Раздел IV
ПОЛУЧЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКИХ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
При получении и измерении высоких и сверхвысоких напряжений возникают специфические вопросы, не характерные для традиционной электротехники. Однако рассматривать собственно проблемы, связанные с разнообразным использованием высоких напряжений в линиях электропередачи или при физических исследованиях, в рамках данного введения чрезвычайно трудно. Поэтому далее термин «испытательное напряжение» имеет узкий смысл, ограниченный специальной областью техники высоких напряжений, связанной с разработкой и электрическими испытаниями электротехнического оборудования линий электропередачи и его элементов. Так как в этой области встречаются предельно высокие (до нескольких мегавольт) напряжения, как стационарные (постоянные и переменные напряжения), так и чрезвычайно кратковременные (импульсы нано- и микросекундного диапазонов), то по крайней мере часть рассмотренных далее методов непосредственно распространяется и на другие технические области.
В связи с этим выбор рассмотренных методов получения и измерения высоких напряжений ограничен важнейшими методами. Это, в частности, относится и к проблемам техники измерений (см. гл. 10), по которым в последнее время издан ряд книг.
Глава 9
ИСТОЧНИКИ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ
В основном эта глава посвящена источникам высокого напряжения. В ней не рассмотрено получение очень больших постоянных и переменных токов, так как их использование относится к особым областям.
Описание источников тока ограничено исключительно установками для получения импульсных и ударных токов, в которых возникают специфические проблемы.
Получение высоких напряжений промышленной частоты
Общие вопросы и определения
На выбор параметров источника переменного напряжения оказывает существенное влияние его назначение. В отличие от силовых трансформаторов промышленной частоты или генераторов высокого напряжения, используемых в энергетике, в процессе разработки и испытаний изоляции электротехнического оборудования требуются при относительно малой мощности лишь высокие напряжения с частотами
Гц в электротяговых системах, 50 или 60 Гц в электроэнергетических системах, 100—200 Гц при испытаниях обмоток аппаратов с ферромагнитными сердечниками для предотвращения их насыщения. Эти испытательные переменные напряжения получают, как правило, от специально разработанных однофазных трансформаторов (см. п. 9.1.2). Так как при испытаниях изоляции, представляющей собой емкостную нагрузку, потребляется небольшая активная мощность, то широко применяются также резонансные схемы (см. п. 9.1.3).
Международными нормами [9.1] установлены повышения напряжения малыми ступенями при форме напряжения u(t), мало отличающейся от синусоиды. Так, фактическое максимальное значение Uм не должно отличаться более чем на ±5% от эффективного значения
(9.1)
умноженного на
Для большинства видов изоляции разрядное напряженке зависит от наибольшего мгновенного значения приложенного напряжения Uм, однако значение испытательного напряжения равно
Требуемое испытательное переменное напряжение определяется во многом теми электрическими воздействиями, которые испытывает аппарат при работе в сети (см. гл. 2).
С помощью кратковременных испытательных воздействий должно быть получено подтверждение, способен ли аппарат выдержать длительные воздействия при эксплуатации в течение десятков лет, а также кратковременно возникающие перенапряжения. Так как большинство применяемых жидких и твердых изоляционных материалов в большей или меньшей степени стареет (см. гл. 8) и их электрическая прочность снижается со временем, то испытательное напряжение должно быть существенно выше, чем рабочее. При разработке изоляции нового электрооборудования испытания проводятся еще большими напряжениями, чтобы оценить степень надежности изоляции. Для этого в лабораториях имеются специальные испытательные трансформаторы, номинальное напряжение которых в 2—5 раз в зависимости от вида оборудования и класса напряжения превышает рабочее напряжение трехфазных линий электропередач и высокого напряжения.
Испытательные трансформаторы
Предполагается, что читателю известна теория трансформаторов. Далее рассмотрены лишь особенности их параметров и конструктивного выполнения, а также эксплуатационные характеристики испытательных трансформаторов.
