интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Регулирование напряжения силовых трансформаторов (ПБВ, РПН). Пбв трансформатора


устройство анцапфы, принцип работы, эксплуатация и ремонт

Потребители электрической энергии более эффективно работают при номинальном напряжении. Однако это условие для всех довольно сложно. Допустимым у потребителей является его отклонение до +5%. Чтобы достигнуть значения напряжения, близкого по значению к номинальныму, численность витков обмоток трансформатора изменяют. Осуществить это можно двумя способами:

  • используя устройство ПБВ трансформатора;
  • регулируя напряжение под нагрузкой.

Связь регулировки напряжения с изменением количества витков

Имеется несколько методов поддержки значения напряжения у потребителей в надобных пределах. Среди них особое место занимает способ его регулирования. Достоинства этого способа являют собой:

  • улучшение режима напряжения у потребителей;
  • увеличение допустимой потери напряжения;
  • повышение качества электроэнергии, которая доставляется потребителям.

При проектировании электрических сетей выбирают средства, границы и степени регулировки, место установки регуляторов, а также систему их автоматизации.

Значение первичного и вторичного напряжения прямо пропорционально зависит от числа витков обмоток, в которых оно протекает:

U 1 / U 2 ≈W 1 / W 2,

где U 1, U 2 — соответственно первичное и вторичное напряжение;

W 1 / W 2 — соответственно количество витков первичной и вторичной обмотки

Из этого вытекает, что для изменения напряжения на выходе трансформатора необходимо менять количество витков одной из обмоток. Благодаря этому обмотка, которая будет задействована в переключении, производится с ответвлениями.

Несмотря на простоту процесса, существуют и некоторые трудности. При переключении с одного ответвления на другое ни в коем случае нельзя разрывать цепь тока. Одновременно с этим требованием запрещается, чтобы контакты переключателя замкнули два соседних ответвления, иначе короткого замыкания этой части обмотки не избежать. А это, в свою очередь, приведёт к её повреждению из-за возникнувших больших токов.

Существует два способа для удовлетворения этих условий: переключение ответвлений обмоток после отключения от сети всех его обмоток и во время работы, при нагрузке.

Основные понятия о пбв трансформатора

ПБВ трансформатора имеет очень простую расшифровку, которая заключается в первых буквах слов — «переключение без возбуждения». Это означает, что все переключения необходимо проводить у трансформатора, который отсоединён от источника питания.

Но также широко известно другое название устройства пбв трансформатора — анцапфа. Анцапфа (переключатель) — это устройство, с помощью которого число витков обмотки допустимо изменить для регулирования выходного напряжения.

Переключатель предназначен для того, чтобы изменить коэффициент трансформации в пределах 5%, меняя задействованную в работе численность витков обмотки высокого напряжения.

Место установки анцапфы

У трансформаторов, которые имеют многослойную цилиндрическую обмотку при мощности до 560 кВА, месторасположение анцапфы находится возле нулевой точки.

Если трансформатор изготовлен мощностью до 1000 кВА, напряжением до 10 кВ и имеет непрерывные обмотки, применяют обратную схему с ответвлением около нулевой точки.

В трансформаторах свыше 1000 кВА и 35 кВ, применяется схема с регулировочным ответвлением в средине обмотки. При этом анцапфа состоит из трёх элементов. Они размещены на общей оси один поверх другого. Переключатель замыкает одновременно пару контактов в любой фазе. Этот вид конструкции переключателя наиболее дешёвый и менее габаритный.

Чтобы токи при переключении были невысокими, анцапфу всегда необходимо устанавливать в обмотку высокого напряжения. Этим достигается изготовление отводов и переключателя устройства более компактных габаритов. При этом витков у обмотки высокого напряжения намотано гораздо больше, благодаря чему достигается более высокая точность регулировки.

При переключении анцапфы с одной ступени на другую поворачивают рукоятку переключателя. Она расположена на крыше бака.

При регулировке способом без возбуждения отключение трансформатора вначале со стороны низкого, а затем высокого напряжения является обязательным условием.

Привод рукоятки переключателя закрыт колпаком. Около показателя рукоятки нанесены обозначения +5%, «Ном», —5%. При повороте показателя рукоятки на указание +5% включаются в действие все витки обмотки. При показании «Ном» — на 5% меньше. При установке на обозначение -5% в работе витков обмотки на 10% меньше.

В некоторых типах трансформатора вместо обозначений +5%, «Ном», -5% указываются цифры I, II, III. В таком случае показание I соответствует +5%, II — «Ном», III — 5%.

Если мощность трансформаторов находится в пределах от 25 до 6300 кВА, то их исполняют с ответвлениями при ручном переключении для регулировки напряжения в границах ±5% со ступенями по 2,5%.

Способы ПБВ трансформатора

Переключение трансформатора без возбуждения можно выполнить двумя способами:

  1. Изменение напряжения при помощи первичной обмотки.
  2. Регулирование установкой анцапфы во вторичной обмотке.

Если изменение напряжения производят с помощью первичной обмотки, то анцапфу устанавливают в ней. Этот метод находит применение только в понижающих трансформаторах. Этот метод носит также наименование регулирование напряжения изменением магнитного потока.

