3.2.7. Регулирование напряжения трансформаторов

Для нормальной работы потребителей необходимо поддержи­вать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электрических сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов (переключение ответвлений на трансформаторах). С этой целью у обмоток (как правило, высшего напряжения, имеющих меньший рабочий ток) трансформаторов предусматривают регулировочные ответвления, при помощи которых изменяют число включенных в работу витков, увеличивая или уменьшая коэффициент трансформации

(1)

где w_l, w₂ — число включенных в работу витков первичной и вторичной обмоток соот­ветственно.

Из формулы (1) U₂ = U₁ w₂/ w₁

Операции переключения секции витков производят на отключенном от сети трансформаторе устройством ПБВ (переключение без возбуждения) либо на работающем трансформаторе непосредственно под нагрузкой устройством РПН (регулирование под нагрузкой). В зависимости от класса напряже­ния трансформатора, его исполнения и числа ступеней регулирования приме­няют различные по конструкции пере­ключатели ответвлений. Они могут быть трехфазными и однофазными.

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в преде­лах ±5%, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения +5% и —5% (рис. 3.17, а). Если трансформатор рабо­тал на основном выводе 0 и необходимо повысить напряжение на вторичной стороне U₂, то, отключив трансформатор, производят переключение на ответвление —5%, уменьшая тем самым число витков w₁

Рис. 3.17. Схема регулирования напряжения трехфазным ПБВ

а — ответвление вблизи нулевой точки обмотки ±5% с трехфазным переключателем на три положения;

На трансформаторах средних и больших мощностей предусма­триваются четыре ответвления ± 2 х 2,5%, переключение кото­рых производится специальными переключателями барабанного типа, установленными отдельно для каждой фазы (рис. 1.10,а). Кон­тактная система состоит из неподвиж­ных контактов — полых токоведущих стержней 3 (А₁-А₆ на рис. 1.10, б), соединенных с ответвлениями 2 от обмоток, и подвижных контактных ко­лец 5, замыкающих между собой раз­личные пары неподвижных контактов. Контактные кольца перемещаются ко­ленчатым валом 4, ось которого при помощи изолирующей штанги 6 соединяется с приводом на крышке трансформатора. Переключатель смонтиро­33им на изолирующих основаниях1. Рукоятка привода переключателя выведена на крышку трансфор­матора.

При замыкании роликом переключателя контактов А₄-А₅ транс­форматор имеет номинальный коэффициент трансформации. Поло­33имой33А₃-А₄ и А₂-А₃ соответствуют увеличению коэффициента трансформации на 2,5 и 5%, а положения А₅-А₆ и А₆-А₇ — умень­шению на 2,5 и 5%.

Рис. 3.18.: Переключатель ответвлений барабанного типа (а) и схема переключения ответвлений (б), показанная в положении, при котором стержни А ₄ иА₅ соединены контактными кольцами 5.

Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в те­чение суток, так как это потребовало бы частого отключения транс­форматора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ использу­ется только для сезонного регулирования напряжения.

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устрой­ство РПН предусматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансфор­матора (от ± 10 до ±16% ступенями приблизительно по 1,5%) [2-10].

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключаю­щее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис. 19). Наибольший коэффициент трансформа­ции получается, если переключатель П находится в положении II, а избиратель И — на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя I, а избира­теля — на ответвлении 1.

Рис.3.19. Устройство РПН трансформаторов.

а — схема включения регулирующих ступеней: А0 — основная обмотка; be — ступень грубой регулировки; de — ступени плавной регулировки; П — переключатель; И — избиратель; б — переключающее устройство РНТ-13: 1— переключатель; 2 — горизон­тальный вал; 3 — кожух контакторов; 4 — вертикальный вал; 5 — коробка привода; 6 — бак трансформатора.

На рис. 3.19, б показана схема расположения элементов пере­ключающего устройства РНТ-13, применяемого на трансформаторах средней мощности.

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на дру­гое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не за­мыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специаль­ных переключающих устройствах с реакторами или резисторами. Схема с резисторами обладает рядом преимуществ перед схемой с реакторами и получает все более широкое применение.

Для регулирования напряжения под нагрузкой на мощных трансформаторах и автотрансформаторах применяются также применяются последовательные регулировочные трансформаторы (рис. 20). Они состоят из последовательного трансформа­тора 2, который вводит добавоч­ную э. д. с. В основную обмотку автотрансформатора 1, и регули­ровочного автотрансформатора 3, который меняет эту э. д. с. С по­мощью таких трансформаторов можно изменять не только напря­35имой35(продольное регулирова­ние), но и его фазу (поперечное регулирование).

Рис. 3.20. Схема включения по­следовательно регулировочного трансформатора в цепь автотранс­форматора.

Устройство таких трансформа­торов значительно сложнее, чем РПН, поэтому они дороже и при­менение их ограничено.

Одним из видов последовате­льных регулировочных трансформаторов являются линейные регуляторы, которые включаются последовательно в линию, обеспечивая регулирование напряжения в пределах ± (10—15)%. Широкое применение линейные регуляторы находят на подстанциях с автотрансформаторами. На стороне СН регулирование напряжения обеспечивается встроенным в автотрансформатор устройством РПН, а на стороне НН устанавливается регулировочный трансформатор, снабженный автоматическим регулированием напряжения.

Регулировочные трансформаторы типа ЛТМ изго­товляются на мощности от 1,6 до 6,3 МВА на напряжение 6 – 10 кВ; типов ЛТМН, ЛТДН мощностью 16-100 МВА на напряжение до 35 кВ.