- Блок автоматического регулирования напряжения 6-10 кВ
- Блок автоматического регулирования на напряжение 6-10 кВ и номинальные токи 100-600 А
- Применение БАРН позволяет решить следующие задачи:
- БАРН выполняют основные функции:
- БАРН состоит из:
- Автоматические регуляторы коэффициента трансформации трансформаторов
Блок автоматического регулирования напряжения 6-10 кВ
Блок автоматического регулирования на напряжение 6-10 кВ и номинальные токи 100-600 А
Блок автоматического регулирования напряжения (БАРН) предназначен для регулирования напряжения электрических сетей с любым способом заземления нейтрали трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 6 и 10 кВ, номинальным током до 600 А. Характеристики БАРН позволяют использовать его в различных вариантах установки: на подстанциях, распределительных пунктах, в рассечке линии электропередач в критических точках падения напряжения.
БАРН применяется при реконструкции и новом строительстве электрических сетей для увеличения пропускной способности линий 6-10 кВ. Также БАРН целесообразно использовать в существующих линиях, не отработавших свой нормативный срок, но, в связи с увеличением электропотребления, не обеспечивающих заданные уровни напряжения у потребителя. При этом установка БАРН позволяет существенно увеличить пропускную способность существующих линий.
Применение БАРН позволяет решить следующие задачи:
- увеличение пропускной способности существующих линий для подключения новых потребителей;
- передача электроэнергии по линиям 6 кВ и 10 кВ на большие расстояния;
- обеспечения качества электроэнергии, в том числе устранение несимметрии напряжения в линиях.
БАРН выполняют основные функции:
- автоматического повышения или понижения уровня напряжения на линии электропередачи в критических точках падения или подъема напряжения;
- автоматического поддерживания уровня напряжения в заданных пределах при прямом или обратном направлении потока мощности (реверсивный режим).
БАРН состоит из:
- вольтодобавочных автотрансформаторов;
- низковольтных шкафов контроля и управления на базе микропроцессорных устройств;
- соединительных кабелей;
- ограничителей перенапряжений нелинейных (ОПН);
- разъединителей (по заказу);
- монтажного комплекта для установки элементов БАРН;
- программного обеспечения.
Вольтодобавочный автотрансформатор (далее АТ) выполнен на базе однофазного масляного автотрансформатора наружной установки, имеющем общую и последовательную обмотки. Последовательная обмотка имеет 32 ступени для регулирования напряжения в диапазоне ±10%. Регулирование осуществляет переключатель ступеней. Регулирование осуществляется под нагрузкой. АТ оснащен встроенными измерительными трансформаторами тока и напряжения. В составе БАРН может быть два или три АТ.
Управление переключателем ступеней осуществляется от микропроцессорного устройства контроля и управления.
Разъединители используются для осуществления непрерывности электроснабжения при проведении ремонтных или профилактических работ с элементами БАРН, а также обеспечивают видимый разрыв для выполнения безопасных методов работы персоналом.
Ограничители перенапряжений служат (далее ОПН) для защиты обмоток БАРН от возможных перенапряжений.
Принцип действия аналогичен принципу действия автотрансформатора.
Регулирование напряжения осуществляется путем геометрического сложения напряжения общей и последовательной обмоток. Во всех режимах работы автотрансформатора электромагнитная взаимосвязь между двумя обмотками сохраняется. Понижение или повышение выходного напряжения относительно входного осуществляется благодаря изменением полярности последовательной обмотки. Для режима с понижением выходного напряжения полярность на обеих обмотках совпадает. В режиме повышения выходного напряжения происходит смена полярности на последовательной обмотке. Смена полярности напряжения на последовательной обмотке производится реверсивным переключателем
В процессе работы ШУ производит измерение напряжения со стороны нагрузки и сравнивает его с заданным напряжением. Если фактическое напряжение отличается от заданного, ШУ подает команду на электропривод, который перемещает переключатель на соответствующую ступень для повышения (или понижения) напряжения.
Принципиальная электрическая схема.
· S – высоковольтный ввод со стороны источника;
· L – высоковольтный ввод со стороны нагрузки;
· SL – высоковольтный ввод общей точки.
БАРН применяются для работы в сетях на класс напряжения 6 и 10 кВ и частотой 50 Гц.
Основные параметры БАРН соответствуют данным, приведенным в таблице.