Невзирая на потерю напряжения в обмотке, можно принять U 1 ≈ Е 1. Электродвижущая сила в первичной обмотке меняться не будет из-за неизменных параметров: частоты и напряжения сети:

Е 1 = 4,44 f W 1 Ф м

Учитывая, что изменений частоты при работе не предвидится, произведение W 1 Ф м изменяться не будет. Поэтому магнитный поток можно уменьшить при подсоединении большего количества витков первичной обмотки. Например, чтобы достичь падения напряжения на зажимах вторичной обмотки на 2,5%, необходимо количество витков первичной обмотки увеличить на 2,5%.

Ответвляющие зажимы понижающих трансформаторов могут обеспечить надбавку +10%. Для этого к ним нужно подсоединить -5% витков.

К примеру, в зависимости от того зажима, к которому подсоединяется переключающее устройство, процент надбавки для понижающего трансформатора напряжением 10 кВ будет меняться.

Зажим Напряжение сети, В Надбавка, %
+5% или I 10500 0
«Ном» или II 10000 -5
-5% или III 9500 +10

Второй метод применяется в повышающих трансформаторах. Обмотка низкого напряжения (первичная) подключена к сети.

Если частота и напряжение неизменны, магнитный поток будет стабильным, а электродвижущая сила Е 2 будет изменяться в соответствии с изменением витков вторичной обмотки в зависимости от формулы:

Е 2 = 4,44 f W 2 Ф м

Формула свидетельствует о том, что если уменьшается количество витков на зажимах вторичной обмотки, то и напряжение уменьшится. Анализ формулы подтверждает, что численность витков и значение напряжения прямо пропорциональны.

Очень часто в повышающих трансформаторах для получения наивысшего напряжения уже подключено и учтено необходимое количество витков. Поэтому при работе вхолостую повышающий трансформатор будет без надбавки.

Эксплуатация и ремонт устройств

В трансформаторах 10% их поломок составляют неисправности, связанные с повреждением контактной системы анцапфы:

  • Неплотное прилегание движимых и недвижимых частей контактов. Это происходит из-за снижения контактного давления, вследствие чего на поверхности контактов образуется оксидная плёнка.
  • Со временем место соединения регулировочных ответвлений с частями переключающего устройства ослабевает.
  • В течение продолжительного срока эксплуатации прочность соединения регулировочных ответвления и обмотки уменьшается. Основной причиной является некачественная пайка.

Все эти факторы приводят к нагреванию места повреждения, что впоследствии может вызвать аварийную поломку всего трансформатора. Поэтому техническое обслуживание и ремонт оборудования анцапфы занимают достойное место среди остального оборудования.

Первой операцией при ремонте устройства переключателя является осмотр. Оценивание состояния неподвижных и подвижных контактов необходимо, так как они в течение продолжительного времени при работе находятся в трансформаторном масле. Из-за этого покрываются оксидной плёнкой. Для её удаления необходимо основательно очистить контакты ветошью, которая предварительно была смочена очищенным бензином. Если контакты обгорели и оплавились, их заменяют новыми, которые можно приобрести, а можно изготовить самостоятельно. При самостоятельном изготовлении важным условием является подбор материалов для контактов, аналогичных по качеству заводским.

После замены повреждённых деталей затягивают крепления, проводят проверку на отсутствие заклинивания, правильности соприкосновения подвижных и неподвижных контактов, обновляют надписи возле крышки переключателя.

После выполнения всех операций наладки анцапфы необходимо испытание качества её работоспособности. Для этого производятся переключения на все ступени в течение десяти циклов. Помех в работе устройства прослеживаться не должно.

Несовершенством всех настоящих способов регулирования без возбуждения является то, что для переключения ветвей надо отключать трансформатор от источника питания. Это создаёт перебои в поставке электроэнергии потребителям.

Общераспространённым является метод регулирования напряжения под нагрузкой.

220v.guru

ПБВ - это... Что такое ПБВ?

Регули́рование напряже́ния трансформа́тора — изменение числа обмоток трансформатора. Применяется для поддержания нормального уровня напряжения у потребителей электроэнергии.

Большинство трансформаторов оборудовано некоторыми приспособлениями для настройки коэффициента трансформации путём добавления или отключения числа витков.

Настройка может производиться с помощью переключателя числа витков трансформатора под нагрузкой либо путем выбора положения болтового соединения при обесточенном и заземлённом трансформаторе.

Степень сложности системы с переключателем числа витков определяется той частотой, с которой надо переключать витки, а также размерами и ответственностью трансформатора.

Применение

В зависимости от нагрузки электрической сети меняется её напряжение. Для нормальной работы электроприёмников потребителей необходимо, чтобы напряжение не отклонялось от заданного уровня больше допустимых пределов, в связи с чем применяются различные способы регулирования напряжения в сети. Одним из способов является изменение соотношения числа обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так как

В зависимости от того, происходит это во время работы трансформатора или после его отключения от сети, различают «переключение без возбуждения» (ПБВ) и «регулирование под нагрузкой» (РПН). И в том и в другом случае обмотки трансформатора выполняются с ответвлениями, переключаясь между которыми, можно изменить коэффициент трансформации трансформатора.

