Reglarea tensiunii transformatorului

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 15 iulie 2020; verificările necesită 3 modificări .

Reglarea tensiunii transformatorului  - modificarea numărului de spire ale înfășurării transformatorului . Este utilizat pentru a menține un nivel normal de tensiune pentru consumatorii de energie electrică.

Majoritatea transformatoarelor de putere [1] sunt echipate cu un dispozitiv pentru reglarea raportului de transformare prin adăugarea sau eliminarea numărului de spire.

Setarea se poate face folosind comutatorul de număr de spire a transformatorului sub sarcină sau prin selectarea poziției conexiunii cu șuruburi când transformatorul este scos de sub tensiune și împământat.

Gradul de complexitate al unui sistem cu un număr de spire întrerupător este determinat de frecvența cu care trebuie comutate spirele, precum și de dimensiunea și responsabilitatea transformatorului.

Aplicație

În funcție de sarcina rețelei electrice, tensiunea acesteia se modifică. Pentru funcționarea normală a receptoarelor electrice de consum, este necesar ca tensiunea să nu se abate de la un anumit nivel mai mult decât limitele admise și, prin urmare, sunt utilizate diferite metode de reglare a tensiunii în rețea. O modalitate este de a schimba raportul dintre numărul de spire ale înfășurărilor circuitelor primare și secundare ale transformatorului (raportul de transformare), deoarece

În funcție de faptul că acest lucru se întâmplă în timpul funcționării transformatorului sau după ce acesta a fost deconectat de la rețea , se face o distincție între „comutarea neexcitată” (PBV) și „reglarea sub sarcină” (OLTC). În ambele cazuri, înfășurările transformatorului sunt realizate cu robinete, comutând între ele, puteți modifica raportul de transformare al transformatorului.

Comutare fără încărcare

Acest tip de comutare este utilizat în timpul comutării sezoniere, deoarece implică deconectarea transformatorului de la rețea, ceea ce nu se poate face în mod regulat fără a priva consumatorii de energie electrică. PMB vă permite să modificați raportul de transformare în intervalul de la -5% la +5%. La transformatoarele de putere mică se realizează cu ajutorul a două ramuri, la transformatoare de putere medie și mare, cu ajutorul a patru ramificații, câte 2,5% fiecare [2] .

Ramurile sunt cel mai adesea efectuate pe lateral, tensiunea la care suferă modificări în timpul funcționării. Aceasta este de obicei partea de înaltă tensiune. Implementarea robinetelor pe partea de tensiune mai mare are si avantajul ca, datorita numarului mai mare de spire, selectia de ±2,5% si ±5% din numarul de spire se poate face cu o precizie mai mare. În plus, pe partea de tensiune mai mare, puterea curentului este mai mică, iar comutatorul este mai compact [3] . În același timp, trebuie remarcat faptul că pentru transformatoarele descendente (puterea este furnizată din partea înfășurării de tensiune mai mare), reglarea tensiunii va fi însoțită de o modificare a fluxului magnetic în circuitul magnetic. În modul normal, această modificare este neglijabilă.

Reglarea tensiunii prin comutarea numărului de spire ale înfășurării pe partea de alimentare și pe partea de sarcină are o formă diversă: atunci când reglați tensiunea prin schimbarea numărului de spire pe partea de sarcină, pentru a crește tensiunea, este necesar să creșteți tensiunea. numărul de spire (deoarece tensiunea este proporțională cu numărul de spire), dar la reglarea din partea de alimentare, pentru a crește tensiunea la sarcină, este necesar să se reducă numărul de spire (acest lucru se datorează faptului că tensiunea de rețea este echilibrată de EMF al înfășurării primare, iar pentru a reduce aceasta din urmă, este necesar să se reducă numărul de spire).

Când comutați robinetele de înfășurare cu transformatorul deconectat, dispozitivul de comutare este mai simplu și mai ieftin, cu toate acestea, comutarea este asociată cu o întrerupere a sursei de alimentare a consumatorilor și nu poate fi efectuată des. Prin urmare, această metodă este utilizată în principal pentru a corecta tensiunea secundară a transformatoarelor de reducere a rețelei, în funcție de nivelul tensiunii primare într-o anumită secțiune a rețelei din cauza modificărilor sezoniere de sarcină [3] .

Comutatoare pentru numărul de ture fără sarcină

Comutatorul de rotație nealimentat are un dispozitiv destul de simplu care asigură o conexiune la întrerupătorul selectat a numărului de spire din înfășurare. După cum sugerează și numele, este proiectat să funcționeze numai când transformatorul este oprit. Este acest tip de comutator care are un al doilea nume de argou - „antsapf” (germană Anzapfen - a lua, selecta) [4] .

