Основные средства регулирования и изменения напряжения в электрических сетях (РПН, ПВВ, ЛР, ограничители напряжения)

Регулирование напряжения изменением коэффициентов трансформации трансформаторов. Силовые трансформаторы по способу регулирования коэффициента трансформации можно разбить на две группы:

с переключением без возбуждения (ПБВ); для изменения коэффициента трансформации трансформатор необходимо отключать от сети;

с регулированием под нагрузкой (РПН); изменение коэффициента трансформации производится без отключения трансформатора от сети.

Трансформаторы с ПБВ имеют, как правило, кроме основного ответвления четыре дополнительных: +5%; +2,5%; -2,5%; -5% номинального напряжения. Переключения производятся в отключенном состоянии, как правило, не чаще 2 раз в год, т.е. носят сезонный характер. Ошибка! Закладка не определена.

Переключение отпаек трансформаторов с РПН более эффективно. Диапазон изменения коэффициента трансформации составляет (±10 ÷ ±16)% при шаге регулирования (1,25 – 2,5)%. Устройство РПН может быть либо со сдвоенным реактором, либо с активными сопротивлениями. РПН выполняется в первичной обмотке силового трансформатора со стороны нейтрали.

Рассмотрим кратко работу РПН.

Рис. 2.4 Схема переключающего устройства РПН на базе сдвоенного реактора

Если устройство РПН оборудовано сдвоенным реактором (рис. 2.4), то в нормальном режиме переключатели П1 и П2 замкнуты на одну отпайку, и ток протекает по обоим плечам реактора, сопротивление которого мало, так как обмотки включены встречно и контакты К1 и К2 замкнуты.

Регулирование под нагрузкой на базе активных сопротивлений (рис. 2.5) используют в трансформаторах с высшим напряжением 220 кВ и более, так как сдвоенный реактор имеет большие габариты.

Рис. 2.5 Схема переключающего устройства РПН на базе активных сопротивлений

Переключение производится в следующем порядке. Контакторы К1 и К2 замкнуты, а КЗ и К4 разомкнуты. Сопротивление R1 зашунтировано, и сетевой ток протекает через переключатель П1 и контакт К2. Переключатель П2 переводится с отпайки 1 на 2, и после этого размыкается контактор К2. Ток замыкается через контакт К1, сопротивление R1 и переключатель П1. Включается контактор КЗ, и половина тока проходит через сопротивление R2 и переключатель П1. Часть витков между отпайками 1 и 2 оказывается замкнутой на сопротивления R1 и R2, включенные последовательно. Отключается контактор К1, и сетевой ток проходит через контакт КЗ, сопротивление R2 и переключатель П2, который уже переведен на отпайку 2. Включается контактор К4 и шунтирует сопротивление R2. Сетевой ток протекает через контакт К4 и переключатель П2.

Если известно напряжение на стороне ВН трансформатора, коэффициент трансформации для двухобмоточного трансформатора выбирается следующим образом.

Действительное значение низшей стороны трансформатора:

где И2ном - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора;

Uотв - напряжение регулировочного ответвления обмотки высшего напряжения трансформатора с РПН или ПБВ. При регулировании напряжения трансформаторами Uотв принимается с таким расчетом, чтобы действительное напряжение U 2 было наиболее близким к желаемому U 2 ж - в рассматриваемом режиме.

При работе устройства РПН напряжение изменяется только по модулю, т.е. имеет место продольное регулирование напряжения. Если в процессе регулирования изменяется не только модуль напряжения, но и его фаза, то такое регулирование называют поперечным. Его можно обеспечить с помощью вольтодобавочного трансформатора.

Линейные регуляторы. Схема включения линейного регулятора и его электрическая схема приведена на рис. 2.6.

Рис. 2.6 Схема включения линейного регулятора в сеть (а) и его электрическая схема (б)

Линейный регулятор состоит из двухобмоточного трансформатора, содержащего последовательную обмотку (ПО) и обмотку возбуждения (ОВ). Обмотка ОВ через устройство РПН получает питание от автотрансформатора (АТ). Конструктивно двухобмоточный трансформатор, АТ и РПН смонтированы вместе в одном баке. При изменении положения РПН изменяется напряжение на ОВ и как следствие этого – напряжение Е последовательной обмотки ПО. Напряжение E складывается (вычитается) с напряжением сети U c и изменяет напряжение на выходе линейного регулятора. Линейные регуляторы применялись на напряжения 6-35 кВ. При проходной мощности (мощность ПО) 400-6300 кВ·А, диапазон регулирования напряжения составляет ±10% U _ном, а при большой проходной мощности ±15% U _ном. В силу своей сложности обслуживания и дороговизны линейные регуляторы широкого применения не нашли.

Электродвижущую силу этих трансформаторов (линейных регуляторов) E определяют по выражению:

Ограничители напряжения. Применяются для регулирования напряжения в осветительных установках.

Рис. 2.7 Схема силового блока (а) и напряжение на зажимах потребителя (б)

Ограничитель напряжения представляет собой силовой блок, состоящий из тиристоров, включенных по встречно-параллельной схеме и системы автоматического регулирования (САР). САР поддерживает на входе осветительной установки заданный уровень напряжения UОУ путем изменения угла открывания тиристоров α. Действующее значение напряжения на зажимах осветительной установки определяется площадью заштрихованной кривой, рис. 2.7(б). Согласно своему принципу действия ограничитель напряжения может только ограничивать напряжение на зажимах потребителя, если напряжение сети будет выше заданного UОУ. Если напряжение сети будет ниже UОУ, то тиристоры будут полностью открыты (α = 0) и на зажимах потребителя будет напряжение равное напряжению сети. Т.е. ограничитель напряжения не может увеличивать напряжение выше напряжения сети. Применяется для работы с лампами накаливания или на смешанную нагрузку (лампы накаливания совместно с люминесцентными).