Регулирование напряжения трансформатора

Проблема состоит в том, что напряжение в электрической сети меняется в зависимости от ее нагруженности, в то время как для адекватной работы большинства потребителей электроэнергии необходимым условием является нахождение питающего напряжения в определенном диапазоне, чтобы оно не было бы выше или ниже определенных приемлемых границ.

Поэтому и нужны какие-то способы подстройки, регулирования, корректировки сетевого напряжения. Один из лучших способов — это изменение по мере надобности коэффициента трансформации путем уменьшения или увеличения числа витков в первичной или во вторичной обмотке трансформатора, в соответствии с известной формулой: U1/U2 = N1/N2.

Подавляющее большинство современных силовых трансформаторов оснащено специальными устройствами, позволяющими выполнять регулировку коэффициента трансформации, то есть добавлять или убавлять витки в обмотках.

Переключение без возбуждения

Переключение без возбуждения выполняют от сезона — к сезону, это плановые сезонные переключения витков, когда трансформатор выводится из эксплуатации, что конечно не получилось бы делать часто. Коэффициент трансформации изменяют, делают больше или меньше в пределах 5%.

На мощных трансформаторах переключение выполняется с помощью четырех ответвлений, на маломощных — при помощи всего двух. Данный тип переключения сопряжен с прерыванием электроснабжения потребителей, поэтому и выполняется он достаточно редко.

Зачастую ответвления сделаны на стороне высшего напряжения, где витков больше и корректировка получается более точной, к тому же ток там меньше, переключатель выходит компактнее. Изменение магнитного потока в момент такого переключения витков на понижающем трансформаторе очень незначительно.

Если требуется повысить напряжение на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора, то витков на первичной обмотке убавляют, если требуется понизить — прибавляют. Если же регулировка происходит на стороне нагрузки, то для повышения напряжения витков на вторичной обмотке прибавляют, а для понижения — убавляют. Переключатель, применяемый на обесточенном трансформаторе, называют в просторечии анцапфой.

Место контакта, хотя и выполнено подпружиненным, со временем оно подвергается медленному окислению, что приводит к росту сопротивления и к перегреву. Чтобы этого вредного накопительного эффекта не происходило, чтобы газовая защита не срабатывала из-за разложения масла под действием излишнего нагрева, переключатель регулярно обслуживают: дважды в год проверяют правильность установки коэффициента трансформации, переключая при этом анцапфу во все положения, дабы убрать с мест контактов оксидную пленку, прежде чем окончательно установить требуемый коэффициент трансформации.

Также измеряют сопротивление обмоток постоянному току, чтобы убедиться в качестве контакта. Эту процедуру выполняют и для трансформаторов, которые долго не эксплуатировались, прежде чем начинать их использовать.

Регулирование под нагрузкой

Здесь, конечно, есть некоторые сложности: просто рвать цепь на мощном трансформаторе нельзя, т. к. в этом случае возникнет дуга и трансформатор просто выйдет из строя; кратковременно витки замыкаются между собой накоротко; необходимы устройства ограничения тока.

Токоограничительные реакторы в системах РПН

Регулирование под нагрузкой с ограничением тока позволяет осуществить система с двумя контакторами и двухобмоточным реактором.

К двум обмоткам реактора подключено по контактору, которые в обычном рабочем режиме трансформатора сомкнуты, примыкая к одному и тому же контакту на выводе обмотки. Рабочий ток проходит через обмотку трансформатора, затем параллельно через два контактора и через две части реактора.

В процессе переключения один из контакторов переводится на другой вывод обмотки трансформатора (назовем его «вывод 2»), при этом часть обмотки трансформатора оказывается накоротко шунтирована, а рабочий ток ограничивается реактором. Затем второй контакт реактора переводится на «вывод 2».

Процесс регулирования завершен. Переключатель с реактором имеет небольшие потери в средней точке, так как ток нагрузки наложен на конвекционный ток двух переключателей, и реактор может все время находится в цепи.

Токоограничительные резисторы в системах РПН

Альтернатива реактору — триггерный пружинный контактор, в котором происходит последовательно 4 быстрых переключения с использованием промежуточных положений, когда ток ограничивается резисторами. В рабочем положении ток идет через шунтирующий контакт К4.

Следующим шагом замыкается контактор К2, и часть тока устремляется также через резистор R1. Контактор К3 размыкается, отсоединяя резистор R2, замыкается шунтирующий контакт К1. Переключение завершено.

