Регулирование напряжения трансформатора. Анцапфа трансформатора этоПереключатель ПБВ анцапфаПереключатель ПБВ,ПТР,АНЦАПФА от 25-1000кВА на 5 положений. Переключатели ПБВ АНЦАПФА (переключатель трансформаторный трёхфазный реечного типа) предназначаются для трансформаторов мощностью 25...1600 кВА, служат для переключения напряжения трансформаторов. Переключатель обмоток трансформатора изготавливается в двух исполнениях: переключатель трансформатора со смещенным валом к центру, и переключатель трансформатора с валом находящимся с краю переключателя обмоток трансформатора, в результате чего отсутствует напряжение на валу. Переключатель ответвлений обмоток (ПБВ) реечный типа ПБВ-5(6)-10/63-У1 или ПТР-5(6)-10/150-У1, обеспечивает регулирование напряжения обмотки ВН четырьмя ступенями по 2.5%, при отключенном от сети трансформаторе. Все трансформаторы для распределительных сетей имеют устройства переключения ответвлений обмоток: либо под нагрузкой (устройства РПН), либо без возбуждения (устройства ПБВ). Устройства РПН для трансформаторов I—II габаритов практически не применяются. Устройства ПБВ применяются на стороне ВН для регулирования напряжения в диапазоне ±5% номинального значения. Устройство состоит из переключателя ответвлений, расположенного внутри трансформатора, на ярмовой балке магнитопровода или под крышкой бака, и ручного привода, выведенного наружу, на крышку бака. Переключатели ответвлений выполняют на три или на пять ступеней регулирования: «номинал» и два крайних положения или «номинал» и ±2X2,5%. На трансформаторах, выпущенных в разное время разными заводами, могут встретиться самые различные переключатели ответвлений. Это как «нулевые» так и строенные трехфазные системы. переключатель ответвлений трансформатора  1 — текстолитовый стержень; 2 — неподвижный медный контакт: 3 —подвижный медный контакт; 4 — пружина; 5 — болт; 6 — текстолитовая рейка; 7 — винт; 8 — держатель; 9 — колпак; 10 — указатель ступеней; 11 — фиксатор; 12 — шестерня; 13, 15 -- валы; 14 — текстолитовый стержень; 16, 19 - втулки; 17 — сальниковая набивка; 18, 21 — гайки; 20, 22 — винты; 23 — стопорное кольцо Регулирование напряжения трансформатора
В большей части силовых трансформаторов предусмотрено наличие специальных приспособлений, которые предназначены для тонкой настройки необходимого коэффициента трансформации. Регулировка проводится при помощи отключения или добавления количества витков. Обычно настройка выполняется посредством анцапфы – специального переключателя количества витков в трансформаторе, находящемся под электрической нагрузкой. Если трансформатор обесточен или заземлен, переключение производится методом выбора определенного положения соединения болта. Уровень сложности системы, которая позволяет переключать количество витков, оценивается по частоте, с которой происходит переключение. Также при определении уровня учитываются размеры и ответственность трансформатора. Электрическое напряжение в сети изменяется в соответствии со степенью ее нагрузки. Чтобы обеспечивать нормальную работу электрических приборов потребителей, необходимо поддержание напряжения на заданном уровне. Следует избегать отклонения, особенно в сторону увеличения напряжения, так как это может привести к выходу из строя электрических приборов. Поэтому применяются разные методы, позволяющие регулировать напряжение в электрической сети. Одним из эффективных способов можно назвать изменение коэффициента трансформации. Он предусматривает изменение соотношения количества витков обмотки, расположенных в первичной цепи и во вторичной цепи трансформатора. Регулирование может проводиться в момент, когда трансформатор работает. В этом случае используется термин РПН, т.е. регулирование, осуществляемое под нагрузкой. Если настройка выполняется после выключения трансформатора из сети, то используется термин ПБВ, т.е. переключение, осуществляемое без возбуждения. В обоих случаях проводится переключение между ответвлениями обмотки, что позволяет изменять величину коэффициента трансформации. Регулирование, осуществляемое под нагрузкой Такой тип переключения используется, когда необходимо оперативно изменить параметры, а также в случаях, когда условия требуют выполнения регулярных изменений. Например, если дневная и ночная нагрузка на электрическую сеть различается. В зависимости от мощности трансформатора, а также от разницы напряжения, на которую необходимо изменить настройки, РПН может варьировать показатель коэффициента трансформации в границах 10-16%. При этом на одно ответвление приходится приблизительно по 1,5%. Регулирование проводится со стороны высокого напряжения, так как именно там значение силы тока меньше. Поэтому выполнять РПН обходится дешевле и проще. Предусмотрена возможность автоматического и ручного регулирования. Во втором случае процесс осуществляется из ОПУ или посредством пульта управления. Устройства, предназначенные для регулирования напряжения находящегося под нагрузкой трансформатора, появились в 1905-1920 годах. Принцип действия таких устройств также основывается на изменении количества витков. Сложности, связанные с выполнением подобных устройств, включают в себя:
