В последние годы в силовых трансформаторах отечественного производства особенно широкое распространение получили переключающие устройства серии PC производства комбината «Элпромэнерго» (г. София, Болгария) Устройства серии PC применяются для регулирования напряжения под нагрузкой в силовых трансформаторах напряжением до 220 кВ мощностью до 100 MB - V Устройства выпускаются различной модификации РС-4, РС-5, РС-6, РС-7, РС-8, РС-10. Все эти типы являются унификацией базового устройства РС-4 и отличаются числом ступеней или номинальным током и т. п. Так, например, устройство РС-5 применяется для регулирования напряжения при помощи одного трехфазного переключателя обмоток трансформатора, соединенных в треугольник; устройство типа РС-6 рассчитано на номинальный ток 1000 А; устройство типа РС-7 применяется в силовых трансформаторах для электропечей, требующих больший диапазон регулирования или большее число ступеней регулирования. Тип имеет до 71 ступени, которые обеспечиваются 18 ступенями избирателя и пятью грубыми ступенями, и рассчитан на номинальный ток — до 400 А.
Вся серия PC (Г) конструктивно выполнена одинаково и имеет общую схему регулирования. В дальнейшем более подробно рассматривается наиболее распространенный тип РС-4, являющийся результатом модернизации переключающих устройств РС-2 (номинальный ток 200 А) и РС(Г)-3 (номинальный ток — 400 А). Каждый тип переключающего устройства имеет целую серию исполнения. Так, РС-4 имеет 120 модификаций: по исполнению—однофазные и трехфазные; номинальному току — на 120, 400 и 630 А; напряжению — 35, 60, 110, 150 и 220 кВ; конструктивный ряд избирателя — А, Б, В, Г и Д; количеству ступеней— 10, 12, 14, 19, 23 и 27; виду предызбирателя — реверсором, с грубой ступенью и реверсированием регулировочной части обмотки, без предызбирателя.
В условном обозначении устройства отражены особенности конструкции: в начале обозначения приводится тип устройства (например, PC-4-1I1-400-110/B), затем — схема переключающего устройства (например, 10 19 1 Г).
Полностью обозначение расшифровывается следующим образом (например, РС-4-Ш-400-П0/В 10 19 ЗГ): здесь — PC регулятор ступенчатый; 4 — серия; III — трехфазный (I — однофазный); 400 — значение номинального тока, А; 110— класс изоляции относительно «земли», кВ; В — конструктивный ряд избирателя; 10 — число контактов избирателя на фазу, шт.; 19 — количество положений переключателя; 3— количество средних изложений; Г — грубая ступень (0 — реверсор; если после цифры — количества положений стоит цифра 0, переключающее устройство не имеет предызбирателя).
Примеры обозначений схем переключающего устройства:
10 10 0—избиратель на 10 ответвлений, 10 положений без реверсора;
10 19 1Г— избиратель на 10 ответвлений, 19 положений с одним средним положением и грубой ступенью;
10 19 30 — избиратель на 10 ответвлений. 19 положений с тремя средними положениями с реверсором.
Переключающие устройства PC (Г) выполняются в основном погружного типа, являются комплектующие узлом для отечественных силовых трансформаторов и состоят из изоляционного цилиндра, в котором размещены токоограничивающие резисторы, контактор и механизм контактора. На верхнем фланце цилиндра смонтирован приводной механизм с указателем положения и фланцы для присоединения защитного реле и маслосистемы. Избиратель вместе с предызбирателем крепится ко дну цилиндра посредством переходного фланца.
Бак контактора изолирует контактор от корпуса и отделяет масло контактора от масла трансформатор. Габариты бака различны и зависят (особенно по высоте) от номинального напряжения переключающего устройства. Под дном контактора смонтирована зубчатая передача, приводящая в действие механизмы контактора, избирателя и предызбирателя.
Контактор переключающего устройства PC (Г)-4 роторного типа, что существенно уменьшает его габариты по сравнению с рычажным контактором. Роторный контактор в трехфазной схеме регулирования имеет три сектора, на каждом из которых размещены по четыре контакта (главные и дугогасительные), образующие контактную систему контактора. Неподвижные контакты смонтированы на внутренней стороне цилиндра, а подвижные имеют радиальное перемещение. Способ крепления подвижных контактов обеспечивает дополнительное ускорение в начале отключения, что облегчает гашение дуги в контакторе. Токоограничивающие резисторы расположены над контактной системой и состоят из отдельных пакетов, стягиваемых при помощи изоляционных шпилек между изолирующими планками. Пружинный механизм контактора размещен под контактной системой, что сокращает кинематическую цепь. Он состоит из двух вмонтированных одна в другую пружин, двухплечевого рычага и механизма зацепления.
Конструкция контактов контактора такова, что при их замыкании сначала замыкаются металлокеримические части контактов, а затем медные, а при отключении сначала размыкаются медные элементы, а затем металлокерамические. Во включенном положении ток в основном проходит по медной части контакта (его электрическое сопротивление значительно меньше металлокерамических элементов), а при отключении гашение дуги происходит в основном на металлокерамических элементах, поскольку они размыкаются последними. Такая конструкция контактов обеспечивает надежность их работы и увеличивает срок их службы.
