ПБВ трансформатора принцип действия

Устройство и принцип работы реечного переключателя обмоток ПБВ у силового трансформатора

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В статье про приемо-сдаточные испытания трансформатора ТМГ11-1600 я рассказывал, что переключение ответвлений обмоток у силового трансформатора осуществляется с помощью переключателя ПТРЛ.

Регулирование ступеней напряжения производится в ручную на стороне высокого напряжения (ВН) в пределах от -5% до +5% (ступенями по 2,5%) от номинального напряжения 6-10 (кВ) без возбуждения (ПБВ), т.е. при обязательном отключении силового трансформатора от сети, причем, как по высокой стороне (ВН), так и по низкой (НН).

Регулирование напряжения по высокой стороне (ВН) позволяет упростить конструкцию переключателя из-за меньших токов по сравнению с обмоткой низкого напряжения (НН). Кроме того, обмотка высокого напряжения (ВН) имеет гораздо больше витков, а значит регулирование напряжения можно осуществлять гораздо точнее.

В основном, переключатели ответвлений выполняют на 3 или 5 ступеней регулирования, среднее положение у которых всегда соответствует номинальному напряжению.

При проведении очередных приемо-сдаточных испытаний у подобного трансформатора, правда чуть меньшей мощности (ТМЗ-630/10У1), у нас не проходили полученные значения омических сопротивлений обмоток ВН постоянному току, т.е. разница в измеренных сопротивлениях между фазами была существенная и значительно превышала норматив в 2%, причем на всех положениях переключателя ПБВ.

ПУЭ, Глава 1.8, п.1.8.16.4 и ПТЭЭП, Приложение 3, п.2.5:

РД 34.45-51.300-97 «Объем и Нормы испытаний электрооборудования», 6-ое издание, п.6.8:

В связи с этим было решено слить масло, вскрыть крышку трансформатора и проверить контакты в переключателе ПБВ. Вот я и решил заодно показать Вам устройство и принцип работы переключателя, как говорится не на словах, а на деле.

В рассматриваемом трансформаторе ТМЗ-630/10У1 установлен переключатель ПБВ реечного типа.

Помимо переключателей реечного типа, существуют переключатели и барабанного типа, но о них я расскажу Вам как-нибудь в другой раз, по мере подходящего случая.

Реечный переключатель расположен внутри трансформатора (в масле) прямо под крышкой бака, а его рукоятка выведена наружу.

Как я и говорил в начале статьи, переключение ответвлений обмоток происходит по высокой стороне (ВН).

Вот высоковольтные вводы (ВН) трансформатора.

А вот их вид, но уже при слитом масле внутри бака трансформатора.

Заодно покажу Вам и низкую сторону (НН).

Мне не удалось найти чертеж конструкции переключателя именно нашего трансформатора ТМЗ-630/10У1. Зато на глаза мне попался чертеж аналогичного (похожего) реечного переключателя ПТРЛ с 6 выводами на каждую фазу.

ПТРЛ расшифровывается, как:

• П — переключатель
• Т — трехфазный
• Р — реечный
• Л — лимбовый привод

Как видите, конструкция реечного переключателя обмоток ПБВ достаточно простая. На нижней неподвижной рейке установлены 18 выводов (6 на каждую фазу).

К каждому выводу подключено соответствующее ответвление от обмотки, согласно ниже представленной схемы («звезда» без нуля — Y).

Над неподвижной рейкой расположена подвижная рейка, на которой установлены 3 контактных перемычки (на каждую фазу своя перемычка).

Подвижная рейка соединена с валом ручного привода, при повороте которого она перемещается с определенным шагом через зубчатый сегмент и замыкает своими контактами (перемычками) соответствующие выводы ответвлений обмоток.

Фиксация положения рукоятки переключателя на определенной ступени осуществляется специальным фиксирующим устройством, расположенным на баке трансформатора.

Вернемся к нашей проблеме, по причине которой омическое сопротивление первичных обмоток постоянному току имели неодинаковые значения и выходили за рамки нормы.

Согласно руководства по эксплуатации реечных переключателей, пружины, прижимающие подвижный контакт (перемычку) должны быть сжаты на 1/3 длины от их разжатого состояния, а винты, сжимающие пружины должны быть законтрагаены. Видимо, со временем длительной эксплуатации гайки немного ослабли и, соответственно, ослаб сам контакт, что и давало разброс параметров по омическому сопротивлению.

В итоге сжимающие пружины и гайки затянули соответствующим образом, после чего все замеры пришли в норму.

