Схема и принцип работы РПН трансформатора
В трансформаторах и автотрансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) применена схема и система контактов, которая позволяет переключать число витков обмотки без разрыва электрической цепи.
Регулирование напряжения в трансформаторах под нагрузкой производится на стороне высшего напряжения в пределах ±10% от номинального напряжения восемью ступенями по 2,5%, т. е. в диапазоне ±4х2,5%.
При РПН переход с одного ответвления обмотки на другое без разрыва тока в питающей сети возможен благодаря применению системы двух параллельных переключающих ответвлений (П1 и П2), замкнутых на токоограничивающий реактор Р, средняя точка которого включена в обмотку трансформатора. Реактор представляет собой трехфазную индуктивную катушку со стальным сердечником, имеющим зазоры. Он устанавливается внутри бака трансформатора на верхних или нижних консолях ярма.
На рис. 1 показана принципиальная схема встроенного РПН для обмоток высшего напряжения 35 кВ для одной фазы трансформатора. Схема для обмоток 110 кВ отличается тем, что регулировочные катушки находятся не в середине обмотки, а в нейтрали и звезда образуется соединением средних точек реакторов трех фаз.
Рис. 1. Кольцевой контакт: а - рабочее положение, б - промежуточное положение, 1 - контактное кольцо, 2 - спиральная ленточная пружина, 3 - ось пружины, 4 - коленчатый вал, 5 - контактный стержень
Следует отметить, что встроенное регулирование напряжения под нагрузкой в автотрансформаторах осуществляется в средней части обмоток, а не со стороны нейтрали.
На рис. 2 показана последовательность переключения о одного ответвления на другое (с контакта А6 на контакт А7) без разрыва питающей сети.
Работа РПН трансформатора
Вначале размыкается контактор К2, затем обесточенная ветвь переключателем П2 переводится на контакт А7. После этого вновь включается контактор К2, в результате чего переключающая секция, через контакты А6 и А7 теперь оказывается замкнутой на себя. Для ограничения тока в этой секции и служит реактор Р. Затем размыкается контактор K1 верхней параллельной ветви и обесточенный переключатель П1 тоже переводится на контакт А7. После этого включается контактор K1 и процесс переключения одной ступени заканчивается.
Три сдвоенных переключателя П1 - П6 помещаются внутри бака трансформатора, так как они работают без тока. Контакторы K1 - К6 помещаются в отдельном баке с маслом, укрепленном на боковой стенке бака трансформатора. Каждая группа из трех переключателей и контакторов приводится в действие одновременно при помощи одного общего вала. Переключение производится одновременно на трех фазах.
Необходимая последовательность работы контактора и переключателей достигается соответственной установкой кулачковой шайбы.
Рис. 2. Схема и работа встроенного регулирования под нагрузкой (РПН): а - принципиальная схема, б — схема соединений, П1, П2 - переключатели, K1, К2 - контакторы, Р - реакторы, А - А11 - ответвления от регулировочных катушек
Устройства РПН снабжают приводным механизмом, который приводится в действие электродвигателями постоянного или переменного тока.
Переключение ступеней РПН производится дистанционно со щита управления, а также может производиться автоматически под действием реле напряжения. Кроме того, предусматривается возможность ручного управления при помощи рычажной рукоятки в случае неисправности моторного привода или отсутствия электропитания.
При работе переключающего устройства от моторного привода одно полное переключение на соседнюю ступень продолжается около 3 секунд.
Переключающие устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН)
Переключающие устройства РПН служат для переключения регулировочных ответвлений обмоток трансформаторов под нагрузкой, т.е. без перерыва электроснабжения потребителя электроэнергии. Их разделяют на устройства с токоограничивающими реакторами, токоограничивающими резисторами и без них. В эксплуатации находятся трансформаторы с устройствами РПН типов РНТ-13, РНТ-18, РНТ-20, РНОА и др., а также типов РСГ и PC (Болгария), типов SAV, SCV, SDV, М, R, V (Германия), серий UB, UC и UZ (Швеция, фирма АВВ) и др.
