2-3. ИСПЫТАНИЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
а) Общие сведения
Переключающие устройства обмоток трансформатора служат для ступенчатого изменения напряжения (коэффициента трансформации) в некоторых пределах для поддержания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной стороне или для изменения вторичного напряжения по заданному графику. С этой целью обмотка ВН двухобмоточного трансформатора или обмотки ВН и СН трехобмоточного трансформатора снабжаются регулировочными ответвлениями (рис. 2-11).
В трансформаторах применяют две системы регулирования напряжения:
- Переключение ответвлений обмотки после отключения всех обмоток трансформатора от сети, т. е. переключение без возбуждения (сокращенно — ПБВ).
- Регулирование напряжения под нагрузкой без отключения трансформатора от сети (сокращенно — РПН).
Переключающее устройство ПБВ состоит из двух основных элементов — переключателя ответвлений, устанавливаемого на активной части трансформатора, и привода, устанавливаемого на крышке или стенке бака и служащего для управления переключателем.
На рис. 2-12 показаны схемы контактных систем переключателей ПБВ. Трехфазные
Рис. 2-11. Вывод регулировочных ответвлений в обмотках ВН.
а — три ответвления в конце обмотки; б — пять ответвлений в конце обмотки; в — четыре ответвления в середине обмотки; г — шесть ответвлений в середине обмотки; д — оборотная схема с тремя ответвлениями в конце обмотки.
переключатели по схемам а и б применяют в трансформаторах 1—2-го и частично 3-го габаритов, а однофазные переключатели с контактной системой по схеме в применяют в мощных трансформаторах.
На рис. 2-13 показан переключатель типа ТПСУ-9-120/10 с контактной системой по схеме а, который применяют для трехфазных трансформаторов 100—1000 кВА, 6—10 кВ. Показанный на рис. 2-14 строенный переключатель типа ПТЛ-4-120/35 с контактной системой по схеме б предназначен для трансформаторов 1 600—6 300 кВА, 35 кВ. На рис. 2-15 показан однофазный переключатель барабанного типа П6 с контактной системой по схеме в.
В табл. 2-4 даны типы и технические характеристики переключателей ПБВ Электрозавода.
Рис. 2-12. Конструкции контактных систем переключателей.
а — трехфазного строенного; б — трехфазного нулевого: в — однофазного.
Переключающее устройство РПН [Л. 16] состоит из следующих основных элементов:
- сдвоенного переключателя;
- контакторной панели;
- токоограничивающего реактора (или активного сопротивления);
- приводного механизма.
Схема работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором показана на рис. 2-16. Как видно из этой схемы, переключатели П1 и П2 предназначены для переключения ответвлений в обесточенном состоянии. Переключатели не разрывают электрического тока, и поэтому их устанавливают внутри бака трансформатора.
Рис. 2-13. Трехфазный переключатель ТПСУ-9-120/10.
а — общий вид; б — вид снизу; 1 — колпак привода; 2 — дощечка; 3—стопорный болт; 4 — фланец колпака; 5 — крышка трансформатора; 6 —резиновое уплотнение; 7 и 13 — болты для крепления цилиндров; 8 — бумажно-бакелитовый цилиндр; 9 — фланец цилиндра; 10 — бумажно-бакелитовая трубка; 11 — коленчатый вал; 12 — контактный сегмент; 14— контактный болт для присоединения обмоток; 15 — неподвижный контакт; 16 — центрирующая пластинка из гетинакса; 17 — вал привода.
Рис. 2 14. Трехфазный переключатель типа ПТЛ-4-120/35. 1 — крышка бака трансформатора; 2 — верхний фланец изоляционного цилиндра; 3— фланец колпака; 4 — колпак привода; 5 — гайка; 6 — уплотняющая набивка; 7 — нажимная гайка; 8 — стопорный болт; 9 и 14 — уплотняющие кольца; 10 — дощечка; 11 — штифт; 12 — фланец; 13 — вал привода; 15 — бумажно- бакелитовая трубка; 16 — бумажно-бакелитовый цилиндр; 17 — неподвижные контакты для присоединения обмоток; 18 — подвижные контакты; 19 — нижняя часть вала.
Контакторы К1 и К2 в промежуточных положениях, показанных на схемах б и д, разрывают электрический ток, а следовательно, и электрическую дугу. Поэтому контакторы размещаются в отдельном баке, масло в котором не сообщается с маслом в основном баке трансформатора.
Реактор служит для ограничения циркулирующего тока в положении «мост» (схема а на рис. 2-16), чтобы избежать перегрузки обмотки, переключателей и контакторов.
На рис. 2-17 даны кинематическая и электрическая схемы наиболее распространенного переключающего устройства типа РНТ-13, а на рис. 2-18 показано размещение аппаратуры РПН на трансформаторе.
Рис. 2-15. Переключатель барабанный типа П-6 (установка на трансформаторе).
1 — колпак привода; 2 — фланец, приваренный к крышке бака; 3 — крышка бака; 4 — вал привода; 5 — штанга привода; 6 — ярмовая балка; 7 — горизонтальная деревянная планка; 8 — вертикальная деревянная планка; 9 и 10 — бумажно-бакелитовые цилиндры; 11 — гетинаксовый диск; 12 — контактный стержень; 13 — контактные кольца; 14 — кабель; 15 — внутренний бумажно-бакелитовый цилиндр; 16 — втулка.
Таблица 2-4
Типы и технические характеристики переключателей ПБВ Электрозавода
Устройство работает от приводного механизма с электродвигателем постоянного или переменного тока. От электродвигателя через систему цилиндрических и конических шестерен вращение передается главному вертикальному валу приводного механизма, связанному с карданным валом 5 (рис. 2-18) с кулачковым механизмом, установленным на панели контакторов (рис. 2-19).
