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

с учетом этой нагрузки, соответственно задавшись вели­

чиной коэффициента /СВрУставки реле напряжения для малой и полной на­

грузок соответственно U'v и U"p могут быть выбраны по формулам

и у ; = у ,.„ ( 1 ± щ ) м .

где г/н.р— номинальное напряжение реле, в; U' и U"— расчетные значения отклонений напряжения на шинах при малой и полной нагрузках (% номинального напря­ жения) . Знак минус в скобках берется для случая, когда уровни напряжения на шинах принимаются ниже номи­ нального напряжения сети (например, в режиме малых нагрузок).

Для обеспечения относительно плавного перехода от нормальных уровней напряжения к более высоким мож­ но применить многоступенчатое встречное регулирова­ ние. При этом число токовых реле принимается с таким расчетом, чтобы на каждую ступень 'встречного регули­ рования (или нагрузку, при которой следует перейти на новый уровень напряжения) настраивалось отдельное реле тока.

Ток трогания последующих ступеней должен быть больше тока трогания предыдущих ступеней, так чтобы

Г т <С1\ <С/р!Р> а напряжение, прикладываемое к ка­

Метод ступенчатого встречного регулирования отли­ чается простотой и малыми затратами, связанными с установкой дополнительных токовых реле, и поэтому может быть рекомендован для трансформаторов, обору­ дованных автоматическим управлением процессом пере­ ключения. На рис. 53 показаны графики изменения на­ пряжения и нагрузки регулируемого трансформатора при встречном регулировании. Схема управления транс­ форматора дополнена одним реле тока, что дает воз­ можность, кроме поддержания напряжения на одном неизменном уровне, получить также одноступенчатое встречное регулирование по току нагрузки. Рассмотрен­ ные схемы с применением простых реле тока работают надежно и могут найти применение на действующих

133

Рис. 53. График изменения напряжений, мощности и тока ре­ гулируемого трансформатора при одноступенчатом встреч­ ном регулировании напряжения по току нагрузки.

установках. Недостатком метода встречного регулирова­ ния по общему току нагрузки трансформатора является непредвиденное понижение напряжения на шинах при внезапном отключении одной из отходящих линий и сни­ жении общей нагрузки подстанции. В этом случае по­ требители, оставшиеся в работе, будут получать зани­ женное напряжение. Устранить указанный недостаток схемы можно, применив соответствующее шунтирование участков регулировочного сопротивления, используя для этой цели блок-контакты масляных выключателей отхо­ дящих линий.

б) Компенсаторы падения напряжения

Изменение напряжения на выводах трансформаторов в соответствии с колебаниями нагрузки в некоторой уда­ ленной точке сети (обычно центре нагрузок) может быть выполнено с помощью довольно простого устройства, схема которого представлена на рис. 54. Действие при­ бора приводит к срабатыванию регулятора и компенса­ ции падения напряжения в линии от места установки регулятора до расчетной точки. Поэтому приборы, схе­ ма которых аналогична представленной на рис. 54,а, получили название компенсаторов падения напряжения. Компенсатор состоит из последовательно соединенных активного гк и реактивного дгк сопротивлений, включен­ ных во вторичную цепь трансформатора тока и подклю­ ченных к измерительному трансформатору напряжения.

Зная коэффициенты трансформации трансформато­ ров тока пти напряжения пп, можно так подобрать ве­ личины активного и реактивного сопротивлений компен­ сатора, чтобы в соответствующем масштабе заменить ими полное сопротивление линии от места установки ре­ гулятора до рассматриваемой точки:

где гл и А'л — активное и реактивное сопротивления уча­ стка линии от места установки регулятора напряжения до центра нагрузки.

Ток нагрузки, проходя по регулируемым сопротивле­ ниям компенсатора, создает падение напряжения, кото­ рое и учитывается основным реле напряжения. В зави­ симости от способа включения элементов компенсатора

135

к контрольно-измерительному органу реле напряжения будет подведена сумма или разность измененного напря­ жения линии и падения напряжения на элементах ком­ пенсатора. В результате все устройство будет по-разно­ му реагировать на увеличение нагрузки, снижая или, на­ оборот, повышая выходное напряжение регулятора.

136

проходит по ним в одном направлении и складывается с током компенсатора /к.

Падения напряжения в элементах компенсатора уравновешиваются э. д. с. трансформатора напряже­

ния Ет.

Из векторной диаграммы рис. 54,6 следует, что при

постоянном значении £ т и правильном подборе пара­ метров компенсатора увеличение тока / п приведет к сни­

жению напряжения, подводимого к реле Йр. При этом реле срабатывает на повышение и поднимет уровень на­ пряжения на вторичной стороне трансформатора. Та­ ким образом, при согласном включении элементов ком­ пенсатора он работает с «возрастающей» характеристи­ кой, обеспечивая повышение напряжения трансформа­ тора с увеличением внешней нагрузки.

