Меню

Силового трансформатор переключатель напряжения

Особенности работы пбв трансформатора и расшифровка

Пбв трансформатора расшифровка

Потребители электрической энергии более эффективно работают при номинальном напряжении. Однако это условие для всех довольно сложно. Допустимым у потребителей является его отклонение до +5%. Чтобы достигнуть значения напряжения, близкого по значению к номинальныму, численность витков обмоток трансформатора изменяют. Осуществить это можно двумя способами:

  • Связь регулировки напряжения с изменением количества витков
    • Место установки анцапфы
    • Способы ПБВ трансформатора
    • Эксплуатация и ремонт устройств
  • используя устройство ПБВ трансформатора;
  • регулируя напряжение под нагрузкой.

Связь регулировки напряжения с изменением количества витков

Имеется несколько методов поддержки значения напряжения у потребителей в надобных пределах. Среди них особое место занимает способ его регулирования. Достоинства этого способа являют собой:

  • улучшение режима напряжения у потребителей;
  • увеличение допустимой потери напряжения;
  • повышение качества электроэнергии, которая доставляется потребителям.

Пбв трансформатора

При проектировании электрических сетей выбирают средства, границы и степени регулировки, место установки регуляторов, а также систему их автоматизации.

Значение первичного и вторичного напряжения прямо пропорционально зависит от числа витков обмоток, в которых оно протекает:

U 1 / U 2 ≈W 1 / W 2,

где U 1, U 2 — соответственно первичное и вторичное напряжение;

W 1 / W 2 — соответственно количество витков первичной и вторичной обмотки

Анцапфа трансформатора это

Из этого вытекает, что для изменения напряжения на выходе трансформатора необходимо менять количество витков одной из обмоток. Благодаря этому обмотка, которая будет задействована в переключении, производится с ответвлениями.

Несмотря на простоту процесса, существуют и некоторые трудности. При переключении с одного ответвления на другое ни в коем случае нельзя разрывать цепь тока. Одновременно с этим требованием запрещается, чтобы контакты переключателя замкнули два соседних ответвления, иначе короткого замыкания этой части обмотки не избежать. А это, в свою очередь, приведёт к её повреждению из-за возникнувших больших токов.

Существует два способа для удовлетворения этих условий: переключение ответвлений обмоток после отключения от сети всех его обмоток и во время работы, при нагрузке.

Основные понятия о пбв трансформатора

ПБВ трансформатора имеет очень простую расшифровку, которая заключается в первых буквах слов — «переключение без возбуждения». Это означает, что все переключения необходимо проводить у трансформатора, который отсоединён от источника питания.

Но также широко известно другое название устройства пбв трансформатора — анцапфа. Анцапфа (переключатель) — это устройство, с помощью которого число витков обмотки допустимо изменить для регулирования выходного напряжения.

Переключатель предназначен для того, чтобы изменить коэффициент трансформации в пределах 5%, меняя задействованную в работе численность витков обмотки высокого напряжения.

Место установки анцапфы

Особенности работы пбв трансформатора и расшифровка

У трансформаторов, которые имеют многослойную цилиндрическую обмотку при мощности до 560 кВА, месторасположение анцапфы находится возле нулевой точки.

Если трансформатор изготовлен мощностью до 1000 кВА, напряжением до 10 кВ и имеет непрерывные обмотки, применяют обратную схему с ответвлением около нулевой точки.

В трансформаторах свыше 1000 кВА и 35 кВ, применяется схема с регулировочным ответвлением в средине обмотки. При этом анцапфа состоит из трёх элементов. Они размещены на общей оси один поверх другого. Переключатель замыкает одновременно пару контактов в любой фазе. Этот вид конструкции переключателя наиболее дешёвый и менее габаритный.

Чтобы токи при переключении были невысокими, анцапфу всегда необходимо устанавливать в обмотку высокого напряжения. Этим достигается изготовление отводов и переключателя устройства более компактных габаритов. При этом витков у обмотки высокого напряжения намотано гораздо больше, благодаря чему достигается более высокая точность регулировки.

При переключении анцапфы с одной ступени на другую поворачивают рукоятку переключателя. Она расположена на крыше бака.

При регулировке способом без возбуждения отключение трансформатора вначале со стороны низкого, а затем высокого напряжения является обязательным условием.

Привод рукоятки переключателя закрыт колпаком. Около показателя рукоятки нанесены обозначения +5%, «Ном», —5%. При повороте показателя рукоятки на указание +5% включаются в действие все витки обмотки. При показании «Ном» — на 5% меньше. При установке на обозначение -5% в работе витков обмотки на 10% меньше.