Помимо представленной в статье схемы первичной обмотки «звезда» без нуля (Y), существует и схема «треугольника» (Д), причем переключение обмоток которой осуществляется аналогичным реечным переключателем с 6 выводами на фазу.

Ниже представлено еще две схемы, где переключение обмоток также происходит с помощью реечного переключателя ПТРЛ, но только с 5 выводами на фазу.

Схема соединения ответвлений обмоток по схема «звезда» без нуля (Y):

Схема соединения ответвлений обмоток по схема «звезда» с нулем (Y0):

Теперь Вы представляете себе устройство реечного переключателя и как происходит переключение обмоток трансформатора. Если у Вас напряжение в сети снизилось (увеличилось) меньше (больше) предельно-допустимого значения, то переключив ступени переключателя ПБВ можно привести выходное напряжение силового трансформатора в нормируемое значение.

Принцип работы реечного переключателя ответвлений обмоток у трансформатора более наглядно продемонстрирован в видеоролике.

Переключатель ПБВ – краткая характеристика, особенности эксплуатации

Переключатель ПБВ служит для регулировки напряжения силового трансформатора с целью поддержания требуемой величины напряжения у потребителей, питающихся от данного силового трансформатора. Рассмотрим вкратце принцип работы переключателя ПБВ.

Как известно, величина напряжения прямо пропорциональна количеству витков обмотки силового трансформатора. Изменяя количество витков обмотки, изменяется коэффициент трансформации и соответственно напряжение на данной обмотке. Переключатель ПБВ представляет собой устройство, осуществляющее ступенчатое переключение между ответвлениями витков обмотки трансформатора.

ПБВ – переключение без возбуждения, то есть данным устройством осуществляется изменение величины напряжения при полном отключении трансформатора от питающей сети.

Устройство ПБВ может быть установлено как на обмотке высокого напряжения, так и на обмотке низкого напряжения. ПБВ устанавливается преимущественно на обмотке высокого напряжения по нескольким причинам.

Основное преимущество установки устройства ПБВ на обмотке высокого напряжения заключается в том, что на данной обмотке ток значительно ниже, чем во вторичной обмотке низкого напряжения и соответственно сам переключатель ПБВ, устанавливаемый на стороне высокого напряжения, более компактный и проще конструктивно. Кроме того, большее количество витков на обмотке высокого напряжения позволяет более точно выбрать ступени регулировки напряжения.

Изменение напряжения на вторичной обмотке понижающего трансформатора происходит по причине изменения напряжения питания, поступающего на обмотку высокого напряжения. В связи с этим также предпочтительнее устанавливать переключатель ПБВ на обмотку ВН – как обмотку, на которой происходит изменение напряжения.

Устройство ПБВ в большинстве типов трансформаторов позволяет регулировать напряжение на обмотке низкого напряжения в пределах от ?5 % до +5 %. На силовых трансформаторах малой мощности регулировка напряжения в пределах данного диапазона осуществляется при помощи двух ответвлений, а на более мощных трансформаторах — посредством переключения между четырех ответвлений, которые осуществляют регулировку напряжения шагом 2,5 %. Существуют отдельные типы силовых трансформаторов, в которых переключатель ПБВ имеет больший диапазон регулировки напряжения и соответственно большее количество ступеней переключателя.

Как переключать ПБВ силового трансформатора

Как и упоминалось выше, ПБВ – это переключение без возбуждения. Поэтому при необходимости регулировки напряжения на трансформаторе в первую очередь необходимо снять нагрузку с трансформатора и полностью отключить его от сети. Также для безопасности выполнения работ должен быть обеспечен видимый разрыв со всех сторон, с которых может быть подано напряжение на трансформатор, а также установлены защитные заземляющие устройства.

Переключатель ПБВ имеет, как правило, ручной привод и фиксатор, препятствующий самопроизвольному смещению рукоятки привода. Также ПБВ конструктивно имеет устройство, обеспечивающее фиксацию переключателя строго в выбранном положении, что позволяет избежать плохого контакта ответвлений в выбранном положении переключателя.

Для перевода ПБВ в другое положение необходимо освободить фиксатор привода и повернуть ручку привода в необходимое положение переключателя и вернуть фиксатор в исходное положение.

Переключатели ПБВ, конструктивно имеющие электропривод, переключаются дистанционно подачей управляющих импульсов. При этом данными переключателями можно управлять и в ручном режиме.

