2.5. Особливості автоматичного регулювання коефіцієнтів трансформації трансформаторів

Сучасні могутні знижувальні трансформатори обладнані пристроями перемикання відгалужень їх обмоток під навантаженням (УРПН) і повинні поставлятися заводами спільно з автоматичними регуляторами коефіцієнта трансформації. Основні особливості автоматичного регулювання коефіцієнта трансформації обумовлюються дискретністю його зміни при перемиканні відгалужень обмоток і відносною складністю і інерційною процесу перемикання.

На рис. 2.13 показані схеми, відповідні основним комутаційним операціям перемикання одного відгалуження пристроєм з реакторним обмежувачем струму замикання між висновками від двох сусідніх відгалужень, що виникає в процесі перемикання. В сталому режимі роботи — до перемикання (рис. 2.13,а) або після перемикання (рис. 2.13, д) реактор LR не робить впливу на роботу трансформатора, по його двом стрічно включеним обмоткам проходять однакові струми і його реактивног опір рівно нулю. Першою операцією процесу перемикання є розмикання контакту КМ2 контакторів в колах обмоток реактора (рис. 2.13,б). Струм навантаження проходить по одній обмотці реактора, що володіє певним опором. Потім відбувається зміна положення контакту П2 перемикача відгалуженні в умовах відсутності струму, після чого контакт КМ2 замикається. Виникає режим так званого моста, в якому двоє відгалужень сполучено між собою через дві згідно включені обмотки реактора (рис. 2.13, в). Тому опір реактора значний і обмежує струм І_к в колі замикання двох відгалужень. Далі розмикається контакт КМ1 (рис. 2.13,г), змінюється положення контакту П1 перемикача без розриву ланцюга струму і контакт КМ1 знову замикається. Перемикаючий пристрій приводиться в рух електродвигуном і тому містить механічний пристрій, що перетворює безперервний обертальний рух в дискретне. Останнім часом разом з УРПН з реакторними обмежувачами струму все більше застосування знаходять УРПН з активними струмообмежуючими опорами.

Рисунок 2.13- Схеми перемикання одного відгалуження від обмотки трансформатора з УРПН

При перемиканні одного відгалуження повторна напруга трансформатора змінюється на ступінь регулювання ±U_c,р = 1.252.5 %. Дискретно змінюється і напруга лінійного регульованого автотрансформатора TL (див. рис. 2.1).

Основними особливостями автоматичного регулювання коефіцієнта трансформації є:

дискретність дії регулятора, нечутливість до змін напруги, менших ступеню регулювання і до спотворень форми кривої напруги гармоніками;

дія з відносно великою витримкою часу для запобігання перемикань при короткочасних змінах напруги при пусках і самозапусках електродвигунів, віддалених к. з. і в інших випадках;

Необхідність зустрічного (вірніше, згідного) peгyлювання напруги на шинах підстанції, тобто регулювання з негативним статизмом, що необхідно для підтримки напруги в споживача на незмінному рівні при зростанні навантаження.

Вказані особливості обумовлюють відповідні вимоги до вимірювальної частини автоматичних регуляторів коефіцієнтів трансформації, а саме:

реакція на середнє значення випрямленої напруги;

релейність дії із зоною нечутливості вимірювального органу напруги;

високий (близький до одиниці) коефіцієнт відпуску (повернення) релейних елементів;

необхідність введення до вимірювального органу напруги сигналу по струму навантаження для установки негативного статизма.

Високий коефіцієнт повернення необхідний для забезпечення можливої точності регулювання шляхом максимального наближення зони нечутливості регулятора до ступеня регулювання. На рис. 2.14 показана номінальна напруга на шинах U_ш,н,ном, ступінь регулювання U_c,р зона нечутливості 2U_нч і напруги спрацювування U_с і повернення U_в релейних елементів вимірювального органу, що обумовлюють дію регулятора на підвищення напруги (U_с,пв, U_в,пв) і його зниження (U_с,сн, U_в,сн).

Необхідною умовою налаштування регулятора є, як вказувалося, співвідношення 2U_нч > U_c,р, а саме 2U_в > U_c,р. З врахуванням коефіцієнта запасу k_з = 1.051.1 напруга повернення U_п = k_зU_с,р/2, а з урахуванням коефіцієнта повернення k_п=U_п/U_c напруга спрацьовування U_c = k_з/k_пU_с,р/2. Таким чином, зона нечутливості регулятора

2Uнч = 2Uc=(k_з/k_п)U_c,р (2.24)

тим ближче до ступеня регулювання U_с,р, чим ближче до одиниці коефіцієнт повернення.

Графік зміни напруги (рис. 2.14) показує, що при змінах напруги з виходами за межі зони нечутливості на час t₁або t₂, менше витримки часу t_рег регулятора, перемикання відгалужень не стається; на рисунку показано і зміну напруги на ДЯ/с.р при дії регулятора, якщо t  t_рег. При невиконанні умови (2.24) відбувалися б багаточисленні перемикання відгалужень обмоток то у бік підвищення, то у бік зниження напруги, тобто автоматичне регулювання було б нестійким.

Рисунок 2.14-Графіки, що ілюструють особливості автоматичного регулювання коефіцієнта трансформації трансформатора з УРПН

Складність процесу перемикання відгалужень обмоток, необхідність забезпечення злагодженої дії трьох однофазних УРПН, шести однофазних або двох трифазних УРПН при перемиканнях відгалужень обмоток двох паралельно працюючих трансформаторів і відносно висока вірогідність появи неполадок в складних електромеханічних пристроях обумовлюють ще дві особливості автоматичного регулювання коефіцієнта трансформації, а саме: однократність і імпульсність регулюючої дії і необхідність автоматичного контролю завершення процесу перемикання і справності автоматичної системи регулювання в цілому.