Общие положения по автоматизации регулирования напряжения.
В настоящее время все процессы регулирования напряжения в сельских сетях, связанные с измерением уровней напряжения и воздействием на регулирующее устройство, автоматизированы. Для регулирования напряжения, например, в отдельной точке сети или на подстанции, необходимо замерить напряжение, сравнить его с заданным и, если оно отличается от заданного, подать сигнал на включение переключающего устройства (например, регулируемого трансформатора).
Различают плавное и ступенчатое регулирование напряжения. Первое может быть выполнено с помощью довольно сложных устройств (например, специальных трансформаторов с подмагничиванием) и здесь не рассматривается. Наиболее распространен ступенчатый способ регулирования напряжения, так как он наиболее прост и достаточно надежен. Этот способ принят для силовых трансформаторов, ступень регулирования которых определяется количеством витков, заключенных между двумя ответвлениями регулировочной обмотки. При переключениях с одного ответвления на другое напряжение на выходе трансформатора будет изменяться ступенями. Измерительный орган регулятора должен отмечать изменения напряжения в сети и при достижении ими определенной величины давать импульс на переключение ответвлений.
Для устойчивой работы регулятора напряжения измерительный орган настраивают на работу с определенной зоной нечувствительности, в пределах которой он не должен реагировать на изменения напряжения. Зона нечувствительности всегда должна быть несколько больше величины ступени регулирования, иначе регулятор не будет работать устойчиво. Например, при величине ступени регулирования, равной 1,5%, зону нечувствительности принимают равной 2—2,5%. Тогда регулятор будет реагировать лишь на те изменения напряжения в сети, которые превышают величину 2—2,5%. Импульс, поданный им в этом случае, заставит исполнительный приводной механизм переключить ответвления трансформатора и после изменения выходного напряжения на величину ступени (1,5%) вновь ввести отклонения напряжения в пределы зоны нечувствительности. При следующих отклонениях напряжения, превышающих размер зоны нечувствительности, регулятор опять сработает и так во всех случаях, когда изменения напряжения в сети будут превышать указанную зону.
Чтобы исключить частые ненужные срабатывания регулятора, между измерительным элементом и исполнительным приводным механизмом включают элемент выдержки времени, который позволяет включиться приводному механизму лишь после некоторой (до 1 мин) выдержки времени. При таком методе ступенчатого регулирования уровни напряжения на выходе регулятора будут всегда лежать в пределах зоны нечувствительности, равной 2—2,5%. Этот метод условно назван методом стабилизации выходного напряжения.
В большинстве случаев метод стабилизации напряжения не может полностью удовлетворить потребителей электроэнергии, так как он проводится без учета колебаний нагрузки в течение суток. Существует другой метод, когда регулирование напряжения осуществляют с учетом изменения нагрузки потребителей, т. е. повышают напряжение при увеличении нагрузки и снижают при ее уменьшении. Такой метод называют «встречным» регулированием напряжения. Он позволяет более полно скомпенсировать потери напряжения в сети, возросшие с увеличением нагрузки, и тем самым улучшить условия работы электроприемников.
В настоящее время встречное регулирование напряжения выполняют на всех районных подстанциях, где установлены регулируемые трансформаторы, а также на трансформаторах потребителей и вольтодобавочных регуляторах.
Для осуществления автоматического встречного регулирования напряжения применяют блоки управления регуляторами (например, блок БАУРПН-1, выполненный на бесконтактных элементах).
Управление переключающими устройствами регулируемых трансформаторов.
Переключатели ответвлений силовых трансформаторов, так же как и автотрансформаторов, приводятся в действие механизмами, основным элементом которых- является электродвигатель, действующий через передаточный механизм на вал переключателя или заводящий пружину, под действием ее срабатывает переключатель или контактор.
Кроме электродвигателя, приводной механизм содержит аппаратуру управления (пусковые контакторы, реле, конечные выключатели и др.). В практике эксплуатации регулируемых трансформаторов существуют четыре способа управления переключающим устройством: автоматическое — от реле напряжения, местное — с панели автоматики, дистанционное — со щита управления и ручное — с помощью специальной рукоятки, расположенной на приводном механизме.