Если у переключателя с реактором реактивный ток прервать трудно, и поэтому он используется чаще на стороне низкого напряжения с большими токами, то быстродействующий переключатель с резисторами успешно используется на стороне высокого напряжения с относительно малыми токами.

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

Ответы на вопросы о трансформаторах.

За время работы нашей компании, а это, на минуточку, более 15 лет, нами был накоплен ценный опыт, который помогает в решении повседневных сложных задач наших заказчиков, и которым мы бы хотели поделиться с пользователями нашего сайта. Благодаря рубрике «Вопрос-ответ» мы производим обратную связь с нашими клиентами, и некоторые вопросы нам показались интересными. Одни вопросы задают очень часто, другие – не очень, однако, в любом случае, мы приняли решение осветить в данной статье те моменты, которые, безусловно, являются очень важными в процессе повседневной эксплуатации трансформаторов.

Итак, начнем с вопросов, которые являются ключевыми. На эти вопросы мы отвечали не раз, однако, они по-прежнему волнуют многих наших посетителей:

— На каком принципе основывается работа трансформатора?

Ответ: В основе принципа действия любого трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Т.е. явлении, связанном с возникновением электрического тока в замкнутом контуре трансформатора.

— Что такое анцапфа?

Ответ: Анцапфа – это, так называемый, переключатель ПБВ (сокр., переключение без возбуждения). В силовом трансформаторе такой переключатель устанавливается со стороны высшего напряжения (ВН) и предназначается, в первую очередь, для изменения коэффициента трансформации. При изменениях высшего напряжения в пределах +- 10% от номинального значения, анцапфа позволяет поддерживать напряжение на вторичной обмотке постоянным. Переключение положения ПБВ (анцапфы) необходимо производить только при отключенном трансформаторе (снимая напряжение на стороне ВН).

— Почему сердечник трансформатора изготавливают из нескольких изолированных пластин, а не из цельного куска стали?

Ответ: Сердечник трансформатора изготавливается с использованием изолированных пластин для уменьшения или практически полного исключения потерь, вызываемых протеканием вихревых токов. Таким образом, благодаря сердечнику из изолированных пластин, общая сумма потерь, будет в разы ниже, чем потери при использовании цельного сердечника. Стоит отметить, что сердечник может быть изготовлен цельным, однако, обязательным условием является высокое удельное сопротивление материала (это могут быть, например, ферритовые сплавы).

— Зачем пластины сердечника трансформатора стягиваются шпильками?

Ответ: Сделано это для того, чтобы обеспечить максимально плотное прилегание изолированных пластин друг к другу, а также, чтобы сделать пакет пластин сердечника прочным и достаточно устойчивым к механическим повреждениям.

— Что такое холостой ход трансформатора? Как трансформатор работает в этом режиме?

За время ведения рубрики «Вопрос-ответ» нам не раз приходилось вникать в тонкости частных проблем, возникающих у пользователей. Часто, вопросы задают студенты, или просто люди сомневающиеся, как, например, в следующих вопросах:

— Что происходит на вторичных обмотках трансформатора в случае понижения напряжения на первичной обмотке трансформатора?

Ответ: Напряжение на вторичных обмотках трансформатора снижается строго пропорционально коэффициенту трансформации.

— Мы имеем в собственности шесть смежных земельных участков без электричества, однако, рядом проходит ЛЭП на 380В. Для целей электропитания будущих строений, мы собираемся приобрести понижающий трансформатор. Пожалуйста, подскажите какой выбрать?

Ответ: Для начала, необходимо определить планируемую суммарную мощность потребления. Здесь, следует учесть возможность увеличения количества потребителей (и соответственно увеличения потребления). Затем присылайте заявку нам, а мы, по Вашим данным, подберем подходящий вариант понижающего трансформатора.

Нам также задают вопросы, которые косвенно касаются выбора трансформатора. Можно назвать их «вопросы от любознательных». И хотя информацию по таким вопросам, часто, можно найти в открытом доступе, мы охотно идем навстречу:

— От чего зависит межповерочный интервал трансформаторов тока?

Ответ: Сроки межповерочных интервалов трансформаторов устанавливаются, непосредственно, заводом-изготовителем, исходя из характеристик данной конкретной модели трансформатора. Как правило, межповерочный интервал трансформатора составляет 4 года.

