Технічні дані та принцип роботи основних типів РПН, що застосовуються на силових трансформаторах
Регулювання напруги в силових трансформаторах здійснюють за допомогою регуляторів напруги, які забезпечують зміну ступінчастого коефіцієнта трансформації без розриву навантажувального струму.
Залежно від вимог до регулювання напруги і особливостей конструкції трансформаторів в даний час застосовують різні схеми регулювання і різні типи пристроїв РПН, що відрізняються між собою технічними характеристиками і конструктивним виконанням.
Позначення пристроїв РПН складається з буквених та цифрових знаків. По порядку прямування ці знаки вказують на такі основні ознаки пристрою:
1. Найменування апарату: РН – регулятор напруги. 2. Число фаз: Т - для трифазних пристроїв, Про - для однофазних. 3. Вид струмообмежуючого опору: Р - пристрій з індуктивним опором; А - з активним опором. Відсутність букви означає, що пристрій не має опору, що обмежує струм. 4. Наявність міжфазної ізоляції трифазного пристрою, з'єднаного у зірку. Цифра через тире вказує на відсутність ізоляції між фазами. Відсутність нуля свідчить про наявність ізоляції 5. Далі через тире слідує дріб, у чисельнику якого вказується номінальна напруга, у знаменнику — номінальний струм пристрою. 6. Спосіб комутації струму, що розриває: А - розрив дуги в повітрі; Г - у газі; В - вакуумі; П - із застосуванням напівпровідників. Відсутність букв означає гасіння дуги в олії. 7. Цифра попереду літерного позначення вказує кількість пристроїв, з'єднаних одним приводом. Наприкінці всіх позначень вказується через тире рік затвердження технічного проекту та номер стандарту.
Наприклад,РНОА-110/1250-74 ГОСТ 17500-72 - регулятор напруги (РН), однофазний (О), з активним струмообмежуючим опором (А), на номінальну напругу 110 кВ і струм 1250 А, з розривом і гасінням дуги в маслі позначень), виготовлений згідно з технічним проектом, затвердженим у 1974 р. за ГОСТ 17500-72.
У пристроях РПН розрізняють такі основні складові: 1) контактор, який забезпечує перехід на підготовлене виборцем робоче положення без розриву навантажувального ланцюга і гасіння електричної дуги, що виникає при цьому; 2) виборець, який готує необхідне робоче становище. У деяких конструкціях пристроїв РНН виборець має передвиборець; 3) приводний механізм, який забезпечує перемикання контактора та виборця; 4) струмообмежуючі опори, що зменшують комутаційний струм, що виникає в процесі перемикання.
Пристрої РПН, що мають індуктивний струмообмежувальний опір, називаються реакторними пристроями, а активний струмообмежувальний опір, що мають, — резисторними.
Пристрої РПН мають два паралельні струмовідні ланцюги (або два плечі), що працюють або паралельно, або по черзі.
Контактор і виборець мають рухливі ( нерухомі контакти. Нерухомі контакти виборця з'єднуються з відповідними відпайками регулювальної обмотки, а рухомі - з нерухомими контактами контактора.
За допомогою рухомих контактів контактора та виборця, які механічно через ізоляційні деталі з'єднані з приводним механізмом, здійснюється послідовне перемикання відпайок регулювальної обмотки.
Нижче розглянуті схеми з'єднання та принцип роботи різних типів пристроїв РПН та окремих їх вузлів. Ці відомості необхідні при монтажі таналагодження пристроїв РПН для правильної оцінки отриманих характеристик пристрою.
На малюнку 1 показана послідовність роботи контактів реакторного пристрою РПН при перемиканні з непарної на парний ступінь.
I-VII - положення контактів пристрою при перемиканні; 1, 2, 3. n - ступені регулювання; K1, І1 - контакти відповідно контактора та виборця лівого плеча; К2, І2 - контакти відповідно контактора та виборця правого плеча; R - струмообмежуючий резистор Малюнок 1 - Послідовність роботи контактів реакторного пристрою РПН у процесі перемикання непарного ступеня на парний ступінь
Положення I – робоче. Струм навантаження протікає по правому та лівому плечі пристрою. Положення II. Контакт К2 розімкнуто. Струм навантаження протікає по лівому плечу пристрою РПН. Праве плече знеструмлено. Положення III. Рухомий контакт І2 виборця перейшов на наступну відпаювання. Положення IV. Контакт К2 замкнутий. Струм навантаження протікає по обох плечах пристрою. Протікає циркулюючий струм, який визначається струмообмежуючим індуктивним опором та напругою ступеня. Таке положення називається "міст" і в деяких пристроях використовується як робоче. Положення V. Контакт К1 розімкнуто. Струм навантаження протікає по правому плечу пристрою. Положення VI. Рухомий контакт І1 виборця перейшов наступну отпайку 2. Положение VII — робоче. Контакт Kl контактора замкнуто. Струм навантаження протікає по правому та лівому плечах пристрою РПН.