Рис. 2-16. Схема и последовательность работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором.
а — исходное нормальное положение на ответвлении 1; б — контактор К2 разорвал половину нагрузочного тока Iн/2; в — обесточенный переключатель П2 перешел на ответвление 2; г — контактор К2 вновь замкнулся и образовал положение «мост», в ветвях реактора Р проходят половина нагрузочного тока Iп/2 и циркулирующий ток Iц: б — контактор Κι разомкнулся и разорвал сумму токов и Iц: е — обесточенный переключатель П1 перешел на следующее ответвление 2; ж — контактор Κ1 вновь замкнулся и закончил цикл переключения с ответвления 1 на ответвление 2.
При вращении кулачковый диск, опуская и поднимая рычаги, включает или выключает попеременно левую или правую группу контакторов К1 и К2 (рис. 2-17). Изменив направление на горизонтальное (при помощи пары конических шестерен), вал проходит через сальниковое уплотнение панели контактора внутрь бака трансформатора и посредством горизонтального карданного вала 2 (рис. 2-18) передает движение на вал трехфазного сдвоенного переключателя.
На горизонтальном валу переключателя расположены три пары ведущих поводков 1—п со штифтами (на рис. 2-17 показана одна пара ведущих поводков 1—п для одной фазы). В каждой паре ведущие поводки сдвинуты относительно друг друга на 180°
Штифты поводков входят в зацепление с неполнозубыми шестернями специального профиля (так называемые мальтийские шестерни, рис. 2-17), которые жестко соединены с подвижными контактами переключателя.
Рис. 2-17. Кинематическая и электрическая схемы переключающего устройства типа РНТ-13.
Пpи повороте горизонтального вала на 180° происходит переход подвижных контактов одной половины переключателя на соседние неподвижные контакты. За следующие 180° переходят на те же неподвижные контакты подвижные контакты другой половины переключателя. Это соответствует следующей ступени напряжения.
Переход подвижных контактов всех трех сдвоенных переключателей с одной ступени на другую происходит одновременно на всех трех фазах и совершается за один полный оборот вертикального вала и других систем, с ним связанных.
Переключающее устройство может быть приведено в действие дистанционно кнопкой со щита управления или от воздействия панели автоматической стабилизации напряжения, а также ручным приводом. Переключающие устройства РПН имеют два исполнения: с токоограничивающими реакторами или активными сопротивлениями. Они могут выполняться трехфазными (РНТ) или однофазными (РНО). Переключатели ответвлений по схемам с токоограничивающими реакторами обычно выполняются с изоляцией для классов напряжения до 35 кВ включительно. При более высоких классах напряжения такие устройства получаются громоздкими и практически не применяются. Для трансформаторов и автотрансформаторов на 110 кВ и выше устройства с токоограничивающими реакторами применяются в тех случаях, когда регулировочная обмотка может находиться у нейтрального конца, заземленного наглухо. Переключающие устройства, работающие по схеме с токоограничивающими активными сопротивлениями, благодаря своей компактности и малым размерам могут быть выполнены с изоляцией для классов напряжения 110 и 220 кВ, например, для регулирования напряжения на линейных концах автотрансформаторных обмоток 110 и 220 кВ. Переключающее устройство выполняется быстродействующим, благодаря чему токоограничивающие сопротивления рассчитываются на кратковременный режим работы и получаются компактными.
Типы и технические характеристики переключающих устройств, изготовляемых Электрозаводом, приведены в табл. 2-5.
Согласно ГОСТ 11677-65 типовые испытания переключающих устройств ПБВ и РПН производятся по всем пунктам ГОСТ 8003-63 [Л. 4], который устанавливает методы следующих испытаний:
- измерение нажатия контактов;
- измерение переходного сопротивления контактов;
- измерение крутящего момента;
- проверка последовательности действия контактов (снятие круговой диаграммы);
- испытание контакторов на отключающую способность;
- испытание электрической прочности изоляции;
- испытание на нагрев;
- испытание на устойчивость к токам короткого замыкания;
- испытание на механическую устойчивость.
Рис. 2-18. Переключающее устройство типа РНТ-13 в сборе с трансформатором.
1 — переключатель; 2 — горизонтальный вал; 3 — кожух контактора; 4 — коробка привода; 5 — вертикальный вал; 6 — бак трансформатора; 7 — коннусные муфты горизонтального и вертикального валов.
Рис. 2-19. Контакторная панель переключающего устройства типа РНТ-13.
1 — контактные пары Κ1; 2 — то же, но К2, 3 — кулачковый механизм; 4 — кулак; 5 — муфта.
Таблица 2-5
Типы и технические характеристики переключающих устройств РПН Электрозавода
Пункты ГОСТ 8008-63, по которым производят контрольные испытания, устанавливаются заводом-изготовителем, причем испытание по п. 4 (снятие круговой диаграммы на трансформаторах с РПН) является обязательным, за исключением устройств, в которых функции переключателя и контактора совмещены в одном узле (например, устройство типа РНТ-9).
Переключающие устройства до установки на трансформатор обычно подвергаются следующим контрольным испытаниям:
- механическое испытание переключателя прокручиванием;
- измерение давления на контактах переключателя и контактора;
- испытание электрической прочности изоляции переключателя;
- испытание токоограничивающего реактора;
- проверка последовательности действия контактов переключающего устройства РПН в сборе, включая проверку приводного механизма и панели автоматики (если последняя входит в поставку).
