Регулирование напряжения

В процессе эксплуатации напряжение, подводимое к трансформатору, изменяется в зависимости от нагрузки, режима работы электрической сети или напряжения генератора (если трансформатор сработает в блоке с генератором).

Напряжение бывает ниже или выше номинального напряжения обмотки трансформатора со стороны питания или того ответвления, на котором установлен переключатель. Если подводимое напряжение ниже номинального, то для трансформатора это не представляет опасности, но для потребителей электроэнергии это нежелательно, так как приводит к уменьшению накала ламп — уменьшению освещенности и к увеличению тока в двигателях. Повышенное напряжение нежелательно как для потребителей из-за перекала ламп и увеличения потерь в двигателях, так и для самого трансформатора из-за увеличении индукции в магнитопроводе, увеличения пропорционально квадрату напряжения потерь на намагничивание и местных перегревов листов стали магнито-провода, приводящих к повреждению изоляции между листами и возникновению «пожара» стали. Повышение напряжения приводит к увеличению тока холостого хода, связанному с возрастанием составляющих высших гармоник, которые искажают форму кривой напряжения и вызывают увеличение амплитудного значения кривой напряжения, что может оказаться опасным для изоляции. Значительное повышение напряжения становится опасным для изоляции обмоток особенно напряжением.

Поэтому, исходя из реального режима работы электросети, выбираются ответвления трансформатора таким образом, чтобы колебания подведенного напряжения в процессе эксплуатации не превышали +5% номинального значения напряжения данного ответвления. Кроме того, напряжение не должно превышать максимальное рабочее напряжение для данного класса.

Поскольку обмотки трансформатора рассчитаны на определенный номинальный ток, соответствующий номинальной мощности, ток при работе на любом ответвлении обмотки должен быть не более номинального (не считая режима перегрузок).

Некоторые типы мощных повысительных трансформаторов, предназначенных для работы в блоке с генераторами, не имеют ответвлений на стороне высшего напряжения. Изменение напряжения достигается регулированием напряжения генератора, подводимого к трансформатору, причем разрешается перевозбуждать трансформатор не более чем на 10% сверх номинального напряжения.

Колебания напряжения на стороне вторичного напряжения не регламентируются, однако они не превышают колебаний на стороне первичного напряжения. Только уровень напряжения, около которого происходят колебания, будет ниже за счет падения напряжения в самом трансформаторе. Для того чтобы при изменении подводимого к трансформатору напряжения на вторичной обмотке напряжение оставалось приблизительно постоянным, необходимо изменять число витков первичной обмотки. Это достигается переключением ответвлений обмотки соответственно подводимому напряжению, т. е. чем выше подводимое напряжение, тем большее число витков должно быть включено в работу.

Трансформаторы по виду регулирования напряжения или переключения ответвлений разделяются на две группы; с переключением без возбуждения (ПБВ), т. е. на отключенном от сети трансформаторе, и с переключением под напряжением и под нагрузкой (РПН), т. е. на работающем трансформаторе.

Переключатели ПБВ выполняются как строенными или трехфазными — с одним общим приводом, выведенным на крышку трансформатора, так и однофазным— с выводом на крышку трансформатора привода каждой фазы отдельно. Привод таких переключателей представляет собой колпак с рукояткой и с указателем положения. На неподвижной части корпуса нанесены метки, соответствующие положению контактов переключателя.

Приводы переключателей в рабочем положении обязательно должны быть застопорены. Поэтому для выполнения переключения необходимо вывести трансформатор из работы (отключить его от напряжения), отвернуть стопорные болты (два или четыре) на колпаке и повернуть колпак в необходимое положение, следя за тем, чтобы указатель положения на колпаке точно установился против необходимой метки. Положение фиксируется пружинами контактов, поэтому для поворота нужно приложить некоторое усилие (но не более усилия одного человека) для преодоления нажатия пружин. После переключения на требуемое положение колпак следует снова застопорить болтами. При установке стопорных болтов колпак привода уже не должен смещаться с установленного положения. Несовпадение отверстий под болты на корпусе с отверстиями в колпаке свидетельствует о том, что привод установлен неправильно по отношению к переключателю или сместился во время переключения. В таком случае необходимо выяснить, в чем дело, и без устранения неполадки не включать трансформатор в работу.