Рассмотрим вначале местное управление переключателем типа РНТ-13А на восемь ступеней регулирования (при девяти ответвлениях), распространенным для трансформаторов средних мощностей. Развернутая схема автоматического управления такого переключателя показана на рис. 158.
Выбор местного управления осуществляется ключом 4К. При этом рукоятки ключей управления 1K и 2К, расположенные на щите управления, устанавливаются в положение «местное». Для повышения напряжения трансформатора рукоятка ключа управления 4К поворачивается в направление положения 1—9 (оно указано на ключе). При этом включается катушка реле 1П, после чего рукоятку ключа 4К можно отпустить (реле остается включенным благодаря самоподпитке). Цепь питания реле 1П замыкается при этом через барабан контроллера КР. Замыкающие контакты реле 1П, расположенные в силовой цепи электродвигателя, замыкаются и он начинает вращаться.
При вращении приводного механизма поворачивается и барабан контроллера (в этом случае он вращается против часовой стрелки).
Рис. 158. Развернутая схема автоматического управления переключателем регулируемого трансформатора
При переключениях на одну ступень барабан делает один оборот, во время которого он подключает красную сигнальную лампу процесса переключения. Перед самым концом переключения палец, находящийся в цепи реле 1П, попадая в вырез барабана контроллера, отключит катушку реле от сети, в результате чего двигатель окажется отключенным.
При увеличении скорости двигателя в начале пуска замыкается контакт реле контроля скорости РКС, находящийся в цепи питания катушки реле 2П. Как только при остановке двигателя обесточивается катушка реле 1П, включается катушка 2П, и двигатель затормаживается противовключением.
При необходимости понизить напряжение на трансформаторе рукоятку ключа управления 4К поворачивают в положение 9—1. При этом вместо катушки 1П (см. предыдущий случай) подключается цепь катушки 2/7, и включение электродвигателя, его торможение и остановка происходит аналогично описанному.
Дистанционное управление со щита управления осуществляется ключом 3К. При этом рукоятки ключей управления 1К и 2К устанавливают в положение «дистанционное». Весь процесс переключения осуществляется так же, как и при местном управлении.
Автоматическое управление переключающим устройством типа РНТ-13А осуществляется при помощи реле РРН-46, промежуточного реле РП и реле времени РВ. Рукоятки ключей управления 1К и 2К при этом поворачивают в положение «автоматическое». При повышении напряжения в сети реле напряжения срабатывает и подает питание на катушку реле 1П. Реле включается и весь процесс вращения приводного механизма и переключателя происходит аналогично местному и дистанционному управлениям.
При кратковременных повышениях или снижениях напряжения возможность автоматического включения приводного механизма и вращения переключателя ограничивается реле времени, создающим определенную выдержку времени.
Схема управления переключающим устройством исключает возможность его движения за крайние положения благодаря предельным выключателям ПВ, расположенным в цепях катушек реле 1П и 2П.
В случае неисправности приводного двигателя или отсутствия питания переключатель может быть установлен в одно из рабочих положений приводной рукояткой, надеваемой на горизонтальный вал ручного привода. Перед тем как установить рукоятку, нужно обязательно отключить пакетный выключатель В на приводном механизме. При установке рукоятки цепь питания двигателя размыкается блокировочным выключателем БВ.
Контрольные вопросы
- Какими основными показателями характеризуется качество электроэнергии. отпускаемой сельскохозяйственным потребителям?
- Каковы пределы допустимых отклонений напряжения, принятые для сельскохозяйственных потребителей электроэнергии?
- Какими средствами можно регулировать напряжение на районных подстанциях, подстанциях потребителей и в линиях электропередачи?
- Как осуществляется переключение ответвлений регулируемого трансформатора под нагрузкой?
- Как осуществляется автоматизация регулирования напряжения с учетом требований потребителей?
