Меню

Переключение без возбуждения при регулировании напряжения трансформатора

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.

Силовой трансформатор

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.

Трансформатор на подстанции

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.

Читайте также:  Как проверить индикатор электрического напряжения

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.

Источник

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.

Читайте также:  Транзистор для стабилизации напряжения

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.

Источник



Переключение без возбуждения

Данный тип переключения используется во время сезонных переключений, так как предполагает отключение трансформатора от сети, что невозможно делать регулярно, не лишая потребителей электроэнергии. ПБВ позволяет изменить коэффициент трансформации в пределах от −5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторах средней и большой мощности с помощью четырёх ответвлений по 2,5 % на каждое [2] .

Читайте также:  Стабилизатор напряжения defender initial 1000 схема

Ответвления чаще всего выполняются на той стороне, напряжение на которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Обычно это сторона высшего напряжения. Выполнение ответвлений на стороне высшего напряжения имеет также то преимущество, что при этом, ввиду большего количества витков, отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков может быть произведён с большей точностью. Кроме того, на стороне высшего напряжения величина силы тока меньше, и переключатель получается более компактным [3] . При этом надо заметить, что у понижающих трансформаторов (питание подводится со стороны обмотки высшего напряжения) регулирование напряжения будет сопровождаться изменением магнитного потока в магнитопроводе. В нормальном режиме это изменение незначительно.

Регулирование напряжения переключением числа витков обмотки со стороны питания и со стороны нагрузки имеет разнохарактерный вид: при регулировании напряжения изменением числа витков на стороне нагрузки для повышения напряжения необходимо увеличить число витков (поскольку напряжение пропорционально числу витков), но при регулировании со стороны питания для повышения напряжения на нагрузке необходимо уменьшить число витков (это связано с тем, что напряжение сети уравновешивается ЭДС первичной обмотки, и для уменьшения последней необходимо уменьшить число витков).

При переключении ответвлений обмотки с отключением трансформатора, переключающее устройство получается проще и дешевле, однако переключение связано с перерывом энергоснабжения потребителей и не может проводиться часто. Поэтому этот способ применяется главным образом для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансформаторов в зависимости от уровня первичного напряжения на данном участке сети в связи с сезонным изменением нагрузки

Переключатели числа витков без возбуждения

Переключатель числа витков без возбуждения имеет достаточно простое устройство, предоставляющее соединение с выбранным переключателем числа витков в обмотке. Как следует из самого названия, он предназначен для работы только при выключенном трансформаторе. Именно этот тип переключателя имеет второе, жаргонное название — «анцапфа» (нем.Anzapfen — отводить, отбирать) [4]

Для уменьшения и стабильности переходного сопротивления контактов на них поддерживается давление с помощью специального пружинного приспособления, которое при определённых ситуациях может вызывать вибрацию. Если переключатель числа витков без возбуждения находится в одном и том же положении в течение нескольких лет, то сопротивление контакта может медленно расти в связи с окислением материала в точке контакта ( поскольку в качестве материала контакта чаще применяется медь или сплавы на её основе (латунь), окислы которых имеют достаточно высокое электрическое сопротивление и химическую стойкость) и постепенным разогревом контакта, который приводит к разложению масла и осаждению пиролитического углерода на контактах, что ещё более увеличивает контактное сопротивление и снижает степень охлаждения, приводя к местным перегревам. Данный процесс может происходить лавинообразно. В конечном итоге наступает неконтролируемая ситуация, приводящая к срабатыванию газовой защиты (из-за газов, появляющихся при разложения масла в точках местных перегревов) или даже к поверхностному пробою по осевшим на изоляции твёрдым продуктам разложения масла. Персонал предприятия,обслуживающий трансформаторы, оборудованные переключателем коэффициентом трансформации ПБВ (переключатель без возбуждения), должен не менее чем 2 раза в год перед наступлением зимнего максимума нагрузки и летнего минимума нагрузки произвести проверку правильности установки коэффициента трансформации [5] . При этом необходимо, чтобы переключение числа витков проводилась в отключенном от сети состоянии, с переводом переключателя во все положения — данный цикл должен быть повторен несколько раз для удаления окисных плёнок с поверхности контактов и возвратом его обратно в заданное положение [6] . Для контроля качества контактов производится измерение сопротивления обмоток по постоянному току.- «Трансформаторы силовые транспортирование, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию СПО и И Союзтехэнерго, Москва» 1981г. Вышеуказанные операции проводятся также если трансформатор был отключён в течение большого промежутка времени и вновь вводится в эксплуатацию.

Источник