Переключение без возбуждения

Схема работы переключателя ответвлений

Данный тип переключения используется во время сезонных переключений, так как предполагает отключение трансформатора от сети, что невозможно делать регулярно, не лишая потребителей электроэнергии. ПБВ позволяет изменить коэффициент трансформатора в пределах от −5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторов средней и большой мощности с помощью четырех ответвлений по 2,5 % на каждое.[1]

Ответвления чаще всего выполняются на той стороне, напряжение на которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Обычно это сторона высшего напряжения. Выполнение ответвлений на стороне высшего напряжения имеет также то преимущество, что при этом ввиду большего количества витков отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков может быть произведён с большей точностью. Кроме того, ток на стороне высшего напряжения меньше и переключатель получается более компактным.[2]

При переключении ответвлений обмотки при отключения трансформатора переключающее устройство получается проще и дешевле, однако переключение связано с перерывом энергоснабжения потребителей и не может проводиться часто. Поэтому этот способ применяется главным образом для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансформаторов в зависимости от уровня первичного напряжения на данном участке сети в связи с сезонным изменением нагрузки.[2]

Переключатели числа витков без возбуждения

Переключатель числа витков без возбуждения имеет достаточно простое устройство, предоставляющее соединение с выбранным переключателем числа витков в обмотке. Как следует из самого названия, он предназначен для работы только при выключенном трансформаторе.

Может оказаться, что давление контактов поддерживается с помощью некоего пружинного приспособления, которое может вызывать некоторую вибрацию. Если переключатели числа витков без возбуждения находятся в одном и том же положении в течение нескольких лет, то сопротивление контакта может медленно расти в связи с разрушением и окислением материала в точке контакта. При этом происходит разогревание, которое приводит к осаждению пиролитического углерода, который ещё более увеличивает контактное сопротивление и снижает степень охлаждения. В конечном счёте наступает неконтролируемая ситуация, и трансформатор может отключить механизм газовой защиты или может наступить еще более тяжелое последствие; происходит короткое замыкание. Во избежание этого жизненно важно, чтобы работа с переключателем числа витков проводилась в отключенном от сети состоянии, по полной программе, несколько раз в течение регулярного технического обслуживания, с протиркой контактных поверхностей начисто перед возвратом его обратно в заданное положение.[3]

Естественно, то же правило имеет силу, если переключатель числа витков без возбуждения отключается от работы на долгий период.

Регулирование под нагрузкой

Данный тип переключений применяется для оперативных переключений, связанных с постоянным изменением нагрузки (например, днём и ночью нагрузка на сеть будет разная). В зависимости от того, на какое напряжение и какой мощности трансформатор, РПН может менять значение коэффициента трансформации в пределах от ±10 до ±16 % (примерно по 1,5 % на ответвление). Регулирование осуществляется на стороне высокого напряжения, так как величина силы тока там меньше, и соответственно, устройство РПН выполнить проще и дешевле.

Регулирование может производиться как автоматически, так и вручную из ОПУ или диспетчерского пульта управления.

Переключатели числа витков под нагрузкой

Уже в 1905 - 1920 годах были придуманы приспособления для перехода между переключателями числа витков трансформатора без прерывания тока.

Работу переключателя числа витков под нагрузкой можно понять по двум показательным функциям. Это переключающее устройство, которое переносит проходную мощность трансформатора от одного переключателя числа витков трансформатора к соседнему переключателю числа витков. Во время этой операции оба переключателя числа витков соединены посредством переходного сопротивления. В этой фазе оба переключателя числа витков имеют общую токовую нагрузку. После этого соединение с предыдущим переключателем числа витков прерывается, и нагрузка переносится на новый переключатель числа витков. Приспособление, которое выполняет такое переключение, называется контактором.

Соединения с парой переключателей числа витков, которые производит контактор, может потребовать смены целого ряда переключателей числа витков регулирующей обмотки для каждой операции. Это функция переключателя числа витков. Выбор производится переключателем числа витков без прерывания тока.

Довольно важное улучшение в работе переключателей числа витков под нагрузкой произошло в результате изобретения быстродействующего триггерного контактора, названного принципом Янцена (Jantzen) по имени изобретателя. Принцип Янцена подразумевает, что контакты переключателя нагружены пружиной, и они перебрасываются из одного положения в другое после очень короткого периода соединения между двумя переключателями числа витков, через токоограничивающий резистор.

Применение реактора является альтернативой принципу Янцена с последовательностью быстрых переключений и резисторами. В переключателе числа витков реакторного типа, напротив, намного труднее прервать циркулирующий реактивный ток, и это довольно сильно ограничивает скачок напряжения, однако этот принцип хорошо работает при относительно высоких токах. В этом отличие от быстродействующего резисторного переключателя числа витков, который применим для более высоких напряжений, но не для высоких токов. Это приводит к тому, что реакторный переключатель числа витков обычно находится в низковольтной части трансформатора, тогда как резисторный переключатель витков подсоединен к высоковольтной части.