Источник
Автоматические регуляторы коэффициента трансформации трансформаторов
Схемы автоматического регулирования напряжения на подстанциях изменением коэффициента трансформации трансформаторов применяются практически на всех трансформаторах, оснащенных устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Согласно требованиям ПТЭ, все трансформаторы должны работать с введенной автоматикой РПН, а отказ от применения автоматики должен быть обоснован. Причиной отказа может быть неисправность РПН, толчковая нагрузка, приводящая к недопустимо частому переключению РПН, исчерпание ресурса переключателя, необходимость его ревизии или замены масла.
С 1974 г. отечественные заводы, выпускающие трансформаторы, комплектовали их автоматическими регуляторами напряжения (АРНТ) типов АРТ-1Н (БАР) а затем АРТ-1М. Для переключения отпаек обмоток трансформаторов использовались привода РПН, самыми распространенными из которых являются отечественные ПДП-1, ПДП-4У, встроенный быстродействующий РНТА-35, и болгарские МЗ-2, МЗ-4. Электромоторный привод РПН предназначен для ступенчатого переключения отпаек обмоток трансформатора. Привод обеспечивает такие режимы управления: • местное (кнопками на приводе);
• дистанционное (ключом со щита управления);
• автоматическое (устройством АРНТ);
• ручной (механическое переключение при помощи специальной рукоятки на приводе).
Ручное управление РПН применяется при его наладке, при отсутствии питающего напряжения, или при неисправности электромоторного привода. Из условий безопасности персонала, ручное управление приводом РПН под напряжением запрещается.
Чаще всего, привод РПН имеет 9 или 19 ступеней регулирования. Как правило, переключаются отпайки обмотки ВН, тогда максимальному количеству витков, т.е. минимальному напряжению соответствует «1-е» положение привода РПН, а минимальному количеству витков и максимальному напряжению соответствует «n-е». У 2-х обмоточных трансформаторов 110/10кВ подстанций «глубокого ввода» «1-е» положение привода РПН соответствует максимальному напряжению, а «n-е» — минимальному. Текущее положение РПН определяется по лимбу указателя положения на приводе, или по электрическому указателю положения на щите управления. При получении команды «Прибавить» («Убавить») привод РПН начинает переключение, при этом замыкаются контакты контроллера, обеспечивающие переключение на одну ступень, и выдающие для блока автоматики сигнал «Идет переключение». Необходимо отметить, что при длительной эксплуатации РПН, в результате износа деталей его привода, загрязнения магнитопроводов и замедления отпадания установленных в нем пускателей, привод может не остановиться при переключении на одну ступень, а продолжать переключения до конечного положения и далее. При этом регулируемое напряжения может выйти за допустимые пределы (9,5 -11,5кВ для шин 110 кВ), что опасно для электрооборудования потребителей. Устройства АРТ-1Н и АРН-1М такую неисправность привода РПН не выявляют. Для исключения опасного повышения (понижения) напряжения при неисправности привода РПН, необходимо предусматривать специальную защиту, действующую на его остановку путем отключения питающего напряжения. Защита может быть выполнена как отдельное устройство, или же входить в состав устройства АРНТ, как, например, у микропроцессорного АРН-01производства фирмы «Энергомашвин». Признаком неисправности привода РПН может быть не нормальное повышение (понижение) напряжения, отсутствие паузы между циклами и т.д.
устройство автоматического регулирования напряжения трансформатора (АРНТ), например, типа АРТ-1Н,предназначено для автоматического управления электроприводами переключателя отпаек на обмотках силового трансформатора (РПН) импульсным, или непрерывным сигналом. АРНТ имеет возможность выполнения внешнего изменения уставки по напряжению, контроля исправности тракта регулирования и электроприводов РПН, блокировки и сигнализации при их неисправности, группового регулирования несколькими приводами РПН, контроля и блокировки при рассогласовании РПН параллельно работающих трансформаторов.
Структурная схема устройства АРНТ представлена на рис. 10.38. Она содержит три основных функциональных звена: тракт регулирования с двумя каналами управления (Убавить — на понижение напряжения, Прибавить — на повышение напряжения); блок управления и контроля БУК, генератор тактовых импульсов ГТИ с элементом изменения периода следования тактовых импульсов. В состав тракта регулирования входят следующие элементы: сумматор 1, датчик тока 2, элементы формирования и изменения зоны нечувствительности и уставки АРНТ, измерения и разделения каналов с преобразователями 3; элементы времени 4 и 5; элементы запрета б и 7, исполнительные элементы 5 и 9.
