Переключающее устройство предназначено для изменения числа витков первичной (или вторичной) обмотки трансформатора и, следовательно, коэффициента трансформации для регулирования вторичного напряжения трансформатора. На рис. 4 приведена принципиальная электрическая схема трехступенчатого переключателя (положение переключателя соответствует номинальному напряжению во вторичной обмотке трансформатора).
Рис. 4. Принципиальная электрическая схема трехступенчатого переключателя коэффициента трансформации трансформатора
Если рукоятку переключателя повернуть на 120° по часовой стрелке, в первичной обмотке число витков уменьшится, а вторичное напряжение увеличится на 5%. При повороте переключателя в обратную сторону вторичное напряжение уменьшится также на 5 %.
При ремонте переключающих устройств особое внимание уделяют состоянию их контактной системы. Причиной выхода из строя трансформаторов в десяти случаях из ста бывает неисправность переключающих устройств, в частности повреждение их контактов. Неисправности в контактной системе переключающего устройства: недостаточная плотность прилегания подвижных контактов к неподвижным; ослабление соединений регулировочных отводов к контактам переключающего устройства; нарушение прочности соединений отводов с обмоткой и др. Эти неисправности вызывают повышенные местные нагревы, часто приводящие к выходу трансформатора из строя.
В трансформаторах применяются переключающие устройства ПБВ (переключение без возбуждения) и РПН (регулирование под нагрузкой).
Рис. 5. Переключатель ТПСУ: Рис. 6. Контактная система переключателя ПБВ типа ТПСУ
1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный сегментный контакт; 3, 4 — бумажно-бакелитовые трубка и цилиндр; 5 — болт; 6 — крышка бака трансформатора; 7 — металлический фланец; 8 — стопорный болт; 9 — колпак привода
Большинство силовых трансформаторов выполняется с устройством ПБВ различных конструкций, однако основным их элементом является система подвижных и неподвижных контактов. Например, в трансформаторах напряжением 6 или 10 кВ применяют переключатель ПБВ типа ТПСУ (рис. 5). Рабочее положение переключателя фиксируется стопорным болтом, который необходимо открутить, перед тем как повернуть переключатель. На фланце переключателя цифрами помечены положения, а на колпаке имеется стрелка, показывающая положение контактной системы. На рис. 6 приведена контактная система переключателя ПБВ типа ТПСУ. На бумажно-бакелитовом цилиндре 1 закреплены неподвижные контакты 3 с болтами 2 для подключения отводов. Подвижные контакты 5 сегментного типа установлены на валу 4 и прижаты пружинами к неподвижным контактам. Нижний валик б, вал 4 и контакты (сегменты) 5 приводятся в действие (поворачиваются) с помощью рукоятки колпака.
Переключающие устройства РПН выполняются с токоограничивающим реактором, токоограничивающими сопротивлениями и без них. На рис. 7 приведено переключающее устройство РПН с реактором. РПН состоит из избирателя отводов Ai - А„ обмотки 1, контакторов для отключения тока в цепях переключающего устройства, реактора или сопротивлений, с помощью которых ограничивается ток в переключаемой части обмотки во время перевода тока нагрузки с одного отвода на другой без разрыва цепи тока нагрузки трансформатора. Кроме этого, переключающие устройства могут иметь ручной привод, электрический с кнопками управления или автоматический, а также элементы автоматики и сигнализации.
Рис. 7. Переключающее устройство РПН с токоограничивающим реактором: а — электрическая схема (одной фазы); б — расположение в трансформаторе устройства РПН типа РНТ-13-623/35
Электрическая схема каждой фазы устройства РПН (рис. 7, а) состоит из двух симметричных цепей (избиратель В с системой подвижных и неподвижных контактов, контакторы К у и К 2 и реактор Р). На схеме показано рабочее положение на одном из отводов обмотки РО. При необходимости перехода на другую ступень напряжения включением привода переключаются на соответствующие отводы контакты одной параллельной цепи, а затем другой в такой последовательности: размыкается контакт К1 (или К2) контактора, избиратель одной цепи переходит на нужный отвод обмотки РО, после чего контакт контактора замыкается (переход на другой отвод первой параллельной цепи окончен). Далее в той же последовательности осуществляется переход другой параллельной цепи на тот же отвод, на который перешел избиратель первой цепи. На этом цикл перехода с одного отвода на другой без разрыва цепи рабочего тока заканчивается. Реактор в этой схеме ограничивает ток в цепи "моста", когда одна параллельная цепь перешла на следующий отвод, а другая еще находится на предыдущем отводе. Рабочий ток реактора при этом не ограничивается, так как индуктивное сопротивление реактора практически равно нулю, потому что в каждой половине его обмотки рабочие токи, а соответственно и магнитное поле имеют противоположное направление.