При необходимости изменения напряжения у потребителя необходимо учитывать, что при помощи ПБВ можно изменять напряжение на обмотке низкого напряжения в небольшом пределе (от ?5 % до +5 %). В случае возникновения ситуации, когда в сети наблюдаются значительные отклонения напряжения, изменение напряжения осуществляется на питающей подстанции либо на более крупных объектах, если отклонения напряжения наблюдаются у большего количества потребителей.

Преимущества и недостатки

Переключатель ПБВ является более компактным и простым в устройстве и соответственно более надежным, по сравнению с устройством регулировки напряжения под нагрузкой (РПН).

Основной недостаток ПБВ – необходимость полного снятия напряжения с силового трансформатора для производства цикла переключения ответвлений. В связи с этим силовые трансформаторы с ПБВ применяются преимущественно в сетях, где требуется нечастая регулировка напряжения, как правило, во время сезонных изменений нагрузки, а также при условии, что категория надежности электроснабжения потребителей позволяет осуществить кратковременное обесточивание трансформатора.

В то же время при питании потребителей от двух независимых источников (или двух трансформаторов) или наличии резервного источника питания данным недостатком можно пренебречь, так как в таком случае при необходимости переключения устройства ПБВ можно кратковременно перевести нагрузку на другой источник питания.

Еще одним недостатком является окисление контактов ответвлений переключателя ПБВ в процессе эксплуатации силового трансформатора. Окисление контактов приводит к увеличению сопротивления контактируемых поверхностей и в конечном итоге это может привести к аварийной ситуации – к внутреннему повреждению или срабатыванию газовой защиты (при наличии таковой). Во избежание данной негативной ситуации рекомендуется не менее двух раз в год отключать трансформатор от сети и делать несколько циклов переключений устройством ПБВ для удаления окисной пленки с поверхности всех контактов.

Другие способы изменения напряжения

Помимо переключателей ПБВ для изменения напряжения используются устройства РПН, которые позволяют регулировать напряжение под нагрузкой. Устройства РПН позволяют изменять напряжение на вторичной обмотке в более широком диапазоне.

Для более эффективной работы устройства РПН могут иметь конструктивно токоограничивающие реакторы или токоограничивающие резисторы.

На силовых трансформаторах может быть реализовано автоматическое регулирование напряжения (АРН). Эта функция реализуется устройством РПН, которое управляется в автоматическом режиме специальными устройствами РЗА.

Существует еще один способ регулировки напряжения – последовательное включение к трансформаторам регулировочных (вольтдобавочных) трансформаторов. Данный способ более дорогостоящий и сложный в реализации, поэтому в энергетике практически не применяется.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Особенности работы пбв трансформатора и расшифровка

Потребители электрической энергии более эффективно работают при номинальном напряжении. Однако это условие для всех довольно сложно. Допустимым у потребителей является его отклонение до +5%. Чтобы достигнуть значения напряжения, близкого по значению к номинальныму, численность витков обмоток трансформатора изменяют. Осуществить это можно двумя способами:

• Связь регулировки напряжения с изменением количества витков
  • Место установки анцапфы
  • Способы ПБВ трансформатора
  • Эксплуатация и ремонт устройств

• используя устройство ПБВ трансформатора;
• регулируя напряжение под нагрузкой.

Связь регулировки напряжения с изменением количества витков

Имеется несколько методов поддержки значения напряжения у потребителей в надобных пределах. Среди них особое место занимает способ его регулирования. Достоинства этого способа являют собой:

• улучшение режима напряжения у потребителей;
• увеличение допустимой потери напряжения;
• повышение качества электроэнергии, которая доставляется потребителям.

При проектировании электрических сетей выбирают средства, границы и степени регулировки, место установки регуляторов, а также систему их автоматизации.

Значение первичного и вторичного напряжения прямо пропорционально зависит от числа витков обмоток, в которых оно протекает:

U 1 / U 2 ≈W 1 / W 2,

где U 1, U 2 — соответственно первичное и вторичное напряжение;

W 1 / W 2 — соответственно количество витков первичной и вторичной обмотки

Из этого вытекает, что для изменения напряжения на выходе трансформатора необходимо менять количество витков одной из обмоток. Благодаря этому обмотка, которая будет задействована в переключении, производится с ответвлениями.

Несмотря на простоту процесса, существуют и некоторые трудности. При переключении с одного ответвления на другое ни в коем случае нельзя разрывать цепь тока. Одновременно с этим требованием запрещается, чтобы контакты переключателя замкнули два соседних ответвления, иначе короткого замыкания этой части обмотки не избежать. А это, в свою очередь, приведёт к её повреждению из-за возникнувших больших токов.

