Transformatorspänningsreglering

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 15 juli 2020; kontroller kräver 3 redigeringar .

Transformatorspänningsreglering  - ändra antalet varv på transformatorlindningen . Den används för att upprätthålla en normal spänningsnivå för elkonsumenter.

De flesta krafttransformatorer [1] är utrustade med någon anordning för att justera transformationsförhållandet genom att lägga till eller ta bort antalet varv.

Inställningen kan göras med hjälp av transformatorns varvtalsomkopplare under belastning eller genom att välja positionen för skruvförbandet när transformatorn är strömlös och jordad.

Graden av komplexitet för ett system med ett antal varvsomkopplare bestäms av frekvensen med vilken varven måste kopplas, samt transformatorns storlek och ansvar.

Applikation

Beroende på belastningen på det elektriska nätverket ändras dess spänning. För normal drift av elektriska konsumentmottagare är det nödvändigt att spänningen inte avviker från en given nivå mer än de tillåtna gränserna, och därför används olika metoder för spänningsreglering i nätverket. Ett sätt är att ändra förhållandet mellan antalet varv av lindningarna i transformatorns primära och sekundära kretsar (transformationsförhållande), eftersom

Beroende på om detta inträffar under driften av transformatorn eller efter att den har kopplats bort från nätverket , skiljer man mellan "non-excited switching" (PBV) och "regulation under load" (OLTC). I båda fallen är transformatorlindningarna gjorda med kranar, växla mellan dem, du kan ändra transformatorns transformationsförhållande.

Omkoppling utan belastning

Denna typ av växling används vid säsongsväxling, eftersom det innebär att koppla bort transformatorn från nätet, vilket inte kan göras regelbundet utan att beröva konsumenterna elektricitet. PMB låter dig ändra omvandlingsförhållandet i intervallet från -5% till +5%. På lågeffekttransformatorer utförs det med hjälp av två grenar, på transformatorer med medel- och högeffekt, med hjälp av fyra grenar, 2,5 % vardera [2] .

Grenar utförs oftast på sidan, spänningen på vilken genomgår förändringar under drift. Detta är vanligtvis högspänningssidan. Implementeringen av uttag på den högre spänningssidan har också fördelen att på grund av det större antalet varv kan valet av ±2,5% och ±5% av antalet varv göras med större noggrannhet. Dessutom, på den högre spänningssidan, är strömstyrkan mindre, och omkopplaren är mer kompakt [3] . Samtidigt bör det noteras att för nedtrappningstransformatorer (ström tillförs från sidan av den högre spänningslindningen) kommer spänningsregleringen att åtföljas av en förändring av det magnetiska flödet i magnetkretsen. I normalt läge är denna förändring försumbar.

Spänningsreglering genom att växla antalet varv på lindningen på matningssidan och på lastsidan har en varierande form: när man reglerar spänningen genom att ändra antalet varv på lastsidan, för att öka spänningen, är det nödvändigt att öka antal varv (eftersom spänningen är proportionell mot antalet varv), men när man reglerar från matningssidan, för att öka spänningen på lasten, är det nödvändigt att minska antalet varv (detta beror på det faktum att nätspänningen balanseras av primärlindningens EMF, och för att minska den senare är det nödvändigt att minska antalet varv).

Vid byte av lindningskranar med transformatorn frånkopplad är omkopplingsanordningen enklare och billigare, men omkoppling är förknippad med ett avbrott i strömförsörjningen till konsumenter och kan inte utföras ofta. Därför används denna metod huvudsakligen för att korrigera sekundärspänningen hos transformatorer med nedtrappning av nätverket, beroende på nivån på primärspänningen i en given sektion av nätverket på grund av säsongsbetonade lastförändringar [3] .

Omkopplare för antalet varv utan belastning

Den ej spänningssatta svängomkopplaren har en ganska enkel anordning som ger en anslutning till den valda strömbrytaren av antalet varv i lindningen. Som namnet antyder är den utformad för att fungera endast när transformatorn är avstängd. Det är denna typ av switch som har ett andra slangnamn - "antsapf" (tyska Anzapfen - att ta bort, välja) [4] .

