послідовного і живлячого трансформаторів. Первинна обмотка послідовного трансформатора включається послідовно в коло. У ній створюється додаткова ЕРС. Вторинна обмотка послідовного трансформатора пов'язана з первинною обмоткою живлячого трансформатора. Вторинна обмотка Т3 може включатися на фазу А, лінійні напруги АС, ВС і т.д. (рис. 11.6).

Рис. 11.6 – ВДА для фази А при включенні Т3 на фазу А

ВДА, що включаються на виводи вторинної обмотки трансформаторів або на початку лінії від шин підстанції називається лінійним регулятором. На рис. 11.7 показані векторні діаграми напруги фази А при різноманітному вмиканні напруги живлячого трансформатора ВДА. РПН послідовного трансформатора забезпечує зміну добавки напруги ΔЕ, утворюваної ВДА. Різноманітне вмикання живлячого трансформатора Т3 забезпечує кут між вектором напруги фази А і вектором добавки ΔЕ:

При підключенні живлячого трансформатора Т3 на фазу А забезпечується повздовжнє регулювання напруги (рис. 11.7, а).

При підключенні живлячого трансформатора Т3 на лінійну напругу В-С забезпечується поперечне регулювання напруги (рис. 1.7, б).

При підключенні трансформатора Т3 на лінійну напругу С-А повздовжньо-поперечне регулювання напруги (рис. 11.7, в).

Лінійні регулювальні трансформатори великої потужності виготовляються трифазними, потужністю 16-100МВА з РПН ± 15%, на 6,6-38,6кВ. послідовні регулювальні трансформатори – трифазними потужністю 92 і 240МВА на 150 і 35кВ.

Умовне позначення пристроїв РПН складається з буквених і цифрових знаків. У порядку слідування ці знаки вказують на такі основні ознаки пристроїв:

1. Назва апарата: РН - регулятор напруги.

2. Число фаз: Т – для трифазних пристроїв, О – для однофазних.

3. Вид струмообмежуючого пристрою: Р – пристрій з індуктивним опором; А – пристрій з активним опором. Відсутність букви означає, що пристрій не має струмообмежуючого опору.

4. Наявність міжфазної ізоляції для трифазного пристрою, з’єднаного у зірку. Цифра 0 через тире вказує на відсутність ізоляції між фазами. Якщо нуль відсутній то ізоляція між фазами присутня.

5. Дробова частина: у чисельнику вказується номінальна напруга, а в знаменнику – номінальний струм РПН.

6. Спосіб комутації розриваючого струму: А – розрив дуги у повітрі; Г – газі; В – вакуумі; П – з використанням н/п. Відсутність букви означає гасіння дуги в маслі.

7. Цифра попереду буквеного позначення вказує на кількість пристроїв, що з’єднані одним приводом. В кінці всіх позначень вказується через тире рік затвердження тех. проекту і ГОСТ.

Наприклад: РНТА-110/1250-74 ГОСТ 17500-72— регулятор напруги (РН), трифазний (Т), з активним струмообмежуючим опором (А), на номінальну напругу 110кВ і струм 1250А, з розриванням і гасінням дуги в маслі (без позначення), виготовлений згідно технічного проекту, затвердженому в 1974 р. за ГОСТ 17500-72.