Рис. 10.38 Структурная схема автоматического регулятора напряжения, устанавливаемого на трансформаторах
Контролируемое напряжение вырабатывается в сумматоре 1, входное напряжение суммируется с напряжением от датчика тока 2 (осуществляется токовая компенсация). Благодаря токовой компенсации обеспечивается так называемое «встречное регулирование», необходимое для поддержания напряжения на шинах у потребителя. Без токовой компенсации АРНТ поддерживал бы постоянным напряжение в том месте, где он установлен, т. е. на шинах питающей подстанции. Напряжение на шинах потребителя отличается от напряжения на шинах низшего напряжения питающей подстанции
на величину падения напряжения в линии и будет изменяться при изменении тока нагрузки, проходящего по линии — (см. рис.10.39).
Рис. 10.39. Схема подключения токовой компенсации к измерительному органу АРНТ
(10.16) где
— сопротивление линии /72.
Чем больше ток нагрузки, проходящий по линии /72, тем ниже окажется напряжение у потребителя. Для того чтобы поддерживать постоянным напряжение у потребителя, измерительный орган АРНТ и дополняется токовой компенсацией (см. рис. 10.35).
При включенной токовой компенсации (сопротивления R и X на рис. 10.35) к измерительному органу АРНТ будет подаваться напряжение f/per, равное:
(10.17)
— сопротивление токовой компенсации;
— коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения соответственно. Если с учетом коэффициентов трансформации тока и напряжения выбрать сопротивление таким,
чтобы удовлетворялось соотношение
можно записать, что напряжение, подаваемое на регулятор равно:
(10.18)
Следовательно, на измерительный орган АРНТ будет подаваться напряжение, пропорциональное напряжению на шинах потребителя Unomp, и автоматика будет поддерживать постоянное напряжение на шинах именно у потребителя. При этом напряжение на шинах подстанции будет изменяться в зависимости от тока нагрузки, как показано на рис. 10.40. Наклон характеристики Vп = /\1нагр) будет тем больше, чем больше сопротивление Zm.
Элемент 3 (см. рис. 10.38) обеспечивает преобразование сигналов, поступающих от сумматора, формирование зоны нечувствительности, изменение уставки АРНТ и выдачу сигналов на элементы времени 4 и 5. Уставка регулятора по напряжению регулируется ступенями от 85 до 110% номинального через 1%. Регулятор имеет зону нечувствительности, необходимую для предотвращения излишних переключений РПН при небольших колебаниях напряжения. Уставки по зоне нечувствительности регулируются от 0 до 4% номинального напряжения.
С помощью элементов 4 и 5 создается выдержка времени на срабатывание (пределы регулировки 60-180 с для АРТ-1Н или 20-160 для АРТ-1М) и осуществляется задержка сброса накопленного времени для отстройки от кратковременных бросков контролируемого напряжения. В цепи каждого исполнительного элемента 8 и 9, отрабатывающих команды Убавить и Прибавить, включены соответственно элементы запрета б и 7. Действие АРНТ прекращается элементами запрета при достижении приводными механизмами концевых положений, а также при неисправностях электроприводов и элементов схемы регулятора.
Управляющие команды на элементы запрета подаются от БУК, в состав которого входят три элемента: контроль исправности регулятора 10, контроль исправности электропривода 11 и фиксации сигнала «Переключение» электропривода 12. Одновременно с командами на запрет действия АРНТ БУК дает сигнал о наличии неисправности. Исправность электроприводов контролируется по результату выполнения команды управления («Пошел» или «Не пошел») и по времени переключения («Закончил» или «Застрял»).
Блок управления и контроля управляет измерительным органом 3 и генератором тактовых импульсов (ГТИ) 13. При переключении электропривода РПН через элемент 3 БУК дает сигнал проверки и через исправный тракт регулирования выключает исполнительные элементы и одновременно дает команду на изменение периода следования тактовых импульсов ГТИ. По завершении цикла переключения электроприводами БУК, получающий сигнал через элемент 12, восстанавливает исходный период следования импульсов ГТИ и возвращает элемент 3 в исходное положение.
