Продольное и поперечное регулирование напряжения

Продольное и поперечное регулирование напряжения выполняется с помощью линейных и последовательных регулировочных трансформаторов. Линейные регулировочные трансформаторы и последовательные регулировочные (вольтодобавочные) трансформаторы используются для регулирования напряжения на шинах подстанций, где установлены трансформаторы без регулирования коэффициента трансформации под нагрузкой. Кроме того, они могут устанавливаться для регулирования напряжения на отдельных линиях и группах линий.

Для регулирования напряжения на шинах подстанций регулировочные трансформаторы (РТ) включаются последовательно с силовым трансформатором (Т) без РПН (рисунок 14.4, а). Линейные регуляторы (ЛР), используемые для регулирования напряжения на отдельных или группах линий, устанавливаются на шинах низшего напряжения подстанций непосредственно в линии (рисунок 14.4, б). Линейные регулировочные трансформаторы устанавливаются также на подстанциях с автотрансформаторами (АТ), если необходимо изменять напряжение на шинах низшего напряжения под нагрузкой. В этом случае линейный регулятор устанавливается последовательно с обмоткой низшего напряжения автотрансформатора (рисунок 14.4, в).

Рисунок 14.4 – Схемы включения регулировочных трансформаторов:

а – групповое регулирование; б – индивидуальное регулирование; в – регулирование напряжения на шинах низшего напряжения АТ

Линейный и последовательный регулировочные трансформаторы состоят из двух трансформаторов: последовательного (ПТ) и питающего регулировочного (ПРТ, смотреть рисунок 14.5).

Рисунок 14.5 – Схема регулировочного трансформатора (фаза А)

На первичную обмотку 1 питающего регулирующего трансформатора может быть подано фазное напряжение одноименной или разноименных фаз или любое междуфазное напряжение. Вторичная обмотка ПРТ 2 содержит устройство переключения числа витков 3, подобное РПН. Первичная обмотка последовательного трансформатора 4 включена между средней точкой вторичной обмотки питающего трансформатора и переключающим устройством. Вторичная обмотка ПТ 5 включается последовательно с обмоткой высшего напряжения силового нерегулируемого трансформатора ВН.

Векторные диаграммы фазных ЭДС обмоток высшего напряжения силового трансформатора, соединенных в звезду, и дополнительных ЭДС ( ) приведены на рисунке 14.6. Если на первичную обмотку 1 фаза А регулировочного трансформатора ПРТ подается напряжение фазы А (сплошные линии на рисунке 14.5), то дополнительная ЭДС совпадает по направлению с ЭДС обмотки силового трансформатора и результирующая ЭДС совпадает по фазе с ЭДС (рисунок 14.6, а):

При этом регулирование с помощью РПН трансформатора ПРТ выполняется по модулю и называется продольным регулированием. Коэффициент трансформации при таком регулировании является действительной величиной.

Рисунок 14.6 – Регулирование напряжения:

а – продольное; поперечное; продольно-поперечное

Если первичная обмотка 1 фазы A ПРТ включена на соседние фазы B и C (пунктирные линии на рисунке 14.5), то дополнительная ЭДС сдвинута на 90 0 по отношению к ЭДС фазы A обмотки ВН силового трансформатора (рисунок 14.6, б) и такое регулирование называется поперечным.

При подключении обмотки 1 фазы A ПРТ к фазе A и одной из фаз B или C одновременно регулируются модуль и фаза напряжения и такое регулирование называется продольно-поперечным. На рисунке 14.6 показана векторная диаграмма при подключении обмотки 1 фазы А ПРТ к фазе B.

При поперечном и продольно-поперечном регулировании коэффициент трансформации является комплексной величиной.

Линейные регулировочные трансформаторы обычно изготавливаются в трехфазном исполнении на напряжение 6…35 кВ с пределом регулирования

Последовательные регулировочные трансформаторы (вольтодобавочные) изготавливаются в виде трехфазных автотрансформаторов с высшим напряжением 220, 330 кВ и выше однофазных автотрансформаторов с высшим напряжением 500, 750 кВ с широкими пределами регулирования.

Источник

Устройства для регулирования напряжения в сетях промышленных предприятий

Для выбора средств регулирования напряжения и их размещения в системе электроснабжения необходимо выявить уровни напряжения в различных ее точках с учетом мощностей, передаваемых по ее отдельным участкам, технических параметров этих участков, сечения линий, мощностей трансформаторов, типов реакторов и т. д. При определении средств регулирования исходят не только из технических, но и из экономических критериев.

Основными техническими средствами регулирования напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий являются:

силовые трансформаторы с устройствами регулирования под нагрузкой (РПН),

вольтодобавочные трансформаторы с регулированием под нагрузкой,

конденсаторные батареи продольного и поперечного включения, синхронные двигатели с автоматическим регулированием тока вбзбуждения,

статические источники реактивной мощности,

генераторы местных электростанций, имеющихся на большинстве крупных промышленных предприятий.