För att minska och stabilisera kontaktmotståndet upprätthålls trycket på dem med hjälp av en speciell fjäderanordning, som i vissa situationer kan orsaka vibrationer. Om omkopplaren för antalet varv utan excitation är i samma position i flera år, kan kontaktmotståndet långsamt öka på grund av oxidationen av materialet vid kontaktpunkten (eftersom koppar eller kopparbaserade legeringar (mässing) är mer används ofta som kontaktmaterial, vars oxider har tillräckligt hög elektrisk resistans och kemisk beständighet) och gradvis uppvärmning av kontakten, vilket leder till nedbrytning av oljan och avsättning av pyrolytiskt kol på kontakterna, vilket ytterligare ökar kontakten motstånd och minskar graden av kylning, vilket leder till lokal överhettning. Denna process kan inträffa i en lavin. I slutändan inträder en okontrollerad situation, vilket leder till att gasskyddet fungerar (på grund av gaser som uppstår under sönderdelningen av olja vid lokal överhettning) eller till och med till en ytnedbrytning längs de fasta produkterna av oljenedbrytning som har lagt sig på isoleringen. Personalen på företaget som servar transformatorer utrustade med en PBV-omvandlingsförhållandeomkopplare (strömbrytare utan magnetisering) måste minst 2 gånger om året innan vinterns maximala belastning och sommarens lägsta belastning börjar kontrollera den korrekta inställningen av transformationsförhållandet [5] . I det här fallet är det nödvändigt att antalet varv växlas i ett tillstånd frånkopplat från nätverket, med omkopplaren kopplad till alla lägen - denna cykel måste upprepas flera gånger för att ta bort oxidfilmer från kontaktytan och återföra den till den angivna positionen [6] . För att kontrollera kvaliteten på kontakterna mäts motståndet hos DC-lindningarna. "Transformatorer, transport, lossning, lagring, installation och driftsättning av SPO och I Soyuztekhenergo, Moskva" 1981. Ovanstående operationer utförs även om transformatorn har varit avstängd under en längre tid och åter tas i drift.

Lastreglering

Denna typ av växling används för operativ växling i samband med en konstant förändring av belastningen (till exempel kommer belastningen på nätverket att vara annorlunda under dagen och på natten). Beroende på transformatorns spänning och effekt kan lindningskopplaren ändra värdet på transformationsförhållandet i intervallet från ±10 till ±16 % (cirka 1,5 % per gren). Regleringen utförs på högspänningssidan, eftersom strömstyrkan där är mindre, och följaktligen är lindningskopplaren enklare och billigare att tillverka. Reglering kan utföras både automatiskt och manuellt från kontrollrummet eller avsändarens kontrollpanel. Redan 1905-1920 utvecklades apparater för spänningsreglering på transformatorer under belastning (OLTC). Principen för spänningsreglering av sådana enheter är också baserad på att ändra antalet varv. Komplexiteten i implementeringen av sådana enheter är:

För att begränsa strömmen i kortslutna lindningar är det nödvändigt att använda strömbegränsande motstånd. Induktorer (reaktorer) och resistorer används som strömbegränsande motstånd.

On-load lindningskopplare med strömbegränsande reaktorer

Varje lindningskopplarsteg med strömbegränsande reaktor består av två kontaktorer och en reaktor. I detta fall består reaktorn av två lindningar, kontaktorer är anslutna till var och en av dem. I normalt läge stänger båda kontaktorerna samma kontakt och lindningsströmmen passerar genom dessa två parallellkopplade kontaktorer och reaktorn. Under kopplingsoperationen växlar en av kontaktorerna till den andra kontakten (motsvarande önskat styrsteg). I det här fallet är en del av transformatorlindningen kortsluten - strömmen i denna krets begränsas av reaktorn. Vidare överförs en annan kontaktor till samma kontakt, vilket överför transformatorn till ett annat regleringssteg - detta slutför regleringsoperationen.

Belastade lindningskopplare med strömbegränsande motstånd

En ganska viktig förbättring av prestandan hos strömbrytare för belastning kom från uppfinningen av den snabba triggerkontaktorn, kallad Janssen-principen efter uppfinnaren. Jansens princip innebär att brytarkontakterna är fjäderbelastade och de växlas från ett läge till ett annat efter en mycket kort tids koppling mellan de två strömbrytarna för antalet varv, via ett strömbegränsande motstånd.

Användningen av en reaktor är ett alternativ till Jansen-principen med snabb kopplingssekvens och motstånd. Däremot är det i en reaktortyp omkopplare mycket svårare att avbryta den cirkulerande reaktiva strömmen, och detta begränsar spänningsstöten ganska mycket, men denna princip fungerar bra vid relativt höga strömmar. Detta i motsats till snabbsvängmotståndsomkopplaren, som är användbar för högre spänningar men inte för höga strömmar. Detta resulterar i att omkopplaren för antal varv i reaktorn vanligtvis befinner sig i lågspänningsdelen av transformatorn, medan omkopplaren för motståndsvarv är ansluten till högspänningsdelen.