Выбор параметров трансформаторов.
Если номинальное напряжение трансформатора UN однозначно определяется его назначением, то для выбора номинальной мощности Р требуется дополнительный анализ. Прежде всего отметим, что, за исключением редких случаев, нагрузка трансформатора обычно чисто емкостная, так как испытуемая изоляция обладает небольшими диэлектрическими потерями. Поэтому типовая или номинальная мощность пропорциональна емкостной реактивной мощности
(9.2)
где СР — наибольшая емкость испытуемых объектов; k — коэффициент пропорциональности.
Ориентировочные значения Ср следующие:
Подвесные и опорные изоляторы, пФ 10
Вводы, пФ 100—500
Индуктивные трансформаторы напряжения и тока, пФ ... . 200—500
Кабели высокого напряжения, пФ/м:
с газовой изоляцией (например, с SF6) ... 60
с бумажно-масляной или маслонаполненной изоляцией . . . 200—700
Силовые трансформаторы, пФ, мощностью: менее 1 МВ А ... 1000
более 1 МВ·А ... 1000—10 000
Элегазовые распределительные устройства, пФ . 1000—10000
Таким образом, емкость объектов испытаний может быть самой разной. Это учитывается коэффициентом k, задающим определенный резерв или запас по мощности. Одновременно коэффициентом k учитываются и другие эффекты, а именно:
емкость соединительных проводов, связывающих трансформатор и объект, и экранирующих электродов может оказаться большой в случае, если при напряжении в несколько сотен киловольт требуется обеспечить отсутствие частичных разрядов ЧР во всем испытательном контуре;
часто измерительные устройства на стороне высокого напряжения, например измерительные шаровые разрядники и емкостные трансформаторы напряжения (см. § 10.6), дают дополнительную емкостную нагрузку.
Так как пробой изоляции в большинстве случаев происходит в момент достижения напряжением максимального значения а из-за емкостного характера нагрузки фазовый угол между напряжением и током близок к π/2, то мгновенное значение тока в момент пробоя (КЗ) трансформатора очень мало. Испытательный трансформатор из-за своей высокой индуктивности рассеяния L0 не в состоянии за короткое время обеспечить номинальный ток через пробитый объект. Большая часть необходимой для пробоя энергии поступает от емкости, включенной на стороне высокого напряжения, т. е. от Ср и другого оборудования. Если же для завершения пробоя требуется существенно большая энергия, то напряжение резко понижается, что сказывается на процессе пробоя. Типичным случаем аналогичного взаимного влияния процесса пробоя и мощности источника является случай испытаний загрязненных изоляторов, когда при пробое по загрязненной поверхности проходят нелинейные токи порядка нескольких ампер [9.2, 9.79]. Чтобы это не влияло на процесс пробоя, напряжение источника не должно упасть больше чем на 5% [9.3] или ток КЗ всего устройства не должен быть ниже определенного значения в зависимости от соотношения общих активного и реактивного сопротивлений испытательного контура и испытательного напряжения [9.4]. Поэтому при испытаниях загрязненной изоляции необходимо выбирать трансформатор большей мощности.
Из (9.2) видно, что номинальная мощность растет пропорционально квадрату напряжения и при высоких напряжениях может стать очень большой. Например, при k=1, U=l МВ, Ср=3200 пФ, f=50 Гц Рν=1000 кВ-А. Поэтому на практике при высоких напряжениях выбирается k≤2, в то время как для небольших установок предпочтительно, чтобы k=5-10.
Испытательные трансформаторы редко работают в длительном режиме, при котором существуют границы допустимой нагрузки по условиям нагрева обмоток возбуждения или низкого напряжения. Параметры обмоток высокого напряжения определяются по соображениям механической прочности, и они обычно нагреваются незначительно. Тепловая постоянная времени обмоток велика, и поэтому возможна значительная кратковременная перегрузка по мощности.