На рис. 1 показана схема централизованного регулирования напряжения в распределительной сети промышленного предприятия, оно осуществляется трансформатором с устройством для автоматического регулирования напряжения под нагрузкой . Трансформатор установлен на главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия. Трансформаторы, имеющие устройства РПН, комплектуются блоками для автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (АРН).

Рис. 1. Схема централизованного регулирования напряжения в распределительной сети промышленного предприятия

Централизованное регулирование напряжения в ряде случаев оказывается недостаточным. Поэтому для электроприемников, чувствительных к отклонениям напряжения, в распределительной сети устанавливают вольтодобавочные трансформаторы или индивидуальные стабилизаторы напряжения .

Цеховые трансформаторы распределительных сетей, трансформаторы Т1 — ТЗ (см. рис. 1), как правило, не имеют устройств для регулирования напряжения под нагрузкой и оснащаются устройствами регулирования без возбуждения типа ПБВ, позволяющими переключать ответвления силового трансформатора при отключении его от сети. Указанные устройства используются обычно для сезонного регулирования напряжения.

Важным элементом, улучшающим режим напряжения в сети промышленного предприятия, являются устройства компенсации реактивной мощности — конденсаторные батареи поперечного и продольного включения. Установка последовательно включенных конденсаторов (УПК) дает возможность снизить индуктивное сопротивление и потерю напряжения в линии. Для УПК отношение емкостного сопротивления конденсаторов хк к индуктивному сопротивлению линии хл называется процентом компенсации : С= (хк/хл) х 100 [%].

Устройства УПК осуществляют параметрическое, зависимое от величины и фазы тока нагрузки, регулирование напряжения в сети. На практике прибегают лишь к частичной компенсации реактивного сопротивления (С

Полная компенсация при резком изменении нагрузки и в аварийных режимах может вызвать перенапряжения. В связи с этим при значительных величинах С устройства УПК должны быть оснащены коммутаторами, шунтирующими часть батарей.

Для систем электроснабжения разрабатываются УПК с шунтировкой части секций батареи тиристорными ключами, что расширит область применения УПК в системах электроснабжения промышленных предприятий.

Конденсаторы, подключаемые параллельно сети, генерируют х реактивную мощность и одновременно напряжение, так как уменьшают потери в сети. Реактивная мощность, генерируемая подобными батареями — устройствами поперечной компенсации, Qк = U 2 2 π fC. Таким образом, реактивная мощность, отдаваемая батареей поперечно включенных конденсаторов, в значительной мере зависит от величины напряжения на ее зажимах.

При выборе мощности конденсаторов исходят из необходимости обеспечения соответствующего нормам отклонения напряжения при расчетной величине активной нагрузки, что определяется разностью потерь линии до и после включения конденсаторов:

где P1, Q2, Р2, Q2 — передаваемые по линии активные и реактивные мощности до и после установки конденсаторов, r с, хс — сопротивления сети.

Учитывая неизменность передаваемой по линии активной мощности (Р 1 = Р2), имеем:

Регулирующий эффект от подключения параллельно сети конденсаторной батареи пропорционален хс, т. е. повышение напряжения у потребителя в конце линии больше, чем в ее начале.

Основным средством регулирования напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий являются трансформаторы с регулированием под нагрузкой . Регулировочные ответвления таких трансформаторов располагаются на обмотке высшего напряжения. Переключатель размещают обычно в общем баке с магнитопроводом и приводят в действие электродвигателем. Приводной механизм оснащен конечными выключателями, размыкающими электрическую цепь питания двигателя при достижении переключателем крайнего положения.

На рис. 2, а представлена схема многоступенчатого переключателя типа РНТ-9, имеющего восемь позиций и глубину регулирования ±10 %. Переход между ступенями осуществляется посредством шунтирования смежных ступеней на реактор.

Рис. 2. Переключающие устройства силовых трансформаторов: а — переключатель типа РНТ, Р — реактор, РО — регулировочная часть обмотки, ПК — подвижные контакты переключателя, б — переключатель типа РНТА, ТС — токоограничивающее сопротивление, ПГР переключатель грубой регулировки, ПТР — переключатель тонкой регулировки

Отечественная промышленность выпускает также переключатели серии РНТА с активным токоограничивающим сопротивлением, имеющие более мелкие ступени регулирования — по 1,5 %. Показанный на рис. 2, б переключатель РНТА имеет семь ступеней тонкой регулировки (ПТР) и ступень грубой регулировки (ПГР).

В настоящее время электротехнической промышленностью также выпускаются статические переключатели отпаек силовых трансформаторов , позволяющие производить быстродействующее регулирование напряжения в сетях промышленных предприятий.

На рис. 3 представлена одна из осваиваемых электротехнической промышленностью систем переключения отпаек силового трансформатора — переключатель «через резистор».