Повний цикл перемикання з відпаювання 1 на відпаювання 2 завершено.
При роботі за схемою малюнка 1 контакти лівого та правого плечей пристрою комутують послідовно всі відпаювання регулювальної обмотки. Така схема з'єднання регулювальних обмоток із регуляторомназивається прямою і застосовується головним чином із реакторними пристроями. Якщо контакти правого плеча пристрою комутують лише парні відпаювання регулювальної обмотки, а контакти лівого плеча — лише непарні відпаювання, схема з'єднання називається «зі зсувом». У таких схемах контакти контактора та виборця, що комутують непарні відпаювання регулювальної обмотки, називають непарними, а комутують парні відпаювання — парними. Відповідні їм струмопровідні ланцюги називають парними та непарними плечима.
У схемах "зі зрушенням" застосовуються резисторні пристрої РПН. На малюнку 2 показана послідовність роботи контактів резисторного пристрою РПН у процесі перемикання з непарною на парну щабель.
I, II, III - положення контактів пристрою при перемиканні; К1, І1 - контакти відповідно контактора та виборця непарного плеча; К2, І2 - контакти відповідно контактора та виборця парного плеча; R - струмообмежуючий резистор Малюнок 2 - Послідовність роботи контактів резисторного пристрою РПН у процесі перемикання з непарного ступеня на парний ступінь
Положення I – робоче. Струм навантаження протікає по непарному плечу пристрою. Положення II. Рухомий контакт І2 виборця перейшов наступну отпайку 2. Положение III — робоче. Контактора переключено з непарного в парне положення. Струм навантаження протікає по парному плечу пристрою.
У резисторних пристроях РПН застосовуються швидкодіючі контактори, що забезпечують перемикання парного та непарного плечей пристрою без розриву електричного кола. Такі контактори мають кілька типів контактів, які виконують різні функції під час перемикання.
Застосовуваний у вітчизняних резисторних пристроях РПН контактор типу КНОА має головні,допоміжні та дугогасні контакти.
Головні контакти призначені для пропускання струму навантаження, допоміжні - для запобігання обгару головних контактів у процесі перемикання і дугогасні - для гасіння дуги, що виникає в електричному ланцюгу.
На малюнку 3 показано послідовність роботи контактів контактора типу КНОА при перемиканні з непарного на парне положення.
I-VII - положення контактів при перемиканні; К1Г, K1B, К1Д - відповідно головні, допоміжні та дугогасні контакти непарного плеча; К2Г, К2В, К2Д - відповідно головні, допоміжні та дугогасні контакти парного плеча; R - струмообмежуючий резистор Малюнок 3 - Послідовність роботи контактів контактора типу КНОА
Положення I – робоче. Струм навантаження протікає головними контактами непарного плеча К1Г. Положення II. Контакти К1Г розімкнені. Струм навантаження протікає за допоміжними контактами К1В непарного плеча. Положення III. Контакти К1В розімкнені. Струм навантаження протікає по дугогасних контактів К1Д непарного плеча. При розмиканні контактів К1В з'являється електрична дуга. Положення IV. Замкнуті дугогасні контакти парного плеча К2Д. Струм навантаження протікає по дугогасних контактах обох плечей. Протікає струм, що циркулює, який визначається струмообмежувальними опорами і напругою ступеня (становище «Міст»). Положення V. Контакти К1Д розімкнуті. Струм навантаження протікає по дугогасних контактів парного плеча. При розмиканні контактів К1Д з'являється електрична дуга. Положення VI. Замкнуті контакти К2Д та К2В. Струм навантаження протікає за допоміжними контактами парного плеча. Положення VII - робоче. Замкнені контакти К2В, К2Г та К2Д. Струм навантаження протікає поголовним контактам парного плеча. Процес перемикання контактора відбувається протягом 50-60 мс. Електрична дуга, що виникає при розмиканні контактів, гаситься в маслі контактора в процесі швидкого перемикання контактів. Для успішного гасіння дуги час від спрацьовування контактів, що розривають електричний ланцюг, до замикання контактів раніше знеструмленого плеча має бути не менше встановлених для даного контактора норм.
