Расчет и конструирование трансформаторов (стр. 22 )

Рис. 9.1. Схема регулирования напряжения ПБВ прямые:

а— четыре ответвления на фазу (регулировка + 5%); 6 — шесть ответвлений на фазу (регулировка ±2X2,5%)

Первая схема (рис. 9.1, а, б) называется прямой (с разрывом в середине обмотки). В этой схеме на каждую фазу ставится один однофазный переключатель барабанного типа, показанный на рис. 14.21. Каждый из трех переключателей (у трехфазного трансформатора) имеет отдельный привод, выведенный на крышку бака трансформатора. Порядок соединения ответвлений по ступеням напряжения (для фазы С на рис. 9.1, б) указан в табл. 9.2.

Таблица 9.2

Положение переключателя	Ступень напряжения	Соединение ответвлений фазы С
I II III IV V	+5% +2.5% Номинальная -2.5% -5%	C2 – C3 C3 – C4 C4 – C5 C5 – C6 C6 – C7

Аналогичным образом соединяются ответвления у остальных фаз A и B.

Рис. 9.2. Схема регулирования напряжения ПБВ оборотная с регулировочными ответвлениями близ нулевой точки (регулировка + 5%)

Вторая схема (рис. 9.2) называется оборотной. В этой схеме применяется один трехфазный переключатель с девятью контактами, показанными на рис. 14.24. Переключатель включен в нулевую точку схемы звезда, в которую соединены обмотки, поэтому такой переключатель называют нулевым. Порядок соединения ответвлений по ступеням напряжений указан в табл. 9.3.

Переключатели устанавливаются под крышкой бака или на активной части трансформатора и соединяются с указателями на крышке посредством привода. Требуемая ступень напряжения устанавливается в соответствии с положением указателя на верхнем диске поворотом рукоятки или головки привода переключателя.

При установке переключателя совершенно необходимо обеспечить точное совпадение его положения на всех ступенях напряжения с положением указателя на крышке. При неточном совпадении возможен плохой контакт в переключателе, что вызовет перегрев и подгорание контактов и выход трансформатора из строя.

Токоведущие детали переключателя, поскольку они непосредственно соединены с обмоткой, должны быть изолированы на соответствующее напряжение.

Таблица 9.3

Положение переключателя	Ступень напряжения	Соединение ответвлений фазы С
I II III	+5% Номинальная -5%	X1 –Y1 – Z1 X2 –Y2 – Z2 X3 –Y3 – Z3

О конструкции переключателей подробнее сказано в гл. XIV.

На время переключения трансформатор со схемой регулирования ПБВ должен быть полностью отключен от сети. Это необходимо потому, что если бы начать регулировать напряжение, не снимая нагрузки, то либо возникала бы дуга в месте разрыва цепи в переключателе, либо происходило бы короткое замыкание части витков обмотки. Оба эти состояния являлись бы причиной аварии трансформатора.

Таким образом, при применении схем ПБВ приходится время от времени прерывать подачу электроэнергии, что является большим недостатком этих схем.

§ 9.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ СХЕМЫ

В связи с развитием крупных энергетических систем и для удобства управления ими непрерывно повышается потребность в регулировании напряжения трансформаторов без перерыва нагрузки, т. е. со схемами РПН (регулирования под нагрузкой).

Такие схемы известны уже давно. Отечественная электропромышленность начала выпускать трансформаторы с РПН с 1935 г. Но только в последние годы они получили большое распространение и в дальнейшем почти все мощные трансформаторы на 110 Кб и выше будут выполняться с регулированием напряжения под нагрузкой.

Рис. 9.3. Схемы регулирования напряжения РПН:

а — встроенная; б — с реверсированием; 1— первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — регулировочная обмотка с ответвлениями; 4 — переключающее устройство; 5 —реверсор

Как видно из табл. 9.1, силовые трансформаторы с РПН имеют более широкие пределы регулирования, чем трансформаторы с ПБВ. В связи с этим конструктивные схемы регулируемых обмоток получаются более сложными.

Наиболее распространенной является схема со встроенным регулированием. Эта схема (рис. 9.3, а) в урощенном виде включает в себя силовой трансформатор с регулировочной переключаются под нагрузкой обмоткой, ответвления которой переключаются под нагрузкой при помощи специальной аппаратуры, именуемой устройством РПН, или переключающим устройством. С целью снижения (в 2 раза) расхода материалов на изготовление регулировочной обмотки иногда применяют схемы с ее реверсированием, т. е. переключением ее направления при помощи специального - переключателя (реверсора). Пример такой схемы изображен на рис. 9.3, б. Однако такие схемы несколько усложняют и удорожают переключающие устройства.