На рисунке показана регулировочная зона трансформатора, имеющая восемь отпаек, соединенных с выходным его зажимом посредством биполярных групп VS1—VS8. Кроме этих групп, имеется биполярная тиристорная переключающая группа, соединенная последовательно с токоограничивающим резистором R.

Рис. 3. Статический переключатель отпаек с токоограничивающим резистором

Принцип работы переключателя состоит в следующем: при переходе с отпайки на отпайку во избежание короткого замыкания секции или разрыва цепи полностью гасится выходящая из работы биполярная группа путем перевода тока на отпайку с резистором, а затем ток переводится на необходимую отпайку. Например, при переходе с отпайки VS3 на VS4 происходит следующий цикл: включается VS.

Ток КЗ секции ограничивается токоограничивающим резистором R, гасятся тиристоры VS3, включается VS4, отключаются тиристоры VS. Аналогично выполняются другие коммутации. Биполярные тиристорные группы VS10 и VS11 производят реверсирование регулировочной зоны. Переключатель имеет усиленный блок тиристоров VS9, осуществляющий нулевую позицию регулятора.

Особенностью работы переключателя является наличие блока автоматического управления (БАУ), выдающего команды управления на VS9 в интервале включения трансформатора на холостой ход. БАУ работает в течение некоторого времени, необходимого для того, чтобы источники, питающие тиристорные группы VS1—VS11 и VS, вышли на режим, поскольку источником питания системы управления переключателя служит сам трансформатор.

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

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Регулирование напряжения трансформаторов

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электрических сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения ко вторичному, или

где w₁ w₂ — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно.

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т.е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Рис.1. Схема регулирования напряжения ПБВ:
а — ответвления вблизи нулевой точки обмотки ±5% с трехфазным переключателем на три положения,
б — ответвления в середине обмотки ±2×2,5% с однофазными переключателями на пять положений (фаза А);
1 — неподвижный контакт, 2 — сегмент контактный;
3 — вал переключателя, 4 — контактные кольца

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5%, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения: +5% и -5% (рис.1,а). Если трансформатор работал на основном выводе 0 и необходимо повысить напряжение на вторичной стороне U₂, то, отключив трансформатор, производят переключение на ответвление -5%, уменьшая тем самым число витков w₁.

На трансформаторах средних и больших мощностей предусматриваются четыре ответвления ±2х2,5%, переключение которых производится специальными переключателями барабанного типа, установленными отдельно для каждой фазы (рис.1,б). Рукоятка привода переключателя выведена на крышку трансформатора.

При замыкании роликом переключателя контактов A₄-A₅ трансформатор имеет номинальный коэффициент трансформации. Положения А₃-А₄ и А₂-А₃ соответствуют увеличению коэффициента трансформации на 2,5 и 5%, а положения А₅-А₆ и А₆-А₇ — уменьшению на 2,5 и 5%.

Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, так как это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ используется только для сезонного регулирования напряжения.

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН предусматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ±10 до ±16% ступенями приблизительно по 1,5%).

Рис.2. Устройство РПН трансформаторов
а — схема включения регулировочных ступеней,
Аb — основная обмотка, bс — ступень грубой регулировки,
de — ступени плавной регулировки, П — переключатель, И — избиратель,
б — переключающее устройство РНТ-13,
1 — переключатель, 2 — горизонтальный вал, 3 — кожух контакторов,
4 — вертикальный вал, 5 — коробка привода, 6 — бак трансформатора

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис.2). Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель П находится в положении II, а избиратель И — на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя I, а избирателя — на ответвлении 1.

На рис.2,б показана схема расположения элементов переключающего устройства РНТ-13, применяемого на трансформаторах средней мощности.

Рис.3. Схема и последовательность переключений устройства РПН
с токоограничивающими сопротивлениями

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих устройствах с реакторами или резисторами. Схема с резисторами (рис.3) обладает рядом преимуществ перед схемой с реакторами и получает все более широкое применение. На рис.3 показаны регулировочная часть обмотки de и переключающее устройство.

Последовательность работы контакторов и избирателей показана в таблице к рис.3. В исходном положении 0 трансформатор работает на ответвлении 5, ток нагрузки проходит через контакт К1. Допустим, что необходимо уменьшить число витков в регулировочной обмотке, т.е. перейти на ответвление 4. Последовательность работы элементов РПН в этом случае будет следующей: обесточенный избиратель И2 переводится в положение 4, затем отключается К1 и ток нагрузки кратковременно проходит по R1 и К2; при третьей операции замыкается КЗ, при этом половина тока нагрузки проходит по R1 и К2, а половина — по R2 и КЗ, кроме того, витки регулировочной обмотки 5 — 4 оказываются замкнутыми через R1 и R2 и по ним проходит ограниченный по значению циркулирующий ток; при следующих операциях (4 и 5) размыкается К2 и замыкается К4, при этом ток нагрузки проходит по регулировочной обмотке на ответвление 4, избиратель И2, контакты К4 к выводу 0.

В переключателях данного типа используются мощные пружины, обеспечивающие быстрое переключение контактов контактора (

Источник