Выполнение регулирования напряжения в автоматическом режиме Переключатель, при помощи которого изменяется количество витков, устанавливается, чтобы регулировать напряжение в подсоединенных к трансформатору линиях сети. Не всегда главной целью является поддержание одного значения вторичного напряжения в трансформаторе. Обычно перепады напряжения возникают во внешней электрической сети. Часто это актуально для мощных и дальних нагрузок. Чтобы поддерживать оптимальное напряжение для дальних потребителей, возможно использование метода увеличения напряжения, возникающего на вторичной обмотке прибора. Система, позволяющая осуществлять ПБВ, принадлежит к релейной защите и относится к автоматике станции. В этом случае переключатель, регулирующий количество витков, лишь получает команды, согласно которым увеличивает или уменьшает это число. Обычно функция, которая предназначена согласовывать коэффициенты трансформации между отдельными трансформаторами в пределах одной станции, выполняется при помощи системы ПБВ. Если образуется параллель при соединении трансформаторов, необходимо поддерживать синхронизацию движения их переключателей количества витков. В этом случае выбирается ведущий трансформатор, а все остальные являются ведомыми. Системы управления ПБВ ведомых трансформаторов отслеживают изменения коэффициента, устанавливаемого ведущим трансформатором. Синхронное переключение количества витков позволяет исключать циркулирующие токи, которые могут возникать благодаря разнице вторичных напряжений между обмотками соединенных параллельно трансформаторов. Хотя как показывает практика, полностью исключить циркулирующие токи практически невозможно вследствие рассогласования в момент переключения. Однако в определенных пределах – это допустимая норма. Последовательно подсоединенные регулировочные трансформаторы Чтобы регулировать коэффициент трансформации в мощных трансформаторах или автотрансформаторах, целесообразно использовать регулировочные трансформаторы, которые еще называют вольтодобавочные. Такие трансформаторы последовательно подсоединяются к основным трансформаторам, позволяя изменять и напряжение, и его фазу. Такой способ регулирования применяется достаточно редко, так как схема отличается сложностью, а стоимость регулировочного прибора относительно высока. www.viele-transformatoren.ru FAQ по трансформаторам: часть 1Представляем вашему вниманию ответы на часто задаваемые вопросы, связанные с работой силовых трансформаторов. С чем связан принцип действия трансформатора?Несмотря на большое разнообразие трансформаторов тока, использующихся как для понижения, так и для повышения входящего напряжения, принцип их работы основан на электромагнитной индукции. Данное явление подразумевает образование электрического тока в замкнутом контуре внутри трансформатора. Как расшифровывается анцапфа?Анцапфа – это то же самое, что ПБВ – переключатель без возбуждения. Такой элемент используется в силовых масляных трансформаторах и подстанциях и размещается на стороны высшего напряжения. Его главное предназначение связано с изменением коэффициента трансформации. Если данное напряжение уменьшается или увеличивается более чем на 10 % от значения по умолчанию, то ПБВ отвечает за поддержку постоянного напряжения на выходе (низшей обмотке). Производить настройку анцапфы можно только в том случае, если трансформатор отключен от питания (снимается напряжение на стороне высшей намотки). По какой причине для изготовления сердечника трансформатора берут несколько пластин?Еще несколько лет назад испытания показали, что применение нескольких изолированных пластин для производства сердечника трансформатора позволяет уменьшить до минимума потери или полностью избавиться от тех, которые связаны с вихревыми токами. За счет такого сердечника общее количество потерь будет ниже в несколько раз, чем в случае применения сердечника из цельного материала. Тем не менее, нередко сердечники производятся в виде цельных конструкций, но при этом важно выполнить одно условие – материал для его изготовления должен обладать большим удельным сопротивлением. К таковым относятся разнообразные ферритовые сплавы. С какой целью пластины на сердечнике стягиваются с помощью шпилек?Данная методика гарантирует наиболее плотное прилегание изолированных пластин друг к другу. В свою очередь это необходимо по двум причинам:
Как влияет снижение напряжения на первичной обмотке на его значение вторичной?Для подсчета напряжения в таком случае используется коэффициент трансформации, задаваемый устройством ПБВ (читайте выше). transformator.ru 4.2. Регулирование напряжения с помощью трансформаторовтрансформации увеличивается по сравнению с номинальным, что приводит к понижению напряжения на низшей стороне трансформатора. При использовании ответвлений, включенных встречно, коэффициент трансформации уменьшается, и напряжение на низшей стороне трансформатора повышается. Устройство РПН состоит из двух подвижных контактов 1 и 2, двух неподвижных 3 и 4 и реактора Р. При работе трансформатора под нагрузкой оба подвижных контакта 1 и 2 установлены на одном регулировочном ответвлении обмотки высшего напряжения понижающего трансформатора (показано на рис. 4.6 сплошной линией). Мощные неподвижные контакты 3 и 4 замкнуты, и ток нагрузки протекает по двум ветвям 1, 3 и 2, 4 регулирующего устройства. Вывод нерегулируемой обмотки «а» располагается в центре реактора Р. Обе части реактора обтекаются встречными токами и индуктивное сопротивление реактора близко к нулю. При переходе с одной анцапфы на другую (на рис. 4.6 ––с ответвления «+2» на ответвление «+1») половинный ток нагрузки трансформатора разрывается неподвижным контактом 4. При этом не происходит перерыва питания потребителей, так как ток нагрузки протекает по одной цепи регулировочного устройства 1, 3. Затем подвижный контакт 2 переводится на соседнее с исходным регулировочное ответвление (ответвление «+1») и вновь замыкается