В некоторых типах трансформатора вместо обозначений +5%, «Ном», -5% указываются цифры I, II, III. В таком случае показание I соответствует +5%, II — «Ном», III — 5%.

Если мощность трансформаторов находится в пределах от 25 до 6300 кВА, то их исполняют с ответвлениями при ручном переключении для регулировки напряжения в границах ±5% со ступенями по 2,5%.

Способы ПБВ трансформатора

Переключение трансформатора без возбуждения можно выполнить двумя способами:

  1. Изменение напряжения при помощи первичной обмотки.
  2. Регулирование установкой анцапфы во вторичной обмотке.

Место установки анцапфы

Если изменение напряжения производят с помощью первичной обмотки, то анцапфу устанавливают в ней. Этот метод находит применение только в понижающих трансформаторах. Этот метод носит также наименование регулирование напряжения изменением магнитного потока.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения переноска для

Невзирая на потерю напряжения в обмотке, можно принять U 1 ≈ Е 1. Электродвижущая сила в первичной обмотке меняться не будет из-за неизменных параметров: частоты и напряжения сети:

Е 1 = 4,44 f W 1 Ф м

Учитывая, что изменений частоты при работе не предвидится, произведение W 1 Ф м изменяться не будет. Поэтому магнитный поток можно уменьшить при подсоединении большего количества витков первичной обмотки. Например, чтобы достичь падения напряжения на зажимах вторичной обмотки на 2,5%, необходимо количество витков первичной обмотки увеличить на 2,5%.

Ответвляющие зажимы понижающих трансформаторов могут обеспечить надбавку +10%. Для этого к ним нужно подсоединить -5% витков.

К примеру, в зависимости от того зажима, к которому подсоединяется переключающее устройство, процент надбавки для понижающего трансформатора напряжением 10 кВ будет меняться.

Зажим Напряжение сети, В Надбавка, %
+5% или I 10500
«Ном» или II 10000 -5
-5% или III 9500 +10

Второй метод применяется в повышающих трансформаторах. Обмотка низкого напряжения (первичная) подключена к сети.

Если частота и напряжение неизменны, магнитный поток будет стабильным, а электродвижущая сила Е 2 будет изменяться в соответствии с изменением витков вторичной обмотки в зависимости от формулы:

Е 2 = 4,44 f W 2 Ф м

Формула свидетельствует о том, что если уменьшается количество витков на зажимах вторичной обмотки, то и напряжение уменьшится. Анализ формулы подтверждает, что численность витков и значение напряжения прямо пропорциональны.

Способы ПБВ трансформатора

Очень часто в повышающих трансформаторах для получения наивысшего напряжения уже подключено и учтено необходимое количество витков. Поэтому при работе вхолостую повышающий трансформатор будет без надбавки.

Эксплуатация и ремонт устройств

В трансформаторах 10% их поломок составляют неисправности, связанные с повреждением контактной системы анцапфы:

  • Неплотное прилегание движимых и недвижимых частей контактов. Это происходит из-за снижения контактного давления, вследствие чего на поверхности контактов образуется оксидная плёнка.
  • Со временем место соединения регулировочных ответвлений с частями переключающего устройства ослабевает.
  • В течение продолжительного срока эксплуатации прочность соединения регулировочных ответвления и обмотки уменьшается. Основной причиной является некачественная пайка.

Эксплуатация и ремонт устройств

Все эти факторы приводят к нагреванию места повреждения, что впоследствии может вызвать аварийную поломку всего трансформатора. Поэтому техническое обслуживание и ремонт оборудования анцапфы занимают достойное место среди остального оборудования.

Первой операцией при ремонте устройства переключателя является осмотр. Оценивание состояния неподвижных и подвижных контактов необходимо, так как они в течение продолжительного времени при работе находятся в трансформаторном масле. Из-за этого покрываются оксидной плёнкой. Для её удаления необходимо основательно очистить контакты ветошью, которая предварительно была смочена очищенным бензином. Если контакты обгорели и оплавились, их заменяют новыми, которые можно приобрести, а можно изготовить самостоятельно. При самостоятельном изготовлении важным условием является подбор материалов для контактов, аналогичных по качеству заводским.

После замены повреждённых деталей затягивают крепления, проводят проверку на отсутствие заклинивания, правильности соприкосновения подвижных и неподвижных контактов, обновляют надписи возле крышки переключателя.

После выполнения всех операций наладки анцапфы необходимо испытание качества её работоспособности. Для этого производятся переключения на все ступени в течение десяти циклов. Помех в работе устройства прослеживаться не должно.

Несовершенством всех настоящих способов регулирования без возбуждения является то, что для переключения ветвей надо отключать трансформатор от источника питания. Это создаёт перебои в поставке электроэнергии потребителям.