Рис. 9.1. Кривая изменения напряжения на стороне высокого напряжения испытательного трансформатора малой мощности (100 кВ, 5 кВ-А, длительный режим) при включении его толчком в сеть с частотой 50 Гц. Емкость нагрузки — 100 пФ, суммарная индуктивность рассеяния, приведенная к стороне высокого напряжения, равна 280 Гн, собственная емкость трансформатора — 200 пФ
Обычно параметры трансформатора выбираются с учетом их кратковременной работы (например, в течение 15 мин). Не создают, как правило, тепловых проблем и токи КЗ, возникающие в экспериментах с пробоями, так как общее полное сопротивление разрядного контура из-за высоких напряжений КЗ регулятора напряжения (см. 9.1.2.3) и испытательного трансформатора сравнительно велико. Кроме того, токи КЗ отличаются с помощью токовой защиты, время срабатывания которой может быть согласовано с параметрами трансформатора.
Короткие замыкания на стороне высокого напряжения из-за малых токов не вызывают опасности механических повреждений обмоток под действием электродинамических сил. Напротив, быстрые изменения напряжения du/dt при пробое объекта или даже при ЧР в изоляции с большими токами могут создавать в обмотке высокого напряжения значительные электрические нагрузки, если распределение потенциала вдоль нее нелинейно при больших скоростях изменения приложенного напряжения [9.75]. Кроме того, при кратковременных скачках напряжения возникают перенапряжения в контуре, образованном последовательно соединенными емкостью нагрузки и индуктивностью рассеяния трансформатора. По этой причине небезопасно испытательный трансформатор толчком включать при напряжении, большем половины номинального. Напряжение на первичной обмотке должно плавно подниматься с помощью регулятора. На рис. 9.1 показан колебательный процесс изменения напряжения на объекте при включении напряжения толчком. Поэтому многие изготовители трансформаторов настаивают на включении демпфирующего резистора между трансформатором и объектом, который должен как устранять резонансные явления, так и снижать скорость изменения напряжения на обмотке при пробоях, поскольку собственная емкость обмотки в этом случае может разряжаться замедленно. Сопротивление демпфирующего резистора (от 10 до 100 кОм) с постоянной времени разряда емкости обмотки не менее 10 мкс незначительно ограничивает ток КЗ.
Однако введение демпфирующего резистора требует дополнительных затрат, особенно ощутимых в установках с напряжением несколько сотен киловольт, где не возникает ЧР [9.5].
Обмотки со слабо выраженными собственными колебаниями имеют слоистую структуру с большими емкостями между слоями. Хорошие емкостные связи возможны, если отсутствуют охлаждающие каналы между слоями, что допустимо из-за несущественного нагрева обмотки трансформатора, работающего чаще всего в кратковременном режиме. Поэтому обмотка высокого напряжения выполняется слоистой и сплошной, а емкости между отдельными слоями приблизительно одинаковы. Общее сечение обмотки имеет трапециевидную форму.
Если силовые трансформаторы, применяемые в электрических системах, испытываются более высоким напряжением по сравнению с рабочим напряжением, чтобы определить надежность их работы, то этого не требуется для испытательных трансформаторов. Старение их изоляции происходит медленно, так как незначительны средние термические нагрузки, а при аккуратной эксплуатации можно устранить и перенапряжения. На испытательные трансформаторы не воздействуют внешние перенапряжения, как на оборудование в системах. Поэтому изоляция испытательных трансформаторов испытывается в течение 1 мин напряжением, в 1,2—1,3 раза превышающим номинальное.
Схемы и конструкции трансформаторов.
В конструкциях силовых трансформаторов высокого напряжения помимо решения изоляционных проблем должны быть предусмотрены многочисленные каналы для охлаждения обмотки и обеспечена электродинамическая прочность при токах КЗ. Регулировочные обмотки, необходимые для согласования напряжений сети и трансформатора, усложняют конструкцию. В противоположность этому в испытательных трансформаторах проблем охлаждения и электродинамической стойкости не возникает, и изоляция обмотки полностью определяется конструкцией трансформатора.