I en omkopplare av reaktortyp är förlusterna vid reaktorns mittpunkt på grund av belastningsströmmen och den överlagrade konvektionsströmmen mellan de två inblandade varvtalsomkopplarna små, och reaktorn kan vara permanent i en elektrisk krets mellan dem. Detta fungerar som ett mellansteg mellan de två omkopplarna för antalet varv, och det ger dubbelt så många driftlägen som antalet omkopplare för antalet varv i lindningen.

Sedan 1970-talet har man använt antal varvbrytare med vakuumbrytare. Vakuumbrytare kännetecknas av låg kontakterosion, vilket gör att antalet varvsomkopplare kan utföra fler operationer mellan obligatoriskt underhållsarbete. Designen som helhet blir dock mer komplex.

Även experimentella omkopplare för antalet varv dök upp på marknaden, där omkopplingsfunktionen utförs av krafthalvledarelement. Dessa modeller syftar också till att minska underhållsstopp.

I vridbrytare av motståndstyp är kontaktorn placerad inuti en behållare med olja, som är skild från transformatoroljan. Med tiden blir oljan i denna behållare mycket smutsig och måste isoleras från själva transformatorns oljesystem; den måste ha en separat expansionskärl med egen avluftningsventil.

Anordningen för att byta antalet varv är en bur eller en isolerande cylinder med ett antal kontakter till vilka omkopplarna för antalet varv från styrlindningen är anslutna. Inuti buren rör sig två kontaktspakar stegvis över kontrolllindningen. Båda spakarna är elektriskt anslutna till kontaktorns ingångar. En spak är i läget för den aktiva omkopplaren för antalet varv och leder belastningsströmmen, och den andra spaken är utan belastning och rör sig fritt till nästa omkopplare av antalet varv. Kontakterna på omkopplingsanordningen bryter aldrig den elektriska strömmen och kan vara i själva transformatorns olja.

Automatisk spänningsreglering

Antalet varvsomkopplare är installerad för att ge en förändring i spänningen i ledningarna som är anslutna till transformatorn. Det är inte nödvändigt att målet alltid är att hålla en konstant sekundärspänning över transformatorn. Oftast inträffar spänningsfall i det externa nätverket - detta är särskilt uppenbart för långa och kraftfulla belastningar. För att upprätthålla märkspänningen vid avlägsna konsumenter kan det vara nödvändigt att öka spänningen på transformatorns sekundärlindning. Styrsystemet för lindningskopplare på last hänvisar till reläskydd och stationsautomation - omkopplaren för antalet varv tar bara emot kommandon: öka eller minska. Men vanligtvis är funktionerna för transformationsförhållandematchning mellan olika transformatorer inom samma station relaterade till lindningskopplarsystemet. När transformatorer ansluts parallellt måste deras varvbrytare röra sig synkront. För att göra detta väljs en av transformatorerna som ledning och de andra som slavar, deras lindningskopplare styrsystem övervakar förändringen i transformatorförhållandet för ledningstransformatorn. Vanligtvis, genom att synkronisera antalet varv, uppnår de uteslutningen av cirkulationsströmmar mellan lindningarna på parallella transformatorer (på grund av skillnaden i sekundärspänningar hos parallella transformatorer), även om i praktiken, vid tidpunkten för pålastningsuttaget- växlardrift, uppstår fortfarande cirkulationsströmmar på grund av missanpassning vid omkoppling, men detta är tillåtet inom vissa gränser.

Seriekontrolltransformatorer (Boostertransformatorer)

För att reglera omvandlingsförhållandet hos kraftfulla transformatorer och autotransformatorer används ibland reglertransformatorer (spänningsförstärkare), som är seriekopplade med transformatorn och låter dig ändra både spänningen och spänningens fas. På grund av komplexiteten och högre kostnad för att reglera transformatorer används denna regleringsmetod mycket mindre ofta.

Källor

  1. ↑ IEC 60076-1 "Power Transformers"
  2. ↑ Rozhkova L. D., Kozulin V. S. Elektrisk utrustning för stationer och transformatorstationer: Lärobok för tekniska skolor. - 3:e uppl., reviderad. och ytterligare — M.: Energoatomizdat, 1987. — 648 s.: ill. BBK 31.277.1 R63
  3. ↑ 1 2 A. I. Voldek . Elbilar. - L., "Energi", 1974.
  4. ↑ L.A. och R.A. Erasmus. Teknisk tysk-ryska ordbok. OZGIS 1931
  5. ↑ Regler för teknisk drift av konsumentelektriska installationer. Atomizdat , Moskva 1970
  6. ↑ ABB Transformer Handbook

Litteratur