Однофазные избиратели 3 (рис. 7, б) и реактор 4 крепятся на ярмовых балках. Контактная система избирателей работает без разрыва цепи тока, их контакты не подгорают, поэтому избиратели располагают на активной части трансформатора. Действие контакторов 2 сопровождается разрывом тока в параллельных цепях и возникновением дуги, поэтому контакторы располагают в отдельном отсеке, заполненном трансформаторным маслом. Это позволяет проводить осмотр и ремонт контакторов с заменой масла без вскрытия бака трансформатора.
Ремонт переключающего устройства ПБВ начинают с внимательного осмотра всех деталей. Особое внимание обращают на состояние рабочих поверхностей подвижных и неподвижных контактов, так как при длительной работе контактов в масле они покрываются тонкой пленкой желтоватого цвета, которая увеличивает переходное сопротивление в контактах, вызывая повышенный их нагрев и повреждение. Поэтому контакты старательно очищают, протирая технической салфеткой, смоченной в ацетоне или чистом бензине. Подгоревшие и оплавленные контакты заменяют новыми.
При ремонте переключающего устройства ПБВ подтягивают все крепежные детали, заменяют поврежденные пружины, изолирующие детали и прокладки, проверяют отсутствие заеданий в контактах и совпадение рабочих поверхностей подвижных контактов с неподвижными, устраняют также другие дефекты, обновляют надписи и обозначения на переключателе.
Полностью отремонтированный переключатель проверяют десятью циклами переключения по всем ступеням (цикл — это ход механизма от первого положения до последнего и обратно).
Ремонт переключающего устройства РПН значительно сложнее, чем переключателя ПБВ. Кроме очистки, промывки, протирки внутренних и внешних деталей, выполняют дополнительные работы, определяемые конструкцией отдельных частей переключателя и наличием большого числа контактов. Проверяют состояние поверхностей контактов избирателя ступеней, контакторов и электрической части приводного механизма (контактов контроллера, реле, конечных выключателей). Контакты всех элементов переключающего устройства, покрытые копотью и слегка оплавленные, зачищают и обпиливают, удаляя подгары и наплывы металла, контакты с металлокерамическим покрытием промывают, а сильно поврежденные — заменяют новыми.
В системе привода могут быть сверхдопустимые люфты, которые устраняют подтяжкой креплений и заменой деталей, имеющих разработанные отверстия и большой износ, а также регулировкой контактора и избирателя.
(-5%) 1 5 (+5%)
Рис. 8. Круговая диаграмма переключающего устройства на 5 ступеней с регулировкой напряжения трансформатора ±2,5% номинального напряжения на одной ступени
Ремонт отдельных частей переключающего устройства РПН обусловлен необходимостью их разборки и сборки. В случае сборки и регулировки приводов руководствуются рисками, которые наносятся на соединяемые детали при изготовлении трансформатора на заводе. Ошибка в подключении отводов может стать причиной выхода из строя переключающего устройства, а следовательно, и трансформатора. Например, неправильное подключение реактора к контактору, нарушающее последовательность работы контактной системы. Во избежание ошибок в схеме подключения отводов после сборки, регулировки и визуальной проверки схемы соединений строят круговую диаграмму (рис. 8), которая показывает последовательность действия контактной системы переключателя, а также углы опережения и запаздывания при работе контактов контакторов и избирателя.
Построив круговую диаграмму последовательности действия контактов избирателя и контакторов при прямом и обратном ходах, по величине люфта судят о качестве сборки избирателя (если люфт меньше 16°, сборка считается удовлетворительной). Затем выполняют десять циклов переключений и если дефекты отсутствуют, считают, что переключающее устройство отремонтировано удовлетворительно и может быть установлено на трансформатор.
