Регулирование напряжения трансформатора

Напряжение в энергосистеме при изменении нагрузки может заметно отклоняться от номинального в ту или иную сторону. Колебания напряжения даже в небольших пределах неблагоприятно сказываются на работе электрооборудования. Поэтому возникает необходимость в его стабилизации. Наиболее экономично эта задача решается путем регулирования напряжения трансформаторов, питающих узлы нагрузки. Возможны два способа регулирования напряжения трансформатора: путем изменения числа витков либо путем изменения величины потока. На практике используют первый способ. Для этой цели обмотка выполняется с рядом ответвлений (рис. 2.38). Стандартные трансформаторы средней мощности имеют пять ответвлений. Средний отвод соответствует номинальному напряжению, а остальные используются при отклонении напряжения от номинального на ±2,5 и ±5%. Трансформаторы большой мощности имеют обычно большее число ответвлений. Ответвления, как правило, выполняются на стороне высокого напряжения, что позволяет использовать более компактные переключатели (в этом случае клеммы переключателя выполняются на меньшие токи).

Расположение переключаемого участка обмотки зависит от ее конструкции. В многослойных цилиндрических обмотках отключаемые витки размещаются во внешнем слое, как показано на рис. 2.39, а, а в обмотках других конструкций ответвления располагают в средней части обмотки (рис. 2.39, б и в).

Расположение регулировочных витков в средней части обмотки обусловлено стремлением сохранить равномерность распределения поля рассеяния обмотки. Радиальные составляющие поля рассеяния и (рис. 2.40, а) создают силы и , сжимающие обмотку (рис. 2.40, б).

При симметричном поле эти силы уравновешивают друг друга. Если обмотка расположена несимметрично по высоте стержня, то равновесие сил нарушается (рис. 2.40, в). Это может привести к деформации отдельных частей обмотки или даже к ее разрушению. Расположение переключаемых витков в средней части обмотки устраняет эту опасность.

Изменение числа витков осуществляется с помощью ручного механического переключателя. Ручка переключателя устанавливается на крышке или стенке бака трансформатора. В трансформаторах с напряжением 35 кВ и выше клеммы переключателя разных фаз должны быть разнесены на значительное расстояние (рис. 2.41, а) по условию диэлектрической прочности изоляции, поэтому переключатель получается достаточно громоздким.

В трансформаторах с напряжением 6-10 кВ возможно применение более простых переключателей (рис. 2.41, б). В этом случае используют «оборотную схему» регулировочной обмотки (рис. 2.39, в), позволяющую разместить ответвления у нулевой точки схемы с выведением их в средней части обмотки.

Переключение витков с помощью переключателей (рис. 2.41) выполняется после отключения трансформатора от первичной и вторичной сети во избежание возможных коротких замыканий и значительных перенапряжений, возникающих при разрыве цепи с током.

Для регулирования напряжения включенного в сеть трансформатора под нагрузкой применяют более сложные переключатели. На рис. 2.42 показана схема переключения под нагрузкой с применением токоограничивающего реактора.

Переход с одного ответвления ( ) на другое ( ) выполняется в порядке, представленном состояниями , причем размыканию контактов переключателей и предшествует их отключение от нагрузки с помощью выключателей и . В промежуточном положении (состояние б) ток в короткозамкнутом контуре, образованном частью обмотки между ответвлениями и , ограничивается индуктивным сопротивлением реактора.

В рабочем положении (состояния а и в) ток нагрузки, протекая по параллельным цепям реактора в противоположных направлениях, не намагничивает его, поэтому индуктивное сопротивление реактора равно нулю и не оказывает влияния на работу трансформатора.