Составными частями устройств РПН являются избиратель ответвлений; предызбиратель (реверсор) ответвлений; контактор; токоограничивающий реактор на отечественных переключающих устройствах РНТ-13, РНТ-18 и РНТ-20 или резистор на переключающих устройствах всех остальных перечисленных выше типов; привод, а также различная аппаратура, механизмы, элементы сигнализации, автоматики и др.
Конструкции переключающих устройств различают по нагрузочному току, классу напряжения, количеству и напряжению ступеней регулирования, а также схемам регулирования (рис. 1.15).
Правильность работы переключающего устройства обеспечивается соблюдением определенной последовательности переключения контактов избирателя И и контактора А", а в схемах с реверсированием или переключением грубой ступени — и предызбирателя ПИ.
Кинематика переключающего устройства такова, что при переключении с одного подготовленного положения на другое в прямом и обратном направлениях срабатывает только контактор, контакты же избирателя оста-
Рис. 1.15. Схемы регулирования напряжения быстродействующих резисторных переключающих устройств:
а — без реверсирования регулировочной обмотки; б, в — с реверсированием, соответственно, с тремя и одним номинальными положениями; г,д — с топкой и грубой ступенями регулирования; А,, АГц — контактор; И, И2 — избиратель; К — сопротивление токоограничивающее (резистор) югся без движения. При последовательном переключении ответвлений поочередно работают контакты обеих групп избирателя (четной и нечетной). Последовательность работы контактов при переключении на одну ступень с третьего на четвертое положение приведена на рис. 1.16.
Исходное положение — подвижный контакт четной группы избирателя И-, находится на втором положении (обесточенном), подвижный контакт избирателя И1 нечетной группы — на третьем положении (рабочем), ток проходит через плечо контактора Ку
Последовательность переключения — обесточенный контакт переводится со второго на четвертое положение избирателя, после этого срабатывает контактор; последовательным переключением контактора отключается плечо контактора К1 и включается плечо контактора К1{. В результате подвижный контакт избирателя Их на третьем положении обесточивается и нагружается контакт избирателя И2 на четвертом положении.
Рис. 1.16. Последовательность переключений контактора и избирателя при переходе с третьего на четвертое положение:
а — первое положение переключающего устройства: б — второе; в — третье; г — четвертое. Обозначения см. рис. 1.15
Последовательность переключения контактов контактора показана на рис. 1.17, где отображена последовательность работы контактов контактора рычажного типа при переходе с нечетного ответвления на четное.
В исходном (рабочем) положении замкнуты контакты левого плеча К{: главный контакт А,, вспомогательный К-, и дугогасительный А3, а контакты правого плеча А(1 разомкнуты. В этом положении включено одно из нечетных ответвлений и ток проходит через контакты А, и А, (рис. 1.17, а).
В начале переключения (рис. 1.17, б) размыкается главный контакт А( и ток проходит через вспомогательный контакт А2; затем размыкается вспомогательный контакт К-, и ток идет через токоограничивающий резистор Я и дугогасительный контакт А3 (рис. 1.17, в).
После замыкания дугогасительного контакта К4 правого плеча контактора А|( ток проходит по двум параллельным ветвям. Схема соответствует положению «мост», при котором коммутируемая секция обмотки замкнута на токоограничивающие резисторы Я (рис. 1.17, г).
В дальнейшем размыкается дугогасительный контакт А3, при этом полностью отключается левое плечо А) контактора и ток проходит теперь через токоограничивающий резистор Я и дугогасительный контакт К4 правого плеча Ац контактора (рис. 1.17,?)), при этом замыкается вспомогательный
Рис. 1.17. Последовательность действия контактов контактора:
К„ Кц — плечи контактора (левое, правое); АГ|> К6 — главные контакты; К-,, К5 — вспомогательные; АГ3, К4 — дугогасительные; /? — токоограничивающий резистор