Переключатели всех трех фаз переключаются поочередно и должны быть обязательно поставлены в одинаковое положение. Поворот колпака привода за крайние положения недопустим. Крайние положения определяются упором колпака в стопорный штифт. Чтобы случайно не сломать стопор, запрещается прикладывать усилие более чем усилие руки одного человека, применять рычаги, передвигать колпак посредством ударов молотком и т. п.

Боковой привод с приводной рукояткой или штурвалом действует посредством конической шестеренной передачи на переключатель одной фазы или па переключатели всех трех фаз сразу. В первом случае имеются три независимых привода, во втором случае один общий штурвал. Вынесенные вниз приводы позволяют ускорить переключения, так как не требуется подниматься на трансформатор.

Порядок оперирования с боковым приводом такой же: освободить специальным ключом до отказа стопор, повернуть рукоятку или штурвал до необходимого положения переключателя и затем снова завернуть стопорный штифт на место. Для перехода к высшему положению (например, с третьего на четвертое) штурвал нужно вращать против часовой стрелки, а для перехода к низшей ступени — по часовой стрелке. Для переключения с одной ступени на соседнюю нужно сделать один оборот.

Положение переключателя определяется по нониус-ному диску, расположенному на вертикальном валу около штурвала. Переключения производятся также усилиями не более одного человека.

После окончания переключения, выполняемого переключателем любого типа, необходимо проверить целость цепи каждой фазы мегомметром, чтобы убедиться в наличии контакта в переключателе.

Устройства для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) могут быть неавтоматическими или автоматическими. При наличии автоматики переключение ответвлений осуществляется автоматически в зависимости от уровня напряжения в сети в соответствии с уставкой реле напряжения, являющимся измерительным органом. Например, устройство РНТ-9 действует при снижении напряжения до 70—75% номинального. Эго устройство предназначено для автоматической стабилизации напряжения. Неавтоматическое устройство требует выполнения переключений персоналом дистанционно со щита управления в соответствии с колебанием напряжения на шинах.

Дистанционное управление позволяет осуществить встречное регулирование напряжения, т. е. с возрастанием нагрузки повышать напряжение для компенсации падения напряжения в трансформаторе и сети и, наоборот, при уменьшении нагрузки снижать напряжение.
Устройства регулирования напряжения, т. е. переключатели ответвлений (серии РНТ), выполняются заводом на различные токи и классы напряжения, но по принципу действия мало отличаются друг от друга и поэтому обслуживание всех типов устройств ведется почти одинаково. Имеется различие в числе ступеней, величине ступени, применении для привода механизма электродвигателя постоянного (РНТ-18) или переменного тока (РНТ-9, РНТ-20), некоторые различия в схемах управления.

Для дистанционного перевода переключающего механизма со щита управления на одну ступень необходимо повернуть рукоятку переключателя на панели щита внужном направлении до упора и затем отпустить рукоятку. При удержании рукоятки в крайнем положении переключающий механизм продолжает двигаться непрерывно до достижения соответствующей крайней ступени. Цикл переключения на одну ступень выполняется за 3 сек. При выполнении переключения необходимо следить за сигнализацией. На время переключения с одной ступени на другую загорается красная сигнальная лампа, которая горит все время, пока переключающий механизм не закончит цикл переключения, и гаснет, когда переключатели встанут в рабочее положение. В случае заедания или остановки механизма в середине цикла красная лампа будет гореть, сигнализируя неисправность. В таком случае необходимо быстро закончить переключение, пользуясь ручным приводом, так как длительное прохождение тока через реактор может в ряде случаев привести к повреждению его.

При окончании движения переключающего механизма на щите управления сигнализируется положение переключателя, т. е. номер ступени, на которой установлен переключатель.
В случае неисправности моторного привода или отсутствия питания электродвигателя переключательное устройство может быть приведено в действие ручным приводом посредством рукоятки, находящейся на стенке правой двери шкафа привода механизма, укрепленного на баке трансформатора. Рукоятку следует надеть на выступающий конец горизонтального вала до полного зацепления с вертикальным штифтом вала. Для переключения необходимо повернуть рукоятку в необходимом направлении соответственно указателям, нанесенным на пластинке, надетой на вал.

