Проектирование и обслуживание устройств РПН для трансформаторов; Школа инженеров-электриков: электротехника и электроника - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Это позволяет поддерживать напряжение на низковольтных шинах подстанции близким к номинальному при отклонении первичного напряжения от номинального по различным причинам.

Содержание

Конструкция и техническое обслуживание устройств РПН

где W_BH I W_LV – число витков обмоток БН и ВН соответственно.

Это позволяет поддерживать напряжение, близкое к номинальному, на шинах низкого напряжения (ШН) подстанции при отклонении первичного напряжения от номинального по различным причинам.

РПН можно использовать с устройствами РПН (устройствами РПН) или с трансформаторами под напряжением с устройствами РПН (устройствами РПН).

Почти все трансформаторы оснащены устройствами РПН. Они позволяют изменять коэффициент трансформации трансформатора с шагом до ±5% от номинального напряжения. Используются ручные трехфазные и однофазные устройства РПН.

Трансформаторы с РПН имеют большее количество ступеней и более широкий диапазон регулировки (до ±16%), чем трансформаторы с РПН. Схемы регулирования напряжения, используемые в трансформаторах, показаны на рис. 1. Часть обмотки ВН с отводами называется обмоткой регулирования.

Рис. 1: Трансформаторы с инверсией (a) и без инверсии (b) обмотки ответвления: 1, 2 – первичная и вторичная обмотки соответственно, 3 – обмотка управления, 4 – устройство РПН, 5 – инверсия

Расширение диапазона регулирования без увеличения числа отводов достигается применением реверсивных схем (рис. 1, б). Инвертирующий переключатель 5 позволяет соединить обмотку 3 с основной обмоткой 1 в тандеме или в противоположном направлении, удваивая диапазон регулировки. Трансформаторы обычно имеют устройства РПН на нейтральной стороне, что позволяет проектировать их с пониженной изоляцией в зависимости от класса напряжения.

Регулирование напряжения автотрансформаторов на стороне НН или ВН показано на рис. 2. РПН в этих случаях изолированы на полное напряжение розетки, на которой они установлены.

Устройство РПН состоит из следующих основных частей: силового выключателя, который размыкает и замыкает цепь во время переключения, селектора, контакты которого размыкают и замыкают цепь без тока, приводного механизма, токоограничивающего дросселя или резистора.

Рисунок 2: Схема регулирования на автотрансформаторах: a – на стороне WN, b – на стороне CO.

Порядок работы устройств РПН с дросселем (серии PHO и RNT) и с резистором (серии PHOA и RNTA) показан на рис. 3. 3. Необходимый порядок работы контактора и рупора обеспечивается приводным механизмом с реверсивным пускателем.

В устройстве РПН с дросселем дроссель рассчитан на длительную работу с номинальным током. В нормальном режиме через дроссель протекает только ток нагрузки. Во время переключения, когда часть обмотки управления закрыта дросселем (рис. 3d), дроссель ограничивает ток I, протекающий в замкнутом контуре, до приемлемого значения.

Рисунок 3: Порядок работы устройств РПН с дросселем (a-j) и резистором (h-n): K1-K4 – контакторы, RO – обмотка управления, R – дроссель, R1 и R2 – резисторы, P – переключатели (селекторы).

Дроссель и устройство РПН, контакты которых не подвержены воздействию электрической дуги, обычно располагаются в баке трансформатора, а выемная часть контактора – в отдельном масляном баке, чтобы электрическая дуга не разрушала трансформаторное масло.

Принцип работы резисторных РПН очень похож на принцип работы реакторных РПН. Разница в том, что при нормальной работе резисторы шунтированы или выключены и ток через них не течет, в то время как при переключении ток течет в течение сотых долей секунды.

Резисторы не рассчитаны на длительное проведение тока, поэтому контакты быстро переключаются сильными пружинами. Резисторы имеют небольшой размер и обычно являются частью выключателя питания.

