Схема и принцип работы РПН трансформатора

Включение трансформаторов на параллельную работу

Стоит отличать данный режим (1 на рисунке ниже — трансформаторы подключены к общим шинам как со стороны ВН, так и со стороны НН) от другого, когда подключение к общим шинам есть только с высокой стороны (2 на рисунке, совместная работа), то есть к секции 10кВ подключены два транса, а с низкой стороны каждый из них питает свою секцию 0,4кВ.

Если отключается один из Т (1 на рис.), то на втором происходит перегрузка, но все механизмы остаются в работе. Если же отключается один из трансов (2 на рис.) — то нагрузка либо отключается, либо переходит на резервный источник питания по АВР.

Ну и естественно расчет схем замещения для данных случаев будет разным:

  • 1 — складываем // сопротивления двигателей, затем складываем // иксы трансформаторов, а затем последовательно первое со вторым
  • 2 — суммируем ветви (двигатель плюс трансформатор), затем полученные иксы складываем параллельно

Далее буду рассматривать только схему под цифрой 1 на рисунке. Для чего же может применятся параллельная работа трансформаторов:

  • повышается надежность, так как при выходе из строя одного из трансов, потребитель не лишается энергии.
  • резервная мощность параллельно включенных трансформаторов будет больше, чем у одного большого
  • при сезонных снижениях нагрузки (зимой больше нагрузки, летом меньше) возможно отключение одного из нескольких. При этом будет обеспечен более экономичный режим работы, так как уменьшаться потери холостого хода

Все плюсы улетучиваются, если установлено два транса по причине нехватки мощности одного из-за роста нагрузки например.

Условия параллельной работы:

  • Равенство номинальных напряжений первичных и вторичных обмоток. Следовательно и одинаковое число витков первичных и вторичных обмоток для всех параллельно работающих трансформаторов. Так же перед включением необходимо проверять положения ПБВ и РПН. Если всё подобрано правильно то не должны возникать уравнительные токи. Они возникают из-за неравенства коэффициентов трансформации и текут даже в режиме холостого хода. Воспользовавшись схемой аналогичной схеме замещения ТТ, можно вывести формулу уравнительного тока:

В данной формуле U’, U»; I’, I» — напряжения и токи первого и второго;

uk1, uk2 — напряжения короткого замыкания в процентах;

Избавиться от уравнительного тока можно либо переключив устройства регулировки в нужное положение, либо, устроив ремонт, добиться одного числа намотанных витков.

Равенство напряжений короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания — такое напряжение, которое необходимо подать в одну из обмоток при замкнутой второй, чтобы в обеих тек номинальный ток. Данное условие необходимо выполнять потому, что отношение uk пропорционально распределению нагрузок и токов.
Принадлежность к одной группе присоединения
Отношение максимальной мощности к минимальной параллельно работающих трансформаторов должно быть не более 3 к 1. Если отношение мощности будет больше трех, то перегрузка меньшего из Тр может быть больше допустимой и целесообразнее будет вообще его отключить.
По ГОСТ 11677-85 ни одна из обмоток не должна быть перегружена током больше допустимого для данной обмотки
Если имеется РПН, то окончание переключения ответвлений должно происходить практически одновременно у всей группы. Трансформаторы с РПН мощностью ниже 1000кВА не предназначены для параллельной работы
Число параллельно работающих трансформаторов выбирается исходя из условия наименьших суммарных потерь холостого хода и нагрузочных потерь всех машин.

Первичные и вторичные обмотки соединяются параллельно. При отключении одного, на втором Т возникает перегрузка, которая должна быть учтена при отстройке уставки МТЗ.

На // подключенных т мощностью 4 МВА и выше должна устанавливаться ДЗТ. Она производит быстрое и селективное срабатывание, отключая только поврежденное оборудование. В случае с МТЗ, при аварии со стороны НН могут отключиться оба трансформатора за счет равенства выдержек времени.