В переключателе витков реакторного типа потери в средней точке реактора благодаря току нагрузки и наложенного конвекционного тока между двумя вовлеченными переключателями числа витков невелики, и реактор может постоянно находиться в электрической цепи между ними. Это случит промежуточной ступенью между двумя переключателями числа витков, и это даёт в два раза больше рабочих положений, чем число переключателей числа витков в обмотке.

С 1970-х годов стали применяться переключатели числа витков с вакуумными выключателями. Вакуумные выключатели характеризуются низкой эрозией контактов, что позволяет переключателям числа витков выполнять большее количество операций между обязательными профилактическими работами. Однако конструкция в целом становится более сложной.

Также на рынке появлялись экспериментальные переключатели числа витков, в которых функция переключения исполняется силовыми полупроводниковыми элементами. Эти модели также направлены на то, чтобы сократить простои на проведение технического обслуживания.

В переключателях витков резисторного типа контактор находится внутри контейнера с маслом, которое отделено от масла трансформатора. Со временем масло в этом контейнере становится очень грязным и должно быть изолировано от масляной системы самого трансформатора; оно должно иметь отдельный расширительный бак со своим отдельным вентиляционным клапаном.

Устройство переключения числа витков представляет собой клетку или изолирующий цилиндр с рядом контактов, с которыми соединяются переключатели числа витков от регулирующей обмотки. Внутри клетки два контактных рычага передвигаются пошагово поперёк регулирующей обмотки. Оба рычага электрически соединены с вводными клеммами контактора. Один рычаг находится в положении активного переключателя числа витков и проводит ток нагрузки, а другой рычаг находится без нагрузки и свободно передвигается к следующему переключателю числа витков. Контакты устройства переключения никогда не разрывают электрический ток и могут находиться в масле самого трансформатора.

Автоматическое регулирование напряжения

Переключатель числа витков устанавливается для того, чтобы обеспечивать изменение напряжения в системах, соединенных с трансформатором. Совсем необязательно, что целью всегда будет поддержка постоянного вторичного напряжения. Внешняя сеть может также испытывать падение напряжения, и это падение также должно быть компенсировано.

Оборудование управления переключателем числа витков не является частью самого переключателя числа витков; оно относится к релейной системе станции. В принципе переключатель числа витков всего лишь получает команды: повысить или понизить. Однако обычные функции координации между различными трансформаторами внутри одной и той же станции являются частью технологии переключателей числа витков. Когда разные трансформаторы соединены прямо параллельно, их переключатель числа витков должен двигаться синхронно с обоими трансформаторами. Это достигается тем, что один трансформатор имеет обмотку как ведущий трансформатор, а другой – как подчиненный трансформатор. Одновременная работа не будет возможна, если имеется небольшой интервал между циркулирующими токами обоих трансформаторов. Однако это не имеет никакого практического значения.

Последовательные регулировочные трансформаторы

Для регулирования коэффициента трансформации мощных трансформаторов и автотрансформаторов иногда применяют регулировочные трансформаторы, которые подключаются последовательно с трансформатором и позволяют менять как напряжение, так и фазу напряжения. В силу сложности и более высокой стоимости регулировочных трансформаторов, такой способ регулирования применяется гораздо реже, чем РПН.

Источники

  1. ↑ Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63
  2. ↑ 1 2 Электрические машины, А. И. Вольдек, Л., «Энергия», 1974.
  3. ↑ ABB Transformer Handbook

Литература

  • Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

ТРАНСФОРМАТОРЫ БЕЗ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ (ПБВ)

В настоящее время выпускаются с четырьмя дополнительными ответвлениями обмотки ВН. Схема такого трансформатора представлена на рис. 6.1.

 
 

Рис. 6.1. Схема обмоток трансформатора с ПБВ

 

Основное ответвление обмотки ВН такого трансформатора (ответвление “0”) соответствует номинальному напряжению первичной обмотки трансформатора UВ,ном. Для понижающих трансформаторов UВ,ном равно номинальному напряжению сети Uном,с, к которой присоединяется данный трансформатор (6, 10, 20 кВ).

При основном ответвлении трансформатора коэффициент трансформации трансформатора называют номинальным. При использовании четырёх дополнительных ответвлений коэффициент трансформации отличается от номинального на +5; +2,5; -2,5 и –5%. Следует отметить, что ответвление, например, “+5” на рис. 6.1 соответствует меньшему, а ответвление “-5” – большему коэффициенту трансформации в сравнении с номинальным коэффициентом трансформации, поскольку коэффициент трансформации определяется соотношением

 

,

где отношение WВ/WН допустимо использовать при одинаковых схемах соединений обмоток высшего и низшего напряжений.

Вторичная обмотка трансформатора является центром питания сети, подключенной к этой обмотке. Поэтому номинальное напряжение этой обмотки выше номинального напряжения сети: на 5% - для трансформаторов небольшой мощности; на 10% - для остальных трансформаторов.