Испытательные трансформаторы выполняются всегда однофазными, от них получают высокое напряжение относительно земли. Часть рассмотренных далее устройств пригодна и для получения напряжений, симметричных относительно земли.
Особенности схем и конструкций трансформаторов обусловлены тем, что из экономических соображений целесообразно выполнять обмотку высокого напряжения в виде единой катушки лишь при напряжениях до нескольких сотен киловольт. При больших напряжениях используются несколько секций обмотки, и общие изоляционные проблемы решаются путем обеспечения изоляции отдельных секций.
Рис. 9.2. Схематический разрез (а) и модифицированная схема (б) обмоток испытательного трансформатора:
1 — сердечник; 2 — слоевая обмотка высокого напряжения; 3 — внешний слой обмотки;
4 — внутренний слой обмотки; 5 — экран; 6 — схематическое представление усиливающейся к выводу высокого напряжения изоляции обмотки
Рассмотрим изображенную на рис. 9.2,а обмотку, состоящую из цилиндрических слоев. Ближайший к сердечнику 1 слой заземлен с одного конца и имеет в этой точке потенциал земли (Ф = 0). На каждый слой приходится часть общего напряжения, равная индуктированному напряжению в каждом витке, умноженному на число витков. Конец обмотки внешнего слоя 3 имеет потенциал, равный полному напряжению. Напряженности электрического поля на краях этого слоя снижаются до допустимых с помощью экранов 5. Напряженность в радиальном направлении х выравнивается как за счет распределения напряжения между слоями, так и с помощью изоляции между слоями, при этом общая изоляция обмотки равномерно распределяется по изоляции между витками в пределах слоя и между слоями. Если эту практически бесступенчатую изоляцию изобразить в виде, привычном для схем трансформаторов, то можно получить схему, показанную на рис. 9:2,б.
Рис. 9.3. Одноступенчатые трансформаторы с заземленным сердечником: а — схема; б — трансформатор с металлическим корпусом; в — трансформатор с изоляционным корпусом; 1 — сердечник; 2 — первичная обмотка возбуждения; 3 — обмотка высокого напряжения; 4 — обмотка связи для питания следующей ступени; 5 — корпус или фундамент; 6 — вывод; 7 — изоляционный корпус; 8 — электрод высокого напряжения
В обмотке с распределением потенциала, показанной на рис. 9.3,а, заземление выполнено у сердечника 1. Однако можно заземлить и внешний слой 3, при этом на внутреннем слое 4 будет полное напряжение. Однако это допустимо лишь в том случае, когда на сердечник может быть подан полный потенциал, т. е. конструкция должна допускать приложение к сердечнику полного напряжения.
При напряжениях не более 100 кВ в качестве изоляции можно использовать эпоксидную смолу, но тогда трудно обеспечить отсутствие ЧР (см. § 10.8). Поэтому при больших напряжениях, как и в силовых трансформаторах; используется почти всегда бумажно-масляная изоляция, усиленная дополнительными изоляционными барьерами (см. § 8.3).
Одноступенчатые схемы характерны для трансформаторов, обмотки которых пронизаны общим главным магнитным потоком, т. е. имеют сердечники.
Активная часть трансформатора, показанного на рис. 9.3, содержит одну обмотку высокого напряжения, как и в обычных трансформаторах напряжения или силовых трансформаторах. Сердечник 1 всегда заземлен, обмотка возбуждения 3 размещена между сердечником и обмоткой высокого напряжения. Внутренний слой обмотки 3 также заземлен.
Обмотка связи 4 представляет собой третичную обмотку, имеющую, как правило, такое же число витков, как и у обмотки возбуждения, но расположена она на высоком потенциале. Необходимость в этой обмотке отпадает, если используется один трансформатор. При каскадном включении трансформаторов, как будет показано далее, она необходима.