Избиратель в переключающих устройствах выполняется в основном трехфазным, но имеются и однофазные избиратели. Последние применяются в однофазных переключающих устройствах. Избиратель представляет собою клеть из вертикальных изолирующих реек, собираемых сверху и снизу металлическими фланцами. На рейках крепятся неподвижные контакты, к которым подводятся ответвления обмоток силового трансформатора. Неподвижные контакты крепятся в шести горизонтальных рядах (у трехфазного избирателя), по два ряда на каждую фазу. Как правило, контактный ряд нечетных ответвлений расположен над контактным рядом четных ответвлений. Подвижные контакты избирателя расположены на двух изоляционных валах, вращающихся попеременно один в другом. На центральном наружном валу-трубе смонтированы токосъемные кольца, с помощью которых подвижные контакты присоединяются посредством изолирующих кабелей к контакторам.
Предызбиратель состоит из верхней и нижней металлических плит, присоединенных к фланцам избирателя. Между плитами крепятся изоляционные рейки с подвижными и неподвижными контактами и вал предызбирателя; механизм предызбирателя размещен под его верхней плитой.
Подвижная система механизма контактора приводится в действие пружинами. По окончании переключения контактов избирателя и после дополнительного хода механизма для обеспечения необходимого угла перекрытия Контактор практически мгновенно перебрасывает свои подвижные контакты, переводя нагрузку на выбранное Избирателем ответвление регулировочной обмотки. Контакты контактора размыкают главные контакты рабочего плеча (четного или нечетного), замыкают поочередно дугогасительные контакты рабочего и нерабочего плеч, создавая положение «мост», после чего размыкается дугогасительный контакт рабочего плеча и замыкается главный контакт подготовленного плеча (нечетного и четного).
Контактор устройств типа PC (Г) не имеет выемной части, но его конструкция позволяет вынимать из корпуса поочередно механизм переключения, резистор и другие расположенные узлы в корпусе. Для защиты силового трансформатора при авариях в переключающих устройствах типа PC (Г) в маслопроводы между расширителем и корпусом контакторов включается защитное реле типа RS-1000, рабочий механизм которого состоит из клапана с установленным на нем магнитом управляемого электрического контакта (герконового реле). При повышении давления в корпусе контактора возникает поток масла, поворачивающий клапан реле и осуществляющий срабатывание его контакта. В реле RS-1000 этот контакт ртутный опрокидывающийся. Реле настраивается на срабатывание при скорости потока масла 0,9 м/с.
Наладка переключающего устройства типа РС(Г) не отличается по объему от описанных ранее устройств типа РНОА. Визуальная проверка состояния переключающего устройства, проверка работы привода при управлении при помощи рукоятки, измерение коэффициента трансформации для проверки правильности подсоединения ответвлений к избирателю, снятие неполной круговой диаграммы на слух по щелчку контактора требуется заводской инструкцией перед новым включением под напряжение переключающего устройства.
Но как показал опыт наладки переключающих устройств типа PC (Г), у них наблюдается самопроизвольное расцепление механизма контактора, что нарушает нормальную работу переключающего устройства. Это явление не обнаруживается рекомендуемым объем проверок, поэтому следует перед включением под напряжением на холостой ход силового трансформатора про- осциллографировать действие механизма контактора без его вскрытия. Для этого осциллографирование производят на постоянном токе по схеме «фаза — нуль» при управлении электрическим приводом. Если временная характеристика соответствует заводской, устройство ра ботает правильно.
рис. 6. Осциллограммы устройства типа РС-4: о — при выходе механизма из «замка»; б — после ремонта
Если же наблюдается отклонение от норм (рис. 6), производят ревизию механизма контактора. После ревизии или вскрытия по каким-либо причинам переключающее устройство подвергается проверке в полном объеме со снятием полной круговой диаграммы и осциллографированием контактного моста.
Круговая диаграмма снимается так же, как и для переключающих устройств РНОА, по схеме рис. 7, а. Следует помнить, что для совершения одного полного цикла переключения с ответвления на ответвление рукояткой привода надо произвести 33 оборота. Круговая диаграмма дается заводом-изготовителем переключающих устройств типа PC (Г) в оборотах рукоятки, а не в углах поворота выходного вала привода. Типовая диаграмма допускает размыкание контактов избирателя в пределах от трех до семи оборотов, замыкание контактов избирателя — от 11 до 15 оборотов и срабатывание контактора между 24-м и 28-м оборотами рукоятки.
Осциллограмма переключающего устройства снимается по схеме, приведенной на рис. 7, б. На рис. 7, в приведена типовая осциллограмма. Длительность действия контактов контактора при одном переключении — порядка 0,05 с (50 мс), продолжительность положения «мост» не более 7 мс (^0,007 с), вибрация контактов — до 4 мс (0,004 с). Поскольку осциллографирование производится в большинстве случаев при малых значениях напряжения (6—24 В) и тока (до 2 А), вибрация не является основанием для браковки переключающего устройства.
Рис. 7. Схема снятия круговой диаграммы (я), оспиллографирования (б) и типовая осциллограмма (в) переключающих устройств PC и РСГ.
ЛС — сигнальные лампы; R — токоограничнвающий резистор; К — контактор, Г — гальванометры
Перед включением в работу переключающего устройства следует проверить защитное реле. Проверка защитного реле типа RS-1000 производится при помощи контрольных кнопок «включено» и «выключено». При нажатии кнопки «включено» клапан реле закрывает маслопровод (клапан не виден в смотровом окне реле), при нажатии кнопки «выключено» маслопровод открывается (клапан реле виден в наклонном положении). Исходное положение реле — клапан закрывает маслопровод.