Управление устройствами смены ответвлений осуществляется дистанционно с панели управления и автоматически с регуляторов напряжения. Устройство РПН может приводиться в действие либо с помощью кнопки в шкафу управления (местное управление), либо с помощью рукоятки. Эксплуатация устройства РПН с помощью рукоятки не рекомендуется для обслуживающего персонала.

Различные типы устройств РПН могут приводиться в действие за время от 3 до 10 секунд. Процесс переключения отображается красной лампой, которая загорается при подаче импульса и горит до тех пор, пока механизм не завершит весь цикл переключения с одного переключения на другое. Независимо от длительности одиночного пускового импульса, устройства РПН оснащены блокирующим устройством, которое позволяет настроить избиратель только на одно переключение. После завершения движения устройства РПН дистанционный указатель положения прекращает движение и указывает положение, в котором устройство РПН остановилось.

Для автоматической работы устройства РПН оснащены блоками автоматического регулирования коэффициента мощности (ARCU). Блок-схема AVR показана на рисунке 4.

Регулируемое напряжение подается на клеммы ACTS от трансформатора напряжения. Кроме того, падение напряжения от тока нагрузки также учитывается компенсатором тока ТТ. На выходе блока AVR исполнительный механизм AND управляет работой приводного механизма устройства РПН. Схемы автоматических регуляторов напряжения сильно различаются, но все они, как правило, содержат основные элементы, показанные на рис. 4.

Рис. 4 Блок-схема автоматического регулятора напряжения: 1 – регулируемый трансформатор, 2 – трансформатор тока, 3 – трансформатор напряжения, ТК – компенсатор тока, ИС – измерительный орган, У – усилительный орган, В – орган задержки, И – исполнительный орган, ИП – источник питания, ПМ – приводной механизм

Обслуживание устройств, регулирующих напряжение

Перестройка ПБВ с одной ступени на другую в эксплуатации проводится редко, 2-3 раза в год (так называемая сезонная регулировка напряжения). При длительной работе без переключений контактные стержни и кольца устройств РПН покрываются оксидным слоем.

Для того чтобы разрушить этот слой и создать хороший контакт, рекомендуется при каждом перемещении переключателя сначала поворачивать его (не менее 5-10 раз) из одного крайнего положения в другое.

Убедитесь, что переключатели находятся в одном и том же положении при каждом фазовом перемещении. Приводы устройства РПН после переключения должны быть зафиксированы стопорными винтами.

Устройство РПН всегда должно эксплуатироваться при включенном автоматическом регуляторе напряжения. При проверке устройства РПН проверьте индикаторы положения на панели управления и приводы устройства РПН, так как возможно расхождение между датчиком и датчиком (датчиками), служащими приводами для индикаторов положения. Также проверьте, что устройства РПН всех трансформаторов в параллельной работе и отдельных фаз установлены одинаково при фазовом управлении.

Наличие масла в масляном баке контактора проверяется с помощью смотрового стекла. Уровень масла должен поддерживаться в допустимых пределах. Если уровень масла слишком низкий, время разряда дуги на контактах может быть недопустимо большим, что опасно для распределительного устройства и трансформатора. Отклонение от нормального уровня масла обычно наблюдается при повреждении уплотнений в отдельных компонентах масляной системы.

Нормальная работа контакторов гарантируется при температуре масла не ниже -20°C. При более низких температурах масло становится очень густым и контактор подвергается значительному механическому напряжению, что может привести к поломке. Кроме того, резисторы могут быть повреждены из-за более длительного времени переключения и более длительного времени под током. Чтобы избежать этого повреждения, автоматический контакторный нагреватель бака следует включать, когда температура окружающей среды опускается до -15 °C.

Приводы устройств РПН являются наиболее ответственными и одновременно наименее надежными частями этих устройств. Они должны быть защищены от пыли, влаги и трансформаторного масла. Двери шкафа привода должны быть плотно и надежно закрыты.

