Spotřebitelé elektrické energie pracují efektivněji při jmenovitém napětí. Tato podmínka je však pro každého dost obtížná. Pro spotřebitele je přijatelná její odchylka do + 5 %. Pro dosažení hodnoty napětí blízké hodnotě jmenovité se změní počet závitů vinutí transformátoru. To lze provést dvěma způsoby:
- pomocí transformátorového zařízení PBV;
- regulace napětí při zátěži.
Vztah regulace napětí se změnou počtu závitů
Existuje několik způsobů, jak udržet hodnotu napětí spotřebitelů v požadovaných mezích. Zvláštní místo mezi nimi zaujímá způsob jeho regulace. Výhody této metody jsou:
- zlepšení napěťového režimu pro spotřebitele;
- zvýšení povolené ztráty napětí;
- zlepšení kvality elektřiny dodávané spotřebitelům.
Při projektování elektrických sítí volí prostředky, hranice a stupně regulace, místo instalace regulátorů a také jejich automatizační systém.
Hodnota primárního a sekundárního napětí je přímo úměrná počtu závitů vinutí, ve kterých proudí:
U 1 / U 2 ≈ W 1 / W 2,
kde Ui, U1 jsou primární a sekundární napětí, v daném pořadí;
W 1 / W 2 – počet závitů primárního a sekundárního vinutí
Z toho vyplývá, že pro změnu napětí na výstupu transformátoru je nutné změnit počet závitů jednoho z vinutí. Díky tomu je vinutí, které se bude podílet na spínání, vyrobeno s větvemi.
Navzdory jednoduchosti procesu existují určité potíže. Při přepínání z jedné větve do druhé by v žádném případě neměl být přerušen proudový obvod. Současně s tímto požadavkem je zakázáno, aby spínací kontakty uzavíraly dvě sousední větve, jinak se nelze vyhnout zkratu této části vinutí. A to zase povede k jeho poškození kvůli vysokým proudům, které vznikly.
Tyto podmínky lze splnit dvěma způsoby: spínání větví vinutí po odpojení všech jeho vinutí od sítě a za provozu, pod zátěží.
Základní pojmy o pbv transformátoru
PBV transformátoru má velmi jednoduché dekódování, které se skládá z prvních písmen slov – „spínání bez buzení“. To znamená, že veškeré spínání musí být provedeno na transformátoru, který je odpojen od napájení.
Známý je ale i jiný název pro transformátorové zařízení PBV – Antsapf. Antsapf (spínač) je zařízení, kterým lze měnit počet závitů vinutí pro regulaci výstupního napětí.
Přepínač je navržen tak, aby změnil transformační poměr v rozmezí 5%, čímž se změnil počet závitů vysokonapěťového vinutí zapojeného do práce.
Místo instalace antapf
U transformátorů, které mají vícevrstvé válcové vinutí o výkonu až 560 kVA, je umístění antapf blízko nulového bodu.
Pokud je transformátor vyroben s výkonem do 1000 kVA, napětím do 10 kV a má spojitá vinutí, použije se zpětný obvod s odbočkou v blízkosti nulového bodu.
V transformátorech nad 1000 kVA a 35 kV se používá obvod s nastavitelnou odbočkou uprostřed vinutí. V tomto případě se antsapf skládá ze tří prvků. Jsou umístěny na společné ose, jedna na druhé. Spínač sepne dvojici kontaktů současně v libovolné fázi. Tento typ provedení přepínače je nejlevnější a celkově nejméně.
Aby byly spínací proudy nízké, musí být antapf vždy instalován ve vinutí vysokého napětí. Tím je dosaženo výroby kohoutků a spínače zařízení kompaktnějších rozměrů. Současně se na vysokonapěťové vinutí navine mnohem více závitů, díky čemuž je dosaženo vyšší přesnosti nastavení.
Při přepínání antapf z jednoho stupně na druhý otočte rukojetí spínače. Je umístěn na střeše nádrže.
Při nastavování metody bez buzení je předpokladem vypnutí transformátoru nejprve ze strany nízkého a poté ze strany vysokého napětí..