Существует два способа для удовлетворения этих условий: переключение ответвлений обмоток после отключения от сети всех его обмоток и во время работы, при нагрузке.

Основные понятия о пбв трансформатора

ПБВ трансформатора имеет очень простую расшифровку, которая заключается в первых буквах слов — «переключение без возбуждения». Это означает, что все переключения необходимо проводить у трансформатора, который отсоединён от источника питания.

Но также широко известно другое название устройства пбв трансформатора — анцапфа. Анцапфа (переключатель) — это устройство, с помощью которого число витков обмотки допустимо изменить для регулирования выходного напряжения.

Переключатель предназначен для того, чтобы изменить коэффициент трансформации в пределах 5%, меняя задействованную в работе численность витков обмотки высокого напряжения.

Место установки анцапфы

У трансформаторов, которые имеют многослойную цилиндрическую обмотку при мощности до 560 кВА, месторасположение анцапфы находится возле нулевой точки.

Если трансформатор изготовлен мощностью до 1000 кВА, напряжением до 10 кВ и имеет непрерывные обмотки, применяют обратную схему с ответвлением около нулевой точки.

В трансформаторах свыше 1000 кВА и 35 кВ, применяется схема с регулировочным ответвлением в средине обмотки. При этом анцапфа состоит из трёх элементов. Они размещены на общей оси один поверх другого. Переключатель замыкает одновременно пару контактов в любой фазе. Этот вид конструкции переключателя наиболее дешёвый и менее габаритный.

Чтобы токи при переключении были невысокими, анцапфу всегда необходимо устанавливать в обмотку высокого напряжения. Этим достигается изготовление отводов и переключателя устройства более компактных габаритов. При этом витков у обмотки высокого напряжения намотано гораздо больше, благодаря чему достигается более высокая точность регулировки.

При переключении анцапфы с одной ступени на другую поворачивают рукоятку переключателя. Она расположена на крыше бака.

При регулировке способом без возбуждения отключение трансформатора вначале со стороны низкого, а затем высокого напряжения является обязательным условием.

Привод рукоятки переключателя закрыт колпаком. Около показателя рукоятки нанесены обозначения +5%, «Ном», —5%. При повороте показателя рукоятки на указание +5% включаются в действие все витки обмотки. При показании «Ном» — на 5% меньше. При установке на обозначение -5% в работе витков обмотки на 10% меньше.

В некоторых типах трансформатора вместо обозначений +5%, «Ном», -5% указываются цифры I, II, III. В таком случае показание I соответствует +5%, II — «Ном», III — 5%.

Если мощность трансформаторов находится в пределах от 25 до 6300 кВА, то их исполняют с ответвлениями при ручном переключении для регулировки напряжения в границах ±5% со ступенями по 2,5%.

Способы ПБВ трансформатора

Переключение трансформатора без возбуждения можно выполнить двумя способами:

1. Изменение напряжения при помощи первичной обмотки.
2. Регулирование установкой анцапфы во вторичной обмотке.

Если изменение напряжения производят с помощью первичной обмотки, то анцапфу устанавливают в ней. Этот метод находит применение только в понижающих трансформаторах. Этот метод носит также наименование регулирование напряжения изменением магнитного потока.

Невзирая на потерю напряжения в обмотке, можно принять U 1 ≈ Е 1. Электродвижущая сила в первичной обмотке меняться не будет из-за неизменных параметров: частоты и напряжения сети:

Е 1 = 4,44 f W 1 Ф м

Учитывая, что изменений частоты при работе не предвидится, произведение W 1 Ф м изменяться не будет. Поэтому магнитный поток можно уменьшить при подсоединении большего количества витков первичной обмотки. Например, чтобы достичь падения напряжения на зажимах вторичной обмотки на 2,5%, необходимо количество витков первичной обмотки увеличить на 2,5%.

Ответвляющие зажимы понижающих трансформаторов могут обеспечить надбавку +10%. Для этого к ним нужно подсоединить -5% витков.

К примеру, в зависимости от того зажима, к которому подсоединяется переключающее устройство, процент надбавки для понижающего трансформатора напряжением 10 кВ будет меняться.

Зажим	Напряжение сети, В	Надбавка, %
+5% или I	10500
«Ном» или II	10000	-5
-5% или III	9500	+10

Второй метод применяется в повышающих трансформаторах. Обмотка низкого напряжения (первичная) подключена к сети.

