в) Увеличение числа ступеней регулирования
Рис. 15. Допустимые пределы по току и напряжению для переключателей различного производства
При проектировании переключателей величина токовой нагрузки является ограничивающим фактором в основном для малых ступеней регулирования. При увеличении ступени регулирования решающее влияние начинает оказывать напряжение ступени, так как от выбора этой величины зависят условия разрыва дуги и работа контактной системы переключателя. На рис. 15 показаны допустимые пределы по току и напряжению, принятые для переключателей различного производства. Кривые 1 и 2 относятся к многоступенчатым переключателям крупнейшей французской фирмы «Савуазьенн» с напряжением обмоток 15—150 кВ. Для американской практики характерным является ограничение области применения переключателей в основном токовыми нагрузками (кривая 3). В переключателях отечественных конструкций для трансформаторов средних мощностей ограничивается величина напряжения ступени, которая для менее мощных трансформаторов составляет 2,5%, а для более мощных уменьшается до 2% (кривая 4 на рис. 15).
Из рис. 15 видно, что с увеличением рабочего тока переключателя напряжение ступени регулирования или ее величина должны быть уменьшены. Если величину ступени регулирования обозначить через Ррег (в процентах номинального напряжения обмотки трансформатора), то полный диапазон регулирования составит Ν=Ρрегп, где п — число ступеней регулирования. Таким образом, сохранение прежних диапазонов регулирования в конструкциях с более мелкими ступенями может быть получено только при соответствующем увеличении числа ступеней. Механическое увеличение числа ступеней обычно влечет за собой усложнение регулировочных обмоток переключающего механизма и поэтому бывает оправдано далеко не всегда. Поэтому на практике прибегают к различным способам искусственного увеличения имеющегося числа ступеней регулирования. Если допустить работу переключателя в промежуточных положениях, то можно в 2 раза уменьшить величину ступени регулирования. Число ступеней регулирования при этом возрастет в 2п —1 раз, где п — число существующих ступеней переключателя.
Использование промежуточных положений в качестве рабочих (см. положение моста на рис. 8) оказалось возможным для переключателей, оборудованных индуктивными токоограничивающими сопротивлениями (реакторами или автотрансформаторами), так как последние в отличие от активных сопротивлений допускают длительное включение под напряжением. Схемы увеличения числа ступеней за счет использования промежуточных положений, при которых реактором шунтируются два соседних ответвления, нашли весьма широкое распространение в практике зарубежного трансформаторостроения, например в США (фирмами Дженерал-Электрик, Аллис-Чалмерс) и Англии (Инглиш Электрик). Последняя применяет переключатели барабанного типа на напряжение до 132 кВ и ток до 300 а, допускающие работу по указанному принципу. Переключатели снабжены двумя вспомогательными контакторами, обеспечивающими переключение со ступени на ступень без разрыва цепи рабочего тока. Контакторы подключены к концам реактора, средняя точка которого соединена с главной обмоткой силового трансформатора (рис. 16). Главный переключатель выполнен в виде барабана, на поверхности которого закреплены фигурные контакты, одновременно соединяющие два неподвижных 3 контакта, соединенных с контакторами и регулировочными ответвлениями обмоток.
Рис. 16. Схема переключателя барабанного типа с использованием промежуточных положений в качестве рабочих,
I — главная обмотка; I I — регулировочная обмотка; 1 — 15 — основные положения регулирования.
В рабочем положении ток, проходя через оба контактора и фигурную пластину барабана, соединенную с одной из прямоугольных пластин, замыкается через нее на какое-нибудь одно ответвление регулирования. При повороте барабана на некоторый угол неподвижный контакт одного из контакторов оказывается соединенным со следующей фигурной пластиной переключателя, что приводит к параллельному включению соседнего с предыдущим ответвления регулирования Для обычных переключателей такое положение соответствует некоторому промежуточному, однако в 'рассматриваемой конструкции оно является рабочим. Этим достигается увеличение числа ступеней регулирования до 15 при наличии лишь 8 физических ответвлений регулирования.
Более внимательное рассмотрение конструкций отечественных переключателей, применяемых для трансформаторов типа ТМН, показало, что при незначительном изменении приводного механизма (переделка мальтийской передачи и применение вала с двумя ведущими пальцами) можно также добиться увеличения числа ступеней за счет использования промежуточных положений в качестве рабочих. Такое изменение существующей конструкции переключателей отечественных трансформаторов вполне приемлемо, так как эти трансформаторы оборудованы токоограничивающими реакторами, допускающими длительное обтекание током. При этом за счет уменьшения ступени регулирования до величины 1,25% можно не только резко повысить качество регулирования напряжения, но и снизить требуемые диапазоны местного регулирования напряжения, что приведет к экономии затрат на дополнительное регулирование в отходящих распределительных сетях (более подробно см. § 13).