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею с нами в социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Произвольная аббревиатура

Рпн что это такое

Значение аббревиатуры RPN

.. Поиск значения аббревиатуры RPN .

Произвольная аббревиатура

Всего значений: 25 (5 показано)

Произвольный ярлык

Целые числа: 7 (5 показано)

Произвольный ярлык

Целые числа: 23 (5 показано)

Произвольный ярлык

Произвольная аббревиатура

Добро пожаловать в словарь русских аббревиатур!

Мы собрали более 48000 аббревиатур и более 102000 способов их расшифровки.

Существует несколько типов устройств РПН, которые различаются по следующим характеристикам:

Классификация

Существует несколько типов устройств РПН, которые различаются по следующим характеристикам

Тип токоограничивающего элемента – с дросселями или резисторами
Есть ли контактор или нет;
Количество фаз – однофазные и трехфазные;
Тип коммутации тока.

В зависимости от типа коммутации тока различают следующие типы устройств:

дуга размыкается в объеме, заполненном трансформаторным маслом – в устройстве используются дугогасящие контакты, не требующие специальных компонентов для гашения дуги;
Дуга открывается в вакуумном пространстве – используются промышленно изготовленные вакуумные гасительные камеры;
отключение с помощью тиристоров, безтиристорным способом;
комбинированные методы – с сочетанием различных видов коммутации.

Для обеспечения безопасности и функциональности устройств РПН они оснащены автоматикой и регуляторами напряжения.

В дополнение к вышеперечисленным устройствам для изменения характеристик напряжения мощных машин можно использовать специальные повышающие трансформаторы напряжения. Они подключаются последовательно и используются вместе с основным блоком в качестве вспомогательного. Однако этот метод не получил широкого распространения из-за высокой стоимости и сложности системы.

Сложность этого типа управления с помощью устройства РПН зависит от частоты использования, а также от функциональности трансформатора и его размеров.

Трансформаторные устройства РПН: Разновидности, принцип работы

Трансформатор позволяет преобразовать переменное напряжение электрической цепи для подачи необходимых (фиксированных) параметров энергопотребления на конечный источник.

В то же время часто возникают проблемы (в частности, для поддержания необходимого уровня напряжения в сетях потребителей), когда необходимо оперативное регулирование.

Самый простой способ – изменение так называемого коэффициента трансформации, когда изменяется количество витков в первичной или вторичной обмотке. Современные силовые трансформаторы оснащены специальными устройствами, которые позволяют добавлять или убирать необходимое количество обмоток.

Точная настройка осуществляется с помощью специального переключателя.

Степень сложности этой регулировки с помощью устройства РПН зависит от частоты использования, а также от функциональности трансформатора и его размеров.

Согласно известным законам электротехники, при изменении нагрузки в цепи изменяется и напряжение. Для обеспечения потребителей необходимым напряжением в допустимых пределах используются различные методы регулирования напряжения.

Как уже говорилось выше, самым простым и эффективным методом является изменение соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток.

Это может быть сделано как под нагрузкой (регулирование нагрузки), так и в режиме холостого хода (переключение без нагрузки). В обоих случаях трансформатор должен быть оснащен устройствами РПН, чтобы можно было менять количество обмоток в процессе электромагнитной индукции. Это соответствующим образом изменит коэффициент трансформации трансформатора. Испытания высоковольтных трансформаторов должны проводиться при новом подключении, после капитального или текущего ремонта.

-Переключение трансформатора без возбуждения

Этот тип переключения является сезонным – поскольку он предполагает, что трансформатор не может быть отключен от сети без возникновения проблем для потребителей. Схема управления позволяет изменять коэффициент трансформации на плюс или минус 5% и использовать более простые и дешевые коммутационные устройства. Основной проблемой здесь является прерывание питания во время переключения, поэтому данный метод в основном используется для коррекции выходного напряжения понижающих трансформаторов, которое зависит от входного напряжения в зависимости от сезонных нагрузок.