На рис. 9.3,б и в показаны типичные размещения активных частей в трансформаторах. Трансформатор с металлическим корпусом и выводом 6 (рис. 9.3,б) дает высокое напряжение относительно земли; в особых случаях можно осуществить вывод напряжения с помощью кабеля. Если корпус снабдить охлаждающими ребрами или трубами, то создадутся более благоприятные условия для естественного охлаждения трансформатора по сравнению с трансформатором, имеющим изоляционный корпус и не требующим специального вывода. Трансформатор с изоляционным корпусом (рис. 9.3,в) вследствие большого объема масла обладает высокой термической постоянной времени, однако отвод тепла в окружающее пространство через теплоизоляционный корпус 7 затруднен. Поэтому при больших мощностях предусматривается принудительная система охлаждения с помощью теплообменника, расположенного вне трансформатора.
Рис. 9.4. Схема (а) и разрез (б) испытательного трансформатора с сердечником, изолированным на половину напряжения:
1 — сердечник; 2 — первичная обмотка возбуждения; 3а, 3б — секции обмотки высокого напряжения; 4 — обмотка связи для питания следующей ступени; 5а, 5б — шуб-обмотки
Если сердечник имеет одно окно, обмотка высокого напряжения разделяется на две одинаковые части, при этом реализуется продемонстрированный на рис. 9.4 принцип «сердечника с половинным потенциалом», когда секции обмотки 3а и 3б сообщают сердечнику средний потенциал. Такая симметричная конструкция позволяет по желанию осуществлять питание через любую из обмоток 2 или 4, а оставшуюся обмотку использовать для включения следующей ступени каскада.
Обмотки низкого напряжения 5а и 5б, расположенные непосредственно на стержнях сердечника, называются шуб-обмотками. Они включаются друг с другом так, чтобы при одинаковых магнитных потоках в стержнях взаимно компенсировались индуктируемые в них напряжения. Однако этого не наблюдается, особенно при наличии нагрузки, так как из-за неизбежного потока рассеяния в окне сердечника потоки в стержнях неодинаковы. В этом случае результирующее индуктированное напряжение вызывает в шуб-обмотках ток, который выравнивает магнитные потоки. В результате существенно снижается индуктивность рассеяния трансформатора и уменьшается напряжение КЗ. Такой тип трансформатора пригоден для непосредственного получения двух симметричных относительно земли напряжений со сдвинутыми на 180° фазами, если обмотки 5а, 5б и сердечник заземлены.
Следует отметить, что в литературе нет единой терминологии для обозначения обмоток. Так, иногда шуб-обмотки называют также обмотками связи.
Рис. 9.5. Испытательный трансформатор на 750 кВ при длительной мощности 900 кВ-А с изоляцией сердечника и корпуса на половину напряжения.
Корпус имеет ребра для охлаждения (фирма Haefely, Базель)
Трансформаторы с описанным распределением обмоток могут иметь металлический или изоляционный корпус. В первом случае (рис. 9.5) необходимы два вывода, так как металлический корпус, гальванически связанный с сердечником, имеет половинный потенциал и должен быть установлен на изоляторах. Во втором случае сердечник может оставаться изолированным внутри корпуса на опорных изоляторах в масле. Внешне такой трансформатор нельзя отличить от изображенного на рис. 9.3. При комбинированном исполнении изоляционный корпус состоит из двух разделенных частей, между которыми помещается металлический корпус (для лучшего охлаждения), находящийся под потенциалом сердечника. Изоляционный корпус воспринимает также и механические нагрузки.
Каскадные схемы.
Если с помощью одноступенчатой схемы не достигается экономически оправданное решение или же желательно получить напряжение, большее, чем напряжение имеющихся нескольких трансформаторов, то переходят к каскадным схемам [9.6]. В настоящее время на практике используются исключительно такие схемы, если требуется получать напряжение выше 800 кВ. Однако с экономической точки зрения их целесообразно применять уже при напряжениях от 100 кВ и выше.
