Transzformátor feszültségszabályozás

Transzformátor feszültségszabályozás - a transzformátor tekercsének  fordulatszámának megváltoztatása . A villamosenergia-fogyasztók normál feszültségszintjének fenntartására szolgál.

A legtöbb teljesítménytranszformátor [1] fel van szerelve valamilyen eszközzel az átalakítási arány beállítására a fordulatok számának hozzáadásával vagy eltávolításával.

A beállítás a transzformátor fordulatszám-kapcsolójával terhelés alatt, vagy a csavarkötés helyzetének kiválasztásával végezhető el, amikor a transzformátor feszültségmentes és földelt.

A többfordulatú kapcsolóval rendelkező rendszer bonyolultsági fokát a fordulatok kapcsolási gyakorisága , valamint a transzformátor mérete és felelőssége határozza meg.

Alkalmazás

Az elektromos hálózat terhelésétől függően változik a feszültsége. A fogyasztói elektromos vevőkészülékek normál működéséhez szükséges, hogy a feszültség ne térjen el az adott szinttől a megengedett határértékeknél nagyobb mértékben, ezért a hálózatban különféle feszültségszabályozási módszereket alkalmaznak. Ennek egyik módja a transzformátor primer és szekunder körei tekercseinek fordulatszámának (transzformációs arány) megváltoztatása, mivel

Attól függően, hogy ez a transzformátor működése közben vagy a hálózatról való leválasztás után történik , különbséget tesznek a „nem gerjesztett kapcsolás” (PBV) és a „terhelés alatti szabályozás” (OLTC) között. Mindkét esetben a transzformátor tekercsek csapokkal készülnek, ezek között váltva lehet változtatni a transzformátor transzformációs arányát.

Váltás terhelés nélkül

Ezt a fajta kapcsolást szezonális kapcsoláskor alkalmazzák, mivel ez a transzformátor hálózatról való leválasztását jelenti, amit nem lehet rendszeresen megtenni anélkül, hogy a fogyasztókat megvonnák az áramtól. A PMB lehetővé teszi az átalakítási arány módosítását -5% és +5% között. Kis teljesítményű transzformátorokon két ág, közepes és nagy teljesítményű transzformátorokon négy ág segítségével, egyenként 2,5%-kal [2] .

Az ágakat leggyakrabban az oldalon hajtják végre, amelynek feszültsége működés közben megváltozik. Ez általában a nagyfeszültségű oldal. A nagyobb feszültség oldali leágazások megvalósítása azzal az előnnyel is jár, hogy a nagyobb fordulatszám miatt a menetszám ±2,5%-os és ±5%-os kiválasztása nagyobb pontossággal végezhető el. Ráadásul a nagyobb feszültség oldalon kisebb az áramerősség, és kompaktabb a kapcsoló [3] . Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a lecsökkentő transzformátorok esetében (az áramellátás a magasabb feszültségű tekercs oldaláról történik) a feszültségszabályozást a mágneses áramkör mágneses fluxusának változása kíséri. Normál üzemmódban ez a változás elhanyagolható.

A feszültségszabályozás a tekercselés fordulatszámának kapcsolásával a tápoldalon és a terhelés oldalon változatos: a terhelési oldali fordulatszám változtatással történő feszültségszabályozásnál a feszültség növeléséhez a feszültség növelése szükséges. fordulatok száma (mivel a feszültség arányos a fordulatok számával), de tápoldali szabályozásnál a terhelés feszültségének növeléséhez a fordulatok számát csökkenteni kell (ez abból adódik, hogy a A hálózati feszültséget az elsődleges tekercs EMF-je kiegyenlíti, és ez utóbbi csökkentéséhez csökkenteni kell a fordulatok számát).

A tekercscsapok kapcsolása lekapcsolt transzformátor mellett egyszerűbb és olcsóbb, azonban a kapcsolás a fogyasztók áramellátásának megszakadásával jár, és nem hajtható végre gyakran. Ezért ezt a módszert elsősorban a hálózati lecsökkentő transzformátorok szekunder feszültségének korrigálására alkalmazzák, a szezonális terhelésváltozások miatti primer feszültség szintjétől függően a hálózat adott szakaszán [3] .