Пусть к первичной обмотке при использовании основного ответвления подведено напряжение, равное Uном,с, и на стороне НН при холостом ходе напряжение равно 1,05 Uном,с. При этом добавка напряжения равна 5%. Изменяя ответвления, к которым подключается первичное напряжение, можно получить с помощью ПБВ добавки напряжения следующих округлённых значений:

 

Ответвление первичной обмотки, % - 5 - 2,5 + 2,5 + 5
Напряжение на стороне НН при холостом ходе (Uт/Uном,С) 1,025 1,05 1,075 1,1
Добавки напряжения, % + 2,5 + 5 +7,5 +10

 

Чтобы переключить регулировочное ответвление в ПБВ, требуется отключение трансформатора от сети. Такие переключения производятся редко, при сезонном изменении нагрузок. При изменяющихся в течение суток нагрузках трансформатор с ПБВ работает при одном и том же регулировочном ответвлении. При этом требование встречного регулирования оказывается неосуществимым, поскольку нельзя выполнить условия и .

Действительно, в соответствии с принципом встречного регулирования:

; .

Обычно , поэтому , что противоречит требованиям встречного регулирования.

Встречное регулирование можно обеспечить, только изменяя Uотв и, следовательно, коэффициент трансформации в течение суток, т.е. переходя от режима наибольших нагрузок к режиму наименьших.

 

 

Похожие статьи:

poznayka.org

109.Каковы области применения трансформаторов с пбв и с рпн?

Переключение без возбуждения (ПБВ)

Данный тип переключения используется во время сезонных переключений, так как предполагает отключение трансформатора от сети, что невозможно делать регулярно, не лишая потребителей электроэнергии. ПБВ позволяет изменить коэффициент трансформатора в пределах от –5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторов средней и большой мощности с помощью четырех ответвлений по 2,5 % на каждое [5]. Ответвления чаще всего выполняются на той стороне, напряжение на которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Обычно это сторона высшего напряжения. Выполнение ответвлений на стороне высшего напряжения имеет также то преимущество, что при этом ввиду большего количества витков отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков может быть произведён с большей точностью. Кроме того, ток на стороне высшего напряжения меньше и переключатель получается более компактным.

При переключении ответвлений обмотки при отключения трансформатора переключающее устройство получается проще и дешевле, однако переключение связано с перерывом энергоснабжения потребителей и не может проводиться часто. Поэтому этот способ применяется главным образом для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансформаторов в зависимости от уровня первичного напряжения на данном участке сети в связи с сезонным изменением нагрузки.

Регулирование под нагрузкой (РПН)

Данный тип переключений применяется для оперативных переключений, связанных с постоянным изменением нагрузки (например, днём и ночью нагрузка на сеть будет разная). В зависимости от того, на какое напряжение и какой мощности трансформатор, РПН может менять значение коэффициента трансформации в пределах от ±10 до ±16 % (примерно по 1,5 % на ответвление). Регулирование осуществляется на стороне высокого напряжения, так как величина силы тока там меньше, и соответственно, устройство РПН выполнить проще и дешевле. Регулирование может производиться как автоматически, так и вручную из ОПУ или диспетчерского пульта управления.

Работу переключателя числа витков под нагрузкой можно понять по двум показательным функциям. Это переключающее устройство, которое переносит проходную мощность трансформатора от одного переключателя числа витков трансформатора к соседнему переключателю числа витков. Во время этой операции оба переключателя числа витков соединены посредством переходного сопротивления. В этой фазе оба переключателя числа витков имеют общую токовую нагрузку. После этого соединение с предыдущим переключателем числа витков прерывается, и нагрузка переносится на новый переключатель числа витков. Приспособление, которое выполняет такое переключение, называется контактором.

Устройство переключения числа витков представляет собой клетку или изолирующий цилиндр с рядом контактов, с которыми соединяются переключатели числа витков от регулирующей обмотки. Внутри клетки два контактных рычага передвигаются пошагово поперёк регулирующей обмотки. Оба рычага электрически соединены с вводными клеммами контактора. Один рычаг находится в положении активного переключателя числа витков и проводит ток нагрузки, а другой рычаг находится без нагрузки и свободно передвигается к следующему переключателю числа витков. Контакты устройства переключения никогда не разрывают электрический ток и могут находиться в масле самого трансформатора.

110.Каковы задачи различных систем регулирования частоты?

Первичное регулирование частоты осуществляется автоматическими регуляторами частоты вращения (АРЧВ) турбин (в некоторых источниках используется термин "автоматический регулятор скорости" (АРС)). При изменении частоты вращения турбины такие регуляторы осуществляют воздействие на регулирующие органы турбины (регулирующие клапаны у паровой турбины или направляющий аппарат у гидротурбины), изменяя подачу энергоносителя. При повышении частоты вращения регулятор уменьшает впуск энергоносителя в турбину, а при снижении частоты - увеличивает.

Назначение первичного регулирования заключается в удержании частоты в допустимых пределах при нарушении баланса активной мощности. При этом частота до номинального значения не восстанавливается, что обусловлено статизмом регуляторов.

Общее первичное регулирование частоты должно осуществляться всеми электростанциями в меру имеющихся возможностей. В настоящее время в Россиии ТЭЦ, работающие по теплофикационному режиму, и АЭС в ОПРЧ не участвуют.