Pohon kliky spínače je uzavřen uzávěrem. V blízkosti indikátoru rukojeti se používají označení + 5 %, „Nom“, -5 %. Při otočení indikátoru rukojeti na +5% se aktivují všechny otáčky vinutí. Při zobrazení “Nom” – 5% méně. Při nastavení na označení -5% je v provozu o 10% méně závitů vinutí.
U některých typů transformátorů jsou namísto označení + 5%, “Nom”, -5% uvedena čísla I, II, III. V tomto případě indikace I odpovídá + 5%, II – “Nom”, III – 5%.
Pokud je výkon transformátorů v rozsahu od 25 do 6300 kVA, pak jsou vyrobeny s odbočkami s ručním přepínáním pro úpravu napětí v rozmezí ± 5 % s kroky po 2,5 %.
Způsoby PBV transformátoru
Spínání transformátoru bez buzení lze provést dvěma způsoby:
- Změna napětí pomocí primárního vinutí.
- Regulace instalací antapfu do sekundárního vinutí.
Pokud se změna napětí provádí pomocí primárního vinutí, je v něm instalováno antapfu. Tato metoda nachází uplatnění pouze v transformátorech snižujících výkon. Tato metoda se také nazývá regulace napětí změnou magnetického toku.
I přes ztrátu napětí ve vinutí můžeme vzít U 1 ≈ E 1. Elektromotorická síla v primárním vinutí se nezmění díky nezměněným parametrům: frekvence a síťové napětí:
E 1 u4,44d 1 f W XNUMX F m
Vzhledem k tomu, že se během provozu nepředpokládají žádné změny frekvence, nedojde ke změně součinu W 1 F m. Proto lze magnetický tok snížit připojením více závitů primárního vinutí. Například pro dosažení úbytku napětí na svorkách sekundárního vinutí o 2,5 % je nutné zvýšit počet závitů primárního vinutí o 2,5 %.
Odbočovací svorky transformátoru mohou poskytnout +10% příplatek. Chcete-li to provést, musíte k nim připojit -5% otáček.
Například v závislosti na svorce, ke které je spínací zařízení připojeno, se procento přirážky za 10 kV snižující transformátor bude lišit.
| Clamp | Síťové napětí, V | Příplatek, % |
| +5% nebo já | 10500 | |
| “Nome” nebo II | 10000 | -5 |
| -5 % nebo III | 9500 | +10 |
Druhá metoda se používá u stupňovitých transformátorů. Nízkonapěťové vinutí (primární) je připojeno k síti.
Pokud se frekvence a napětí nezmění, magnetický tok bude stabilní a elektromotorická síla E 2 se bude měnit v souladu se změnou závitů sekundárního vinutí v závislosti na vzorci:
E 2 u4,44d 2 f W XNUMX F m
Vzorec ukazuje, že pokud se počet závitů na svorkách sekundárního vinutí sníží, napětí se sníží. Analýza vzorce potvrzuje, že počet závitů a hodnota napětí jsou přímo úměrné.
Velmi často je u stupňovitých transformátorů pro získání nejvyššího napětí již zapojen a zohledněn požadovaný počet závitů. Proto při volnoběhu bude zvyšovací transformátor bez příplatku.
Provoz a opravy přístrojů
U transformátorů je 10 % jejich poruch způsobeno poškozením kontaktního systému antapf:
- Volné uložení pohyblivých a nepohyblivých částí kontaktů. To je způsobeno poklesem kontaktního tlaku, v důsledku čehož se na kontaktní ploše vytvoří oxidový film.
- Postupem času slábne spoj ovládacích větví s částmi spínacího zařízení.
- Při dlouhé době provozu se snižuje pevnost spojení mezi řídicí větví a vinutím. Hlavním důvodem je nekvalitní pájení.
Všechny tyto faktory vedou k zahřívání místa poškození, které může následně způsobit havarijní poruchu celého transformátoru. Proto údržba a opravy zařízení antapf zaujímají důstojné místo mezi zbytkem zařízení.
První operací při opravě spínacího zařízení je kontrola. Posouzení stavu pevných a pohyblivých kontaktů je nutné, protože jsou během provozu dlouhou dobu v transformátorovém oleji. Z tohoto důvodu jsou pokryty oxidovým filmem. K jeho odstranění je nutné důkladně očistit kontakty hadříkem, který byl předtím navlhčen čištěným benzínem. Pokud jsou kontakty spálené a roztavené, jsou nahrazeny novými, které lze zakoupit nebo si je můžete vyrobit sami. Při vlastní výrobě je důležitou podmínkou výběr materiálů pro kontakty kvalitou podobné továrním.
