Muuntajan jännitteen säätö

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 15.7.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Muuntajan jännitteen säätö - muuntajan käämin  kierrosten lukumäärän muuttaminen . Sitä käytetään sähkönkuluttajien normaalin jännitetason ylläpitämiseen.

Useimmat tehomuuntajat [1] on varustettu jollakin laitteella muunnossuhteen säätämiseksi lisäämällä tai poistamalla kierrosten määrää.

Asetus voidaan tehdä muuntajan kierroslukukytkimellä kuormitettuna tai valitsemalla pulttiliitoksen asento, kun muuntaja on jännitteettömänä ja maadoitettu.

Kierroslukukytkimellä varustetun järjestelmän monimutkaisuusaste määräytyy sen mukaan, kuinka usein kierroksia on vaihdettava, sekä muuntajan koko ja vastuullisuus.

Sovellus

Sähköverkon kuormituksesta riippuen sen jännite muuttuu. Kuluttajien sähkövastaanottimien normaalin toiminnan kannalta on välttämätöntä, että jännite ei poikkea annetusta tasosta enemmän kuin sallitut rajat, ja siksi verkossa käytetään erilaisia ​​jännitteensäätömenetelmiä. Yksi tapa on muuttaa muuntajan ensiö- ja toisiopiirien käämien kierrosten suhdetta (muunnossuhde), koska

Riippuen siitä, tapahtuuko tämä muuntajan käytön aikana vai sen jälkeen, kun se on irrotettu verkosta , erotetaan "virittymätön kytkentä" (PBV) ja "regulation under load" (OLTC). Molemmissa tapauksissa muuntajan käämit valmistetaan hanoilla, vaihtamalla niiden välillä, voit muuttaa muuntajan muunnossuhdetta.

Vaihto ilman kuormaa

Tällaista kytkentätapaa käytetään kausikytkennässä, koska se tarkoittaa muuntajan irrottamista verkosta, jota ei voida tehdä säännöllisesti ilman, että kuluttajat eivät saa sähköä. PMB:n avulla voit muuttaa muunnossuhdetta -5 %:sta +5 %:iin. Pienitehoisilla muuntajilla se suoritetaan kahdella haaralla, keski- ja suuritehoisilla muuntajilla neljän haaran avulla, 2,5% kukin [2] .

Haarat suoritetaan useimmiten sivulla, jonka jännite muuttuu käytön aikana. Tämä on yleensä korkeajännitepuoli. Tapien toteutuksella korkeamman jännitteen puolella on myös se etu, että suuremman kierrosmäärän ansiosta ±2,5 % ja ±5 % kierrosten lukumäärän valinta voidaan tehdä tarkemmin. Lisäksi korkeamman jännitteen puolella virranvoimakkuus on pienempi ja kytkin kompaktimpi [3] . Samanaikaisesti on huomattava, että alennusmuuntajille (teho syötetään korkeamman jännitteen käämin puolelta) jännitteen säätelyyn liittyy muutos magneettivuossa magneettipiirissä. Normaalitilassa tämä muutos on mitätön.

Jännitteensäätö kytkemällä käämin kierroslukua syöttö- ja kuormapuolella on monimuotoinen: kun jännitettä säädellään muuttamalla kuormituspuolen kierroslukua, jännitteen lisäämiseksi on tarpeen lisätä kierrosten lukumäärä (koska jännite on verrannollinen kierrosten määrään), mutta kun säädellään syöttöpuolelta, kuorman jännitteen lisäämiseksi on tarpeen vähentää kierrosten määrää (tämä johtuu siitä, että verkkojännite tasapainotetaan ensiökäämin EMF:llä, ja jälkimmäisen vähentämiseksi on tarpeen vähentää kierrosten määrää).

Kytkettäessä käämihanoja muuntajan ollessa irti, kytkentälaite on yksinkertaisempi ja halvempi, mutta kytkentä liittyy kuluttajien virransyötön katkeamiseen, eikä sitä voida suorittaa usein. Siksi tätä menetelmää käytetään pääasiassa korjaamaan verkon alennusmuuntajien toisiojännitettä riippuen ensiöjännitteen tasosta tietyssä verkon osassa kausittaisten kuormitusmuutosten vuoksi [3] .