Для более глубокого погружения в данный вопрос рекомендую прочитать книгу Г.В. Алексенко — Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов (Трансформаторы, вып. 17) — 1967 года.

Варианты схематических решений

При конструировании блоков питания, обеспечивающих экономное расходование электроэнергии и исключающих тепловые потери в сердечнике трансформатора, возможны следующие варианты:

  • Установка в выходных цепях обычных переключателей витков.
  • Применение в тех же цепочках коммутаторов релейного типа.
  • Использование в выходных управляющих линиях современных симисторных переключателей.
  • Применение в преобразовательной схеме программируемого электронного коммутатора (контроллера).

Далее каждый из этих способов управления выходным напряжением будет рассмотрен более подробно.

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Простой блок переключения

Этот тип коммутатора может быть выполнен в виде обычного галетного переключателя, рассчитанного на определенное число положений ручки управления. Каждому из них соответствует заданное количество витков вторичной катушки трансформатора, с увеличением числа которых возрастает его выходное напряжение.

Важно! К преимуществам этого способа следует отнести простоту реализации, а к недостаткам – неудобство постоянного переключения ручки, которой приходится управлять вручную. Кроме того, коммутации в этом случае происходят очень медленно и приводят к паразитным переходным процессам в выходных цепях, обладающих высокой индуктивностью

Кроме того, коммутации в этом случае происходят очень медленно и приводят к паразитным переходным процессам в выходных цепях, обладающих высокой индуктивностью.

Популярные статьи  Короткая сеть в схемах питания дуговых сталеплавильных печей

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Релейный

Принцип этого метода управления выходными каскадами БП основан на применении специальных коммутирующих элементов, называемых реле. С их помощью удается существенно повысить скорость переключений и исключить появления больших всплесков напряжения (тока). Со схемой такого коммутатора можно ознакомиться на приведенном справа рисунке.

Из нее видно, что для управления положением контактов реле используется отдельная катушка, напряжение с которой выпрямляется и подается на простейший электронный модуль, выполненный на основе транзисторов.

Поэтому переходные процессы в данной схеме заметно меньше, а опасность возникновения перенапряжений в выходных цепях существенно снижается. С другой стороны, контакты реле со временем снашиваются, а сильное искрообразование зачастую приводит к нарушениям в нормальной работе преобразователя. Гораздо надежнее некоторые типы полупроводниковых приборов (симисторы, например), при коммутации которых в цепях исключаются паразитные помехи.

Автоматическое регулирование напряжения

Переключатель числа витков устанавливается для того, чтобы обеспечивать изменение напряжения в линиях, соединённых с трансформатором. Совсем необязательно, что целью всегда будет поддержание постоянного вторичного напряжения на трансформаторе. Чаще всего падения напряжения происходят во внешней сети — особенно это проявляется для дальних и мощных нагрузок. Для поддержания номинального напряжения на дальних потребителях может потребоваться увеличение напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Система управления РПН относится к релейной защите и автоматике станции — переключатель числа витков всего лишь получает команды: повысить или понизить. Однако обычно функции согласования коэффициентов трансформации между различными трансформаторами внутри одной и той же станции относятся к системе РПН. При соединении трансформаторов в параллель их переключатели числа витков должны двигаться синхронно. Для этого один из трансформаторов выбирается ведущим, а другие — как ведомыми, их системы управления РПН следят за изменением коэффициента трансформатора ведущего трансформатора. Обычно синхронным переключением числа витков добиваются исключения токов циркуляции между обмотками параллельных трансформаторов (из-за разницы вторичных напряжений параллельных трансформаторов) хотя на практике в момент действия РПН циркуляционные токи всё же возникают из-за рассогласования при переключении, однако это допускается в определённых пределах.

Советуем изучить — Однофазные выпрямители: типовые схемы, осциллограммы и моделирование

Классификация

Различают несколько типов РПН, отличающихся следующими характеристиками:

  • разновидностью токоограничивающего элемента – с реакторами или резисторами;
  • наличием или отсутствием контактора;
  • количеством фаз – однофазные и трёхфазные;
  • типом токовой коммутации.