— Что означают обозначения обмоток защиты 5Р и 10Р на трансформаторе?

Ответ: Обозначения 5Р и 10Р применяются для отображения погрешности релейной защиты в 5% и 10% соответственно.

— Трансформатор тока и трансформатор оперативного тока – в чем разница?

Ответ: Главное отличие состоит в назначении этих трансформаторов. Трансформаторы тока предназначаются для преобразования тока до таких значений, которые были бы удобны для измерения, а, следовательно, используются для подключения различного измерительного оборудования. Трансформатор оперативного тока предназначается для питания различных цепей управления оборудованием (реле, приводы, и т.п.), автоматики, а также сигнализации и защиты.

— Чем отличаются трансформаторы с изолированной нейтралью и глухо заземленной нейтралью?

Источник

Особенности работы пбв трансформатора и расшифровка

Потребители электрической энергии более эффективно работают при номинальном напряжении. Однако это условие для всех довольно сложно. Допустимым у потребителей является его отклонение до +5%. Чтобы достигнуть значения напряжения, близкого по значению к номинальныму, численность витков обмоток трансформатора изменяют. Осуществить это можно двумя способами:

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:

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:

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.

Чтобы токи при переключении были невысокими, анцапфу всегда необходимо устанавливать в обмотку высокого напряжения. Этим достигается изготовление отводов и переключателя устройства более компактных габаритов. При этом витков у обмотки высокого напряжения намотано гораздо больше, благодаря чему достигается более высокая точность регулировки.

При переключении анцапфы с одной ступени на другую поворачивают рукоятку переключателя. Она расположена на крыше бака.

При регулировке способом без возбуждения отключение трансформатора вначале со стороны низкого, а затем высокого напряжения является обязательным условием.

Если мощность трансформаторов находится в пределах от 25 до 6300 кВА, то их исполняют с ответвлениями при ручном переключении для регулировки напряжения в границах ±5% со ступенями по 2,5%.

Способы ПБВ трансформатора

Переключение трансформатора без возбуждения можно выполнить двумя способами:

Если изменение напряжения производят с помощью первичной обмотки, то анцапфу устанавливают в ней. Этот метод находит применение только в понижающих трансформаторах. Этот метод носит также наименование регулирование напряжения изменением магнитного потока.

Невзирая на потерю напряжения в обмотке, можно принять U 1 ≈ Е 1. Электродвижущая сила в первичной обмотке меняться не будет из-за неизменных параметров: частоты и напряжения сети:

Е 1 = 4,44 f W 1 Ф м

Учитывая, что изменений частоты при работе не предвидится, произведение W 1 Ф м изменяться не будет. Поэтому магнитный поток можно уменьшить при подсоединении большего количества витков первичной обмотки. Например, чтобы достичь падения напряжения на зажимах вторичной обмотки на 2,5%, необходимо количество витков первичной обмотки увеличить на 2,5%.

К примеру, в зависимости от того зажима, к которому подсоединяется переключающее устройство, процент надбавки для понижающего трансформатора напряжением 10 кВ будет меняться.

Второй метод применяется в повышающих трансформаторах. Обмотка низкого напряжения (первичная) подключена к сети.

Если частота и напряжение неизменны, магнитный поток будет стабильным, а электродвижущая сила Е 2 будет изменяться в соответствии с изменением витков вторичной обмотки в зависимости от формулы:

Е 2 = 4,44 f W 2 Ф м

Формула свидетельствует о том, что если уменьшается количество витков на зажимах вторичной обмотки, то и напряжение уменьшится. Анализ формулы подтверждает, что численность витков и значение напряжения прямо пропорциональны.

Очень часто в повышающих трансформаторах для получения наивысшего напряжения уже подключено и учтено необходимое количество витков. Поэтому при работе вхолостую повышающий трансформатор будет без надбавки.

Эксплуатация и ремонт устройств

В трансформаторах 10% их поломок составляют неисправности, связанные с повреждением контактной системы анцапфы:

Все эти факторы приводят к нагреванию места повреждения, что впоследствии может вызвать аварийную поломку всего трансформатора. Поэтому техническое обслуживание и ремонт оборудования анцапфы занимают достойное место среди остального оборудования.