Час роботи контактів контактора в положенні «Міст» повинен бути достатнім для забезпечення перемикання без розриву ланцюга навантаження з урахуванням зносу контактів у процесі перемикання
Для розширення діапазону регулювання в трансформаторах застосовують схеми з реверсуванням регулювальної обмотки та включенням грубого ступеня регулювання.
Регулювання напруги цих схемах здійснюють з допомогою пристроїв РПН, мають предвыборители.
У трансформаторах, що мають схему регулювання з реверсуванням, головна частина обмотки розрахована на номінальну напругу, а регулювальна частина обмотки РВ - на половину діапазону.
На малюнку 4 показано регулювання напруги за допомогою реверсування регулювальної частини обмотки.
I-V - положення контактів пристрою РПН при перемиканні; 1-8 - ступені регулювання; К1, І1 - контакти відповідно контактора та виборця непарного плеча; К2, І2 - контакти відповідно контактора та виборця парного плеча; П - контакт передвиборця; РО - регулювальна обмотка; ГО - головна обмотка; R1 і R2 - струмообмежувальні резистори Малюнок 4 - Регулювання напруги пристроєм РПН з реверсуванням регулювальної обмотки
Положення I. Воно відповідає мінімальному значенню регульованої напруги. Напруга РВ віднімається з напругиголовної частини обмотки. Далі при послідовному перемиканні пристрою на крайній ступінь регулювальна обмотка поступово виводиться з роботи. Це призводить до збільшення регульованої напруги. Положення II. Пристрій РПН перемикається на крайній ступінь регулювальної обмотки. Регулювальну частину обмотки повністю виведено з роботи. Регульована напруга відповідає номінальному значенню. Положення III. Пристрій РПН перемикається на восьму сходинку. Струм навантаження протікає по парному плечу. Після цього відбувається перемикання контактів виборчого П і реверсування обмотки РВ. Регульована напруга проти положення II не змінилося. Положення IV. Пристрій РПН перейшов на перший щабель. Регульована напруга не змінилася. Далі, при послідовному перемиканні пристрою в крайню сьому ступінь регулювання, РВ поступово вводиться в роботу. Це призводить до подальшого підвищення регульованої напруги. Положення V. Відповідає максимальному значенню регульованої напруги. Напруга РВ складається з напругою головної частини обмотки. У трансформаторах, що мають схему регулювання з грубим ступенем, РВ має грубу та тонкі щаблі. Число витків грубого ступеня дорівнює сумі витків тонких щаблів регулювання.
На малюнку 5 показаний принцип регулювання напруги РПН із включенням грубого ступеня.
I-V - положення контактів пристрою РПН при перемиканні; 1-11 - ступені регулювання; К1, І1-контакти відповідно контактора та виборця непарного плеча; К2, І2 - контакти відповідно контактора та виборця парного плеча; П - контакт передвиборця; ТС - обмотка тонкого ступеня; ГС - обмотка грубого ступеня; ГО головна обмотка; R1, R2 - струмообмежувальні резистори Малюнок 5 -Регулювання напруги пристроєм РПН із включенням грубого ступеня
Положення I. Воно відповідає максимальному значенню регульованої напруги. Напруга грубої та тонких щаблів регулювання складається з напругою головної частини обмотки. При послідовному перемиканні пристрою на крайній дев'ятий ступінь регулювання поступово виводяться з роботи ступеня тонкого регулювання та знижується регульована напруга. Положення II. Відповідає номінальному значенню регульованої напруги. Усі щаблі тонкого регулювання повністю виведені з роботи. Положення III. Пристрій РПН перейшов на десятий ступінь регулювання. Після цього переключилися контакти передвиборця П. Напруга не змінилася. Положення IV. Пристрій РПН перейшов на перший щабель. Грубий ступінь виведено з роботи. Напруга не змінилася. При послідовному перемиканні пристрою на крайню дев'яту сходинку відбуваються поступове виведення щаблів тонкого регулювання з роботи та подальше зниження регульованої напруги. Положення V. Відповідає мінімальному значенню регульованої напруги. Виведені з роботи груба та тонка щаблі регулювання.