Схемы регулирования вторичного напряжения в электропечных трансформаторах
Схемы регулирования ЭПТ во многом определяются особенностями и требованиями, предъявляемыми технологическими процессами в ЭП. Однако на выбор схемы влияют и другие факторы: параметры ПУ РПН и ПБВ; обеспечение заданных значений напряжений КЗ на различных ступенях регулирования; необходимые динамическая стойкость и электрическая прочность; транспортные ограничения; заданные габариты; ограничения по экономическим параметрам и др.
Схемы регулирования, применяемые в ЭПТ, можно классифицировать по следующим основным признакам:
1. Число электромагнитных единиц:
а) одна единица (рис. 4 и 5) — прямое регулирование;
б) две единицы (рис. 6—8) — косвенное регулирование.
2. Значение индукции в магнитной системе:
а) постоянное на всех ступенях регулирования (рис. 4);
б) изменяющееся в зависимости от ступени (рис. 5-8).
Рис. 4. Схема прямого регулирования в обмотке НН.
Рис. 5. Схема прямого регулирования в обмотке ВН.
3. Место включения переключающего устройства:
а) в цепи обмотки НН (рис. 4);
б) в цепи обмотки ВН (рис. 5);
в) в промежуточной цепи агрегата (рис. 6-8).
4. Способ регулирования промежуточной цепи агрегата:
а) с помощью автотрансформатора (рис. 6);
б) во вторичной обмотке первой электромагнитной единицы агрегата (рис. 7);
в) в третичной обмотке первой электромагнитной единицы агрегата с помощью вольтодобавочного трансформатора (рис. 8).
Схема прямого регулирования по рис. 4 применяется в ЭПТ с мощностью на стержень не более 2500 кВ - А при НН от 1000 В до 2400 В. Регулирование происходит в обмотке НН, которая совмещает, таким образом, и функции регулировочной. Это наиболее экономичный способ регулирования, при котором индукция в магнитной системе остается постоянной в течение всего цикла переключений. Дополнительным преимуществом является равномерное изменение НН при отключении (или включении) одинакового числа витков на всех ступенях вторичной обмотки. Однако область применения такого регулирования ограничена величиной номинального тока ПУ, который является одновременно и рабочим током ЭП.
Принципиальная схема по рис. 5 широко применяется в ЭПТ различного назначения с номинальным ВН 6 или 10 кВ при Г от 1,5 до 4, а ее модификации — в ЭПТ с ВН 35 кВ.
Регулирование происходит при изменении числа витков в обмотке ВН (или РО, как ее части). При этом индукция в магнитной системе изменяется от максимального значения (минимум включенных витков) до минимального, когда все витки подключены к напряжению питающей сети {Ux). Одновременно изменяется и НН — от максимального значения (минимум витков обмотки ВН) до минимального. Преимуществом такого регулирования является возможность применения ПУ на относительно небольшие токи ВН, что существенно увеличивает разнообразие различных схемных решений для получения необходимых диапазонов НН.
Рис. 6. Схема косвенного регулирования с помощью автотрансформатора.
Рис. 7. Схема косвенного регулирования, состоящая из двух трансформаторов.
Рис. 8. Схема косвенного регулирования с помощью вольтодобавочного трансформатора.
Однако этот способ сопровождается неэффективным использованием магнитной системы ЭПТ, которая оказывается «недогруженной» на всем диапазоне регулирования, кроме положения, соответствующего минимуму включенных витков ВН, когда индукция максимальна. На всех других положениях ПУ индукция уменьшается пропорционально увеличению числа включенных витков ВН.
Еще одним недостатком такого способа является неравномерность ступеней НН при равном числе включаемых (или отключаемых) витков первичной обмотки.
При использовании схем косвенного регулирования (рис. 6—8) ЭПТ представляет собой агрегат из двух трансформаторов (или одного автотрансформатора и трансформатора), размещаемых, как правило, в общем баке. При этих схемах регулирование напряжения производится в промежуточной цепи между двумя электромагнитными единицами. Напряжение и ток промежуточной цепи выбираются в соответствии с техническими возможностями ПУ.
Регулирование в этих схемах осуществляется по-разному. Так, при схеме рис. 6 первая единица агрегата является регулировочным автотрансформатором; схема применяется в ЭПТ с ВН до 35 кВ включительно при Г < 5. При таком способе регулирования автотрансформатор включен на первичное напряжение U1 и имеет постоянную индукцию в магнитной системе. Обмотка ВН печного трансформатора с помощью ПУ подключается к ответвлениям обмотки автотрансформатора. При изменении положения ПУ меняются питающее напряжение, магнитный поток, индукция в магнитной системе печного трансформатора и, следовательно, его вторичное напряжение.
Преимуществом такого регулирования является возможность получать в пределах диапазона практически любые значения НН — от строго равномерных до резко неодинаковых. Однако этот способ требует значительного расхода активных материалов, особенно стали, и, кроме того, ПУ необходимо выбирать на класс напряжения, соответствующий, что во многих случаях является неэкономичным.
Избежать последнего можно, если регулирование выполнять по рис. 7. Оно применяется в ЭПТ с ВН 35 кВ и выше, и первая единица агрегата является регулировочным трансформатором с постоянной индукцией в магнитной системе и регулированием в его вторичной обмотке. В остальном эта схема не отличается от автотрансформаторной.
Единственным преимуществом схемы с регулировочным трансформатором перед схемой с автотрансформатором является возможность устанавливать в промежуточной цепи токи и напряжения, соответствующие параметрам тех или иных ПУ.
По схеме рис. 8 регулирование в промежуточной цепи осуществляется с помощью третичной РО главного трансформатора с постоянной индукцией в магнитной системе; РО подключена к первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора с изменяющейся индукцией; обмотки НН обоих трансформаторов соединяются последовательно внутри агрегата. Схема применяется в однофазных ЭПТ с ВН от 10 кВ и выше мощностью от 25 000/3 до 80000/3 кВ • А.
Преимущество такого регулирования заключается в относительном уменьшении массы агрегата сравнительно с показанным на рис. 7. Объясняется это тем, что мощность вольтодобавочного трансформатора соответствует мощности РО, которая составляет только часть мощности главного трансформатора. А поскольку РО встроена в промежуточную цепь, переключающее устройство может выбираться на существенно меньшие токи и напряжения, чем в схеме рис. 7.