Первой операцией при ремонте устройства переключателя является осмотр. Оценивание состояния неподвижных и подвижных контактов необходимо, так как они в течение продолжительного времени при работе находятся в трансформаторном масле. Из-за этого покрываются оксидной плёнкой. Для её удаления необходимо основательно очистить контакты ветошью, которая предварительно была смочена очищенным бензином. Если контакты обгорели и оплавились, их заменяют новыми, которые можно приобрести, а можно изготовить самостоятельно. При самостоятельном изготовлении важным условием является подбор материалов для контактов, аналогичных по качеству заводским.

После замены повреждённых деталей затягивают крепления, проводят проверку на отсутствие заклинивания, правильности соприкосновения подвижных и неподвижных контактов, обновляют надписи возле крышки переключателя.

После выполнения всех операций наладки анцапфы необходимо испытание качества её работоспособности. Для этого производятся переключения на все ступени в течение десяти циклов. Помех в работе устройства прослеживаться не должно.

Несовершенством всех настоящих способов регулирования без возбуждения является то, что для переключения ветвей надо отключать трансформатор от источника питания. Это создаёт перебои в поставке электроэнергии потребителям.

Общераспространённым является метод регулирования напряжения под нагрузкой.

Источник

Современная жизнь человека немыслима без электроэнергии, которая в значительной степени расширила границы и возможности нашего существования. Чтобы удовлетворить собственные потребности в полной мере, электрическая энергия должна обладать рядом показателей качества. Главенствующим из них считается напряжение, которое регулируется с использованием анцапфы трансформатора. Что это за функциональный элемент силового оборудования и как он работает, разберемся далее.

Что такое анцапфа: определение и назначение

Вам будет интересно: Стабилизаторы «Руселф»: отзывы об эксплуатации и обзор лучших моделей

Анцапфа трансформатора – это переключатель ПБВ, располагающийся на стороне высшего напряжения. Предназначается для корректировки коэффициента трансформации. В простом понимании процесс предполагает изменение числа витков в обмотке, что по физическим законам корректирует величину напряжения.

Подобный элемент позволяет изменять уровень напряжения на +/- 10%. Уровень зависит от мощности силового оборудования, его технических особенностей. Регулировка анцапфы трансформатора 10/0,4 кв осуществляется только при выведенном в ремонт оборудовании (переключение без возбуждения).

Выполнять корректировку в любое удобное время не представляется возможным, так как осуществление операции требует обесточивания абонентов. Именно поэтому на мощных трансформаторах силовых подстанций от 110 кВ и выше используется другое устройство, именуемое РПН.

Регулировка напряжения под нагрузкой считается усовершенствованной анцапфой, которая позволяет изменять количество витков без отключения. Для комфорта соблюдения режимов диспетчерским персоналом, РПН дополняется телемеханикой.

Устройство анцапфы

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.

Принципиальная схема

Схематичное представление анцапфы представлено ниже. Некоторые трансформаторы могут отличаться положением и направлением движения, остальные параметры остаются неизменными.

Устройство РПН: принцип работы

Как отмечалось выше, регулировка анцапфы трансформатора может выполнять через РПН. Особый тип переключений предполагает постоянную корректировку напряжения в зависимости от времени суток и нагрузки. Регулирование осуществляется в пределах от +/- 10 до 16%. В некоторых случаях устанавливается полностью автоматических механизм, который поддерживает нужный режим работ самостоятельно. Прочие варианты зависят от оперативного управления из диспетчерского пункта или ОПУ.

Что касается принципа работы, то он выполнен следующим образом:

Виды РПН

Существует несколько видов регулировки под напряжением, среди которых выделяется:

РПН и телемеханика: автоматизация корректировки напряжения

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:

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.

Видео: механическая работа РПН

Предлагаем посмотреть видео, в котором представлена механика работы РПН. Специалисты калибруют регулировку под напряжением, отсчитывая количество совершенных оборотов.

Заключение

Анцапфа трансформатора – это элемент силового трансформатора, который позволяет регулировать уровень напряжения. Устройство обладает простым механизмом действия, основанным на законе сопротивления Ома. Общий принцип регулировки предполагает изменение числа витков обмотки, однако процесс осуществляется с погашением ПБВ или без него через РПН.

Выбор зависит от силового оборудования, его мощности и некоторых других особенностей. Регулировка анцапфы трансформатора 10/0,4 в большинстве случаев осуществляется только с погашением. Для высоковольтных подстанций, где предполагается отсутствие электроэнергии у большого числа абонентов, используют РПН. Качество электрической энергии во многом зависит от такого простого устройства, о котором велась речь в представленной статье.

Источник