Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Теория >> Общие сведения о трансформаторах

Регулирование напряжения в трансформаторах - Общие сведения о трансформаторах

Оглавление
Общие сведения о трансформаторах
Магнитная система трансформатора
Обмотки трансформаторов
Бак масляного трансформатора
Регулирование напряжения в трансформаторах
Трансформаторы с плавным регулированием напряжения
Нагрев трансформатора

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Для нормальной работы потребителей электрической энергии необходимы постоянные частота и напряжение. Падения напряжения в питающих линиях и трансформаторах, которые наблюдаются в каждой распределительной сети, при изменениях нагрузки приводят к колебаниям напряжения в отдельных точках сети. В сельской электрификации допустимые отклонения напряжения на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления приняты равными —7,5 и +10% номинального. На зажимах остальных приемников электроэнергии ±7,5%. При эксплуатации сетей принимают меры к тому, чтобы отклонения напряжения не выходили из указанных пределов, предусматривая средства регулирования напряжения. Определенные возможности регулирования напряжения заложены в трансформаторах.

Регулирование напряжения в трансформаторах общего назначения

В силовых трансформаторах обычно предусматривается один из двух видов регулирования напряжения:

  1. при отключенном от сети трансформаторе (обозначение ПБВ — переключение без возбуждения);
  2. под нагрузкой; при этом не должно произойти разрыва цепи тока (обозначение РПН).

Схемы обмоток с ответвлениями для регулирования напряжения
Рис. 68. Схемы обмоток с ответвлениями для регулирования напряжения.
Для возможности регулирования напряжения одну из обмоток выполняют с ответвлениями, позволяющими изменять ее число витков, исключая из обмотки то или иное число последовательно включенных витков. Принятые схемы выполнения ответвлений от обмоток показаны на рисунке 68.
Ответвления целесообразнее выполнять на той стороне, напряжение которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Для понижающих трансформаторов, установленных в распределительных сетях, это обычно сторона высшего напряжения. Тогда при колебаниях первичного напряжения, переходя в процессе работы на разные ответвления, можно достичь малого изменения отношения , а это означает, что поток трансформатораменяется мало и напряжение на вторичной стороне стабильно, несмотря на его изменение на первичной стороне.
Выполнение ответвлений у обмотки ВН имеет и то преимущество, что ввиду большого количества витков отбор нужного количества витков (обычно это до 2,5%) может быть выполнен точнее.
Согласно ГОСТу 12022—66 в трехфазных трансформаторах мощностью до 630 кВА с ПБВ (обозначение типа ТМ) от обмотки ВН должны быть предусмотрены ответвления, позволяющие изменять ее число витков на ±5% ступенями по 2,5%. Переключатель на 5 положений ( + 5; +2,5; 0; —2,5 и —5%) размещают в баке под крышкой трансформатора, на которую выводят его рукоятку. В однофазных трансформаторах типа ОМ мощностью 4—25 кВА с ПБВ диапазон регулирования напряжения принят ±5% при трех ступенях.
Обычно переключатель имеет систему неподвижных контактов, соединенных с ответвлениями, и систему движущихся контактов, замыкающих разные пары неподвижных. В схемах на рисунке 68, а и б каждая фаза имеет свой переключатель, так как в этом случае между ответвлениями разных фаз существует напряжение U=0,5UH. В схемах на рисунке 68, в и г применен общий переключатель для трех фаз. В схеме в обмотки фазы выполнены из двух частей, намотанных в разные стороны (чтобы э.д.с. и н.с. частей обмоток складывались). Такая схема называется оборотной. Она позволяет разместить ответвления в средней по высоте части обмотки и в то же время у нулевой точки; переключатель может быть более простым и дешевым с облегченной изоляцией.
Схема на рисунке 68, г относится к многослойной цилиндрической обмотке, у которой ответвления приходятся на крайний цилиндрический слой. В таком случае отключенные витки распределяются достаточно равномерно по высоте обмотки.
Ступенчатое регулирование напряжения за счет изменения числа витков одной обмотки трансформатора при неизменном числе витков другой приводит к тому, что в процессе регулирования против витков с током нерегулируемой обмотки расположатся обесточенные витки регулируемой. Это приведет к нарушению равномерного распределения магнитных полей рассеяния внутри обмоток.
Так, отключение витков, расположенных, например, с краю обмотки (рис. 69,б), вызовет появление поперечной (радиальной) составляющей Вд вектора магнитной индукции В. Эта составляющая, взаимодействуя с током обмоток, создает электромагнитные силы, действующие на обмотку в осевом направлении (на рисунке 69,б не показаны). При одинаковых по высоте обмотках ВН и НН внешней осевой силы нет и действуют только силы радиальные Fp (рис. 69,а). Если же отключенные витки расположены в средней по высоте части обмотки, то искажение поля рассеяния и осевые усилия, возникающие при этом, будут меньше (рис. 69,в).
Магнитное поле рассеяния
Рис. 69. Магнитное поле рассеяния:
а — до отключения части витков у нижнего конца наружной обмотки; 6 — после отключения; в — при отключении витков, расположенных в средней по высоте части обмотки.

Осевые усилия, стремящиеся сдвинуть витки обмотки, крайне нежелательны, так как прочность крепления витков обмотки в осевом направлении обычно меньше, чем в радиальном. Усилия возрастают при коротком замыкании и могут привести к повреждению обмоток. Поэтому расположение ответвлений в средней по высоте части обмоток, когда эти усилия меньше, предпочтительнее.
хема регулирования напряжения под нагрузкой
Рис. 70. Схема регулирования напряжения под нагрузкой с использованием активных токоограничивающих сопротивлений.

ГОСТ 12022—66 для трансформаторов мощностью до 630 кВА, но с РПН (обозначение типа ТМН) предусматривает возможность изменения напряжения относительно номинального на ±10% ступенями по 1,67%. Для трехфазных трансформаторов типа ТМН мощностью 1000— 6300 кВА установлен диапазон регулирования напряжения ±9% ступенями по 1,5%. В трансформаторах с РПН, упомянутых выше, применяются быстродействующие переключатели с малогабаритными (активными сопротивлениями и износостойкой контактной системой, процесс регулирования напряжения автоматизирован. Трансформаторы мощностью от 10 до 75 Мва, 35—110 кв оборудуются переключателями и контакторами.
На рисунке 70 показана принципиальная схема переключения под нагрузкой с применением активных токоограничивающих сопротивлений R1 и R2. При положении переключателей, показанном на рисунке, трансформатор работает на ответвлении Х2. При переходе на ответвление Х1 сначала переключатель П1 присоединяется к этому ответвлению, а затем под воздействием соответствующего механизма переключатель П быстро переводится в положение, в котором он присоединяется к контактам 1 и 2. Последовательность размыкания контактов 3 и 4 и замыкания контактов 1 и 2 при этом рассчитана так, что цепь рабочего тока не разрывается. В среднем промежуточном положении (4—1) часть обмотки между двумя соседними ответвлениями, в нашем случае Х2 и Х1 оказывается замкнутой накоротко через два токоограничивающих сопротивления. Быстрое, порядка десятых долей секунды, переключение обеспечивает возможность избежать перегрева сопротивлений R1 и R2 и делает малозаметными наблюдающиеся в отдельные моменты переключения снижения напряжения при появлении сопротивления R в цепи тока I.



 
« О параллельной работе трансформаторов   Ограничение шума и вибрации трансформаторов и реакторов »
электрические сети