-Регулирование перегрузки (OLTC)

Этот тип регулирования уже включает в себя динамический мониторинг изменений нагрузки в сети. В зависимости от конкретной модели трансформатора он рассчитан на изменение коэффициента переключения в пределах от ±10% до ±16%. Регулировка выполняется на стороне высокого напряжения обмотки, так как там протекает гораздо меньший ток, что позволяет выполнить процесс с меньшими затратами и высокой надежностью. Управление может быть ручным или автоматическим.

Основные проблемы, возникающие при изменении скорости в этом режиме, следующие

– Невозможность простого размыкания цепи из-за возникновения дуги;

– Необходимость многоступенчатого переключения, что снова приводит к вышеупомянутой проблеме.

Для снижения токов в обмотках короткого замыкания используются специальные токоограничивающие резисторы:

В этом случае каждая ступень устройства РПН должна быть оснащена двумя силовыми контакторами и одним индуктором с двумя обмотками. Во время настройки один из контакторов переключается на следующий контакт с автоматическим замыканием части обмотки трансформатора – дополнительная индуктивность позволяет ограничить ток до требуемых пределов. Затем другой контактор замыкается накоротко, обеспечивая необходимую регулировку без возникновения резких токов.

Основной принцип этого метода, который значительно повышает надежность поворотных выключателей силовых трансформаторов под нагрузкой, основан на изобретении отключающего контактора Янсона. Она заключается в определенном нагружении контактов жесткой пружиной, что позволяет переключать контакты на максимально короткое время между оборотами с помощью специального токоограничивающего резистора.

Кроме того, для регулировки коэффициентов трансформации в некоторых случаях последовательно могут использоваться специальные повышающие трансформаторы, позволяющие изменять как уровень напряжения в сетях, так и фазу. Их использование ограничено в первую очередь высокой стоимостью и сложностью работ по адаптации.

Трансформаторы 110 кВ обычно имеют встроенный регулятор напряжения (OLTC).

Как регулировать напряжение нагрузки трансформаторов?

В принципе, трансформаторы могут регулироваться по напряжению с помощью устройства РПН так же, как и с помощью устройства РПН автоматического выключателя, но количество ответвлений обмотки или количество ступеней обычно больше, а диапазон регулировки шире. Например, ГОСТ 12022-76 для трансформаторов мощностью 63-630 кВА устанавливает диапазон регулировки напряжения ±10% по отношению к номинальному напряжению с шагом 1,67% (±6X1,67%). ГОСТ 11920-73 позволяет трансформаторам мощностью 1000-80000 кВА иметь различные диапазоны регулировки: ±9, ±10, ±12%. Существуют серии трансформаторов с еще большими диапазонами: ±16, ±22, ±36. Еще более глубокое регулирование требуется для некоторых специальных трансформаторов, таких как трансформаторы электропечей, где соотношение пределов напряжения управления НН часто составляет 1 : 2, 1 : 3 или даже 1 : 5.

Рассмотрим наиболее распространенную схему распределительного устройства с токоограничивающим дросселем (рис. 2). Распределительное устройство состоит из следующих основных частей: устройство РПН, контактор, токоограничивающий дроссель, привод аппарата. Система включает в себя два устройства РПН P1 и P2, два контактора K1 и K2, токоограничивающий дроссель P (In – номинальный ток трансформатора).

a – позиция “двое вместе”;
b – разомкнуть контакт FK2;
c – положение “мост”
d – разомкнутый контакт K1

На рисунке 2, а, оба контакта распределителя установлены на одной ветви обмотки. Такое положение контактов называется “два вместе”. Номинальный ток нагрузки распределяется поровну между двумя половинами распределителя. При необходимости переключения на другую ветвь (ступень) обмотки привод сначала размыкает контакты контактора К2 (рис. 2, б). Эти контакты прерывают ток, равный половине номинального тока, и между ними возникает электрическая дуга. Когда дуга погашена, весь ток течет только через другую (верхнюю) половину распределительного устройства. Контакт распределительного выключателя (P2) при отсутствии тока (разомкнутая цепь) перемещается ко второй ветви обмотки, после чего контакты K2 снова замыкаются (рис. 2, c).