Pentru a reduce și a stabiliza rezistența de contact a contactelor, se menține presiunea asupra acestora cu ajutorul unui dispozitiv special cu arc, care în anumite situații poate provoca vibrații. Dacă comutatorul pentru numărul de spire fără excitare se află în aceeași poziție timp de câțiva ani, atunci rezistența de contact poate crește lent datorită oxidării materialului la punctul de contact (deoarece cupru sau aliaje pe bază de cupru (alama) sunt mai mult adesea folosit ca material de contact, a căror oxizi au o rezistență electrică și chimică suficient de mare) și încălzirea treptată a contactului, ceea ce duce la descompunerea uleiului și depunerea de carbon pirolitic pe contacte, ceea ce mărește și mai mult contactul. rezistenta si reduce gradul de racire, ducand la supraincalzire locala. Acest proces poate avea loc într-o avalanșă. În cele din urmă, se instalează o situație necontrolată, care duce la funcționarea protecției gazelor (datorită gazelor care apar în timpul descompunerii uleiului în punctele de supraîncălzire locală) sau chiar la o deteriorare a suprafeței de-a lungul produselor solide de descompunere a petrolului care s-au depus pe izolația. Personalul întreprinderii de service transformatoare echipat cu comutator de raport de transformare PBV (întrerupător fără excitație) trebuie să verifice de cel puțin 2 ori pe an înainte de apariția sarcinii maxime de iarnă și a sarcinii minime de vară setarea corectă a raportului de transformare [5] . În acest caz, este necesar ca numărul de spire să fie comutat într-o stare deconectată de la rețea, cu comutatorul comutat în toate pozițiile - acest ciclu trebuie repetat de mai multe ori pentru a îndepărta peliculele de oxid de pe suprafața de contact și a le readuce la poziţia specificată [6] . Pentru a controla calitatea contactelor, se măsoară rezistența înfășurărilor DC. „Transportarea, descărcarea, depozitarea, instalarea și punerea în funcțiune a transformatoarelor de putere SPO și I Soyuztekhenergo, Moscova” 1981. Operațiunile de mai sus se efectuează și dacă transformatorul a fost oprit o perioadă lungă de timp și este repus în funcțiune.

Reglarea sarcinii

Acest tip de comutare este utilizat pentru comutarea operațională asociată cu o schimbare constantă a sarcinii (de exemplu, sarcina în rețea va fi diferită în timpul zilei și pe timp de noapte). În funcție de tensiunea și puterea transformatorului, comutatorul de reglaj sub sarcină poate modifica valoarea raportului de transformare în intervalul de la ±10 la ±16% (aproximativ 1,5% pe ramură). Reglarea se efectuează pe partea de înaltă tensiune, deoarece puterea curentului este mai mică și, în consecință, comutatorul sub sarcină este mai ușor și mai ieftin de realizat. Reglarea poate fi efectuată atât automat, cât și manual din camera de control sau din panoul de control al dispecerului. Deja în 1905-1920, au fost dezvoltate dispozitive pentru reglarea tensiunii la transformatoarele sub sarcină (OLTC). Principiul reglării tensiunii pentru astfel de dispozitive se bazează și pe modificarea numărului de spire. Complexitatea implementării unor astfel de dispozitive este:

Pentru a limita curentul în înfășurările în scurtcircuit, este necesar să folosiți rezistențe de limitare a curentului. Inductoarele (reactoarele) și rezistențele sunt utilizate ca rezistență de limitare a curentului.

Comutatoare sub sarcină cu reactoare de limitare a curentului

Fiecare treaptă de comutator sub sarcină cu un reactor de limitare a curentului este format din doi contactori și un reactor. În acest caz, reactorul este format din două înfășurări, contactoarele sunt conectate la fiecare dintre ele. În regim normal, ambele contactoare închid același contact și curentul înfășurării trece prin acești doi contactori conectați în paralel și prin reactor. În timpul operației de comutare, unul dintre contactori comută pe celălalt contact (corespunzător etapei de control dorite). În acest caz, o parte a înfășurării transformatorului este scurtcircuitată - curentul din acest circuit este limitat de reactor. În plus, un alt contactor este transferat la același contact, transferând transformatorul într-o altă etapă de reglare - aceasta completează operația de reglare.

Comutatoare sub sarcină cu rezistențe de limitare a curentului

O îmbunătățire destul de importantă a performanței comutatoarelor rotative sub sarcină a venit din inventarea contactorului cu declanșare rapidă, numit principiul Janssen după inventator. Principiul lui Jansen presupune că contactele comutatorului sunt încărcate cu arc și sunt comutate dintr-o poziție în alta după o perioadă foarte scurtă de conectare între cele două întrerupătoare pentru numărul de spire, printr-un rezistor limitator de curent.

Utilizarea unui reactor este o alternativă la principiul Jansen cu o secvență de comutare rapidă și rezistențe. În schimb, într-un comutator rotativ de tip reactor, este mult mai dificil să întrerupeți curentul reactiv circulant, iar acest lucru limitează destul de mult creșterea tensiunii, dar acest principiu funcționează bine la curenți relativ mari. Acest lucru este în contrast cu comutatorul cu rezistență de rotație rapidă, care este aplicabil pentru tensiuni mai mari, dar nu pentru curenți mari. Acest lucru are ca rezultat faptul că comutatorul pentru numărul de spire din reactor este de obicei în partea de joasă tensiune a transformatorului, în timp ce comutatorul de ture a rezistenței este conectat la partea de înaltă tensiune.