Kapcsolók a fordulatok számához terhelés nélkül

A nem feszültség alatt álló forgókapcsolónak van egy meglehetősen egyszerű eszköze, amely kapcsolatot biztosít a tekercselés fordulatszámának kiválasztott kapcsolójával. Ahogy a neve is sugallja, csak akkor működik, ha a transzformátor ki van kapcsolva. Ennek a kapcsolótípusnak van egy második szleng neve - "antsapf" (németül Anzapfen - elvenni, kiválasztani) [4] .

Az érintkezők érintkezési ellenállásának csökkentése és stabilizálása érdekében speciális rugós eszközzel nyomást tartanak rajtuk, amely bizonyos helyzetekben vibrációt okozhat. Ha a gerjesztés nélküli fordulatszám kapcsolója több évig ugyanabban a helyzetben van, akkor az érintkezési ellenállás lassan növekedhet az érintkezési ponton lévő anyag oxidációja miatt (mivel a réz vagy rézalapú ötvözetek (sárgaréz) több gyakran használják érintkező anyagként, amelynek oxidjai kellően nagy elektromos ellenállással és vegyi ellenállással rendelkeznek) és az érintkező fokozatos felmelegedése, ami az olaj lebomlásához és pirolitikus szén lerakódásához vezet az érintkezőkön, ami tovább növeli az érintkezést. ellenállást és csökkenti a hűtés mértékét, ami helyi túlmelegedéshez vezet. Ez a folyamat lavinaként is megtörténhet. Végső soron ellenőrizhetetlen helyzet áll elő, ami a gázvédelem működéséhez (az olaj bomlása során helyi túlmelegedési pontokon megjelenő gázok miatt) vagy akár felületi tönkremenetelhez vezet a leülepedt szilárd olajbomlás termékei mentén. a szigetelést. A PBV transzformációs arány kapcsolóval (gerjesztés nélküli kapcsolóval) felszerelt transzformátorokat szervizelő vállalkozás személyzetének a téli maximális terhelés és a nyári minimális terhelés kezdete előtt évente legalább 2 alkalommal ellenőriznie kell az átalakítási arány helyes beállítását [5] . Ebben az esetben szükséges, hogy a fordulatszámot a hálózatról leválasztott állapotban, a kapcsoló minden állásban kapcsolva kell átkapcsolnia - ezt a ciklust többször meg kell ismételni, hogy az érintkezési felületről eltávolítsák az oxidfilmeket és visszakerüljenek a megadott pozíció [6] . Az érintkezők minőségének ellenőrzése érdekében megmérik az egyenáramú tekercsek ellenállását. "Erőátviteli transzformátorok szállítása, kirakodása, tárolása, telepítése és üzembe helyezése az SPO and I Soyuztekhenergo, Moszkva" 1981. A fenti műveleteket akkor is végrehajtják, ha a transzformátort hosszabb ideig lekapcsolták és újra üzembe helyezik.

Terhelésszabályozás

Ezt a fajta kapcsolást a terhelés állandó változásával járó üzemi átkapcsoláshoz használják (például a hálózat terhelése nappal és éjszaka eltérő lesz). A transzformátor feszültségétől és teljesítményétől függően a terhelés alatti fokozatkapcsoló a transzformációs arány értékét ±10 és ±16% tartományban változtathatja (kb. 1,5% ágonként). A szabályozás a nagyfeszültségű oldalon történik, mivel ott kisebb az áramerősség , ennek megfelelően a terhelés alatti fokozatkapcsoló könnyebben és olcsóbban elkészíthető. A szabályozás automatikusan és manuálisan is végrehajtható a vezérlőteremből vagy a diszpécser vezérlőpultjáról. Már 1905-1920-ban kifejlesztettek eszközöket terhelés alatti transzformátorok feszültségszabályozására (OLTC). Az ilyen eszközök feszültségszabályozásának elve szintén a fordulatok számának változtatásán alapul. Az ilyen eszközök megvalósításának összetettsége:

• a fordulatok számának változása esetén nem lehet egyszerűen megszakítani az áramkört, ahogy az a PBV-ben történik (ez a nagy teljesítményű elektromos ív és az indukciós EMF hatása miatti nagy túlfeszültségek miatt van), ami a transzformátor meghibásodásához vezethet;
• a tekercsek meneteinek egy részének rövid távú (a feszültségfokozat kapcsolási idejére) rövidzárlatainak alkalmazása.

A rövidre zárt tekercsek áramának korlátozásához áramkorlátozó ellenállásokat kell használni. Áramkorlátozó ellenállásként induktorokat (reaktorokat) és ellenállásokat használnak.

Terhelés alatti fokozatkapcsolók áramkorlátozó reaktorokkal

Minden áramkorlátozó reaktorral ellátott terhelés alatti fokozatkapcsoló két mágneskapcsolóból és egy reaktorból áll. Ebben az esetben a reaktor két tekercsből áll, mindegyikhez kontaktorok vannak csatlakoztatva. Normál üzemmódban mindkét kontaktor ugyanazt az érintkezőt zárja, és a tekercselési áram ezen a két párhuzamosan kapcsolt kontaktoron és a reaktoron halad keresztül. A kapcsolási művelet során az egyik kontaktor a másik érintkezőre kapcsol (a kívánt vezérlési fokozatnak megfelelően). Ebben az esetben a transzformátor tekercsének egy része rövidre van zárva - ebben az áramkörben az áramot a reaktor korlátozza. Továbbá egy másik kontaktor ugyanarra az érintkezőre kerül átadásra, átviszi a transzformátort egy másik szabályozási fokozatba - ezzel befejeződik a szabályozási művelet.

Terhelés alatti fokozatkapcsolók áramkorlátozó ellenállásokkal

A terhelés alatti forgókapcsolók teljesítményében meglehetősen jelentős javulást jelentett a gyors trigger kontaktor feltalálása, amelyet a feltaláló után Janssen-elvnek neveztek. A Jansen-elv azt jelenti, hogy a kapcsolóérintkezők rugós terhelésűek, és a két kapcsoló közötti nagyon rövid kapcsolódási idő után egy áramkorlátozó ellenálláson keresztül kapcsolnak át egyik helyzetből a másikba.

A reaktor használata a Jansen-elv alternatívája gyors kapcsolási sorrenddel és ellenállásokkal. Ezzel szemben egy reaktor típusú forgókapcsolóban sokkal nehezebb megszakítani a keringő meddőáramot, és ez eléggé korlátozza a feszültséglökést, de ez az elv relatíve nagy áramoknál jól működik. Ez ellentétben áll a gyors fordulatú ellenálláskapcsolóval, amely magasabb feszültségekre alkalmazható, de nagy áramokra nem. Ez azt eredményezi, hogy a reaktorfordulatszám-kapcsoló jellemzően a transzformátor kisfeszültségű részében van, míg az ellenállás-fordulatkapcsoló a nagyfeszültségű részhez van kötve.

A reaktor típusú forgókapcsolóban a terhelési áram és a két érintett fordulatszámú kapcsoló közötti szuperponált konvekciós áram miatti veszteségek a reaktor felezőpontjában kicsik, és a reaktor tartósan egy elektromos áramkörben lehet közöttük. Ez egy közbenső lépésként szolgál a két kapcsoló között a fordulatok számához, és kétszer annyi működési pozíciót ad, mint a kapcsolók száma a tekercselésben.

Az 1970-es évek óta számos fordulatszámú vákuumkapcsolóval ellátott kapcsolót használnak. A vákuum-megszakítókat alacsony érintkezési erózió jellemzi, ami lehetővé teszi, hogy a fordulatszámú kapcsolók több műveletet hajtsanak végre a kötelező karbantartási munkák között. A tervezés egésze azonban bonyolultabbá válik.

Szintén megjelentek a piacon kísérleti fordulatszám-kapcsolók, amelyekben a kapcsolási funkciót teljesítmény-félvezető elemek látják el. Ezen modellek célja a karbantartási állásidő csökkentése is.

Az ellenállásos forgókapcsolóknál a kontaktor egy olajtartályban található, amely elkülönül a transzformátorolajtól. Idővel az ebben a tartályban lévő olaj nagyon piszkos lesz, és el kell különíteni magának a transzformátor olajrendszerétől; külön tágulási tartállyal kell rendelkeznie saját légtelenítő szeleppel.