Kytkimet kierrosten lukumäärälle ilman kuormaa

Jännitteettömässä kääntökytkimessä on melko yksinkertainen laite, joka tarjoaa yhteyden valittuun käämityksen kierrosluvun kytkimeen. Kuten nimestä voi päätellä, se on suunniteltu toimimaan vain muuntajan ollessa pois päältä. Juuri tämäntyyppisellä kytkimellä on toinen slanginimi - "antsapf" (saksaksi Anzapfen - ota pois, valitse) [4] .

Koskettimien kosketusvastuksen vähentämiseksi ja stabiloimiseksi niihin ylläpidetään painetta erityisellä jousilaitteella, joka voi tietyissä tilanteissa aiheuttaa tärinää. Jos kierrosten lukumäärän kytkin ilman viritystä on samassa asennossa useita vuosia, kosketusresistanssi voi hitaasti kasvaa johtuen materiaalin hapettumisesta kosketuspisteessä (koska kupari tai kuparipohjaiset seokset (messinki) ovat enemmän usein käytetty kontaktimateriaalina, jonka oksideilla on riittävän korkea sähkövastus ja kemiallinen kestävyys) ja koskettimen asteittainen kuumeneminen, mikä johtaa öljyn hajoamiseen ja pyrolyyttisen hiilen kerrostumiseen koskettimiin, mikä lisää kontaktia entisestään. vastus ja vähentää jäähdytysastetta, mikä johtaa paikalliseen ylikuumenemiseen. Tämä prosessi voi tapahtua lumivyöryssä. Lopulta syntyy hallitsematon tilanne, joka johtaa kaasusuojan toimintaan (öljyn hajoamisen aikana paikallisissa ylikuumenemispisteissä ilmaantuvien kaasujen vuoksi) tai jopa pintavaurioon laskeutuneiden öljyn hajoamistuotteiden kiinteiden tuotteiden myötä. eristys. PBV-muunnossuhdekytkimellä (kytkin ilman viritystä) varustetun muuntajia huoltavan yrityksen henkilöstön tulee vähintään 2 kertaa vuodessa ennen talven maksimi- ja kesän minimikuormituksen alkamista tarkistaa muunnossuhteen oikea asetus [5] . Tässä tapauksessa on välttämätöntä, että kierrosten lukumäärä vaihdetaan verkosta irrotetussa tilassa, kytkin kytkettynä kaikkiin asentoihin - tämä sykli on toistettava useita kertoja oksidikalvojen poistamiseksi kosketuspinnalta ja sen palauttamiseksi takaisin määritetty sijainti [6] . Koskettimien laadun säätelemiseksi mitataan DC-käämien resistanssi. "Tehomuuntajien kuljetus, purku, varastointi, asennus ja käyttöönotto SPO ja I Soyuztekhenergo, Moskova" 1981. Edellä mainitut toimenpiteet suoritetaan myös, jos muuntaja on ollut pitkään pois päältä ja otetaan uudelleen käyttöön.

Kuorman säätö

Tämän tyyppistä kytkentää käytetään toiminnalliseen kytkentään, joka liittyy jatkuvaan kuormituksen muutokseen (esimerkiksi verkon kuormitus on erilainen päivällä ja yöllä). Muuntajan jännitteestä ja tehosta riippuen käämikytkin voi muuttaa muunnossuhteen arvoa välillä ±10 - ±16 % (noin 1,5 % haaraa kohti). Säätö suoritetaan suurjännitepuolella, koska virran voimakkuus siellä on pienempi ja vastaavasti käämikytkimen valmistus on helpompaa ja halvempaa. Säätö voidaan suorittaa sekä automaattisesti että manuaalisesti valvomosta tai lähettäjän ohjauspaneelista. Jo vuosina 1905-1920 kehitettiin laitteita kuormitettujen muuntajien jännitteensäätöön (OLTC). Tällaisten laitteiden jännitteen säätelyn periaate perustuu myös kierrosten lukumäärän muuttamiseen. Tällaisten laitteiden toteutuksen monimutkaisuus on:

Oikosuljettujen käämien virran rajoittamiseksi on käytettävä virtaa rajoittavia vastuksia. Induktoreja (reaktoreita) ja vastuksia käytetään virtaa rajoittavina resistanssina.