На рис. 9.6 показана принципиальная схема трехступенчатого каскада, а схемы отдельных трансформаторов упрощены.
Изображены лишь имеющие значение и показанные на рис. 9.3 и 9.4 обмотки возбуждения и связи со следующей ступенью. Необходимая изоляция относительно земли трансформаторов второй и третьей ступеней обеспечивается за счет их расположения на изоляционных подставках с опорными изоляторами, при этом, как правило, достигается минимальная высота, так как такая изоляция относительно земли может быть оптимизирована. Однако потребности в площади велики. Отдельные трансформаторы, прежде всего с изоляционными корпусами, допускается устанавливать непосредственно друг на друге, при этом площадь, необходимая для установки каскада, сокращается. Естественно, в этом случае необходимо учитывать механическую прочность трансформатора первой ступени.
Принцип каскадного построения схемы может быть распространен не на любое число ступеней, так как обмотки возбуждения и связи трансформатора первых ступеней должны обеспечивать мощность для питания последующих. На рис. 9.6 эти мощности показаны кратными мощности последней ступени Р. При определении параметров рассматриваемых обмоток необходимо учитывать лишь их нагрев. Относительное напряжение КЗ возрастает сильнее, чем сумма напряжений ступеней, и полное сопротивление КЗ становится очень большим, о чем подробнее будет сказано далее. Недостающая мощность может быть скомпенсирована в каждой ступени или путем параллельного присоединения дополнительных трансформаторов по крайней мере в первой ступени [9.8, 9.9].
Кроме того, необходимо, чтобы при незначительных нагрузках было мало содержание в питающем напряжении высших гармоник (их вклад не должен превышать допустимые пределы) и по крайней мере 3-я гармоника (150 Гц при рабочем напряжении 50 Гц) оказалась отфильтрованной настроенным последовательным резонансным контуром. Высшие гармоники возникают в результате возбуждения контуров, образованных собственными емкостями, емкостью нагрузки и индуктивностью рассеяния трансформаторов, а также индуктивностями устройств регулирования. Кроме того, они могут возбуждаться за счет нелинейной характеристики сердечника [9.10].
Мероприятия по компенсации реактивной мощности с помощью реакторов и подавлению высших гармоник отображены на схеме замещения двухступенчатого каскада, которая показана на рис. 9.7 и в которой компенсирующие реакторы и фильтрующие контуры подсоединены к шуб-обмоткам в целях снижения их напряжения. Компенсирующие устройства можно было бы также присоединить непосредственно к выводу высокого напряжения, параллельно объекту испытания, и тем самым разгрузить по току обмотки высокого напряжения. Однако техническое выполнение этих устройств на высокое напряжение оказывается существенно более дорогим и неэкономичным.
Каскады в настоящее время построены на действующее напряжение более 2 МВ, при этом число ступеней практически не превышает четырех, так как напряжение КЗ [см. уравнение (9.3)] не должно превышать 30 %.
На рис. 9.8 представлен трехступенчатый каскад с компенсирующими дросселями и фильтром.
