Problém je v tom, že napětí v elektrické síti se mění v závislosti na její zátěži, přičemž pro adekvátní provoz většiny spotřebičů elektřiny je nezbytnou podmínkou, aby napájecí napětí bylo v určitém rozmezí tak, aby nepřekračovalo nebo neklesalo pod určité přijatelné limity. .
Proto jsou potřebné některé způsoby úpravy, regulace a úpravy síťového napětí. Jedním z nejlepších způsobů je změna transformačního poměru podle potřeby snížením nebo zvýšením počtu závitů primárního nebo sekundárního vinutí transformátoru v souladu se známým vzorcem: U1/U2 = N1/N2.
Pro nastavení napětí na sekundárních vinutích transformátorů, aby byla zachována správná hodnota napětí pro spotřebitele, mají některé transformátory schopnost měnit poměr závitů, to znamená upravit transformační poměr tímto způsobem v jednom nebo druhém směru. .
Převážná většina moderních výkonových transformátorů je vybavena speciálními zařízeními, která umožňují upravit transformační poměr, to znamená přidat nebo odečíst závity ve vinutí.
Tato zařízení nelze srovnávat s běžnými relé. Princip činnosti přepínače odboček je však poměrně jednoduchý. Každá fázová svorka transformátoru má dva pohyblivé kontakty.
Jeden z nich je přitlačen k závitu vinutí odpovídajícímu dané hodnotě napětí. Při převodu se druhý volný kontakt přitlačí k dalšímu závitu, kde je napětí jiné. Poté se první lisovaný kontakt oddělí od cívky. Tím je výstup znovu připojen k dalšímu závitu bez přerušení obvodu. Regulaci napětí při zatížení transformátoru (OLV) lze provádět ručně nebo pomocí elektrického pohonu.
Pro zajištění bezpečných podmínek pro personál se při vypnutém transformátoru používá ruční pohon. Elektropohon je ovládán na dálku, často v automatickém režimu. Nastavení pod zatížením se provádí na transformátorech s vysokým výkonem.
Někdy se kromě regulace přepínače odboček při zatížení používá přepínání odboček bez buzení. Tento typ regulace se používá zřídka, zpravidla při sezónních úpravách vypnutého transformátoru.
schéma přepínače odboček transformátoru při zatížení
Přepínač odboček se obvykle instaluje na vysokonapěťové vinutí z následujících důvodů:
- na straně vyššího napětí jsou nižší proudy, takže zařízení má menší rozměry;
- vinutí s vyšším napětím má větší počet závitů, takže přesnost ovládání je vyšší;
- Vinutí vysokého napětí je dle provedení vnější (magnetické jádro – vinutí nízkého napětí – vinutí vysokého napětí). Proto je snazší zkontrolovat přepínač odboček pod zatížením;
- Přepínač odboček je umístěn v neutrálu nejvyššího vinutí. Vinutí vyššího napětí jsou zapojena do hvězdy a vinutí nízkého napětí jsou zapojena do trojúhelníku. Třífázová regulace se snáze provádí na vinutích zapojených do hvězdy.
Dekódování přepínače odboček při zatížení transformátoru
opis zkratky”RPN» ve vztahu k výkonovým transformátorům znamená regulace napětí při zátěži bez odpojení spotřebitelů od sítě.
Dekódování přepínače odboček pod zatížením
Metody regulace napětí transformátoru při zatížení
Regulace napětí transformátorů metodou přepínače pod zatížením se provádí v zásadě stejně jako metodou přepínače odboček pod zatížením, ale počet větví vinutí, tj. počet regulačních stupňů, je obvykle větší a rozsah ovládání je širší. GOST 12022-76 pro transformátory s výkonem 63-630 kVA tedy stanovila rozsah regulace napětí vzhledem k nominální hodnotě ±10% v krocích po 1,67% (±6X1,67%). GOST 11920-73 umožňovala transformátorům o výkonu 1000-80000 kVA různé regulační rozsahy: ±9, ±10, ±12 %. Existují řady transformátorů s ještě větším rozsahem: ±16, ±22, ±36. Ještě „hlubší“ regulaci vyžadují některé speciální transformátory, například elektrické pece, kde poměr mezí regulace napětí nn vinutí je často 1:2, 1:3 a dokonce 1:5.