Рассматривая схему рис. 54,а с измененной поляр­ ностью реактивного элемента компенсатора (показано пунктиром), можно заметить, что знак падения напря­ жения на этом элементе изменился на обратный (схема реверсированного реактанса компенсации). При этом возрастание тока нагрузки вызовет соответственное уве­

личение напряжения Uv, прикладываемого к реле, и оно сработает на снижение напряжения (векторная диаграм­ ма рис. 54,б). Регулятор при этом будет работать по «спадающей» характеристике, воспринимая рост нагруз­ ки как повышение напряжения. Это свойство реверсиро­ ванного реактанса компенсатора, как будет показано ни­ же, широко используется при параллельной работе ре­ гулируемых трансформаторов для снижения выходного напряжения при возрастании уравнительного тока, воз­ никающего между ними.

Как видно из рис. 54, компенсатор падения напряже­ ния состоит из трансформатора тока и двух сопротив­ лений, настраиваемых в соответствии с требованиями регулирования напряжения. Изменяя соотношения меж­ ду активным и реактивным сопротивлениями, можно до­ биться поддержания одинаковых уровней напряжения с учетом изменения состава нагрузки.

Необходимый выбор уставок компенсатора обычно производится с учетом реального максимума нагрузок сети. Учитывая, что при сезонных колебаниях нагрузки, а также за счет развития распределительных сетей ее

137

максимум может изменяться, приходится периодически 1—2 раза в год корректировать уставку компенсатора падения напряжения в процессе эксплуатации.

в) Компенсация падения напряжения по сумме нагрузок

В часы наибольших нагрузок особенно целесообразно встречное регулирование напряжения с учетом измене­ ния нагрузок отдельных отходящих линий или потреби­ телей. Измерительный элемент регулятора напряжения при этом должен содержать схему компенсации напря­ жения, реагирующую на нагрузку тех отходящих линий, потребители которых предъявляют более жесткие требо­ вания к качеству напряжения. Заслуживает рассмотре­ ния регулятор напряжения, измерительный элемент ко­ торого содержит устройство суммирования нагрузок от­ дельных линий и схему компенсации напряжения по этим нагрузкам. Схема измерительного элемента такого регулятора показана на рис. 55. Напряжение регулируе­ мой цепи от трансформатора напряжения подается на изолирующий трансформатор 1, с которого оно через установочный реостат и устройство компенсации напря­ жения 3 подается на выпрямительный мост 4. Промежу­ точный трансформатор компенсирующего устройства имеет несколько первичных обмоток (по числу сумми-

138

руемых нагрузок) и одну вторичную обмотку, включен­ ную на переменное активное сопротивление. Напряже­ ние сети через стабилизирующее устройство 2 в качестве эталонной величины подается на второй выпрямитель­ ный мост 5; выпрямленное напряжение после филь­ тров Cj и С2 сравнивается на сопротивлении 6. Если регулируемое напряжение равно эталонному, то ток че­ рез сопротивление 6 не протекает; в противном случае в контуре течет ток, направление которого зависит от знака разности напряжений. Схема компенсации паде­ ния напряжения воспринимает увеличение нагрузки регулятора как снижение напряжения и вызывает подъем напряжения на шинах (регулятор работает по возрастающей характеристике).

Появление разности напряжения на сопротивлении 6 и знак этого падения напряжения отмечаются элемен­ том усиления, который состоит из двух частей: повыше­ ния напряжения (триоды Тх и Т2) и понижения напря­ жения, (Г3 и Ti).

Если на сопротивлении 6 разность напряжения отсут­ ствует, триод 7] остается открытым через сопротивле­ ние Я'2, а триод Т2 закрыт. При этом исполнительное реле напряжения находится в уравновешенном положе­ нии. При изменении напряжения на входе на базу Tj по­ ступает плюс напряжения и этот триод начинает запи­ раться; одновременно увеличивается ток через триод 72> который отпирается. При полном отпирании триода Т2 притягивается реле Р' и включается элемент выдержки времени, который состоит из конденсатора, неоновой лампы и сопротивления. Дальнейшее действие схемы происходит по известному принципу.

При понижении напряжения на входе регулятора аналогично срабатывают триоды 73 и 74.

Преимуществом этой схемы является стабильность зоны нечувствительности, что обеспечивает высокое ка­ чество регулирования напряжения. Постоянство поддер­ жания регулируемого напряжения с изменением темпе­ ратуры окружающего воздуха задается специальным установочным устройством, однако при значительных колебаниях температуры может потребоваться также

•температурная компенсация.

Рассматриваемая схема регулятора может быть при­ менена и для параллельной работы нескольких транс-

139

форматоров. При этом, как и в релейных схемах, им­ пульс на переключение подается регулятором одновре­ менно, а повторное срабатывание разрешается только при завершении всеми переключателями цикла переклю­ чения. Для этого предусматривается последовательное включение блок-контактов приводов всех трансформато­ ров с катушками реле Р' и Р" во избежание подачи по­ вторного импульса на переключение отдельного трансформатора.

Схема подобного регулятора напряжения может най­ ти применение на трансформаторах, не оборудованных аппаратурой автоматического регулирования напряже­ ния под нагрузкой.

г) Встречное регулирование напряжения по двум параметрам

При встречном регулировании напряжения на выво­

в тех точках сети, где подключены потребители с графи­ ками нагрузки, отличающимися от общих графиков на­ грузки питающей подстанции. В этих случаях, а также при регулировании на трехобмоточных трансформато­ рах, когда встречное регулирование на стороне низшего напряжения может вызвать нежелательные повышения напряжения на стороне среднего напряжения, приходит­ ся прибегать к ограничению верхних уровней напряже­ ния в процессе эксплуатации трансформаторов. Такое регулирование с контролем уровней напряжения в двух точках (или регулирование по двум параметрам) может выполняться с помощью автоматического устройства типа УАРТН, предназначенного для регулируемых под нагрузкой трансформаторов независимо от их мощности (разработано на кафедре релейной защиты и автома­ тики МЭИ). Устройство выполнено на бесконтактных элементах и имеет только два выходных электромехани­ ческих реле, включенных в цепи управления привод­ ным электродвигателем (для работы механизма в сто­ рону «выше» или «ниже»).

Наличие двух измерительных органов, работающих по принципу токовой компенсации, позволяет, кроме ос­ новного регулирования напряжения, осуществлять так­ же запрет на повышение напряжения в какой-либо кон-

1 4 0

трольной точке сети. Схемой УАРТН (рис. 56) разре­ шается повышение напряжения трансформатора лишь в том случае, если оба измерительных органа подают сигнал «выше», воспринимаемый исполнительным меха­ низмом переключателя. Снижение напряжения трансфор­ матора может осуществляться по команде любого изме­ рительного органа независимо друг от друга. Таким образом, логическая схема автоматического устройства

Рис. 56. Структурная схема бесконтактного устройства для авто­ матического регулирования напряжения трансформатора.

матор с регулированием напряжения под нагрузкой.

содержит два элемента — И и ИЛИ, которые могут ис­ пользоваться в зависимости от назначения регулятора.

В тех случаях, когда ограничивать уровни напряже­ ния по верхнему пределу не требуется, оба измеритель­ ных органа включаются параллельно и настраиваются на одинаковые величины срабатывания.

Использование для встречного регулирования напря­ жения устройств, подобных УАРТН, позволяет учиты­ вать требования отдельных потребителей и в ряде слу­ чаев позволит отказаться от установки для этих потре­ бителей индивидуальных регулирующих устройств, что даст известные экономические преимущества.

1 6 . П А Р А Л Л Е Л Ь Н А Я Р А Б О Т А Р Е Г У Л И Р У Е М Ы Х Т Р А Н С Ф О Р М А Т О Р О В П О Д Н А Г Р У З К О Й

а) Общие положения параллельной работы регулируемых трансформаторов

С ростом нагрузок и развитием энергосистем важное значение приобретают вопросы параллельной работы

141

различного оборудования, в частности, трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой.

Установка двух и более трансформаторов должна быть обоснована заранее технико-экономическими расче­ тами при проектировании.

Основным затруднением, возникающим при парал­ лельной работе трансформаторов, является соблюдение равномерного распределения нагрузки между ними. При параллельной работе даже одинаковых по мощности и конструкции регулируемых трансформаторов эта равно­ мерность может быть нарушена при их работе на раз­ личных ответвлениях, т. е. с разными коэффициентами трансформации. При этом в обмотках трансформаторов неизбежно возникнут уравнительные токи, ограничиваю­ щие возможность их дальнейшей загрузки. Величину этого тока для случая двух совершенно одинаковых трансформаторов в общем случае можно определить из выражения

ШШ

[ ур ■

где ZTp — полные сопортивления; ик— напряжения ко­ роткого замыкания трансформаторов; AU — разность вторичных напряжений трансформаторов, a U и I — но­ минальные значения напряжения и тока трансформа­ торов.

Если трансформаторы отличаются по мощности, то значение уравнительного тока может быть получено из

здесь а — коэффициент, характеризующий разницу вто­

номинального тока большего трансформатора к номи­ нальному току меньшего трансформатора.

Наименьшая возможная величина AU для двух регу­ лируемых трансформаторов определяется размером одной ступени регулирования, равной 2—2,5%, и, таким образом, уже превышает величину ±0,5%, допустимую

142