Po výměně poškozených dílů utáhněte upevňovací prvky, zkontrolujte nepřítomnost zaseknutí, správný kontakt pohyblivých a pevných kontaktů a aktualizujte nápisy v blízkosti krytu spínače.
Po provedení všech seřizovacích operací antapfu je nutné otestovat kvalitu jeho výkonu. K tomu se přepínání na všechny stupně provádí po dobu deseti cyklů. Zásah do provozu zařízení by neměl být vysledován.
Nedokonalostí všech těchto způsobů regulace bez buzení je, že pro přepínání větví je nutné odpojit transformátor od zdroje. Tím dochází k přerušení dodávek elektřiny spotřebitelům.
Běžnou metodou je regulace napětí při zátěži.
Parametry zatížení transformátoru jsou denní, sezónní nebo technologické povahy. Pro udržení hodnot elektrické sítě spotřebitelů ve stanovených parametrech je vyžadován mechanismus regulace napětí – klíčový parametr elektřiny pro domácí i průmyslové spotřebitele.
V klasickém schématu výkonových transformátorů je řídicí mechanismus realizován pomocí 2 typů speciálních zařízení, která jsou zároveň jejich konstrukčním prvkem:
- Přepínač odboček – nastavení spínání pod napětím.
- PBB – spínání bez buzení (transformátor bez napětí na všech stranách)
Princip regulace obou zařízení je založen na změně počtu závitů vinutí transformátoru. Změnou transformačního poměru je dosaženo napěťové úrovně požadované hodnoty pro další distribuci.
RPN a PMB – rozdíly
Regulace napětí se provádí následovně: ve vinutích transformátoru jsou zajištěny větve – jejich přepínáním mění řídicí zařízení počet závitů vinutí zahrnutých v elektrickém obvodu. Tímto způsobem se upraví transformační poměr. To se provádí pomocí dvou typů zařízení – PBB a RPN. V závislosti na typu, výkonu, napěťové třídě a účelu mohou být transformátory vyrobeny pouze s jedním z typů spínačů na straně vysokého nebo nízkého napětí nebo mohou být současně zahrnuty do celkového návrhu elektrického stroje.
Zásadní rozdíl mezi oběma zařízeními je v tom, že přepínání na PBB se provádí pouze ručně a na odpojeném transformátoru. Regulace napětí pomocí přepínače odboček se provádí motorovým pohonem při provozu transformátoru a přímé spotřebě elektrické energie bez ohledu na zatížení jedním ze 3 způsobů:
- dálkové automatické ovládání
- dálkové ruční ovládání
- místní ruční ovládání
Při opravách nebo údržbě transformátoru při absenci napájení pro jeho vlastní potřeby má přepínač odboček schopnost přepínat pomocí ručního pohonu.
PBV – spínání bez buzení
Taková zařízení se používají při změně sezónního zatížení. Častější využití této metody je obtížné z řady organizačních a technických důvodů. Pohon spínacího mechanismu je vzhledem ke svému účelu a jednoduchosti provedení výhradně ruční. V souvislosti s tím je předpokladem pro spínání požadavek PUE – odpojení transformátoru a uzemnění jeho vinutí.
Konstrukční řešení běžná v praxi jsou dvou typů: hřebenová a pastorková (lineární vzorec) a válcová.
Třetí typ PBB zahrnuje zastaralou a zřídka se vyskytující metodu přepínání vinutí v transformátorech pomocí propojek, což jsou měděné přípojnice. Mechanismus jako takový však neexistuje.
Počet vinutých větví se liší. U zařízení s nízkým výkonem jsou na vinutí dvě větve, u výkonnějších zařízení mohou být čtyři. Odbočky jsou zpravidla umístěny na straně VN. Tento design má určité výhody:
- při návrhu transformátoru si můžete zvolit přesný počet závitů;
- prvky silových kontaktů jsou vyrobeny z mědi, takže schéma instalace na straně vysokého napětí snižuje proudy a v souladu s tím i průřez vodiče a hmotnost neželezného kovu.