Для. переключения на одну ступень различных механизмов требуется различное число оборотов. Так, например, для устройства РНТ-9—1 оборот, для устройства РНТ-13, РНТ-20 — 4 оборота, а для устройства РНТ-18 — 8 оборотов. Для уменьшения обгорания контактов скорость вращения должна быть не менее 1 оборота в секунду. Перед выполнением операции вручную необходимо рукоятку переключателя управления в шкафу привода механизма поставить в положение «ручное». После ручного переключения следует убедиться по указателю положения в шкафу привода, что переключение окончено, снять рукоятку и, укрепив ее на двери, плотно закрыть двери шкафа.

Применять ручное управление следует только в случае крайней необходимости, так как необходимая скорость переключения, обеспечиваемая при дистанционном управлении, не всегда может быть достигнута. Поэтому, например, устройство РНТ-18 не разрешается переключать вручную под нагрузкой, так как вследствие малой скорости вращения (для перевода на одну ступень требуется 8 оборотов рукоятки) возможна затяжка горения дуги при разрыве контактов контактора. Ручной привод РНТ-18 может применяться только для наладки.

Если при дистанционном управлении поворот переключателя на щите управления не вызывает переключения, необходимо проверить не переведен ли механизм на работу от ручного управления. Если при этой проверке обнаружено, что электродвигатель работает вхолостую от ошибочного дистанционного импульса со щита, его следует сначала остановить, выключив пакетный выключатель в шкафу привода механизма, а затем перевести привод с ручного на дистанционное управление переключателем в шкафу привода.

Все механизмы РПН снабжаются счетчиками переключений. Необходимо вести учет произведенных переключений, так как после 5 ООО переключений завод требует произведения ревизии контактов со спуском масла из бачка контакторов и устранения выявленных ненормальностей.

При регулировании напряжения под нагрузкой необходимо следить за тем, чтобы напряжение на выводах обмоток не превышало максимального рабочего напряжения для данного класса напряжения. Особенно это относится к автотрансформаторам, у которых при регулировании напряжения посредством вольтодобавочного трансформатора, включаемого в нейтраль, получается так называемое «связанное» регулирование. При регулировании напряжения на одной из автотрансформаторных обмоток автоматически эти колебания напряжения передаются во вторую автотрансформаторную обмотку. При этом может оказаться, что несмотря на недостаточный уровень напряжения в одной обмотке, в другой достигнут предел по максимальному рабочему напряжению.

В автотрансформаторах, у которых регулирование осуществляется посредством встроенного устройства на линейном выводе, связанного регулирования не получается и на вторичной стороне напряжение может поддерживаться в требуемых пределах без опасения превзойти предел по другой связанной обмотке.

Выполнение операций по переключению ответвлений под нагрузкой недопустимо производить во время работы трансформатора с перегрузкой, при которой ток больше номинального тока переключающего устройства. Так как переключающие устройства одного и того же типа используются для трансформаторов различной мощности, то для некоторых трансформаторов допустимый ток переключающего устройства больше номинального тока трансформатора и в этом случае переключение при некоторой перегрузке трансформатора может быть допущено. Но на ряде трансформаторов номинальные токи переключающего устройства и обмотки трансформатора одинаковы ил\и близки по величине. В этих случаях переключения при перегрузке производить нельзя.

Регулирование напряжения под нагрузкой у двух и более параллельно работающих трансформаторов следует производить одновременно, если это выполняется посредством автоматического устройства. Если же автоматического устройства нет, то переключение следует производить последовательно, не допуская, однако, разницы в ступенях ответвлений более чем на одну ступень, чтобы ограничить уравнительный ток наименьшей величиной. Например, если нужно перевести переключатель обоих трансформаторов на три ступени, следует на одном переключать на одну ступень, затем на втором на ту же ступень, затем снова на первом еще на одну ступень и т. д. до установки обоих переключателей на одинаковой ступени. Если возможно (при близком расположении ключей управления), то переключение следует делать одновременно, воздействуя на оба переключателя, но сразу не более чем на одну ступень.