Схема и принцип работы РПН трансформатора
Расшифровка маркировки для РПН типа UBB… В зависимости от способа коммутации тока, существуют следующие разновидности устройств:

  • дуга разрывается в объёме, заполненном трансформаторным маслом – устройство предполагает использование дугогасительных контактов, не требующих применения специальных элементов для гашения дуги;
  • дуга разрывается в разреженном пространстве – предполагают использование вакуумных дугогасительных камер, производимых промышленным способом;
  • отключение производится посредством тиристоров, бездуговым способом;
  • комбинированные способы – с сочетанием различных типов коммутации.

Также читайте: Почему моргает светодиодная лампочка при выключенном свете

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Чтобы обеспечить безопасность и функциональность РПН, они снабжаются автоматическими контролирующими элементами и регуляторами напряжения.

Кроме указанных устройств, для изменения характеристик напряжения в мощных агрегатах могут применяться специальные вольтодобавочные трансформаторы. Данное оборудование подключается последовательно и используется вместе с основным агрегатом в качестве вспомогательного. Но указанный способ не получил широкого применения в связи с дороговизной и высокой сложностью схемы.

Разновидности регуляторов мощности

Для разных целей используются различные регуляторы мощности.

Тиристорный прибор управления

Конструкция устройства довольно простая. Обычно тиристоры применяются в маломощных приборах. Тиристорный терморегулятор состоит из биполярных транзисторов, самого тиристора, конденсатора и нескольких резисторов.

Схема и принцип работы РПН трансформатора
Тиристорный транзисторный регулятор

Транзисторы образуют импульсный сигнал, когда конденсаторное напряжение уравнивается с рабочим, они открываются. Электросигнал передается на вывод тиристора, после чего происходит разрядка конденсатора и запирание ключа. Вся последовательность действий повторяется циклически.

Обратите внимание! Величина задержки обратно пропорциональна мощности, которая поступает в нагрузку

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — подвид тиристора, в котором несколько больше переходов p-n, из-за чего его принцип работы несколько иной. Но часто симистор считают отдельным видом стабилизатора мощности. Конструкция представляет собой 2 тиристора, подключенных параллельно и имеющих общее управление.

К сведению! Отсюда и происходит название «симистор» — «симметричные тиристоры». Иногда он еще называется ТРИАК (TRIAC).

Схема и принцип работы РПН трансформатора
Схема 2 параллельно подключенных тиристоров (слева) и симистора (справа)

На схеме видно, что у симистора вместо анода и катода указаны обозначения Т1 и Т2. Все потому, что понятия «катод» и «анод» в данном случае не имеют смысла, так как электроток может выходить через оба вывода.

Симисторные универсальные регуляторы имеют ряд плюсов, в их числе небольшая цена, долгий срок службы и отсутствие подвижных контактов, которые могут быть источниками помех. Но есть и недостатки: подверженность помехам и шумам, отсутствие поддержки высоких частот переключения.

Важно! Их не применяют в мощных промышленных установках, вместо этого там используют тиристоры или IGBT транзисторы. Вам это будет интересно Индуктивная катушка: что это и где используется

Вам это будет интересно Индуктивная катушка: что это и где используется

Фазовый способ трансформации

Фазовая трансформация происходит в так называемых диммерах. Используются такие приборы, к примеру, для изменения интенсивности освещения галогенных ламп или лампочек накаливания. Электросхема обычно воплощается на специальных микроконтроллерах, в которых используется своя интегрированная электросхема снижения напряжения. Благодаря своей конструкции диммеры могут плавно снижать мощность.

Схема и принцип работы РПН трансформатора
Светодиодный диммер

Из минусов таких устройств высокая чувствительность к помехам, высокий коэффициент пульсаций и маленький коэффициент мощности сигнала на выходе. Чтобы стабилизировать диммер, используются сдвоенные тиристоры.

Популярные статьи  Схема конвейерной линии с тремя конвейерами

РПН и телемеханика: автоматизация корректировки напряжения

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Переключение анцапфы трансформатора крайне важная процедура, особенно для подстанций от 110 кВ и выше. Как отмечалось ранее, процесс предполагает задействование РПН, переключение которого можно вывести на пульт диспетчера. Для этого используется телемеханика, которая по оптоволоконному кабелю способная отправить сигнал на повышение или понижение уровня напряжения.

Общая схема предполагает следующие элементы в цепочке:

Наличие серверной, которая отправляет и получает сигнал на подстанцию, а также компьютера в диспетчерской. Передача информации предполагает применение проводника, где чаще всего используется оптоволокно. Здесь также распространены случаи витой пары, но скорость передачи информации значительно уступает.
На подстанции в шкафу телемеханики происходит подключение кабеля в блок, который взаимодействует с РПН. На выходе появляется два вида команд повышение/понижение. После проведения операции отдается ответ на сервер, что проявляется в исполнении или неисполнении задачи.
Чтобы определить уровень напряжения, на компьютер выводятся телеизмерения. При регулировке последние должны изменяться вверх или вниз в зависимости от посланного сигнала.

Автоматика и телемеханика обеспечивают существенный комфорт в ведении режимных указаний. Выстраивание системы во многом зависит от используемых технологий и технических средств. Следует отметить, что выстраивание автоматизированной системы работы – следующий шаг комфортного регулирования режима согласно графику.

Как проводится регулировка

Рассмотрим процесс регулировки напряжения на схеме реакторного РПН.

Устройство работает следующим образом:

  • в начальном положении оба избирательных контакта И1 и И2 подключены к одному витку катушки;
  • если необходимо перейти на другую ступень, размыкается К2 (без отключения напряжения) с прохождением тока по реакторной ветви (И1 – К1);
  • производится перевод контакта И2 на другой виток, с замыканием контактора К2;
  • происходит разделение рабочего тока между реакторными ветвями; значение уравнительного тока ограничивает реактор;
  • затем после размыкания К1, И1 переводится на другую ветвь с последующим замыканием контакта.

Последующие переключения производятся в аналогичном порядке.

Применение РПН значительно расширяет вариативные возможности трансформаторов и обеспечивает изменение характеристик напряжения, подаваемого на потребляющие устройства без отключения подачи тока.

Регулирование напряжения без нагрузки:Переключение без возбуждения – ПБВ

Более подробное описание РПН можно найти здесь:Читать подробнее

Связь регулировки напряжения с изменением количества витков

Имеется несколько методов поддержки значения напряжения у потребителей в надобных пределах. Среди них особое место занимает способ его регулирования. Достоинства этого способа являют собой:

  • улучшение режима напряжения у потребителей;
  • увеличение допустимой потери напряжения;
  • повышение качества электроэнергии, которая доставляется потребителям.

При проектировании электрических сетей выбирают средства, границы и степени регулировки, место установки регуляторов, а также систему их автоматизации.

Значение первичного и вторичного напряжения прямо пропорционально зависит от числа витков обмоток, в которых оно протекает:

U 1 / U 2 ≈W 1 / W 2,

где U 1, U 2 — соответственно первичное и вторичное напряжение;

W 1 / W 2 — соответственно количество витков первичной и вторичной обмотки

Из этого вытекает, что для изменения напряжения на выходе трансформатора необходимо менять количество витков одной из обмоток. Благодаря этому обмотка, которая будет задействована в переключении, производится с ответвлениями.

Несмотря на простоту процесса, существуют и некоторые трудности. При переключении с одного ответвления на другое ни в коем случае нельзя разрывать цепь тока. Одновременно с этим требованием запрещается, чтобы контакты переключателя замкнули два соседних ответвления, иначе короткого замыкания этой части обмотки не избежать. А это, в свою очередь, приведёт к её повреждению из-за возникнувших больших токов.

Существует два способа для удовлетворения этих условий: переключение ответвлений обмоток после отключения от сети всех его обмоток и во время работы, при нагрузке.

Основные понятия о пбв трансформатора

ПБВ трансформатора имеет очень простую расшифровку, которая заключается в первых буквах слов — «переключение без возбуждения». Это означает, что все переключения необходимо проводить у трансформатора, который отсоединён от источника питания.

Но также широко известно другое название устройства пбв трансформатора — анцапфа. Анцапфа (переключатель) — это устройство, с помощью которого число витков обмотки допустимо изменить для регулирования выходного напряжения.

Переключатель предназначен для того, чтобы изменить коэффициент трансформации в пределах 5%, меняя задействованную в работе численность витков обмотки высокого напряжения.

Место установки анцапфы

У трансформаторов, которые имеют многослойную цилиндрическую обмотку при мощности до 560 кВА, месторасположение анцапфы находится возле нулевой точки.

Если трансформатор изготовлен мощностью до 1000 кВА, напряжением до 10 кВ и имеет непрерывные обмотки, применяют обратную схему с ответвлением около нулевой точки.

В трансформаторах свыше 1000 кВА и 35 кВ, применяется схема с регулировочным ответвлением в средине обмотки. При этом анцапфа состоит из трёх элементов. Они размещены на общей оси один поверх другого. Переключатель замыкает одновременно пару контактов в любой фазе. Этот вид конструкции переключателя наиболее дешёвый и менее габаритный.

Цена трансформаторов

Цена трансформатора варьируется в широких пределах и зависит от множества факторов. Здесь учитывается тип и назначение, мощность и другие электрические параметры. На стоимости устройств отражается сложность производства и используемые материалы

Немаловажное значение играет защита и другие особенности

Трансформатор известного производителя не может быть дешёвым. Однако покупатель может быть уверен, что приобретённое им устройство полностью соответствует указанным характеристикам, не выйдет из строя при первом включении и гарантированно отработает заложенный ресурс.

Реле уровня масла (РУМ)

Газовое реле сигнализирует о полном отсутствии масла в расширителе силового трансформатора, но необходимо вовремя обнаружить недопустимое снижение уровня масла – эту функцию выполняет реле уровня масла (РУМ).

Популярные статьи  Схемы включения трансформаторов напряжения

Реле уровня масла устанавливается, как правило, в расширителе основного бака трансформатора, а также расширителе бака РПН, Устройство настраивается таким образом, чтобы поплавок – основной конструктивный элемент реле, замыкал контакты реле в случае снижения уровня масла ниже минимально допустимого значения для данного силового трансформатора.

Данное защитное устройство дает сигнал на срабатывание аварийной сигнализации, что позволяет вовремя обнаружить снижение уровня масла.

Особенности конструкции, принцип действия

РПН, не смотря на характер действия и выполняемую функцию, не следует относить к реле. Но данное устройство отличается простым принципом действия.

Схема и принцип работы РПН трансформатораСистема переключающего устройства

На каждой из фаз трансформатора устанавливаются по два подвижных контакта. Один из них прижат к витку катушки, обеспечивающему заданную величину напряжения. При переводе, второй контакт прижимается к витку, изменяющему указанное значение. Включение может производиться вручную или с использованием привода.

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Конструкция устройства отличается, в зависимости от его типа. Но основной принцип предполагает изменение количества работающих витков на первичной катушке трансформатора.

Струйная защита бака РПН

Силовые трансформаторы 110 кВ имеют, как правило, встроенное устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН).Устройство РПН находится в отдельном отсеке бака трансформатора, изолированного от основного бака с обмотками. Поэтому для данного устройства предусмотрено отдельное защитное устройство – струйное реле.

Все повреждения внутри бака РПН сопровождаются выбросом трансформаторного масла в расширитель, поэтому в случае наличия потока масла мгновенно срабатывает струйная защита, осуществляя автоматическое отключение силового трансформатора от электрической сети.