Общераспространённым является метод регулирования напряжения под нагрузкой.

Источник



Переключатель ПБВ – краткая характеристика, особенности эксплуатации

Переключатель ПБВ служит для регулировки напряжения силового трансформатора с целью поддержания требуемой величины напряжения у потребителей, питающихся от данного силового трансформатора. Рассмотрим вкратце принцип работы переключателя ПБВ.

Как известно, величина напряжения прямо пропорциональна количеству витков обмотки силового трансформатора. Изменяя количество витков обмотки, изменяется коэффициент трансформации и соответственно напряжение на данной обмотке. Переключатель ПБВ представляет собой устройство, осуществляющее ступенчатое переключение между ответвлениями витков обмотки трансформатора.

Силовой трансформатор

ПБВ – переключение без возбуждения, то есть данным устройством осуществляется изменение величины напряжения при полном отключении трансформатора от питающей сети.

Устройство ПБВ может быть установлено как на обмотке высокого напряжения, так и на обмотке низкого напряжения. ПБВ устанавливается преимущественно на обмотке высокого напряжения по нескольким причинам.

Основное преимущество установки устройства ПБВ на обмотке высокого напряжения заключается в том, что на данной обмотке ток значительно ниже, чем во вторичной обмотке низкого напряжения и соответственно сам переключатель ПБВ, устанавливаемый на стороне высокого напряжения, более компактный и проще конструктивно. Кроме того, большее количество витков на обмотке высокого напряжения позволяет более точно выбрать ступени регулировки напряжения.

Читайте также:  Чему равно допустимое сопротивление для сетей переменного тока напряжением до 1000в

Изменение напряжения на вторичной обмотке понижающего трансформатора происходит по причине изменения напряжения питания, поступающего на обмотку высокого напряжения. В связи с этим также предпочтительнее устанавливать переключатель ПБВ на обмотку ВН – как обмотку, на которой происходит изменение напряжения.

Устройство ПБВ в большинстве типов трансформаторов позволяет регулировать напряжение на обмотке низкого напряжения в пределах от ?5 % до +5 %. На силовых трансформаторах малой мощности регулировка напряжения в пределах данного диапазона осуществляется при помощи двух ответвлений, а на более мощных трансформаторах — посредством переключения между четырех ответвлений, которые осуществляют регулировку напряжения шагом 2,5 %. Существуют отдельные типы силовых трансформаторов, в которых переключатель ПБВ имеет больший диапазон регулировки напряжения и соответственно большее количество ступеней переключателя.

Как переключать ПБВ силового трансформатора

Как и упоминалось выше, ПБВ – это переключение без возбуждения. Поэтому при необходимости регулировки напряжения на трансформаторе в первую очередь необходимо снять нагрузку с трансформатора и полностью отключить его от сети. Также для безопасности выполнения работ должен быть обеспечен видимый разрыв со всех сторон, с которых может быть подано напряжение на трансформатор, а также установлены защитные заземляющие устройства.

Переключатель ПБВ имеет, как правило, ручной привод и фиксатор, препятствующий самопроизвольному смещению рукоятки привода. Также ПБВ конструктивно имеет устройство, обеспечивающее фиксацию переключателя строго в выбранном положении, что позволяет избежать плохого контакта ответвлений в выбранном положении переключателя.

Для перевода ПБВ в другое положение необходимо освободить фиксатор привода и повернуть ручку привода в необходимое положение переключателя и вернуть фиксатор в исходное положение.

Переключатели ПБВ, конструктивно имеющие электропривод, переключаются дистанционно подачей управляющих импульсов. При этом данными переключателями можно управлять и в ручном режиме.

При необходимости изменения напряжения у потребителя необходимо учитывать, что при помощи ПБВ можно изменять напряжение на обмотке низкого напряжения в небольшом пределе (от ?5 % до +5 %). В случае возникновения ситуации, когда в сети наблюдаются значительные отклонения напряжения, изменение напряжения осуществляется на питающей подстанции либо на более крупных объектах, если отклонения напряжения наблюдаются у большего количества потребителей.

Трансформатор на подстанции

Преимущества и недостатки

Переключатель ПБВ является более компактным и простым в устройстве и соответственно более надежным, по сравнению с устройством регулировки напряжения под нагрузкой (РПН).

Основной недостаток ПБВ – необходимость полного снятия напряжения с силового трансформатора для производства цикла переключения ответвлений. В связи с этим силовые трансформаторы с ПБВ применяются преимущественно в сетях, где требуется нечастая регулировка напряжения, как правило, во время сезонных изменений нагрузки, а также при условии, что категория надежности электроснабжения потребителей позволяет осуществить кратковременное обесточивание трансформатора.