Если частота и напряжение неизменны, магнитный поток будет стабильным, а электродвижущая сила Е 2 будет изменяться в соответствии с изменением витков вторичной обмотки в зависимости от формулы:

Е 2 = 4,44 f W 2 Ф м

Формула свидетельствует о том, что если уменьшается количество витков на зажимах вторичной обмотки, то и напряжение уменьшится. Анализ формулы подтверждает, что численность витков и значение напряжения прямо пропорциональны.

Очень часто в повышающих трансформаторах для получения наивысшего напряжения уже подключено и учтено необходимое количество витков. Поэтому при работе вхолостую повышающий трансформатор будет без надбавки.

Эксплуатация и ремонт устройств

В трансформаторах 10% их поломок составляют неисправности, связанные с повреждением контактной системы анцапфы:

• Неплотное прилегание движимых и недвижимых частей контактов. Это происходит из-за снижения контактного давления, вследствие чего на поверхности контактов образуется оксидная плёнка.
• Со временем место соединения регулировочных ответвлений с частями переключающего устройства ослабевает.
• В течение продолжительного срока эксплуатации прочность соединения регулировочных ответвления и обмотки уменьшается. Основной причиной является некачественная пайка.

Все эти факторы приводят к нагреванию места повреждения, что впоследствии может вызвать аварийную поломку всего трансформатора. Поэтому техническое обслуживание и ремонт оборудования анцапфы занимают достойное место среди остального оборудования.

Первой операцией при ремонте устройства переключателя является осмотр. Оценивание состояния неподвижных и подвижных контактов необходимо, так как они в течение продолжительного времени при работе находятся в трансформаторном масле. Из-за этого покрываются оксидной плёнкой. Для её удаления необходимо основательно очистить контакты ветошью, которая предварительно была смочена очищенным бензином. Если контакты обгорели и оплавились, их заменяют новыми, которые можно приобрести, а можно изготовить самостоятельно. При самостоятельном изготовлении важным условием является подбор материалов для контактов, аналогичных по качеству заводским.

После замены повреждённых деталей затягивают крепления, проводят проверку на отсутствие заклинивания, правильности соприкосновения подвижных и неподвижных контактов, обновляют надписи возле крышки переключателя.

После выполнения всех операций наладки анцапфы необходимо испытание качества её работоспособности. Для этого производятся переключения на все ступени в течение десяти циклов. Помех в работе устройства прослеживаться не должно.

Несовершенством всех настоящих способов регулирования без возбуждения является то, что для переключения ветвей надо отключать трансформатор от источника питания. Это создаёт перебои в поставке электроэнергии потребителям.

Общераспространённым является метод регулирования напряжения под нагрузкой.

Переключение без возбуждения – ПБВ трансформатора

В некоторых случаях возникает необходимость изменения характеристик трансформатора в процессе эксплуатации. Рассмотрим особенности конструкции и принцип действия ПБН трансформаторов, порядок регулировки, диапазон действия и прочие сопутствующие вопросы.

1. Что такое ПБВ
2. Конструкция, принцип действия
3. Как проводится регулировка
4. Классификация
5. Преимущества и недостатки
6. На какие проценты может регулироваться напряжение
7. Защита ПБВ

Что такое ПБВ

Термин ПБВ трансформатора означает переключение без возбуждения. Данное устройство позволяет регулировать показатели напряжения силовых трансформаторов для обеспечения заданных характеристик потребляющего оборудования.

Переключение производится при условии полного отключения агрегата от нагрузки.

Конструкция, принцип действия

ПБВ включает следующие элементы:

• избиратель – переключатель между ответвлениями;
• приводной механизм.

В зависимости от конструкции и мощностных характеристик трансформатора, переключатель может приводиться в действие посредством ручного или механизированного привода. Механизированный привод предусматривает непосредственное и дистанционное включение.

При ручном приводе переключение производится с помощью рукоятки, выведенной за корпус агрегата.

К конструкции указанных переключателей предъявляются следующие требования:

• обеспечение надлежащей температуры контактных и токоведущих элементов при прохождении через них электрического тока;
• способность выдерживать прохождение тока при коротком замыкании;
• показатель ресурса в пределах до 2 тысяч переключений;
• надёжную изоляцию.

Данное устройство может устанавливаться для изменения количества работающих витков на входной и выходной катушке.

Учитывая, что параметры напряжения на выходе определяются количеством витков в выходной и входной обмотке, переключатель изменяет данную характеристику на одной из катушек, позволяя добиться необходимого результата.