ем ЭДС, обусловленной разницей потенциалов между выводами двух соседних ответвлений («+2» и «+1»). При этом ток в обоих плечах реактора имеет одно направление, сопротивление реактора существенно увеличивается, ограничивая уравнительный ток (ток виткового замыкания через реактор Р). Далее разрывается неподвижный контакт 3, подвижный 1 переводится на новое ответвление («+2») и восстанавливается нормальный режим работы трансформатора (на рис. 4.6 показан пунктиром). При регулировании напряжения для ограничения величины уравнительного тока переключение выполняется только на соседнее с исходным регулировочное ответвление. При необходимости переключения на несколько ответвлений процесс переключения выполняется по шагам. Трансформаторы с РПН имеют большее число ступеней регулировочных ответвлений, чем трансформаторы с ПБВ. Обычно пределы регулирования коэф- фициента трансформации трансформаторов с РПН составляют от 16 до 20 % от номинального. Например, трансформаторы с высшим номинальным напря- жением 115 кВ имеют 18 дополнительных ( 9) регулировочных ответвлений по 1,78 %, что соответствует диапазону регулирования 16 % от номинального коэффициента трансформации. Коэффициент трансформации двухобмоточного понижающего трансформатора с РПН определяется по соотношению (4.3). На трехобмоточных понижающих трансформаторахустройство РПН устанавливается на стороне высшего напряжения, если класс высшего номи- studfiles.net Регулирование напряжения трансформатора — WiKiРегули́рование напряже́ния трансформа́тора — изменение числа витков обмотки трансформатора. Применяется для поддержания нормального уровня напряжения у потребителей электроэнергии. Большинство силовых трансформаторов[1] 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 путём 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. ПрименениеВ 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 витков обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так какU2=U1w2w1{\displaystyle U_{2}=U_{1}{w_{2} \over w_{1}}} 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 возбужденияСхема работы переключателя ответвленийДанный 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 трансформации в пределах от −5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторах средней и большой мощности с помощью четырёх ответвлений по 2,5 % на каждое[2]. 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, на стороне высшего напряжения величина силы тока меньше, и переключатель получается более компактным[3]. При этом надо заметить, что у понижающих трансформаторов (питание подводится со стороны обмотки высшего напряжения) регулирование напряжения будет сопровождаться изменением магнитного потока в магнитопроводе. В нормальном режиме это изменение незначительно. Регулирование напряжения переключением числа витков обмотки со стороны питания и со стороны нагрузки имеет разнохарактерный вид: при регулировании напряжения изменением числа витков на стороне нагрузки для повышения напряжения необходимо увеличить число витков (поскольку напряжение пропорционально числу витков), но при регулировании со стороны питания для повышения напряжения на нагрузке необходимо уменьшить число витков (это связано с тем, что напряжение сети уравновешивается ЭДС первичной обмотки, и для уменьшения последней необходимо уменьшить число витков). При переключении ответвлений обмотки с отключением 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[3]. Переключатели числа витков без возбужденияПереключатель 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 отключенном трансформаторе. Именно этот тип переключателя имеет второе, жаргонное название - "анцапфа" (нем. Anzapfen — отводить, отбирать)[4]. Для уменьшения и стабильности переходного сопротивления контактов на них поддерживается давление с помощью специального пружинного приспособления, которое при определённых ситуациях может вызывать вибрацию. Если переключатель числа витков без возбуждения находится в одном и том же положении в течение нескольких лет, то сопротивление контакта может медленно расти в связи с окислением материала в точке контакта (поскольку в качестве материала контакта чаще применяется медь или сплавы на её основе (латунь), окислы которых имеют достаточно высокое электрическое сопротивление и химическую стойкость) и постепенным разогревом контакта, который приводит к разложению масла и осаждению пиролитического углерода на контактах, что ещё более увеличивает контактное сопротивление и снижает степень охлаждения, приводя к местным перегревам. Данный процесс может происходить лавинообразно. В конечном итоге наступает неконтролируемая ситуация, приводящая к срабатыванию газовой защиты (из-за газов, появляющихся при разложения масла в точках местных перегревов) или даже к поверхностному пробою по осевшим на изоляции твёрдым продуктам разложения масла. Персонал предприятия,обслуживающий трансформаторы, оборудованные переключателем коэффициентом трансформации ПБВ (переключатель без возбуждения), должен не менее чем 2 раза в год перед наступлением зимнего максимума нагрузки и летнего минимума нагрузки произвести проверку правильности установки коэффициента трансформации[5]. При этом необходимо, чтобы переключение числа витков проводилась в отключенном от сети состоянии, с переводом переключателя во все положения - данный цикл должен быть повторен несколько раз для удаления окисных плёнок с поверхности контактов и возвратом его обратно в заданное положение[6]. Для контроля качества контактов производится измерение сопротивления обмоток постоянному току. "Трансформаторы силовые транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию СПО и И Союзтехэнерго, Москва" 1981г. Вышеуказанные операции проводятся также если трансформатор был отключён в течение большого промежутка времени и вновь вводится в эксплуатацию. Регулирование под нагрузкойДанный 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. Уже в 1905—1920 годах были разработаны устройства для регулирования напряжения на трансформаторах под нагрузкой (РПН). Принцип регулирования напряжения таких устройств также основан на изменении числа витков. Сложность выполнения таких устройств заключается:
Для ограничения тока в короткозамкнутых обмотках необходимо использовать токоограничивающие сопротивления. В качестве токоограничивающего сопротивления используются индуктивности (реакторы) и резисторы. РПН с токоограничивающими реакторамиКаждая ступень РПН с токоограничивающим реактором состоит из двух контакторов и одного реактора. При этом реактор состоит из двух обмоток, к каждой из них подключены контакторы. В нормальном режиме оба контактора замыкают один и тот же контакт и через эти оба параллельно включённых контактора и реактор проходит ток обмотки. Во время операции переключения один из контакторов переключается на другой контакт (соответствующий необходимой ступени регулирования). При этом часть обмотки трансформатора замыкается накоротко — ток в этой цепи ограничивается реактором. Далее на этот же контакт переводится другой контактор, переводя трансформатор на другую ступень регулирования — на этом операция регулирования заканчивается. РПН с токоограничивающими резисторамиДовольно важное улучшение в работе переключателей числа витков под нагрузкой произошло в результате изобретения быстродействующего триггерного контактора, названного принципом Янсена (Janssen) по имени изобретателя. Принцип Янсена 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 Янсена 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 служит 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 напряженияПереключатель числа витков устанавливается для того, чтобы обеспечивать изменение напряжения в линиях, соединённых с трансформатором. Совсем необязательно, что целью всегда будет поддержание постоянного вторичного напряжения на трансформаторе. Чаще всего падения напряжения происходят во внешней сети - особенно это проявляется для дальних и мощных нагрузок. Для поддержания номинального напряжения на дальних потребителях может потребоваться увеличение напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Система управления РПН относится к релейной защите и автоматике станции — переключатель числа витков всего лишь получает команды: повысить или понизить. Однако обычно функции согласования коэффициентов трансформации между различными трансформаторами внутри одной и той же станции относятся к системе РПН. При соединении трансформаторов в параллель их переключатели числа витков должны двигаться синхронно. Для этого один из трансформаторов выбирается ведущим, а другие — как ведомыми, их системы управления РПН следят за изменением коэффициента трансформатора ведущего трансформатора. Обычно синхронным переключением числа витков добиваются исключения токов циркуляции между обмотками параллельных трансформаторов (из-за разницы вторичных напряжений параллельных трансформаторов) хотя на практике в момент действия РПН циркуляционные токи всё же возникают из-за рассогласования при переключении, однако это допускается в определённых пределах. Последовательные регулировочные трансформаторы (Вольтодобавочные трансформаторы)Для регулирования коэффициента трансформации мощных трансформаторов и автотрансформаторов иногда применяют регулировочные трансформаторы (вольтодобавочные), 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. Источники
Литература
ru-wiki.org | ||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Регулирование напряжения в трансформаторе производится путем изменения количества витков обмотки, расположенной в трансформаторе. Такая регулировка позволяет поддерживать нормальный уровень напряжения в точках конечного потребления электрической энергии.
Чтобы ограничить силу тока в обмотках, в которых возникло короткое замыкание, требуется применять сопротивления, способные ограничивать силу тока. В качестве таких сопротивлений применяются резисторы, а также индуктивности или реакторы.