A fordulatszám kapcsolására szolgáló eszköz egy ketrec vagy egy szigetelő henger, számos érintkezővel, amelyhez a vezérlő tekercsből származó fordulatok számának kapcsolói vannak csatlakoztatva. A ketrec belsejében két érintkezőkar lépten-nyomon mozog a vezérlő tekercselésen. Mindkét kar elektromosan csatlakozik a kontaktor bemeneti kapcsaihoz. Az egyik kar a fordulatszám aktív kapcsolójának állásában van és vezeti a terhelési áramot, a másik pedig terhelés nélküli és szabadon mozog a következő fordulatszám kapcsolóhoz. A kapcsolókészülék érintkezői soha nem szakítják meg az elektromos áramot, és magának a transzformátornak az olajában lehetnek.

Automatikus feszültségszabályozás

A fordulatszám-kapcsolót a transzformátorhoz csatlakoztatott vezetékek feszültségének változása érdekében telepítik. Nem szükséges, hogy a cél mindig az állandó szekunder feszültség fenntartása legyen a transzformátoron. A feszültségesések leggyakrabban a külső hálózatban fordulnak elő - ez különösen nyilvánvaló a nagy hatótávolságú és erős terheléseknél. A távoli fogyasztók névleges feszültségének fenntartásához szükség lehet a transzformátor szekunder tekercsének feszültségének növelésére. A terhelés alatti fokozatkapcsoló vezérlőrendszer a relévédelemre és az állomásautomatizálásra vonatkozik - a fordulatok számának kapcsolója csak parancsokat kap: növelés vagy csökkentés. Általában azonban az ugyanazon állomáson belüli különböző transzformátorok közötti transzformációs arány illesztés funkciói a terhelés alatti fokozatkapcsoló rendszerhez kapcsolódnak. A transzformátorok párhuzamos csatlakoztatásakor a fordulatkapcsolóiknak szinkronban kell mozogniuk. Ehhez az egyik transzformátort vezetőnek, a többit szolgaként választják ki, ezek fokozatkapcsolós vezérlőrendszerei figyelik a vezetőtranszformátor transzformátoráttételének változását. Általában a fordulatszám szinkron váltásával érik el a párhuzamos transzformátorok tekercsei közötti cirkulációs áramok kizárását (a párhuzamos transzformátorok szekunder feszültségeinek különbsége miatt), bár a gyakorlatban a terhelés alatti leágazás idején váltó működése, a kapcsolás során fellépő eltérések miatt továbbra is keringő áramok keletkeznek, de ez bizonyos határokon belül megengedett.

Sorozatvezérlő transzformátorok (Booster transzformátorok)

A nagy teljesítményű transzformátorok és autotranszformátorok átalakítási arányának szabályozására néha szabályozó transzformátorokat (feszültségfokozókat) használnak, amelyek sorba vannak kapcsolva a transzformátorral, és lehetővé teszik a feszültség és a feszültség fázisának megváltoztatását. A szabályozó transzformátorok bonyolultsága és magasabb költsége miatt ezt a szabályozási módot sokkal ritkábban alkalmazzák.

Források

1. ↑ IEC 60076-1 "Tápegység transzformátorok"
2. ↑ Rozhkova L. D., Kozulin V. S. Állomások és alállomások elektromos berendezései: Tankönyv a műszaki iskolák számára. - 3. kiadás, átdolgozva. és további — M.: Energoatomizdat, 1987. — 648 p.: ill. BBK 31 277,1 R63
3. ↑ 1 2 A. I. Voldek . Elektromos autók. - L., "Energia", 1974.
4. ↑ L.A. és R.A. Eramus. Műszaki német-orosz szótár. OZGIS 1931
5. ↑ A fogyasztói elektromos berendezések műszaki üzemeltetésének szabályai. Atomizdat , Moszkva 1970
6. ↑ ABB Transformer kézikönyv

Irodalom

• Rozhkova L. D., Kozulin V. S. Állomások és alállomások elektromos berendezései: Tankönyv a műszaki iskolák számára. - 3. kiadás, átdolgozva. és további — M.: Energoatomizdat , 1987. — 648 p.: ill. BBK 31 277,1 R63