Как проводится регулировка

Порядок проведения регулировки предусматривает следующие операции:

• в начальном положении витки замкнуты, согласно нахождению замыкающих элементов избирателя;
• агрегат отключается от напряжения;
• поворотом рукоятки или включением механизированного привода перемещается замыкающий элемент избирателя с изменением рабочего количества витков на обмотке;
• агрегат включается в сеть.

Переключение производится на необходимое значение, согласно требуемым характеристикам потребляющего оборудования.

Классификация

В зависимости от особенностей конструктивного устройства, различают переключатели следующих типов:

• с ручным или механизированным приводом;
• непосредственного или дистанционного включения;
• однофазного и трёхфазного;
• барабанного, оборудованные контактом в виде кольца, сегмента или ламели;
• реечного.

Устройства могут предназначаться для использования в агрегатах различного напряжения и силы тока.

Преимущества и недостатки

ПБВ – компактный и простой переключатель, в чём преимущество данного устройства перед РПН, переключающими трансформатор без снятия нагрузки.

К недостаткам следует отнести необходимость полного отключения агрегата для проведения регулировки. Но данным минусом можно пренебречь, если оборудование запитано от двух трансформаторов, один из которых выступает в роли резервного.

Также недостатком устройства является высокая степень окисления замыкающих контактов в процессе эксплуатации. Данная особенность составляет проблему, если переключение производится не слишком часто. Поэтому устройство нуждается в проведении периодическом техническом обслуживании.

Применение ПБВ позволяет добиться следующих положительных результатов:

• улучшить режим энергоснабжения потребителей;
• увеличить допустимые потери напряжения;
• повысить качественные характеристики электрического напряжения, подающегося на запитанное оборудование.

Простота конструкции обеспечивает высокую степень надёжности устройства.

На какие проценты может регулироваться напряжение

Переключатель предоставляет возможность регулировки напряжения в пределах до 5 процентов в каждую сторону, с шагом в 2,5 процента.

Защита ПБВ

Чтобы исключить самопроизвольное срабатывание переключателя, устройство снабжается фиксатором, освобождаемым при включении. Данный элемент не позволяет ПБВ переключиться произвольно, тем самым предотвращая нештатные ситуации.

Надёжность эксплуатации достигается регулярным техническим обслуживанием. Выход из строя может быть обусловлен следующими обстоятельствами:

• недостаточной плотностью прилегания элементов;
• ослабеванием регулировочных контактов;
• снижением прочности элементов в ходе эксплуатации по причине некачественной пайки.

В результате повреждённые места перегреваются, что может вызвать выход агрегата из строя. В процессе технического обслуживания места контактов очищаются от оксидной плёнки, покрывающей элементы со временем с помощью растворителя или бензина.

По завершении обслуживания устройство испытывается.

Применение ПБВ позволяет изменить характеристики напряжения, выдаваемого трансформатором на выходе. Это устройство намного проще, чем РПН, но для переключения требует отключения агрегата от нагрузки.

Трансформаторы без регулирования напряжения под нагрузкой ПБВ (устройство, работа, назначение, область применения)

Изменить значение напряжения на стороне низшего или среднего напряжения трансформатора при неизменном значении напряжения на стороне питающего, высшего напряжения (ВН) можно путем изменения его коэффициента трансформации изменением числа витков одной из обмоток. По конструктивному исполнению различают два типа трансформаторов с переменным коэффициентом трансформации: 1) с переключением регулировочных ответвлений без возбуждения, т.е. с отключением трансформатора от сети (трансформаторы с ПБВ); 2) с переключением регулировочных ответвлений под нагрузкой (трансформаторы с РПН).

Трансформатор с ПБВ (рис. 3.1) имеет одно основное и четыре дополнительных ответвления. Основное ответвление имеет напряжение, равное номинальному напряжению сети, к которому присоединяется данный трансформатор. При использовании четырех дополнительных ответвлений коэффициент трансформации соответственно отличается от номинального на +5, +2,5, -2,5, -5%.

Переключения регулировочных ответвлений у трансформаторов с ПБВ, осуществляемые при их отключенном положении, производятся редко, обычно только при сезонном изменении нагрузок. Трансформатор с ПБВ не позволяет осуществлять встречное регулирование.

Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой отличаются наличием специального, встроенного в кожух трансформатора переключающего устройства, а также увеличенным числом ступеней регулировочных ответвлений и диапазоном регулирования.