Генератор тактовых импульсов выдает в разные точки схемы АРНТ импульсы с определенной частотой, обеспечивая работу отдельных элементов схемы и задавая масштаб времени для оценки правильности последовательности и длительности действия разных элементов устройства. При снижении напряжения ниже границы зоны нечувствительности элемент времени 5 запускается и с установленной выдержкой времени срабатывает, выдавая сигнал на исполнительный элемент АРНТ. Аналогично будет работать АРНТ при повышении напряжения через элемент времени 4.
Если переключение электропривода задержится и закончится лишь после определенного такта, выдаваемого ГТИ, или совсем не произойдет, фиксируется его неисправность — «Застревание». Как уже отмечалось выше, с запуском электроприводов изменяется частота следования импульсов. Сохранение прежней частоты свидетельствует о неисправности в системе регулирования.
В случае параллельной работы двух и более трансформаторов АРНТ должен воздействовать одновременно на переключение всех РПН.
Для предотвращения прохождения больших уравнительных токов в случае различия коэффициентов трансформации параллельно работающих трансформаторов предусматривается блокировка, отключающая действие АРНТ при рассогласовании РПН на одну ступень.
Автоматический регулятор напряжения АРТ-1Н АРТ-1Н (БАР) контролирует:
• Исправность цепей контролируемого напряжения (-100 В от ТН);
• Исправность самого устройства.
При неисправности одного из контролируемых элементов БАР блокируется, и больше команд не выдает. Исправность цепей напряжения контролируется следующим образом. При выходе контролируемого напряжения за пределы «Зоны нечувствительности», ограниченной пределами Uуст.±1/2 Uзоны нечувствительности, БАР с заданной выдержкой времени выдает команду приводу РПН «Убавить» («Прибавить»). Получив команду, привод РПН начинает переключение и выдает сигнал «Идет переключение» для блока автоматики (замыкаются контакты контроллера в приводе РПН ). Неполучение блоком БАР сигнала «Идет переключение» от привода, свидетельствует об неисправности привода. При этом БАР блокируется и выдает сигнал «Рассогласование». АРТ-1Н контролирует время цикла переключения, который должен закончиться за 10 сек (или 30 сек). .Большинство типов приводов имеют время переключения менее 10 сек. Если привод РПН не закончил переключение за время допустимой длительности цикла, БАР блокируется, выдает сигнал «Застревание» и больше команд приводу не выдает. При получении от привода РПН сигнала «Идет переключение», в блоке автоматики происходит следующее:
• БАР расширяет зону нечувствительности до пределов допустимого уровня напряжения. При исправности цепей, уровень напряжения попадает в расширенную зону нечувствительности, и должны вернуться в исходное положение элементы каналов «Убавить»(«Прибавить»). Невозврат элементов каналов свидетельствует об неисправности цепей контролируемого напряжения, или внутренних элементов БАР. При этом, БАР блокируется, и больше команд приводу не выдает. Так, например, отсутствие контролируемого напряжения сначала воспринимается БАРом как то, что напряжение ниже «Зоны нечувствительности», и он выдает команду приводу РПН «Прибавить». Но так как при расширении «Зоны нечувствительности» уровень контролируемого напряжения не попадает в нее (напряжение равно 0), БАР блокируется.
• Тактовый генератор БАР переключается на выдержку времени, соответствующую допустимой продолжительности цикла переключения РПН. Завершение цикла переключения РПН (прекращение сигнала «Идет переключение») за время менее допустимого, свидетельствует об его исправности. Если переключение не закончится за допустимое время (контакты контроллера РПН не разомкнутся), БАР блокируется, выдает сигнал «Застревание», и больше команд приводу не выдает. Таким образом, при неисправности регулятора или привода, БАР может выдать только одну ложную команду. Для разблокирования БАР необходимо нажать кнопку «Откл.блокировки». При отключении цепей ТН для проверки, или при оперативных переключениях на подстанции, БАР блокируется и для его разблокировки требуется вмешательство обслуживающего персонала.
При переходе привода РПН в конечное положение «1-е» («n-е»), замыкаются конечные выключатели , запрещающие дальнейшие переключения привода и запрещающие блоку БАР регулирование в сторону «Убавить» («Прибавить»).
Для выполнения встречного регулирования напряжение на базе АРТ-1Н, применяется отдельный блок датчика тока ДТ.
Источник