книги из ГПНТБ / Поярков К.М. Регулируемые трансформаторы и их эксплуатация, 1962. - 176 с. с

устойчивой работы регулирующих устройств с напря­ жением ступени 5% оптимальный диапазон нечувстви­ тельности может быть принят равным 7%. Тогда коэф­ фициент возврата определится как

Изменяя поочередно или совместно величину R0.c и Ry, можно получить различные значения коэффициента возврата (от 0,8 до 0,96), однако для рассматриваемых конструкций трансформаторов рекомендуется принимать его в пределах 0,92—0,94. При этом следует учесть, что с изменением коэффициента возврата указанным спосо­

бом средний уровень напряжения U'— ^ ср~ ^ отп не остает­

ся постоянным. Стабильность уставок срабатывания бу­ дет также изменяться при колебаниях частоты питаю­ щего тока, что также приходится учитывать при на­ стройке схем с магнитными усилителями.

При многоступенчатом регулировании напряжения применяют два измерительных элемента, поочередно по­ дающих сигнал на прямое и обратное включение, т. е. они работают как реле максимального и минимального напряжения. Особенностью настройки таких схем яв­ ляется стремление обеспечить коэффициенты возврата каждого элемента близкими к единице. Это даст воз­ можность предельно уменьшить общую зону нечувстви­ тельности всего устройства и повысить качество регу­ лирования напряжения.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ12

12. ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

а) Общие требования

Кроме надежности в работе, к устройствам регули­ рования напряжения под нагрузкой предъявляют требо­ вания, которые в зависимости от назначения и конструк-

103

ции устройств могут быть различными. Ограничиваясь рассмотрением регулируемых под нагрузкой трансфор­ маторов средних мощностей, укажем на некоторые тре­ бования эксплуатации, которым они должны удовлетво­ рять.

В процессе эксплуатации регулируемые трансформа­ торы должны обеспечивать необходимые уровни напря­ жения в тех точках сети, где они установлены. В соот­ ветствии с режимами потребления электроэнергии эти уровни могут поддерживаться либо постоянными неза­

лирование). В процессе эксплуатации предпочтение от­ дают второму способу регулирования, обеспечивающему больший экономический эффект.

Размер встречного регулирования, а также уровни напряжения определяются только после соответствую­

работой трансформаторов с отличными от номинального коэффициентами трансформации. При этом желательно наиболее равномерно использовать имеющийся диапазон регулирования. Однако при встречном регулировании напряжения в основном будут использоваться ответвле­ ния, повышающие напряжение, что обусловлено необхо­ димостью не только скомпенсировать зависимые от на­ грузки потери напряжения в трансформаторе, но и под­ держивать выше номинального вторичное напряжение для компенсации потерь в отходящих линиях. Для обес­ печения необходимых коэффициентов трансформации напряжение, подведенное к ответвлениям, может быть выше значений, на которые рассчитана данная ступень регулирования.

Всоответствии с нормами напряжение, подводимое

кпервичной обмотке трансформатора, не должно превы­ шать значений, указанных на щитке трансформатора,

трансформатора возрастет, что может привести к увели-

104

чению потерь и нагрева, а в отдельных случаях также к искажению кривой напряжения. Поэтому при выборе режимов .работы стремятся не допускать перевозбужде­ ния магнитной системы трансформатора во избежание осложнений в его работе.

При эксплуатации регулирующих устройств стре­ мятся так выбрать уставки измерительных реле, чтобы получить необходимый регулирующий эффект при мини­ мальном числе срабатываний и, следовательно, наимень­ шем износе переключающей аппаратуры. Это достигает­ ся правильным выбором уставок среднего уровня регу­ лируемого напряжения, размера зоны нечувствитель­ ности устройства и выдержек времени. Обязательным условием является сохранение качества регулирования напряжения.

При эксплуатации, любых конструкций должны быть обеспечены возможность удобного наблюдения за рабо­ той приводного механизма, контроль числа срабатыва­ ний и сигнализация положений переключателя, а также возможность ручного аварийного переключения. Устрой­ ство должно выдерживать положенное между двумя ре­ визиями число срабатываний независимо от состава и колебаний нагрузки.

При решении вопросов регулирования напряжения с помощью специальных трансформаторов наибольший экономический эффект достигается за счет установки ми­ нимального числа таких трансформаторов, которые наи­ более полно реагируют на изменения режимов напряже­ ния и нагрузки сети. При этом предпочтение отдается многоступенчатым регуляторам напряжения, создающим необходимые добавочные напряжения в линии, размер которых зависит от принятого диапазона регулирования и может быть не только положительным, но и отрица­ тельным.

В условиях распределительных сетей наибольшее применение найдут трансформаторы, снабженные, кроме регулируемой под нагрузкой обмотки, также дополни­ тельными ответвлениями еще в одной из обмоток. За счет этих ответвлений можно так подобрать постоянный коэффициент трансформации, чтобы скомпенсировать потери напряжения в питающей сети, вызванные уда­ ленностью трансформатора, а регулируемый диапазон использовать только для компенсации изменений на­

105

пряжения, вызванных нагрузкой. Таким образом, регу­ лировочные ответвления будут использованы для соз­ дания режимов напряжения, наиболее полно отвечаю­ щих требованиям потребителей.

б) Выбор уставок регулирующего органа

Орган автоматического управления переключателя ступеней может быть настроен как для поддержания по­ стоянным регулируемого напряжения, так и для измене­ ния этого напряжения в некоторых пределах. При вы­ боре уровней напряжения, поддерживаемых регулирую­ щим органом, учитывают требования нагрузки, стремясь создать наилучшие условия по напряжению для боль­ шей части потребителей. Важным обстоятельством яв­ ляются также условия работы регулятора. Так, при зна­ чительных потерях напряжения в сети до места уста­ новки регулятора в ряде случаев трудно обеспечить до­ статочно высокие уровни регулируемого напряжения. Возможность поддержания этих уровней определяется в каждом отдельном случае, исходя из имеющегося диа­ пазона регулирования.

Для постоянства напряжения на вторичной стороне трансформатора реле регулирования напряжения или устройство, выполняющее его функции, настраивают на определенную величину, в некотором масштабе пред­ ставляющую требуемый уровень напряжения в сети. Однако фактические уровни будут отличаться от при­ нятых за счет нечувствительности регулирующего устройства, обусловленной ступенчатым характером ре­ гулирования напряжения. Зону нечувствительности молено определить как разность верхних и нижних уров­ ней напряжения от номинального при малой 6U'm и пол­ ной 6U"ш нагрузках: DH= bU'lK—bU"m.

Такое предположение справедливо, если считать, что верхний уровень напряжения является характерным при малых нагрузках, когда регулирующее устройство обыч­ но снижает напряжение, а нижний уровень имеет место при возрастании нагрузки в моменты, предшествующие переключению на более высокое напряжение. Попутно отметим, что некоторая зона нечувствительности будет иметь место и в случае так называемого плавного регу­ лирования (регуляторами с подвижной катушкой); она обусловлена выдержками времени, инерционностью ме-

106

ханизма и поэтому понятие «плавное» является чисто условным.

Задаваясь зоной нечувствительности или зная уро­ вень напряжения на шинах подстанции, определим сред­ ний уровень напряжения, на который настраивается реле:

Зная средний уровень напряжения, получим уставку реле регулирования напряжения:

где t/H.р — номинальное напряжение реле, в. Тогда, если подвести к регулирующему органу напряжение, рав­ ное £/р, последнее будет устанавливаться в равновесном положении и будет посылать сигнал на переключение, когда отклонения выйдут за пределы диапазона нечув­ ствительности, т. е. будут выше 6U' или ниже 617". Та­ ким образом, средний уровень напряжения bUcv при сту­ пенчатом регулировании является величиной условной. Так как действительные уровни напряжения будут ле­ жать в пределах диапазона нечувствительности 2 )н, то на них и следует ориентироваться при дальнейшем рас­ чете уровней напряжения сети. Так, для максимальной нагрузки потерю напряжения в отходящей линии сле­ дует уменьшать на величину Du/2, имея в виду ступен­

уровни выходного напряжения регулятора выше номи­ нального напряжения сети, однако, как было замечено, размер этого превышения зависит от наличия запаса в повышающих напряжение ступенях регулирования. При этом следует также учитывать требования ближай­ ших потребителей электроэнергии, чтобы не допустить для них чрезмерного повышения напряжения в период малых нагрузок. Например, для трансформаторов на­ пряжением 35/6—10 кв наибольший допустимый уровень

вторичного напряжения будет бПСр + у- < 6U'n -f-

107

+'AU'п.т[%], где 6Ucp— средний уровень напряжения на шинах 6 —10 кв] 6U'a —'Допустимые отклонения напря­ жения у ближайшего потребителя в сети низшего на­ пряжения, а Af/'п.т — потеря напряжения в трансфор­ маторе потребителя, питающем эту сеть в режиме ми­ нимальной нагрузки. Уровень напряжения на шинах при максимальной нагрузке практически ограничивается лишь возможностями самого регулятора.

Если требуется изменение среднего уровня напряже­ ния в соответствии с нагрузкой (встречное регулирова­ ние), то расчет уставки проделывают дважды для ниж­ него и верхнего уровней напряжения. Такой расчет, а также способы выполнения встречного регулирования рассмотрены в гл. 5.

в) Выбор зоны нечувствительности

Зона нечувствительности регулирующего устройства определяет точность регулирования напряжения, а также такие показатели, как число переключений и, сле­ довательно, износ переключающего механизма. Чем меньше зона нечувствительности, тем чаще будет сраба­ тывать переключатель и качество регулирования напря­ жения будет выше. В общем случае нечувствительность регулирующего устройства в процессе эксплуатации не остается постоянной и меняется в зависимости от скоро­ сти изменения подведенного напряжения, размеров вы­ держек времени и погрешности самого устройства. Одна­ ко эти изменения незначительно влияют на величину зоны нечувствительности, которая устанавливается регу­ лировкой измерительного органа и выбирается, исходя из величины ступени регулирования и допустимой по­ грешности устройства.

Задачей выбора зоны нечувствительности уявдяется получение необходимой точности регулирования при ми­ нимальном числе переключений. Кроме того, зона нечув­ ствительности должна быть достаточной, чтобыисклю­ чить качания регулятора, и поэтому она должна быть всегда больше существующей ступени регулирования. Можно рекомендовать принимать зону нечувствитель­ ности равной не ниже 120—140'% напряжения ступени (и не выше 200%). Так, при ступенях регулирования, равных 2,5%, зона нечувствительности может быть рав-

108

на 3—3,5%, причем последнее значение даст более устой­ чивое регулирование. Точность регулирования при этом может быть определена как ±(1,5—1,75)%, что вполне достаточно для данной величины ступени.

При значительных изменениях напряжения и малой зоне нечувствительности частота переключений заметно увеличивается, переключающее устройство изнашивается быстрее и требуются более частые ревизии и осмотры переключающей аппаратуры. В этих случаях можно уве­ личить зону нечувствительности, несколько снизив об­ щую точность регулирования напряжения. Однако чрез­ мерное увеличение зоны нечувствительности может при­ вести к потере качества регулирования, когда отклоне­ ния напряжения на выходе регулятора станут весьма большими, что равносильно отсутствию регулирования напряжения вообще. На рис. 43 приведены графики из­ менения напряжений на выходе регулируемого транс­ форматора с величиной ступени регулирования 2,5% и весьма большой зоной нечувствительности (около 5,5%) и при отсутствии регулирования. Из рисунка видно, что такая низкая точность (±2,75%) равноценна отсутствию какого-либо регулирования, так как отклонения напря­ жения в обоих случаях лежат примерно в одних и тех же пределах. Таким образом, увеличение зоны нечув­ ствительности в 2 , 2 раза по сравнению с рассмотренной ступенью регулирования 2,5% является недопустимым.

Некоторое снижение числа переключений при незна­ чительном ухудшении качества может быть получено при неизменной зоне нечувствительности за счет увели­ чения выдержек времени. Выбор этой величины также имеет большое значение при эксплуатации регулирую­ щих устройств.

г) Определение выдержек времени

Выбор выдержек времени производится в зависимо­ сти от характера нагрузки и целей регулирования напря­ жения. При этом руководствуются общим положением, согласно которому регулятор должен компенсировать длительные, а не кратковременные изменения напря­ жения.

Величина выдержек времени оказывает существенное влияние на работу устройств автоматического регули-

109

рования напряжения любого типа. С увеличением вы­ держки времени резко сокращается количество переклю­ чений, общая зона нечувствительности заметно возра­ стает, а точность регулирования падает. Уменьшение вы­ держки времени повышает точность регулирования, однако частота переключений может возрасти, что вызо­ вет преждевременный износ переключающего механиз­ ма. Наилучшей будет такая величина выдержки време­ ни, которая обеспечит достаточно высокое качество регу­ лирования напряжения при минимальном числе опера­ ций переключения.

Зависимость точности регулирования и числа пере­ ключений от выдержки времени показана на рис. 44, где приведен схематический график изменения напряжения на выходе регулируемого трансформатора при различ­ ных выдержках времени и зоне нечувствительности.

При нулевой выдержке времени (случай I) число переключений для данной "зоны нечувствительности бу­ дет наибольшим, что соответствует наивысшему качеству напряжения. С увеличением выдержки частота переклю­ чений уменьшается (случаи II и III) . Если же, увеличив вполовину зону нечувствительности, оставить прежней величину выдержки времени, то, несмотря на то же чис­ ло переключений, качество напряжения ухудшается (случай IV). Таким образом, число переключений в зна­ чительной степени определяет качество регулирования напряжения.

На практике для подстанционных регуляторов при­ нимают выдержки времени в пределах 40—60 сек, при­ чем последнее значение рекомендуется заводами-изгото- вителями. Однако это крайнее значение не всегда удов­ летворяет потребителей электроэнергии, так как вызы­ вает некоторое снижение качества регулирования на­ пряжения. На рис. 45 представлены зависимости сред­ несуточного числа переключений от величины принятой выдержки времени, полученные при эксплуатации регу­ лируемых трансформаторов средних мощностей ти­ па ТМН. Более высокое качество регулирования соот­ ветствует меньшей нечувствительности и обеспечивает­ ся увеличением частоты срабатывания или за счет уменьшения выдержек времени. ■Для трансформаторов этого типа можно рекомендовать значения выдержек времени 40—45 сек, что при достаточном качестве регу­

1Н

лирования напряжения обеспечит длительную работу переключающего устройства.

При выборе выдержек времени следует также учи­ тывать характер изменения регулируемого напряжения. Так, при значительных скоростях изменения напряжения во времени (т. е. при больших углах наклона графика напряжения) отклонения напряжения в течение той же выдержки времени достигнут больших значений, чем при

Рис. 44. Схематическое изменение напряжения на входе и выходе регулятора ступенчатого типа и ча­ стота срабатывания при различных выдержках вре­ мени.

« — число переключений; Д/ —выдержки времени.

112