Uvažujme nejběžnější provozní schéma spínacího zařízení s tlumivkou omezující proud (obrázek 2). Spínací zařízení má tyto hlavní části: přepínač odboček, stykač, tlumivka omezující proud, pohon zařízení. Obvod má dva výstupní (proudové) kontakty selektoru P1 a P2, dva stykače K1 a K2 a proud omezující tlumivku P (In je jmenovitý proud transformátoru).
Na obrázku 2 a jsou oba výstupní kontakty instalovány na jedné větvi vinutí. Tato poloha kontaktů se nazývá „dva spolu“. Jmenovitý zatěžovací proud je rovnoměrně rozdělen mezi dvě poloviny spínacího zařízení. Pokud je nutné přepnout na jinou větev (stupeň) vinutí, pohon nejprve otevře kontakty stykače K2 (obrázek 2, b). Tyto kontakty přeruší proud rovnající se polovině jmenovitého proudu a mezi nimi vznikne elektrický oblouk. Po zhasnutí oblouku prochází veškerý proud pouze druhou (horní) polovinou spínacího zařízení. Odbočovací kontakt voliče (P2) se při nepřítomnosti proudu (obvod je přerušený) přesune do jiné větve vinutí, po které se kontakty K2 opět uzavřou (obrázek 2, c).
Tato poloha spínacího zařízení se obvykle nazývá poloha „můstek“. Stejně jako v poloze dva dohromady je jmenovitý proud zátěže rozdělen na polovinu mezi každou polovinu spínacího zařízení. V poloze „most“ se však kromě zatěžovacího proudu objevuje cirkulační proud, který se uzavírá uvnitř obvodu tvořeného částí vinutí transformátoru a reaktorem (obrázek 2, c). Velikost cirkulačního proudu je omezena odporem obvodu – hlavně odporem reaktoru. Typicky se odpor reaktoru volí tak, aby se cirkulační proud rovnal polovině jmenovitého proudu. V tomto případě proud procházející výstupními kontakty P1 a P2 nebude větší než jmenovitý a nehrozí jejich nadměrné zahřívání.
Poté se kontakty K1 rozepnou a přeruší jmenovitý proud (obrázek 2, d). Po zhasnutí oblouku veškerý proud prochází druhou polovinou spínacího zařízení. Při nepřítomnosti proudu přejde výstupní kontakt P1 přepínače do větve, kde se již nachází kontakt P2, kontakt K2 se opět sepne a spínání končí.
Ze zkoumání činnosti přepínače odboček lze vyvodit následující závěry:
- kontakty stykače K1 a K2 sepnou a rozepnou proud, tzn. vystavené elektrickému oblouku;
- kontakty P1 a P2 voliče se zavírají a otevírají bez přerušení proudu, tj. při absenci oblouku;
- pohon musí poskytovat popsanou sekvenci činnosti kontaktů;
- tlumivka slouží k omezení cirkulačního proudu na požadovanou hodnotu (například na polovinu jmenovitého zatěžovacího proudu);
- v polohách kontaktu voliče „dva dohromady“ a „můstek“ je zatěžovací proud rovnoměrně rozdělen mezi dvě vinutí reaktoru instalovaná na stejném aktivním zóně. Tyto proudy směřují k sobě a v poloze „dva spolu“ nevytvářejí budicí pole v jádře a úbytek napětí.
Výhodou spínacích zařízení s proudově omezující tlumivkou je schopnost pracovat po dlouhou dobu v mezilehlé poloze „můstek“, takže k pohonu těchto zařízení nejsou potřeba žádné speciální vysokorychlostní mechanismy, což znamená, že mohou být relativně jednoduché. a levné.
V posledních letech se rozšířila další spínací zařízení s aktivními odpory omezujícími proud. Aniž bychom se těmito zařízeními podrobně zabývali, poznamenáváme, že jejich konstrukce je složitější a nákladnější než konstrukce spínacích zařízení s reaktory. Mají však řadu velmi významných výhod: objemný a těžký reaktor je nahrazen relativně lehkými aktivními odpory; Tato zařízení jsou konstrukčně kompaktnější; podmínky zhášení oblouku jsou příznivější.