Într-un comutator rotativ de tip reactor, pierderile la mijlocul reactorului datorate curentului de sarcină și curentului de convecție suprapus între cele două întrerupătoare cu număr de rotație implicate sunt mici, iar reactorul poate fi permanent într-un circuit electric între ele. Acesta servește ca pas intermediar între cele două comutatoare pentru numărul de spire și oferă de două ori mai multe poziții de funcționare decât numărul de comutatoare pentru numărul de spire din înfășurare.

Începând cu anii 1970, au fost folosite întrerupătoare cu număr de spire cu întrerupătoare cu vid. Întreruptoarele cu vid sunt caracterizate prin eroziune scăzută a contactului, ceea ce permite numărului de spire întrerupătoarelor să efectueze mai multe operații între lucrările de întreținere obligatorii. Cu toate acestea, designul în ansamblu devine mai complex.

De asemenea, pe piață au apărut întrerupătoare experimentale pentru numărul de spire, în care funcția de comutare este realizată de elemente semiconductoare de putere. Aceste modele urmăresc, de asemenea, reducerea timpilor de întreținere.

La comutatoarele de tip rezistor, contactorul este situat în interiorul unui recipient cu ulei, care este separat de uleiul de transformator. În timp, uleiul din acest recipient devine foarte murdar și trebuie izolat de sistemul de ulei al transformatorului însuși; trebuie să aibă un vas de expansiune separat cu supapă de aerisire proprie.

Dispozitivul de comutare a numărului de spire este o cușcă sau un cilindru izolator cu un număr de contacte la care sunt conectate comutatoarele pentru numărul de spire de la înfășurarea de comandă. În interiorul cuștii, două pârghii de contact se mișcă treptat peste înfășurarea de comandă. Ambele pârghii sunt conectate electric la bornele de intrare ale contactorului. O pârghie se află în poziția comutatorului activ al numărului de spire și conduce curentul de sarcină, iar cealaltă pârghie este fără sarcină și se deplasează liber la următorul comutator al numărului de spire. Contactele dispozitivului de comutare nu întrerup niciodată curentul electric și pot fi în uleiul transformatorului însuși.

Reglarea automată a tensiunii

Întrerupătorul pentru numărul de spire este instalat pentru a asigura o schimbare a tensiunii în liniile conectate la transformator. Nu este necesar ca obiectivul să fie întotdeauna menținerea unei tensiuni secundare constante pe transformator. Cel mai adesea, căderile de tensiune apar în rețeaua externă - acest lucru este evident în special pentru sarcinile cu rază lungă și puternice. Pentru a menține tensiunea nominală la consumatori îndepărtați, poate fi necesară creșterea tensiunii pe înfășurarea secundară a transformatorului. Sistemul de control al comutatorului sub sarcină se referă la protecția releului și la automatizarea stației - comutatorul pentru numărul de ture primește doar comenzi: creștere sau scădere. Cu toate acestea, de obicei, funcțiile de potrivire a raportului de transformare între diferite transformatoare din cadrul aceleiași stații sunt legate de sistemul de comutator sub sarcină. La conectarea transformatoarelor în paralel, comutatoarele lor de ture trebuie să se miște sincron. Pentru a face acest lucru, unul dintre transformatoare este selectat ca conducător, iar ceilalți ca sclavi, sistemele lor de control al comutatorului de reglaj monitorizează modificarea raportului transformatorului al transformatorului principal. De obicei, prin comutarea sincronă a numărului de spire, se realizează excluderea curenților de circulație între înfășurările transformatoarelor paralele (datorită diferenței de tensiuni secundare ale transformatoarelor paralele), deși, în practică, la momentul prizei sub sarcină. funcționarea comutatorului, curenții de circulație încă apar din cauza nepotrivirii în timpul comutării, dar acest lucru este permis în anumite limite.

Transformatoare de control în serie (transformatoare Booster)

Pentru a regla raportul de transformare al transformatoarelor și autotransformatoarelor puternice, se folosesc uneori transformatoare de reglare (amplificatoare de tensiune), care sunt conectate în serie cu transformatorul și vă permit să schimbați atât tensiunea, cât și faza tensiunii. Datorită complexității și costului mai mare al transformatoarelor de reglare, această metodă de reglare este utilizată mult mai rar.

Surse

  1. ↑ IEC 60076-1 „Transformatoare de putere”
  2. ↑ Rozhkova L. D., Kozulin V. S. Echipamente electrice ale stațiilor și substațiilor: Manual pentru școlile tehnice. - Ed. a 3-a, revizuită. si suplimentare — M.: Energoatomizdat, 1987. — 648 p.: ill. BBK 31.277.1 R63
  3. ↑ 1 2 A. I. Voldek . Mașini electrice. - L., „Energie”, 1974.
  4. ↑ L.A. și R.A. Eramus. Dicţionar tehnic german-rus. OZGIS 1931
  5. ↑ Reguli de funcționare tehnică a instalațiilor electrice de consum. Atomizdat , Moscova 1970
  6. ↑ ABB Transformer Handbook

Literatură