Рис. 9.6. Трехступенчатая каскадная схема:
1 — обмотки возбуждения; 2 — обмотки высокого напряжения; 3 — обмотки связи
Рис. 9.7. Принципиальная схема двухступенчатого каскада с трансформаторами, имеющими изоляцию сердечника на половину напряжения: 1— обмотки возбуждения; 2 — обмотки высокого напряжения; 3 — обмотки связи; 4 — шуб-обмотки; 5 — дроссели компенсации реактивной мощности; 6 — фильтр;
7 — сердечники
Рис. 9.8. Трехступенчатый каскад с компенсирующими дросселями и фильтром, включенным по схеме рис. 9.7 [9.28]. Выходное напряжение 1200 кВ (3X400 кВ), мощность 800 кВ-А (в течение 15 мин), изоляция корпусов трансформаторов выполнена на половину напряжения (фирма Siemens AG, Эрланген)
Рис. 9.9. Схема замещения идеализированного n-ступенчатого каскада: а — схема с трехобмоточными трансформаторами; б — результирующая упрощенная схема (индексы Е относятся к обмоткам возбуждения, U — к обмоткам связи, Н — к обмоткам высокого напряжения)
Реактивное сопротивление короткого замыкания каскадной схемы. Уже упомянутое прогрессирующее увеличение реактивного сопротивления КЗ каскадной схемы при возрастании числа ступеней можно рассчитать довольно просто, сделав ряд упрощающих предположений [9.7]. Трансформатор, используемый в каскадных схемах, является в принципе трехобмоточным и может быть представлен лишь в виде трех обмоток, если пренебречь влиянием тока намагничивания и потерями активной мощности в обмотках. Реактивные сопротивления этих обмоток определяются из трех опытов КЗ. Если отнести токи обмоток возбуждения и связи, а также реактивные сопротивления к стороне высокого напряжения, то, руководствуясь схемой на рис. 9.6, можно составить схему замещения η-ступенчатого каскада (рис. 9.9). Результирующее реактивное сопротивление Xres такого каскада может быть определено известным способом из выражения
Оказывается, что при номинальной нагрузке первичное напряжение уменьшается на столько же процентов, сколько процентов номинального напряжения составляет ик. Ярко выраженная зависимость снижения напряжения от частоты получается и из (9.10) с учетом того, что ик растет пропорционально частоте, а СN снижается обратно пропорционально частоте. Резонанс наступает при uK(C/CN) = 1.
Из рассмотренного вытекают два обстоятельства, с которыми необходимо считаться.
Вследствие относительно сильной зависимости первичного напряжения от значения нагрузки нельзя первичное напряжение использовать для косвенного определения вторичного. Помимо прочего, это недопустимо и по той причине, что содержаyие высших гармоник первичного и вторичного напряжения может изменяться при увеличении тока намагничивания в процессе регулирования напряжения. Поэтому необходимо непосредственно измерять высокое напряжение (см. гл. 10).
Первичное напряжение следует регулировать малыми ступенями и тем самым учитывать влияние емкости нагрузки и устранять перенапряжения, возникающие при переходном процессе, вызванном даже малыми скачками первичного напряжения. Так как все регуляторы напряжения (регулировочные трансформаторы или индукционные регуляторы — при питании от сети, а при частоте, отличающейся от частоты сети, — генераторы с постоянной или регулируемой частотой вращения) обладают конечным сопротивлением и часто переменным реактивным сопротивлением КЗ, то влияние этих сопротивлений также необходимо учитывать.
Опуская несущественные детали, можно сделать следующие рекомендации по выбору регулятора напряжения.
Для регулировочных трансформаторов традиционного исполнения, и прежде всего обычных автотрансформаторов, в области малого регулируемого напряжения резко возрастает напряжение КЗ или падает напряжение ΔU. При разделенных первичной и вторичной обмотках положение улучшается, одна ко сохраняется тенденция к сильным колебаниям сопротивления рассеяния. В автотрансформаторах падение напряжения при отсутствии нагрузки и номинальной нагрузке может различаться на 50%. Фирмы, выпускающие регуляторы (например, фирма REO), снабжают их шуб-обмотками и защитными обмотками, которые позволяют получать малые и постоянные во всем диапазоне регулирования напряжения КЗ. Благодаря этому существенно снижается опасность появления резонансных явлений на высших гармониках при высоких испытательных напряжениях, которая в настоящее время весьма высока из-за наличия подключенных к питающей сети различных потребителей с тиристорными регулирующими системами [9.11]. При неблагоприятном выборе параметров испытательного трансформатора и регулятора, если они питаются от сети, для улучшения формы кривой высокого испытательного напряжения необходимо устанавливать дополнительные фильтры [9.74].