Обмотка ВН трансформатора с РПН (рис. 3.2) состоит из двух частей – нерегулируемой а и регулируемой б. На регулируемой части обмотки имеется ряд ответвлений к зажимам 1-4. Ответвления 1-2 соответствуют части витков, включенных согласно с витками основной обмотки. При переходе с ответвления 2 на ответвление 1 коэффициент трансформации трансформатора увеличивается. Ответвления 3-4 соответствуют части витков, включенных встречно по отношению к виткам основной обмотки. Переход с ответвления 3 на ответвление 4 уменьшает коэффициент трансформации.

Рис. 3.1 Схема регулирования напряжения ПБВ

На регулируемой части б обмотки имеется переключающее устройство, состоящее из подвижных контактов в и г, контактов К1, К2 и реактора L. Середина обмотки реактора соединена с нерегулируемой частью обмотки трансформатора. Нормально ток нагрузки обмотки ВН распределяется поровну между половинками обмотки реактора. Поэтому магнитный поток мал и потеря напряжения в реакторе также мала.

Рис. 3.2 Трансформатор с РПН

С помощью РПН можно в течение суток менять коэффициент трансформации трансформатора под нагрузкой, добиваясь выполнения требования встречного регулирования.

Устройства ПБВ обеспечивают регулирование напряжения в пределах . Для этого обмотки со стороны ВН имеют 2 или 4 ответвления. Переключатель осуществляет регулирование одновременно в трех фазах или в каждой фазе отдельно. Принцип действия устройства ПБВ показан на рис. 3.7.

Если трансформатор работал на основном выводе (Х₂ У₂ Z₂), то переключают ответвления на Х₁У₁ Z₁ уменьшая . Коэффициент трансформации увеличивается и повышается вторичное напряжение .

Переключения ПБВ вручную производятся несколько раз в год, осуществляя сезонное регулирование напряжения.

Рисунок 3.7. Принцип действия устройства ПБВ

Зимой нагрузки увеличиваются, увеличиваются потери напряжения в сетях и понижается напряжение у потребителей. Поэтому ПБВ переключают на крайнюю отпайку — 5%. Летом — на отпайку + 5%. Могут быть промежуточные положения (при четырех отпайках).

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 644 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Трансформаторы с переключением ответвлений без возбуждения (ПБВ)

При данном способе регулирования переключение осуществляется не просто при отсутствии тока в коммутируемой цепи, но и при полном отсутствии напряжения на всех обмотках трансформатора, вследствие чего этот способ и именуется переключением без возбуждения (ПБВ).
Для распределительных трансформаторов, питающих заведомо «тупиковую» нагрузку, например, для электропечных трансформаторов, достаточно отключить трансформатор от питающей сети высокого напряжения. В остальных случаях трансформатор должен быть отключен внешними коммутационными аппаратами от всех подсоединенных к нему сетей.
Устройство ПБВ состоит из избирателя (переключателя ответвлений) и привода.
Устройства ПБВ трансформаторов общего назначения выполняются с ручным приводом, выполненным в виде рукоятки, выведенной, как правило, на крышку трансформатора. Этот привод снабжается приспособлением, надежно фиксирующим устройство ПБВ в каждом ею рабочем положении, соответствующем выбранному ответвлению обмотки. Число таких положений обычно не более 5. диапазон регулирования обычно не превышает ±5 %.
Для осуществления переключения необходимо полностью отключить трансформатор подстанционными выключателями и разъединителями, освободить фиксатор (например, вывернуть фиксирующий болт или оттянуть подпружиненный штифт, повернуть рукоятку в новое положение, после чего вновь установить фиксатор.