Käytössä olevat käämikytkimet virtaa rajoittavilla reaktoreilla

Kukin käämikytkimen vaihe, jossa on virtaa rajoittava reaktori, koostuu kahdesta kontaktorista ja yhdestä reaktorista. Tässä tapauksessa reaktori koostuu kahdesta käämityksestä, kontaktorit on kytketty kuhunkin. Normaalitilassa molemmat kontaktorit sulkevat saman koskettimen ja käämivirta kulkee näiden kahden rinnakkain kytketyn kontaktorin ja reaktorin läpi. Kytkentätoiminnan aikana toinen kontaktoreista kytkeytyy toiseen koskettimeen (vastaten haluttua ohjausastetta). Tässä tapauksessa osa muuntajan käämistä on oikosulussa - tämän piirin virtaa rajoittaa reaktori. Lisäksi samaan koskettimeen siirretään toinen kontaktori, joka siirtää muuntajan toiseen säätövaiheeseen - tämä päättää säätötoiminnon.

Käytössä olevat käämikytkimet virtaa rajoittavilla vastuksilla

Melko tärkeä parannus on-load-kytkinten suorituskykyyn tuli nopealiipaisuisen kontaktorin keksimisestä, jota kutsuttiin keksijän mukaan Janssen-periaatteeksi. Jansenin periaate tarkoittaa, että kytkimien koskettimet ovat jousikuormitettuja ja ne kytkeytyvät asennosta toiseen erittäin lyhyen kytkimen välisen kytkennän jälkeen kierrosten lukumäärää varten virranrajoitusvastuksen kautta.

Reaktorin käyttö on vaihtoehto Jansen-periaatteelle nopealla kytkentäsekvenssillä ja vastuksilla. Sitä vastoin reaktorityyppisessä kääntökytkimessä kiertävää loisvirtaa on paljon vaikeampi katkaista, mikä rajoittaa jännitepiikkiä melko paljon, mutta tämä periaate toimii hyvin suhteellisen suurilla virroilla. Tämä on päinvastoin kuin nopea kiertovastuskytkin, jota voidaan käyttää korkeammille jännitteille, mutta ei suurille virroille. Tämä johtaa siihen, että reaktorin kierroslukukytkin on tyypillisesti muuntajan pienjänniteosassa, kun taas vastuskierroskytkin on kytketty korkeajänniteosaan.

Reaktorityyppisessä kääntökytkimessä kuormitusvirrasta ja päällekkäisestä konvektiovirrasta johtuvat häviöt reaktorin keskipisteessä kahden kyseessä olevan kierroslukukytkimen välillä ovat pieniä ja reaktori voi olla pysyvästi sähköpiirissä niiden välillä. Tämä toimii väliaskeleena kahden kytkimen välillä kierrosten lukumäärälle, ja se antaa kaksi kertaa niin monta käyttöasentoa kuin kytkimien määrä käämin kierrosten lukumäärälle.

1970-luvulta lähtien on käytetty useita kierroskytkimiä tyhjökytkimillä. Tyhjiökytkimille on ominaista alhainen koskettimien eroosio, mikä mahdollistaa kierroslukukytkimien suorittamisen enemmän toimintoja pakollisten huoltotöiden välillä. Kokonaisuudessaan suunnittelusta tulee kuitenkin monimutkaisempi.

Markkinoille ilmestyi myös kokeellisia kierroslukukytkimiä, joissa kytkentätoiminto suoritetaan tehopuolijohdeelementeillä. Näillä malleilla pyritään myös vähentämään huoltoseisokkeja.

Vastustyyppisissä kääntökytkimissä kontaktori sijaitsee öljysäiliön sisällä, joka on erillään muuntajaöljystä. Ajan myötä tässä säiliössä oleva öljy likaantuu hyvin ja se on eristettävä itse muuntajan öljyjärjestelmästä; siinä on oltava erillinen paisuntasäiliö, jossa on oma ilmausventtiili.

Laite kierrosluvun vaihtamiseksi on häkki tai eristyssylinteri, jossa on useita koskettimia, joihin on kytketty ohjauskäämin kierrosten lukumäärän kytkimet. Häkin sisällä kaksi kosketinvipua liikkuvat asteittain ohjauskäämin yli. Molemmat vivut on kytketty sähköisesti kontaktorin tuloliittimiin. Toinen vipu on aktiivisen kierroslukukytkimen asennossa ja johtaa kuormitusvirtaa ja toinen vipu on kuormittamaton ja liikkuu vapaasti seuraavaan kierroslukukytkimeen. Kytkinlaitteen koskettimet eivät koskaan katkaise sähkövirtaa ja voivat olla muuntajan öljyssä.

Automaattinen jännitteensäätö

Kierroslukukytkin asennetaan jännitteen muutoksen aikaansaamiseksi muuntajaan kytkettyihin linjoihin. Ei ole välttämätöntä, että tavoitteena on aina ylläpitää vakio toisiojännite muuntajan yli. Useimmiten jännitehäviöitä esiintyy ulkoisessa verkossa - tämä on erityisen ilmeistä pitkän kantaman ja voimakkaiden kuormien yhteydessä. Nimellisjännitteen ylläpitämiseksi kaukaisissa kuluttajissa voi olla tarpeen lisätä muuntajan toisiokäämin jännitettä. Käämikytkimen ohjausjärjestelmä viittaa releen suojaukseen ja asemaautomaatioon - kierrosten lukumäärän kytkin vastaanottaa vain komennot: lisää tai vähennä. Yleensä saman aseman eri muuntajien muunnossuhteen sovitustoiminnot liittyvät kuitenkin käämikytkimen järjestelmään. Kun muuntajat kytketään rinnan, niiden kiertokytkimien tulee liikkua synkronisesti. Tätä varten yksi muuntajista valitaan johdoksi ja muut orjaksi, joiden käämikytkimen ohjausjärjestelmät valvovat johtomuuntajan muuntajasuhteen muutosta. Yleensä kierrosten lukumäärää synkronisesti vaihtamalla ne saavuttavat rinnakkaisten muuntajien käämien välisten kiertovirtojen poissulkemisen (rinnakkaismuuntajien toisiojännitteiden eroista johtuen), vaikka käytännössä kuormitusvälioton aikana. Vaihtimen toiminta, kiertovirtoja syntyy edelleen kytkennän aikana tapahtuvasta epäsovituksesta, mutta tämä on sallittu tietyissä rajoissa.

Sarjan ohjausmuuntajat (Booster-muuntajat)

Tehokkaiden muuntajien ja automuuntajien muunnossuhteen säätelemiseksi käytetään joskus säätömuuntajia (jännitevahvistimia), jotka on kytketty sarjaan muuntajan kanssa ja joiden avulla voit muuttaa sekä jännitettä että jännitteen vaihetta. Muuntajien säätöjen monimutkaisuuden ja korkeampien kustannusten vuoksi tätä säätömenetelmää käytetään paljon harvemmin.

Lähteet

  1. ↑ IEC 60076-1 "Tehomuuntajat"
  2. ↑ Rozhkova L. D., Kozulin V. S. Asemien ja sähköasemien sähkölaitteet: Oppikirja teknisille kouluille. - 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä — M.: Energoatomizdat, 1987. — 648 s.: ill. BBK 31.277.1 R63
  3. ↑ 1 2 A. I. Voldek . Sähköautot. - L., "Energia", 1974.
  4. ↑ L.A. ja R.A. Eramus. Tekninen saksa-venäläinen sanakirja. OZGIS 1931
  5. ↑ Kuluttajien sähköasennusten teknisen toiminnan säännöt. Atomizdat , Moskova 1970
  6. ↑ ABB Transformer Handbook

Kirjallisuus