Общие сведения о переключающих устройствах

На современных трансформаторах и автотрансформаторах устанавливают переключающие устройства.
Они не являются принципиально необходимыми элементами для работы трансформаторов и служат для повышения качества напряжения в электрических сетях и системах.
В силовых трансформаторах применяют два вида переключений:
переключение ответвлений обмоток без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения трансформатора от сети;
переключение ответвлений обмоток под нагрузкой — регулирование под нагрузкой (РПН).
Соответственно этим видам переключений применяют переключающие устройства ПБВ и РПН.
Напряжение трансформаторов регулируют изменением числа витков в обмотках, т. е. изменением коэффициента трансформации путем переключения ступеней регулировочных ответвлений обмоток.
Переключение ступеней ответвлений обмоток трансформатора под нагрузкой является наиболее целесообразным средством регулирования напряжения трансформатора, питающего потребителей электроэнергии. Регулирование устройством РПН может осуществляться дистанционно (за несколько километров от места установки трансформатора), вручную (непосредственно на трансформаторе рукояткой привода РПН) и автоматически (если регулирующее устройство снабжено специальным стабилизатором напряжения или программным механизмом управления). Диапазон регулирования напряжения устройствами РПН значительно шире, чем переключателями ПБВ. Часто при ремонте понижающих трансформаторов с заменой обмоток одновременно модернизируют систему регулирования напряжения трансформатора, заменяя переключатели ПБВ устройствами РПН.
Переключающее устройство РПН состоит из следующих основных узлов: избирателя ответвлений, контакторного устройства, токоограничивающего сопротивления, приводного механизма.
Избиратель ответвлений (иногда его называют переключателем) предназначен для выбора нужного ответвления обмотки, т. е. его контакты подключают необходимую ступень регулировочных ответвлений. Контакты избирателя несут длительную токовую нагрузку, однако в процессе перехода с одной ступени на другую они полностью обесточиваются с помощью контакторного устройства, т. е. контакты избирателя не производят разрыва токовой цепи.
Конта к торное устройство (контакторы) предназначено для изменения и отключения тока в цепях переключающего устройства, предварительно подготовленных к этому избирателем.
Токо ограничивающее сопротивление предназначено для кратковременного замыкания регулировочной части обмотки между работающим и вновь вводимым ответвлением. Сопротивление ограничивает циркулирующий ток, возникающий в контуре, и обеспечивает перевод нагрузки с"одного ответвления на другое без перерыва тока нагрузки трансформатора.
Приводной механизм предназначен для управления работой контакторного устройства и избирателя ответвлений. Привод может осуществляться с помощью электродвигателя или ручным способом.
Для более широкого диапазона регулирования в избиратели встраивают предызбиратель или реверсор. С помощью предызбирателя включается дополнительная ступень грубой регулировки, предусмотренная в основной обмотке; посредством реверсора регулировочная обмотка включается встречно к основной обмотке. Схемы с реверсором или предызбирателем позволяют удвоить диапазон регулирования, не увеличивая числа витков регулировочной обмотки и количества неподвижных контактов избирателя ответвлений. Переключающие устройства могут быть двух типов: РПН с токоограничивающим реактором (индуктивным сопротивлением) и РПН с активным токоограничивающим сопротивлением.
Подавляющее большинство отечественных трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой снабжены токоограничивающими реакторами. Такие трансформаторы изготовлялись американскими и некоторыми английскими фирмами. Большинство европейских стран применяют переключающие устройства с активными токоограничивающими сопротивлениями, соединенными по схеме Янсена (Германия), которые более компактны, чем реакторные. В настоящее время Запорожский трансформаторный завод изготовляет переключающее устройство РПН конструкции Всесоюзного института трансформаторостроения (ВИТ) с активным токоограничивающим сопротивлением. Однако большинство отечественных трансформаторов выпускаются с токоограничивающими реакторами, а также с болгарскими переключающими устройствами типа PC с активным токоограничивающим сопротивлением.
Московский электрозавод изготовляет реакторные переключающие устройства в трехфазном и однофазном исполнении. Трехфазные устройства имеют типовое наименование РНТ (РНТ-9, РНТ-13, РНТ-13-А, РНТ-18, РНТ-20), однофазные — РНО (РНО-9, РНО-13, РНО-18, РНО-20).
Переключающее устройство РНТ-9 рассчитано на 9 ступеней регулирования напряжения и применяется в трансформаторах классов напряжения 10 и 35  кВ с номинальным током до 150 а, т. е. в трансформаторах сравнительно небольшой мощности.
Переключающие устройства РНТ-13 и РНТ-13-А используют для регулирования напряжения трансформаторов классов напряжения 35 и 110  кВ с номинальным током до 625 а. Эти устройства рассчитаны на 9 ступеней регулирования, а при работе по схеме с мостами — на 17 ступеней. Конструкции устройств РНТ-13 и РНТ-13-А аналогичны, но устройство РНТ-13 приспособлено для установки на активную часть вдоль верхнего ярма магнитопровода, а РНТ-13-А — поперек ярма.
Переключающее устройство РНТ-18 рассчитано на номинальный ток 1200 а. Это устройство имеет 23 ступени регулирования с реверсором и применяется в основном для вольтодобавочных агрегатов. Конструкция контакторов аналогична устройству РНТ-13, но рассчитана на большую мощность.
Переключающее устройство РНТ-20 применяют в основном для регулирования напряжения автотрансформаторов 220  кВ. Оно имеет те же номинальные данные, что и устройство РНТ-13, но обладает повышенной отключающей способностью. Устройство имеет 23 ступени регулирования с реверсором.
Наиболее распространены в отечественных силовых трансформаторах и автотрансформаторах переключающие устройства типов РНТ-13, РНТ-20 и РС-3 (болгарской конструкции).