Это положение переключателя обычно называют положением “бридж”. Как и в положении “два вместе”, номинальный ток нагрузки делится пополам между каждой половиной распределительного устройства. Однако в мостовом положении, помимо тока нагрузки, существует циркулирующий ток внутри цепи, образованной частью обмотки трансформатора и дросселем (рис. 2, в). Величина циркулирующего тока ограничена сопротивлением цепи – в основном сопротивлением дросселя. Обычно сопротивление дросселя выбирается таким образом, чтобы циркулирующий ток составлял половину номинального тока. В этом случае ток, протекающий через выходные контакты P1 и P2, не будет превышать номинальный ток, и нет опасности их перегрева.

Затем контакты K1 размыкаются, прерывая номинальный ток (рис. 2, d). Когда дуга гаснет, весь ток проходит через другую половину распределительного устройства. Контакт P1 контактора перемещается к устройству РПН, где уже имеется контакт P2, контакт K2 снова замыкается, и переключение завершается.

Анализ работы устройства РПН позволяет сделать следующие выводы:

Контакты контактора K1 и K2 замыкаются и размыкаются под воздействием тока, т.е. под воздействием электрической дуги;
контакты избирателя P1 и P2 замыкаются и размыкаются без прерывания тока, т.е. при отсутствии электрической дуги;
привод должен обеспечить срабатывание контактов в описанной последовательности;
Дроссель служит для ограничения циркулирующего тока до необходимого значения (например, до половины номинального тока нагрузки);
В контактных положениях РПН “два вместе” и “мост” ток нагрузки равномерно распределяется между двумя обмотками дросселя, установленными на одном сердечнике. Эти токи противоположны друг другу и в положении “два вместе” не создают поля возбуждения в сердечнике или падения напряжения.

Преимущество токоограничивающих дросселей в том, что они могут долгое время работать в положении промежуточного моста, поэтому не требуют специальных высокоскоростных механизмов для приведения их в действие, что означает, что они могут быть относительно простыми и дешевыми.

В последние годы широкое распространение получили другие коммутационные устройства – с активными токоограничивающими резисторами. Не обсуждая их подробно, следует отметить, что они сложнее и дороже в изготовлении, чем реакторные распределительные устройства. Однако они имеют ряд весьма существенных преимуществ: громоздкий и тяжелый реактор заменен относительно легкими активными резисторами, конструкция более компактна, а условия гашения дуги более благоприятны.

Существует множество схем для регулируемой намотки трансформатора. На рисунке 3 показан пример обмотки ВН однофазного трансформатора, регулируемой устройством РПН с дросселем.

Рисунок 3 – Схема обмотки ВН однофазного трансформатора, регулируемого устройством РПН с дросселем

Иногда, помимо устройств РПН, используются также устройства РПН холостого хода. Этот тип регулятора используется редко, обычно для сезонной регулировки устройства РПН.

Конструкция устройства РПН

Если регулирование напряжения осуществляется путем переключения обмоток отключенного устройства РПН, то коэффициент переключения изменяется. Учитывается количество работающих высоковольтных и низковольтных обмоток. Определенный участок обмотки, где расположены ответвители, выполняет роль управляющей обмотки. Это делает устройство РПН широко регулируемым устройством.

Диапазон регулирования под нагрузкой может быть расширен за счет специальных схем с использованием реверса. Таким образом, количество кранов не нужно увеличивать. Устройство РПН обычно переключается на нейтральную сторону, что позволяет измерять напряжение в состоянии пониженного напряжения изоляции.

Стандартное устройство РПН состоит из контактора для замыкания и размыкания цепи, селектора для замыкания и размыкания обесточенной линии, а также токоограничивающего дросселя и приводного механизма.

Читайте далее: