Широкое распространение в отечественном трансформаторостроении получили болгарские переключающие устройства типа РС-3, выпускаемые заводом им. Басила Коларова в Софии. Переключающие устройства похожей конструкции выпускаются фирмами АСЕК (Бельгия), Рейхаузен (Германия), Элин (Австрия), Альстом и Савуазьен (Франция) и в Чехии. Некоторые трансформаторы этих фирм эксплуатируются в энергосистемах России. Эти переключающие устройства выпускаются трехфазными и однофазными с токоограничивающими сопротивлениями, которые включаются в работу по схеме Янеена.
Переключающее устройство типа РС-3 предназначено для регулирования напряжения под нагрузкой в нулевой точке трехфазного трансформатора, но его также применяют для регулирования напряжения при соединении обмоток в треугольник и по автотрансформаторной схеме. Устройство рассчитано на ток 400 а с фазным напряжением ступени 1300 в и используется в трансформаторах класса напряжения 110 кВ. Гарантируется до 200 000 переключений, но после 40 000 переключений должна производиться ревизия контакторного устройства.
Переключающее устройство занимает сравнительно небольшое место в баке трансформатора, так как основные его узлы—трехфазный избиратель 7 (рис. 1), предызбиратель 8 и контактор 4 — соединены в единую стройную систему. Переключатель имеет восемь ступеней регулирования, но с помощью дополнительного устройства — предызбирателя или реверсора — диапазон регулирования увеличивается вдвое при том же самом количестве витков регулировочной обмотки. Реверсор в РПН осуществляет сложение или вычитание э. д. с. основной обмотки и регулировочных ступеней. Предызбиратель включает или выключает регулировочные витки ступеней обмотки, предназначенных для грубого регулирования. Число витков ступени грубого регулирования равно числу витков основной регулировочной обмотки или отличается от него на одну ступень. Схемы с предызбирателем и реверсором по диапазону регулирования равноценны, но переключатель с предызбирателем уменьшает нагрузочные потери трансформатора. Для регулирования в узком диапазоне переключатели изготовляют без предызбирателя и реверсора.
Основными элементами переключающего устройства являются верхний несущий фланец 1, закрепляемый на крышке или верхней части бака трансформатора колокольного типа, командный вал 2, связанный с системой шестеренчатых и мальтийских передач, передающих движение на валы избирателя, предызбирателя и контактора, корпус 3 контактора 4, представляющий собой герметически закрытый изоляционный цилиндр, в который встроен механизм переключения контактора и токоограничивающие константановые сопротивления 5, верхний фланец 6, в котором размещен блок зубчатых и мальтийских шестерен избирателя 7 и предызбирателя 8.
Рис. 1. Общий вид переключающего устройства ответвлений обмоток под нагрузкой типа РС-3 с предызбирателем
Избиратель представляет собой цилиндрическую клетку, состоящую из гетинаксовых реек, на которых закреплены в шесть рядов неподвижные медные контакты 9. Для каждой фазы предусмотрено два ряда контактов, к верхнему ряду подсоединяют четные, а к нижнему нечетные регулировочные ответвления. На каждый ряд неподвижных контактов приходится один подвижный контакт 10. Шесть подвижных контактов приводятся в движение от двух изоляционных валов 12. На одном валу размещены нечетные контакты трех фаз, а на другом — четные.
Подвижные контакты перемещаются вокруг центральной трубы 13. С подвижных контактов ток отводится на контактные диски 11, размещенные на центральной трубе, а с них — на контактор. Концы изоляционных планок с неподвижными контактами прочно закреплены между нижним 15 и верхним 6 фланцами. На изоляционном цилиндре 16 размещены шпильки 17, к которым подсоединяются отводы от нулевых точек обмотки трансформатора. Провода от шпилек проходят внутри трубы 13 и подсоединяются к дискам 11.
При последовательном переключении с одного регулировочного ответвления на другое, например с первого на второе, со второго на третье и т. д. (или в обратном порядке), начинают поочередно вращаться валы, включающие четные или нечетные ряды контактов избирателя.
Предызбиратель состоит из трех гетинаксовых реек, закрепленных между плитами. На каждой рейке размещены неподвижные контакты, на каждую фазу предусмотрено три контакта. Для каждого ряда неподвижных контактов на поворотном валу 14 закреплено по одному подвижному контакту.
Несущий фланец выполнен разъемным (с крышкой). Горизонтальный вал 19, выступающий из фланца, позволяет присоединять к нему вал привода с той или другой стороны фланца. Во фланце имеются три патрубка 21. Один из них служит для соединения трубопроводом контакторного бачка с расширителем через защитное газовое реле типа RS—1000, другой — с сифоном, предназначенным для взятия пробы или слива масла; третий патрубок — запасной, его заглушают пробкой. В крышке фланца имеется окно 20 для цифрового указателя положений и предохранительная мембрана, выдерживающая давление 1,8—2,5 кГ/см2.
Работу всей системы переключающего устройства проследим по кинематической схеме (рис. 2). Для наглядности на схеме показано соединение только одной фазы трансформатора (переключения ответвлений других фаз происходят одновременно и аналогично). Прохождение тока на схеме показано жирными линиями. В переключающем устройстве РПН типа РС-3 скорость вращения выходного вала от двигателя около 350 об/мин. Один цикл переключения происходит через 33 оборота командного вала. Продолжительность цикла около 5,6 сек. При переключении вручную цикл равен 12 оборотам рукоятки.
Переключение происходит при перебросе токовой нагрузки контактором с нечетной ступени на четную (с контакта 31 на контакт 32) или с четной на нечетную (с контакта 32 на контакт 31) с помощью пружины мгновенно (в течение сотых долей секунды). Для всех четных ступеней контактор всегда включен на контакт 32, для всех нечетных — на контакт 31.
На схеме контакты избирателя включены на вторую ступень регулировочного ответвления обмотки, нечетные контакты находятся в нерабочем положении (обесточены), контакторное устройство включено на токовый контакт 32. Например, при переключении со второй ступени на третью прежде всего начинают работать подвижные контакты нечетного ряда избирателя. Они переходят с первой ступени на третью. Как видно из схемы, контакты 1 и 3 обесточены. В данном случае происходит повертывание вала только для нечетного ряда ступеней, вал для четного ряда ступеней остается без движения, т. е. контакты в четном ряду избирателя остаются на второй ступени, обеспечивая протекание тока нагрузки.
В процессе переключения командный вал 1 совершает 33 оборота. С помощью червячной передачи 2 с передаточным отношением 33 : 1 движение передается на командный вал 4. С вала 4 через шестерни с передаточным отношением 2 : 1 движение передается на контактор 10 и вал нечетного ряда контактов избирателя.
Рис. 2. Кинематическая схема переключающего устройства РС-3 с предызбирателем
Сдвоенные диски 6 с роликами и мальтийские шестерни 7 обеспечивают последовательность движения валов 8 избирателя и предызбирателя. Подвижные контакты 9 не нагружены рабочим током, поэтому, не нарушая цепи, переходят с первой ступени на третью. Ток нагрузки проходит через вторую ступень. В пружине контактора создается натяжение, и контактор с помощью большой шестерни 5 и зубчатой рейки 3 подготавливается к переключению. После переключения с первой ступени на третью пружина контактора мгновенно перебрасывает токовую нагрузку с контакта 32 на контакт 31, т. е. с четного ряда на нечетный, в данном случае со второй ступени избирателя на третью. Во время мгновенного срабатывания контакторного механизма регулировочные катушки обмотки кратковременно замыкаются на активные сопротивления.
Если после переключения со второй ступени на третью необходимо вновь переключить регулировочные ответвления обмоток трансформатора с третьей ступени на вторую, достаточно переключить контактор с контакта 31 на контакт 32. Благодаря тому, что между шестерней 5 \и диском 6 имеется свободный ход, валы избирателя при этом не поворачиваются и подвижные контакты избирателя остаются на второй ступени неподвижных контактов.
Контактор представляет собой быстродействующий механизм. Принципиальная его схема с сопротивлениями Rx2 и Rxь Ry2 и Ryu Rz2 ;и Rz\ и переключающими нечетными и четными контактами, обозначенными 32Х, 31Х, 32У, 31 У, 32Z, 31Z, показаны на рисунке. Неподвижные четные и нечетные контакты закреплены на изоляционном цилиндре, а подвижные — на трех быстродействующих секторах. На каждом секторе имеются четыре контактных системы — две для четных и две для нечетных номеров ответвлений регулировочной обмотки. Во время работы контактора нагрузочный ток проходит через внешние контакты системы; через (внутренние дугогасительные контакты ток проходит только в кратковременный период переключения. Дугогасительные контакты изготовлены из металлокерамики, главные — из меди. Токоограничивающие сопротивления расположены под механизмом переключения и вместе с ним могут быть вынуты для ревизии или ремонта.
Приводной механизм РС-3 так же, как и в отечественных переключающих устройствах РПН — выносной и закреплен на стенке бака трансформатора. Переключение производят дистанционно с расстояния до 3 км или вручную рукояткой. При дистанционном управлении вращение вертикальному валу передается от электродвигателя. В приводе предусмотрены сигнальные и предохранительные устройства. Включение определенной ступени фиксируется в самом приводе и одновременно дистанционно с помощью специального стрелочного указателя наподобие логометра.
При низкой температуре воздуха внутреннее пространство привода обогревается четырьмя нагревателями по 125 вт с терморегулятором. Электродвигатель непосредственно связан с механизмом силовой передачи, (встроенным в герметически закрытую коробку с веретенным маслом. Слева от коробки находится механическое управление о электрической блокировкой и концевыми выключателями, оправа — электрическое управление, сигнализация и термоэлементы. Как правило, все работы по наладке терморегуляторов, реле, выключателей и других элементов производит персонал электротехнической службы энергосистемы или специализированные наладочные организации.