Ясно, что такое переключение не может осуществляться часто. Его применяют в следующих случаях:
а) Установка ответвления, обеспечивающею средний уровень напряжения, более высокий в тот период, когда нагрузки выше, и более низкий — при меньших нагрузках (сезонное регулирование).
б) В тех случаях, когда необходимо установить коэффициент трансформации таким образом, чтобы получить заданный средний уровень вторичного напряжения, при первичном напряжении, характерном для данного места установки трансформатора. Возможно, в частности, что трансформатор выбран с запасом по мощности в расчете на развитие сети потребителя. В этом случае напряжение может быть повышено, когда будут подключены новые нагрузки («адаптивное» регулирование).
Поскольку нагрузка, а, следовательно, и напряжение, может меняться в течение суток, а осуществлять переключения с такой частотой заведомо невозможно, ясно, что ПБВ не может обеспечить встроенное регулирование напряжения даже в простейших случаях.
ПБВ этого типа применяется в распределительных трансформаторах малой и средней мощности, в которых оно осуществляется для переключения обмоток стороны высокого напряжения (6, 10, реже 20 и 35 кВ), а также для переключения на стороне среднего напряжения мощных высоковольтных трансформаторов, у которых обмотки высшего напряжения переключаются под нагрузкой.
Совершенно иначе используется ПБВ в трансформаторах промышленных электроустановок, например, электропечных. В этих случаях устройство ПБВ снабжается электрическим приводом с дистанционным управлением. Отключение трансформатора от сети на время переключения ответвлений осуществляется быстродействующим и износостойким выключателем нагрузки (например, вакуумным выключателем). Привод и выключатель снабжаются электрическими блокировками, исключающими возможность переключения под нагрузкой и напряжением, а также возможность включения трансформатора в промежуточном положении избирателя ПБВ.
Число положений и диапазон регулирования таких устройств могут достигать, соответственно, 12 и более и ±20%.
В тех случаях, когда кратковременное прекращение питания потребителя является допустимым по условиям технологии, такое техническое решение может оказаться предпочтительнее применения более сложных и дорогих устройств переключения под нагрузкой. Возможна как настройка трансформатора на заданный технологический режим, например, для данного типа сырья (шихты), так и оперативное регулирование в пределах данного режима.
Примеры схем регулирования ПБВ для трансформаторов общего назначения приведены на рис. 1. В схемах на рис. 1, а и 1, б одиночный подвижный контакт, перемещается по неподвижным контактам, присоединенным к отводам обмотки, а в схеме на рис. 1, в подвижная контактная система выполнена в виде «мостика», соединяющего ответвления частей обмотки.
Включение и расположение регулировочных ответвлений должно быть таким, чтобы при отключении части витков обмотки, не происходило значительного возрастания поперечного магнитного поля, вызывающего снижение электродинамической прочности обмотки. Это может быть достигнуто различными способами.

Схемы переключения без возбуждения (ПБВ).

Рис. 2. Примеры выполнения устройств ПБВ:
а — барабанная конструкция с кольцевыми контактами: 1 — изоляционные диски, 2—7 — неподвижные стержневые контакты, 8 — подвижные кольцевые контакты, 9— пружинное нажимное устройство, 10 — коленчатый вал;
б — реечная конструкция: 1 — рейка с неподвижными контактами, 2— неподвижные контакты, 3 — рейка с подвижными контактами, 4— подвижные контакты, 5— изоляционный вал, 6— ручной привод, 7— стенка трансформатора.

Рис. 2 дает представление о наиболее распространенных конструкциях устройств ПБВ. При барабанной конструкции (рис. 2. а) неподвижные контакты расположены по окружной и, а при реечной (рис. б) — вдоль прямой.
В устройствах ПБВ электропечных трансформаторов часто применяются более сложные схемы и контактные системы, например, отдельные peгулировочные обмотки и соответствующие контакты для трубою регулирования (переключения диапазонов) и тонкого peгулирования (переключения в пределах диапазона).

Основные технические требования к устройствам ПБВ:

А. При длительном прохождении рабочею тока стороны регулирования температура контактов и прочих токоведущих деталей должна быть допустимой для изоляции и окружающей среды. При работе в трансформаторном масле допускается превышение температуры контактных деталей без серебряною покрытия над температурой этою масла не более 20 °С. Таким образом, требования к допустимому нагреву контактов этих устройств являются значительно более жесткими, чем соответствующие требования для других коммутационных аппаратов, поскольку трансформаторные переключающие устройства работают в горячем масле (при температуре до 100°С). Более значительный нагрев контактов может привести к ухудшению состояния контактных поверхностей вследствие загрязнения продуктами разложения масла.
Б. Устройства должны выдерживать воздействие тока короткою замыкания трансформаторов (обычно 10—20 кратного по отношению к номинальному току).

В. Износостойкость ПБВ трансформаторов общего назначения должна быть не менее 1—2 тыс. переключений, а для ПБВ промышленных трансформаторов с электроприводом она может достигнуть нескольких сот тысяч переключений.

Следует отметить, что ввиду малого числа переключении ПБВ трансформаторов общего назначения, их контактные системы длительное время работают в одном и том же положении, поэтому к качеству их выполнения предъявляются более высокие требования.

Г. Требования к изоляции устройств должны быть достаточными с точки зрения воздействий на его изоляционные промежутки при испытании трансформатора. Поэтому значения испытательных напряжений для каждого из этих промежутков устанавливаются на основании расчетов импульсных воздействий или на основании импульсных обмеров трансформаторов, для которых предназначено данное устройство.