Existuje mnoho schémat pro nastavitelné vinutí transformátoru. Na obrázku 3 je jako příklad znázorněn obvod vysokonapěťového vinutí jednofázového transformátoru, regulovaného spínacím zařízením s tlumivkou.
Obrázek 3 — Schéma VN vinutí jednofázového transformátoru, regulovaného spínacím zařízením s tlumivkou
Ochrana proti proudění nádrže přepínače odboček při zatížení
Výkonové transformátory 110 kV mají obvykle vestavěné zařízení pro regulaci napětí při zatížení (OLTC).
Přepínač odboček je umístěn v samostatném prostoru nádrže transformátoru, izolovaném od hlavní nádrže pomocí vinutí. Proto je pro toto zařízení poskytován samostatné ochranné zařízení – proudové relé.
Veškeré poškození uvnitř nádrže přepínače odboček je doprovázeno únikem transformátorového oleje do konzervátoru, proto se v případě průtoku oleje okamžitě aktivuje proudová ochrana, která automaticky odpojí výkonový transformátor od elektrické sítě.
Opravy spínacích zařízení (transformátorový přepínač odboček)
Při opravách spínacích zařízení bez buzení (PBB) pečlivě zkontrolujte všechna kontaktní připojení spínače a kohoutků; zjistěte těsnost kontaktů kontrolou spáry mezi lamelami spárovou měrkou; změřte přechodový elektrický odpor.
Zvláštní pozornost je věnována stavu kontaktní plochy.
Pokud dojde k popálení nebo roztavení, je zařízení vyměněno (v závislosti na povaze nebo rozsahu poškození je někdy zařízení obnoveno).
Pro odstranění usazenin vzniklých při práci v oleji se kontaktní část spínače důkladně otře technickým hadříkem namočeným v acetonu nebo benzínu. Zbytek zařízení se umyje čistým transformátorovým olejem.
Při opravách spínacích zařízení pro řízení zátěže (OLTC) Kromě obecných prací na čištění, otírání a oplachování vnějších a vnitřních ploch dílů a dílů zařízení zkontrolujte dosedací plochy stupňového voliče, stykačů a elektrické části pohonného mechanismu. Spálené kontakty voliče, hlavní kontakty stykače a pohonu jsou pečlivě vyčištěny a zkontrolovány na těsnost, poté je určena a odstraněna příčina popálení.
Porucha pohonu spínače může být způsobena vnikáním vlhkosti v důsledku špatného těsnění dvířek rozvaděče a také v důsledku značné vůle ve spojovacích hřídelích. Zjištěné závady jsou odstraněny. Odstraňte usazeniny zbývající po vypuštění oleje ze dna nádrže stykače a proveďte také další práce v souladu s návodem k obsluze přepínače odboček.
Ochrana přepínače odboček při zatížení
Pro zajištění normálního provozu zařízení se používá ochrana proti plynu. Je vyrobena další nádoba (expandér), připojená k hlavnímu olejovému médiu transformátoru speciálním kanálem, ve kterém je instalováno relé a signální prvek.
Pokud je tvorba plynu mírná, signalizační prvek indikuje pokles hladiny oleje. V případě vyfouknutí je expandovaný olej vytlačen do konzervátoru. Pokud intenzita rázu dosáhne nastavené hodnoty, sepne se relé a transformátor se vypne. Tímto způsobem jsou stykače přepínače odboček chráněny před zničením.
Výhody a nevýhody regulace pomocí přepínačů odboček
Výhodou regulace bez odpojení zátěže je schopnost udržet parametry sítě na výstupu transformátoru na dané úrovni při změně charakteristiky dodávaného napětí.
Toto zařízení také umožňuje upravit parametry s ohledem na požadovanou hodnotu.
Uvedené funkce jsou dosaženy bez vypnutí jednotky.
Nevýhody jsou spojeny s nutností zkomplikovat konstrukci transformátoru z důvodu použití přídavných prvků.
Zároveň se snižuje spolehlivost provozu jednotky, zvyšuje se její hmotnost a celkové rozměry.