Нормированное первичное регулирование частоты - организованная часть первичного регулирования, осуществляемая выделенными для этих целей электростанциями, на которых размещены первичные резервы и обеспечено их эффективное использование.

Вторичное регулирование частоты - процесс восстановления планового баланса мощности путём использования вторичной регулирующей мощности для компенсации возникшего небаланса, ликвидации перегрузки транзитных связей, восстановления частоты и использованных при первичном регулировании резервов первичной регулирующей мощности. Вторичное регулирование может осуществляться автоматически или по командам диспетчера.

Вторичное регулирование начинается после действия первичного и предназначено для восстановления номинальной частоты и плановых перетоков мощности между энергосистемами в энергообъединении.

Третичное регулирование используется для восстановления резервов первичного и вторичного регулирования и для оказания взаимопомощи энергосистемам при неспособности отдельных энергосистем в составе ОЭС самостоятельно обеспечить вторичное регулирование.

studfiles.net

РПН трансформатора: разновидности, принцип работы

РПН трансформатора 1 Трансформатор позволяет преобразовывать переменное напряжение электрической цепи в целях обеспечения конечного источника необходимыми (фиксированными) параметрами энергопотребления.

В то же время, часто возникают и такие проблемы (в частности, для поддержания необходимого уровня напряжения в сетях потребителей), когда необходимо его оперативное регулирование.

Самый простой способ – изменение так называемого коэффициента трансформации, когда меняется число витков в первичной или вторичной обмотке. Современные силовые трансформаторы оборудованы специальными устройствами, позволяющими добавлять или отключать необходимое количество витков.

Точная настройка предусматривается с помощью специального тумблера.

Уровень сложности такого регулирования при использовании переключателя витков зависит частоты применения, а также от функциональных особенностей трансформатора и его габаритов.

Согласно известным законам электротехники, при изменении нагрузки цепи происходит изменение и напряжения. И для того, чтобы потребители были обеспечены необходимым его уровнем в допустимых пределах, и применяются различные методы его регулирования.

{xtypo_quote}Как уже отмечалось выше, самый простой и действенный способ – изменение соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток. {/xtypo_quote}

Такие переключения возможны как под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) или на холостом ходу – ПБВ (переключение без возбуждения). В любом из этих вариантов в силовом трансформаторе должны быть предусмотрены соответствующие ответвления от витков, позволяющие менять их задействованное в процессе электромагнитной индукции количество. Тем самым, соответственно, меняя и коэффициент трансформации. Испытания высоковольтных трансформаторов проводятся при новых включениях, после капитального ремонта или плановых ремонтов.

•Переключение без возбуждения

Такой вид переключений является сезонным – так как изначально предполагает невозможность отключения трансформатора от сети без возникновения проблем для потребителей. Схема регулирования позволяет варьировать коэффициентом трансформации в пределах плюс/минус 5 %, и использовать более простые и дешевые переключающие устройства. Главная проблема здесь – прекращение подачи электроэнергии в процессе коммутации, поэтому такой метод используют, в основном, для коррекции напряжения на выходе силовых понижающих трансформаторов, которое зависит от входного в соответствии с сезонными нагрузками.

РПН трансформатора 2•Регулирование под нагрузкой (РПН)

Данный тип регулировки подразумевает уже динамическое отслеживание изменений нагрузки в сети. В зависимости от конкретной модели трансформатора, его конструкция позволяет менять коэффициент трансформации в режиме РПН в пределах от ±10 до ±16 %. Регулировка производится со стороны высоковольтной обмотки, так как там значительно меньше силы тока, что позволяет осуществлять процесс с меньшими затратами при высокой надежности. Управление может быть как ручным, так и автоматическим.

Основные проблемы, которые возникают в процессе изменения числа витков в этом режиме, заключается в следующем:

— невозможность простого размыкания цепи из-за возникновения электрической дуги;

— необходимость многоступенчатого переключения, что опять же приводит к проблеме, указанной выше.

Чтобы уменьшить токи в короткозамкнутых обмотках, используют специальные токоограничительные сопротивления:

•Индуктивности (реакторы)

В этом случае каждую ступень РПН необходимо обеспечить двумя силовыми контакторами и одной индуктивностью с двумя обмотками. В процессе регулирования происходит переключение одного из контакторов на следующий контакт с автоматическим коротким замыканием части обмотки трансформатора – дополнительная индуктивность позволяет ограничить ток до необходимых пределов. Затем происходит замыкание со вторым контактором, что и обеспечивает необходимое регулирование без образования резких ингредиентов токов.

•Резисторы

Основной принцип этого метода, позволяющий существенно увеличить надежность переключателей витков силовых трансформаторов под нагрузкой, основан на изобретении триггерного контактора Янсона. Он предусматривает определенную нагруженность контактов жесткой пружиной, позволяющей контактам максимально сократить время переключения между витками с помощью специального токоограничивающего резистора.