Устройство анцапфы

Схема и принцип работы РПН трансформатора

Анцапфа трансформатора – это простое устройство в виде виткового соединения, которое сопряжено с переключателем и обмоткой по высокой стороне. Корректировка выполняется в два направления: на повышение (убавление) и на понижение (добавление). Все это характеризуется физическим законом Ом, которое предполагает пропорциональное соотношение сопротивления к уровню напряжения.

Чтобы понять, в каком положении анцапфа трансформатора, необходимо посмотреть на условные обозначения шильды. Каждый шаг предполагает изменение на 2,5% в сторону уменьшения или увеличения. Для поддержания стабильности сопротивления контактов используется пружинное приспособление.

Заметим, что с течением времени сопротивление изоляции может снижаться, поэтому перевод устройства необходимо выполнять не менее 2 раз в год. Раз в год следует осуществлять физические измерения обмоток с использованием мегомметра или других приспособлений службы изоляции.

Преимущества и недостатки регулирования посредством РПН

Преимущества регулирования без отключения нагрузки в возможности поддержания параметров сети на выходе трансформатора на заданном уровне при изменении характеристик подаваемого напряжения. Также это устройство позволяет регулировать параметры, с учётом необходимой величины. Выполнение указанных функций достигается без отключения агрегата.

Недостатки связаны с необходимостью усложнения конструкции трансформатора, связанной с использованием дополнительных элементов. Одновременно снижается надёжность работы агрегата, увеличивается его масса и габаритные размеры.

Похожие

Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая…Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго… Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая…Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго…
Контроль за состоянием трансформаторовРазличное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного… Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях рд 34. 45. 501-88Разработано всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики (внииэ)
Типовая инструкция по эксплуатации автоматических установок водяного…Разработано акционерным обществом Фирма по наладке, совершенствованию технологии С. Д. Лизунов сушка и дегазация трансформаторов высокого напряженияВ предлагаемом обзоре зарубежной литературы последних лет рассматриваются вопросы сушки и вакуумной обработки изоляции трансформаторов…
Учебного курса, содержание лекцииПроверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов Инструкция по проверке трансформаторов напряженияВ инструкции приведены программа и методы проверки трансформаторов напряжения (ТВ) и их вторичных цепей. Даны основные сведения о…
Встраиваемые светодиодные светильники al 501 Инструкция по эксплуатацииСветильник предназначен для общего освещения помещений офисов, торговых и выставочных залов, помещений общественного питания, магазинов… Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией…Книга предназначена для студентов и аспирантов энергетических вузов и инженерно-технического персонала трансформаторных заводов,…
Руководство по эксплуатации рукю 442273. 501 РэНастоящее руководство по эксплуатации, объединенное с паспортом, удостоверяет основные технические характеристики прибора для определения… Техническое задание на выполнение работ по техническому переоснащению…Аскуэ, трансформаторов тока и трансформаторов напряжения турбогенераторов тг-1, тг-2 и тсн 21Т, 22т симферопольской тэц на современные…
Инструкция по вводу в эксплуатацию и погрузочно-разгрузочным работам…Каждый служащий, имеющий какое-либо отношение к транспортировке, установке, уходу и использованию трансформаторов тока (в сокращении… Руководство по эксплуатации сварочного аппарата с горячим клином тн-501Пвх), eva, hdpe (пнд), pp (полипропилен) и других материалов, подлежащих термосплавке
Методические указания по эксплуатации мазутных хозяйств тепловых…Утверждено главным инженером Филиала ОАО «Инженерный В. А. Купченко 04. 04. 2005 г Техническое описание и инструкция по эксплуатации -1Установка типа им-65 (в дальнейшем по тексту- установка) предназначена для испытания выпрямленным напряжением изоляции силовых кабелей,…

Руководство, инструкция по применению Инструкция, руководство по применению

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: