Лабы автоматика / АРНТ

УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Автоматическое изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов производится для поддержания определенного уровня напряжения [1] на зажимах потребителей электроэнергии. Изменение коэффициента трансформации переключением ответвлений обмоток переключающим устройством происходит скачкообразно. Плавное изменение коэффициента трансформации путем изменения магнитного состояния магнитопровода его подмагничиванием иногда производят для трансформаторов небольшой мощности, предназначенных для питания специальной нагрузки,

Скачкообразное изменение коэффициента трансформации обычных силовых трансформаторов с регулированием под нагрузкой должно учитываться при выполнении воспринимающего органа регулятора; последний должен иметь зону нечувствительности, перекрывающую величину перерегулирования напряжения после переключения регулировочного устройства на одну ступень.

Регулирование должно происходить замедленно, чтобы при кратковременных колебаниях напряжения не работало без нужды переключающее устройство, частая работа этого устройства может привести к повреждению механизма. Время отработки выходной команды обычно составляет 20—30 с. Воспринимающий орган регулятора может реагировать: на изменение напряжения в месте установки регулятора; на изменение геометрической суммы напряжения в месте установки регулятора с падением напряжения от тока в эквивалентном сопротивлении, т. е. на изменение напряжения в некоторой точке электрической системы, электрически приближенной или к узловой подстанции, или к месту присоединения токоприемников; на изменение напряжения в месте установки регулятора с коррекцией тока в питающей линии или реактивной мощности.

Автоматическое изменение положения переключающего устройства трансформаторов с регулированием коэффициента трансформации под нагрузкой иногда производится также от программного устройства, установленного на подстанции или диспетчерском пункте (например, по часовому графику).

Когда трансформатор с автоматическим изменением коэффициента трансформации установлен на приемной потребительской подстанции, регулирование напряжения целесообразно осуществлять с коррекцией тока в питающей линии или реактивной мощности. Если такой коррекции нет, то регулятор, стремясь поддерживать постоянное напряжение у потребителей в случае уменьшения напряжения из-за увеличения потерь при росте нагрузки, произведет переключение регулировочного устройства силового трансформатора в сторону уменьшения коэффициента трансформации. Это вызовет увеличение тока в питающей линии и дополнительное увеличение потерь с дальнейшим уменьшением напряжения на зажимах силового трансформатора.

Наряду с принципом регулирования напряжения по критерию отклонения напряжения от предельно допускаемых значений выдвигается принцип регулирования по критерию интегрального отклонения квадрата напряжения за данный промежуток времени от установленного значения. При этом исходят из того, что народнохозяйственный ущерб от изменения напряжения по отношению к номинальному приблизительно пропорционален отклонению квадрата напряжения за рассматриваемый отрезок времени. Указанная зависимость справедлива, однако, только для некоторых типов потребителей и не может быть безоговорочно распространена для всех случаев, встречающихся на практике.

Правильность выбранного критерия регулирования может быть оценена с помощью статистических методов обработки результатов за относительно продолжительное время наблюдения. При всех условиях система регулирования не должна допускать изменения напряжения свыше значения, допускаемого нагрузкой района энергосистемы.

Принцип действия регулятора напряжения рассмотрим на примере регулятора конструкции ЦСРЗАИ Белоруссглавэнерго, отличающегося простотой выполнения (рис, 1).

1

Командные реле K.LI и KL2 управляют механизмом переключения ответвлений обмоток силового трансформатора при помощи промежуточных реле KL3, КL4 и реле времени КТ. Обмотки реле подключены на питание переменным оперативным током от измерительного трансформатора TV. Реле KL1 и KL2 — двухобмоточные поляризованные (обмотки включены встречно); суммарная МДС якоря при нормальном состоянии равна нулю, и контакты реле разомкнуты.

Рис. 1. Регулятор напряжения конструкции ЦСРЗАИ Белоруссглавэнерго: а — принципиальная схема; б — токи в обмотках реле KL1 и KL2

Одна из обмоток реле K.LI и KL2 подключена через выпрямители к зажимам измерительного трансформатора TV последовательно с обмоткой быстронасыщающегося трансформатора TS. В зависимости от напряжения U на зажимах измерительного трансформатора TV ток I1, проходящий через одну из обмоток реле KL1 и KL2, имеет резкую нелинейную зависимость (кривая / на рис. 1,б).

Вторые обмотки реле K.L1 и KL2 включены в цепь вторичных обмоток трансформатора напряжения TV и промежуточного трансформатора TLA (рис. 1,а). Первичная обмотка трансформатора TLA включена в цепь вторичной обмотки трансформатора тока ТА. Зависимость тока I2, проходящего через вторые обмотки реле KL1 и KL2, определяется кривой 2 на рис. 1,б.

Регулировка уставок производится при помощи изменения добавочного сопротивления и подбором ответвлений промежуточных трансформаторов так, чтобы при напряжении, равном напряжению уставки, токи I1 и I2 были равны друг другу; отклонение напряжения от заданного вызывает работу реле K.LI или KL2.

2

напряжением. Имеется командный блок и десять исполнительных приставок.

Принцип работы устройства для переключения батарей конденсаторов постараемся уяснить из рассмотрения релейной схемы на рис, 1.

Питание цепей управления и цепей устройства автоматики осуществляется от трансформатора напряжения, подключенного к шинам подстанции. Работа устройства может происходить на переменном оперативном токе или на выпрямленном от блока питания. На рис. 2 показан вариант с использованием выпрямленного тока. В качестве воспринимающего органа применено реле напряжения с одним замыкающим и вторым размыкающим контактами. При отключенном выключателе резистор R15 замкнут накоротко вспомогательным контактом 5 выключателя и к обмотке реле KV6 подводится междуфазное напряжение Uаb. Если это напряжение меньше напряжения возврата реле KV6 (Uреле<Uв), контакт KV6.2 замкнут, реле времени КТ7 включено и через замыкающий контакт KL4.2 спустя установленное время подает команду на включение конденсаторной батареи.

После включения батареи напряжение на шинах подстанции, как правило, возрастает; для того чтобы батарея тотчас не отключилась, автоматически при включении выключателя производится изменение уставки срабатывания реле KV6 путем включения последовательно

3

с его обмоткой резистора R15. Реле KV6 срабатывает в этом случае, только если напряжение возрастет выше увеличенной уставки срабатывания. Отключение батареи происходит после истечения времени срабатывания реле КТ8.

Время действия реле КТ7 и К.Т8 выбирается 20—30 с для исключения излишних переключений при кратковременных колебаниях напряжения.

Резисторы R16 и R.17 обеспечивают термическую стойкость обмоткам реле КТ7 и К.Т8; сопротивления включаются мгновенно контактом реле времени после того, как втянулись электромагниты исполнительных органов этих реле (в сработавшем положении реле остаются при токе меньшем, чем ток срабатывания, и несколько большем, чем ток возврата). Количество включений и отключений регистрируется счетчиками РС9 и РС10. Перевод на ручное или автоматическое управление производится при помощи накладки ХВ12. Ручное управление осуществляется ключом управления 5/7.

Релейная защита конденсаторной батареи выполняется от междуфазных коротких замыканий и перегрузок при помощи токовых реле КАТ с ограниченно зависимой характеристикой; при междуфазных коротких замыканиях срабатывает токовая отсечка, имеющаяся в реле. В цепи конденсаторной батареи 6—10 кВ, кроме того, обычно устанавливают предохранитель. Реле КА осуществляет защиту батареи от замыкания на землю.

Сигнализация работы релейной защиты выполняется при помощи сигнальных реле KHЗ. При работе релейной защиты реле KL4 размыкает включающую цепь выключателя, предотвращая возможность автоматического включения поврежденной батареи контактом реле КТ7. Реле KL4 включено с самоудерживанием. Восстановление цепи производится воздействием на кнопку SB5, размыкающую цепь самоудерживания; сработавшее состояние реле KL4 сигнализируется. Для отключения цепей автоматики предусмотрены накладки

ХВ13 и ХВ14.

При установке конденсаторных батарей следует предусматривать возможность их форсировки, т. е. резкого увеличения подключенной к сети емкости при снижениях напряжения ниже 85 % номинального. Необходимость форсировки обусловлена тем, что

выключателя 1.

4

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ВЫНОСНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ

В энергетических системах широкое применение имеют выносные трансформаторы (бустер-трансформаторы), при помощи которых осуществляется регулирование напряжения. Схемы, поясняющие процесс регулирования, показаны на рис. 4. Вторичная обмотка выносного трансформатора может включаться в рассечку линии электропередачи (рис. 4,а) или последовательно с обмотками силового трансформатора (у выводов со стороны нулевой точки силового трансформатора, рис. 4,6). Питание первичной обмотки выносного трансформатора производится от шин 3—10 кВ через регулировочный вспомогательный трансформатор TL.

а)

Рис. 4. Включение выносного трансформатора:

а — последовательно с линией электропередачи; б — то же с обмоткой силового трансформатора; б—пояснение принципа регулирования напряжения

В зависимости от того, совпадает вектор напряжения с направлением вектора регулируемого напряжения или расположен к нему под углом, осуществляется продольное или смешанное регулирование (рис. 4,е}. При смешанном регулировании кроме изменения уровня напряжения по величине производится сдвиг регулируемого напряжения по фазе. Этим достигается так называемое поперечное регулирование, которым можно устранить лишние потери мощности, возникающие из-за неоднородности параллельных линий электропередачи. Воздействие на регулировку механизма изменения коэффициента трансформации вспомогательного трансформатора можно производить вручную или автоматически.

Литература

1. Барзам А. Б. Системная автоматика. — 4-е изд., перераб. и доп.—М.: Энергоатомиздат, 1989.—446 с.; ил.

5