Трансформаторы с РПН вообще имеют значительно большие габаритные размеры, вес и, следовательно, стоимость по сравнению с силовыми трансформаторами с ПБВ той же мощности и на тот же класс напряжения. Увеличение стоимости особенно значительно для трансформаторов меньшей мощности. Так, например, стоимость трансформатора с РПН на 1000 ква и 35 кв примерно в 2,5 раза превышает стоимость такого же трансформатора с ПБВ. При увеличении мощности трансформаторов коэффициент удорожания снижается, так как уменьшается удельная стоимость переключающего устройства по отношению к стоимости активных материалов.

Увеличение стоимости трансформатора с РПН происходит, кроме того, за счет более широкого диапазона регулирования, требующего большей типовой мощности.

Стоимость трансформатора с широкими пределами регулирования напряжения зависит также от того, меняется ли при работе трансформатора напряжение со стороны регулируемой или нерегулируемой обмотки, иными словами, работает ли трансформатор при неизменном значении индукции (когда регулируется обмотка в соответствии с поданным на нее напряжением) или при переменной индукции, когда напряжение меняется на другой, регулируемой обмотке. В последнем случае расход материалов на трансформатор будет больше, так как он должен рассчитываться на наименьшую величину индукции.

Увеличение расхода активных материалов при широких пределах регулирования напряжения и при неизменном значении индукции может быть приблизительно определено следующими величинами: 0,5 п% для обмоточной меди и 0,25 п% для электротехнической стали, где п — предел регулирования в %.

Если регулирование напряжения производится на стороне нерегулируемой обмотки, т. е. с изменением индукции, то дополнительный расход активных материалов по сравнению с предыдущим случаем увеличивается примерно в 3 раза: 1,5 п% для меди и 0,75 п% для стали. В соответствии с этим увеличится и типовая мощность трансформатора.

В большинстве случаев переключающие устройства включаются в нейтральную точку регулируемой обмотки, благодаря чему устройства имеют наименьший уровень изоляции по напряжению.

Кроме трансформаторов со встроенным регулированием напряжения применяются также регулировочные автотрансформаторы и так называемые вольтодобавочные агрегаты. Последние обычно состоят из двух трансформаторов — регулировочного и последовательного. Рассмотрение схем таких трансформаторов выходит за пределы данной книги и интересующихся ими мы отсылаем к [Л.7].

§ 9.4. УСТРОЙСТВО И СХЕМА РАБОТЫ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

В настоящее время существует много разработанных схем переключающих устройств. Рассмотрим только две основные, наиболее распространенные схемы с токоограничивающими реакторами или активными сопротивлениями (резисторами).

На рис. 9.4 приведена наиболее распространенная симметричная схема переключающего устройства с реактором и показана последовательность работы его отдельных частей с указанием их промежуточных положений. На этом рисунке буквами П1 и П2 обозначены переключатели, К1 и К2— контакторы, Р — реактор. Эта схема, основанная на принципе сдвоенного переключателя, обеспечивает основное требование, предъявляемое к аппаратуре РПН, т. е. отсутствие разрыва тока в главной цепи во время переключения. Назначение применяемых в реакторной схеме контакторов следующее. Переход с одной ступени напряжения на другое в каждом переключателе неизбежно должен сопровождаться разрывом тока в данной ветви и связанным с этим возникновением дуги. Так как у крупных силовых трансформаторов разрывная мощность, приходящаяся на контакт переключателя, достигает 1000 ква и более, то это вызвало бы сильное обгорание контактов. В связи с этим необходимо разделять функции разрыва цепи и переключения, хотя это приводит к удорожанию аппаратуры в

Рис 9. 4. Схема переключающего устройства с симметрично включенным реактором. Последовательные положения аппаратуры при переключении

целом. Разрыв дуги поэтому осуществляется специальными, вынесенными в отдельный масляный бак контакторами. Переключение, т. е. переход с одной ступени на другую, производится, таким образом, уже обесточенным переключателем, контакты которого в этих условиях не подвергаются обгоранию. Помещение же контакторов в отдельный бак позволяет осматривать или заменять их, не вскрывая основного бака трансформатора, и при необходимости заменять масло в случае его порчи от воздействия дуги.

При относительно небольших мощностях (до 6300 ква) иногда обходятся без контакторов, но тогда конструкция переключателей должна допускать переключение под током, и они помещаются в от-дель'юм масляном баке.

Переключение в реакторной схеме производится путем поочередного перевода подвижных контактов обоих переключателей П1, и П2, с одного ответвления обмотки на другое.