Также для регулировки коэффициента трансформации в некоторых случаях могут быть использованы и последовательно подключаемые специальные регулировочные (вольтодобавочные) трансформаторы, позволяющие менять как уровень напряжения в сетях, так и фазу. Их применение ограничено, прежде всего, высокой стоимостью и сложностью осуществления регулировочных работ.

pue8.ru

Регулирование напряжения силовых трансформаторов (ПБВ, РПН). — МегаЛекции

Регулирование напряжения в трансформаторах

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанции. Поэтому в электрических сетях предусматриваются различные способы регулирования напряжения, основным из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Ктр = U1 / U2 = W1 / W2 , отсюда U2 = U1 · W2 / W1 .

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно получить различный коэффициент трансформации.

В силовых трансформаторах обычно напряжение регулируют на стороне ВН. Это позволяет упростить конструкцию переключателя ответвлений, так как токи в обмотке ВН меньше, чем в обмотке НН. Кроме того, число витков обмотки ВН больше, чем НН, вследствие чего изменение числа витков на 1,25 – 2,5 % можно осуществлять с большой точностью.

Переключение ответвлений обмоток W1 производится при отключении трансформатора от первичной и вторичной сетей (переключение без возбуждения ПБВ), или под нагрузкой (регулирование под нагрузкой РПН).

Переключение ответвлений без возбуждения (ПБВ). Регулирование напряжения этим способом применяют в масляных и сухих силовых трансформаторах общепромышленного применения и в трансформаторах, предназначенных для вентильных преобразователей. Напряжение регулируют на стороне ВН на ± 5% от Uном ступенями по 2,5%, т.е. трансформатор имеет пять ступеней регулирования напряжения. В масляных трансформаторах переключение ответвлений осуществляют контактным переключателем, встроенным в трансформатор, рукоятка которого выведена из бака. В сухих трансформаторах ответвления выводят на контактную панель и переключение производят путем перестановки контактной пластины на различные выводные шпильки.

На рис.7.13 показан один из вариантов конструкции устройства ПБВ. Устройство ПБВ состоит из следующих сборочных единиц: переключателя ответвлений (рис. 7.13), привода П-5 (рис. 7.14) и бакелитовой трубки, соединяющей переключатель ответвлений с приводом. Длина этой трубки определяется применительно к каждому типу трансформатора.

Переключатель ответвлений состоит из неподвижной гетинаксовой планки (рис. 7.13), на которой крепятся восемнадцать неподвижных контактов 8, по шесть контактов на фазу.

Для крепления переключателя ответвлений к трансформатору имеются два держателя 1, закрепленные на неподвижной планке. На подвижной гетинаксовой рейке закреплены три контактные системы, по одной на фазу. Каждая контактная система состоит из контактодержателя 3, с закрепленными на нем четырьмя ламелями 4, между которыми в рабочем положении должны находиться два неподвижных контакта. Сила контактного нажатия ламелей на неподвижные контакты регулируется пружинами 9.

На подвижной гетинаксовой рейке закреплена зубчатая рейка 5. С этой рейкой входит в зацепление барабан 6, соединенный через бакелитовую трубку с валом привода. Вращение от вала привода через бакелитовую трубку и барабан передается подвижной рейке, которая перемещаясь линейно между двумя держателями, с помощью контактной системы осуществляет нужное соединение регулировочных отводов обмоток трансформатора.

Переключатель ответвлений переключается приводом П-5 (см. рис. 7.14).

Для переключения устройства ПБВ с одного положения на другое оттянуть кольцо 4, повернуть колпак 6 стрелкой на одно из положений I, II, Ш, IV, V, нанесенных на указательном диске 2, и отпустить кольцо. При этом фиксатор 5 должен попасть в предназначенное для него отверстие на диске.

Положение переключателя ответвлений и соответствующие им напряжения ответвлений обмоток НН указаны на щитке трансформатора. Если стрелка колпака 6 не совпадает с цифрами I или V, соответствующими крайним положениям переключателя ответвлений, расслабить специальную гайку 11 и, слегка приподняв вверх указательный диск, развернуть его на требуемый угол. Затем завернуть гайку, поставить колпак стрелкой на I или V положение и завернуть. Эту регулировку производить только в крайних положениях.

Для вала 1 привода применяется сальниковое уплотнение 10. В случае течи масла через сальниковое уплотнение, подтянуть гайку 8 сальника

Рис.7.13 Переключатель ответвле-ний: 1–держатель; 2 -рейка подвижная; 3-контактодержатель; 4 - ламель; 5 - рейка зубчатая; 6 - барабан; 7 - планка неподвижная; 8-контакт неподвижный; 9 - пружина Рис. 7.14. Привод П-5: 1 - вал; 2 - диск указательный; 3 - кольцо; 4 - кольцо запорное; 5 - фиксатор; 6 –колпак; 7 - рукоятка; 8 - гайка сальника; 9–кольцо нажимное; 10-кольцоуплотни- тельное; 11 – гайка; 12 - корпус

 

Переключение ответвлений под нагрузкой (РПН).Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, т.к. это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо.

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 по 1.5%). 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 чаще с резисторами. Контакторы таких устройств размещаются в герметизированном баке с маслом или в настоящее время снабжаются вакуумными дугогасительными камерами. Дальнейшим совершенствованием РПН является применение тиристорных переключателей. Тиристоры срабатывают в моменты переходов тока нагрузки через нуль и последовательно включают необходимую комбинацию обмоток.

megalektsii.ru

Выбор коэффициента трансформации у трансформаторов с ПБВ

Современные силовые трансформаторы напряжением 6 кВ и мощностью 25 кВА и выше, выпускаются в двух модификациях, со встроенным устройством РПН и ПБВ. переключатели ПБВ долгое время устанавливались на большинстве маломощных трансформаторов и поэтому чрезвычайно распространены, переключатели этого типа позволяют изменением положения рукоятки устанавливать три или пять коэффициентов трансформации с диапазоном регулирования ± 5 %.

При изменении напряжения со стороны питания можно, используя переключатель ПБВ и устанавливая соответствующий коэффициент трансформации, сохранить напряжение на стороне нагрузки неизменным. Очевидно, что при повышении напряжения следует увеличивать коэффициент трансформации, и наоборот. Так как цели, преследуемые изменением коэффициента трансформации, могут быть различными, то правомерно поставить вопрос о выборе наивыгоднейшего коэффициента трансформации требует полного отключения трансформатора от сети и принятия мер безопасности, поэтому не может производиться частично.

 Наивыгоднейшим называется коэффициентом трансформации, при котором обеспечивается наименьшие отклонения напряжения у приемников или наиболее полно удовлетворяются другие поставленные требования. Выбор коэффициента трансформации для трансформаторов предприятий должен производиться в следующих случаях: при необходимости поддержания напряжения у приемников в заданных пределах и при изменении напряжения на стороне питания; при переходе питания (системы) с зимнего графика нагрузки на летний; при переходе предприятия с сезонным графиком работы на новый режим работы; при расчетах минимальной необходимой мощности компенсирующих средств (конденсаторов, синхронных двигателей). Для расчета наивыгоднейшего коэффициента трансформации существует несколько методов. а) Расчетный метод определения коэффициента трансформации. Этот метод является наиболее простым и рациональным для заводских сетей. Рассмотрим его на примере сети, приведенной на рисунке выше. предположим, что изображенный на схеме трансформатор, связывающий сеть 10 кВ с заводской сетью 0,38 кВ, имеет три коэффициента трансформации: k1 = 10500/400 = 26,25; k1 = 10000/400 = 2; k1 = 9500/400 = 23,25. Для упрощения дальнейших рассуждений предположим также, что приемник допускает отклонение напряжения в пределах ± 5 % от Uн=380 В. Определив параметры линейных элементов и трансформатора по приведенным выше формулам и зная активную и реактивную составляющие мощности для режимов максимальной и минимальной нагрузок, можно определить фактическую потерю напряжения в сети, рассматривая ее по отдельным участкам. В рассматриваемом примере сеть имеет три участка: участок сети высокого напряжения, трансформатор и участок сети низкого напряжения. Для расчета необходимо сопротивление трансформатора отнести к высокому напряжению, а сопротивление сети низкого напряжения привести к высокому напряжению. Зная напряжение в начале сети высокого напряжения U1макс и U2 мин и вычитая из него потери напряжения в сети для соответствующих режимов, можно получить напряжение на выводах потребителя U2макс и U2 мин. Это напряжение приведено к высокому, принятому за базисное, и поэтому называется приведенным. Так как желаемые напряжения по условию заключены между U2жел.макс = 0,95Uн = 361 В и U2жел.мин = 1,05Uн = 399 В, а приведенное напряжение у потребителя предположим равным: U2макс = U1макс — Δ Uмакс = 11000 — 1650 = 9350 В U2мин = U1мин — Δ Uмин = 10000 — 550 = 9450 В, где Kx — искомый коэффициент трансформации, подставим найденные значения и получим: Kx = (U2макс + U2 мин) / (U2жел.макс + U2жел.мин) Kx = (9350 + 9450) / (361 + 399) = 24,7. Сравнивая полученный коэффициент со стандартными (26,25; 23,75), принимаем ближайший из них за наивыгоднейший. Среднюю величину желаемых напряжений у потребителя иногда называют напряжением среднего уровня Uур. С другой стороны, коэффициент трансформации можно определить как отношение номинального напряжения искомого регулировочного ответвления Uотв к напряжению обмотки низшего напряжения холостого хода Uхх. Kx = Uотв / Uхх. Отсюда получается простая формула для расчета напряжения искомого ответвления трансформатора, то есть: Uотв = ((U2макс + U2 мин)· Uхх) / 2Uур Найденная величина сравнивается с номинальным напряжением ответвлений. б) Графический метод. Данный способ выбора наивыгоднейшего коэффициента трансформации основан на применении метода потенциальных диаграмм и позволяет производить не только выбор, но и последующий анализ полученных коэффициентов трансформации.

 

Составление плана электроснабжения. Часть 1 Способы и средства регулирования напряжения Источники и схемы оперативного тока, применяемые на ПС

 

elektro-rezhim.ru


Каталог товаров