Podmíněnou nevýhodou PBB je malý rozsah regulace: + 5%.
U spínacích zařízení válcového typu probíhá spínací proces prostřednictvím sběracích kroužků, které jsou připojeny k větvím vinutí. Spolehlivý kontakt zajišťuje speciální pružina.
Postupem času kontakty oxidují – to je další z nevýhod PMB. Vysoký odpor zahřívá kontakty a mění dielektrické vlastnosti oleje. V budoucnu to vede k vysokonapěťovému průrazu izolace a v důsledku toho k poruše transformátoru. Aby se prodloužila životnost PMB, musí být tato zařízení dle předpisů XNUMXx ročně servisována bez otevírání transformátoru. Hlavní práce se redukuje na opakované přepínání pohyblivých kontaktů v celém rozsahu. Takové práce se také provádějí, pokud bylo zařízení před uvedením transformátoru do provozu po dlouhou dobu skladováno.
Hlavní nevýhodou je odpojení všech spotřebitelů po dobu spínací operace, která zahrnuje organizační a technická opatření.
OLTC – úprava pod zátěží
Toto zařízení umožňuje rychle udržovat požadovanou úroveň napětí odpovídající aktuálnímu zatížení. Rozsah nastavení je mezi deseti a šestnácti procenty. Přepínač odboček pod zatížením je obvykle umístěn na straně vysokého napětí.
Přepínač odboček je možné ovládat dálkově nebo v automatickém režimu. Vinutí můžete také přepínat otáčením speciální rukojeti, obvykle se tato možnost používá pouze při opravě transformátoru.
Přepínač odboček má zámek, díky kterému je možné přepnout pouze na jeden stupeň regulace. Při přepnutí vinutí se rozsvítí červená signálka, která je umístěna na pohonu. Po dokončení cyklu kontrolka zhasne a na displeji uvidíte číslo, které odpovídá spínacímu stupni.
K regulaci napětí dochází v důsledku změny počtu závitů vinutí. Pro bezpečnost samotného spínacího procesu jsou v přepínači odboček použity odpory nebo tlumivky omezující proud.
Při nutnosti spínání vysokých napětí se používá regulátor s odpory omezujícími proud. Přepínače odboček pod zatížením reaktorového typu jsou účinnější při spínání vysokých proudů. Přepínače odboček pod zatížením typu reaktoru jsou obvykle umístěny na straně vinutí nízkého napětí. To je způsobeno jejich konstrukčními vlastnostmi. Přepínače odboček s odpory omezujícími proud jsou umístěny na straně vysokonapěťového vinutí.
Zařízení je umístěno uvnitř nádrže transformátoru. Stykače jsou umístěny v samostatné nádrži, aby se zabránilo kontaminaci olejem. Nádrž je uvnitř transformátoru. Reaktor a selektor jsou umístěny v hlavní nádrži, protože nezpůsobují rozklad oleje působením oblouku.
Konstrukce odporového přepínače odboček pod zatížením umožňuje instalaci stykače samostatně v externí nádrži nebo uvnitř transformátoru. Expanzní nádoba transformátoru se skládá ze dvou částí pro zajištění normální funkce přepínače odboček. BоHlavní část je napojena na nádrž transformátoru a menší slouží k provozu přepínače odboček a stejně jako hlavní komora je vybavena ukazatelem stavu oleje.
Přepínač odboček je přípustné provozovat při okolní teplotě do -20°С nebo do -45°С (venkovní instalace stykače a použití automatického ohřevu oleje).
Závěr
Použití obou výše uvedených metod pro úpravu napětí tr-příkopu (OLTC a PBB) poskytuje potřebný rozsah napětí na spotřebním zařízení a nezávisí na spotřebované zátěži. Přepínače odboček pod zatížením umožňují kdykoli regulaci napětí.
Pomocí PBV je možné spínat vinutí v určitém, nepříliš velkém rozsahu a pouze na transformátoru, který byl vyjmut do opravy (vzhledem ke specifikům zařízení PBV).
1. prosince 2022 obyvatelé Tolyatti na MFES-2022
11. ledna 2023 Zařízení pro regulaci napětí transformátoru pod zátěží OLTC SM a SM2