В то же время при питании потребителей от двух независимых источников (или двух трансформаторов) или наличии резервного источника питания данным недостатком можно пренебречь, так как в таком случае при необходимости переключения устройства ПБВ можно кратковременно перевести нагрузку на другой источник питания.

Еще одним недостатком является окисление контактов ответвлений переключателя ПБВ в процессе эксплуатации силового трансформатора. Окисление контактов приводит к увеличению сопротивления контактируемых поверхностей и в конечном итоге это может привести к аварийной ситуации – к внутреннему повреждению или срабатыванию газовой защиты (при наличии таковой). Во избежание данной негативной ситуации рекомендуется не менее двух раз в год отключать трансформатор от сети и делать несколько циклов переключений устройством ПБВ для удаления окисной пленки с поверхности всех контактов.

Другие способы изменения напряжения

Помимо переключателей ПБВ для изменения напряжения используются устройства РПН, которые позволяют регулировать напряжение под нагрузкой. Устройства РПН позволяют изменять напряжение на вторичной обмотке в более широком диапазоне.

Для более эффективной работы устройства РПН могут иметь конструктивно токоограничивающие реакторы или токоограничивающие резисторы.

На силовых трансформаторах может быть реализовано автоматическое регулирование напряжения (АРН). Эта функция реализуется устройством РПН, которое управляется в автоматическом режиме специальными устройствами РЗА.

Существует еще один способ регулировки напряжения – последовательное включение к трансформаторам регулировочных (вольтдобавочных) трансформаторов. Данный способ более дорогостоящий и сложный в реализации, поэтому в энергетике практически не применяется.

Источник

Устройство и принцип работы реечного переключателя обмоток ПБВ у силового трансформатора

Декабрь 21st, 2016 Рубрика: Высоковольтное электрооборудование, Электрооборудование

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Читайте также:  Нормальное напряжение обозначают буквой

В статье про приемо-сдаточные испытания трансформатора ТМГ11-1600 я рассказывал, что переключение ответвлений обмоток у силового трансформатора осуществляется с помощью переключателя ПТРЛ.

Регулирование ступеней напряжения производится в ручную на стороне высокого напряжения (ВН) в пределах от -5% до +5% (ступенями по 2,5%) от номинального напряжения 6-10 (кВ) без возбуждения (ПБВ), т.е. при обязательном отключении силового трансформатора от сети, причем, как по высокой стороне (ВН), так и по низкой (НН).

Регулирование напряжения по высокой стороне (ВН) позволяет упростить конструкцию переключателя из-за меньших токов по сравнению с обмоткой низкого напряжения (НН). Кроме того, обмотка высокого напряжения (ВН) имеет гораздо больше витков, а значит регулирование напряжения можно осуществлять гораздо точнее.

В основном, переключатели ответвлений выполняют на 3 или 5 ступеней регулирования, среднее положение у которых всегда соответствует номинальному напряжению.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_1

При проведении очередных приемо-сдаточных испытаний у подобного трансформатора, правда чуть меньшей мощности (ТМЗ-630/10У1), у нас не проходили полученные значения омических сопротивлений обмоток ВН постоянному току, т.е. разница в измеренных сопротивлениях между фазами была существенная и значительно превышала норматив в 2%, причем на всех положениях переключателя ПБВ.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_2

ПУЭ, Глава 1.8, п.1.8.16.4 и ПТЭЭП, Приложение 3, п.2.5:

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_3

РД 34.45-51.300-97 «Объем и Нормы испытаний электрооборудования», 6-ое издание, п.6.8:

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_4

В связи с этим было решено слить масло, вскрыть крышку трансформатора и проверить контакты в переключателе ПБВ. Вот я и решил заодно показать Вам устройство и принцип работы переключателя, как говорится не на словах, а на деле.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_5

В рассматриваемом трансформаторе ТМЗ-630/10У1 установлен переключатель ПБВ реечного типа.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_8

Помимо переключателей реечного типа, существуют переключатели и барабанного типа, но о них я расскажу Вам как-нибудь в другой раз, по мере подходящего случая.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_12

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_13

Реечный переключатель расположен внутри трансформатора (в масле) прямо под крышкой бака, а его рукоятка выведена наружу.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_6

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_7

Как я и говорил в начале статьи, переключение ответвлений обмоток происходит по высокой стороне (ВН).

Вот высоковольтные вводы (ВН) трансформатора.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_10

А вот их вид, но уже при слитом масле внутри бака трансформатора.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_11

Заодно покажу Вам и низкую сторону (НН).

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_20

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_21

Мне не удалось найти чертеж конструкции переключателя именно нашего трансформатора ТМЗ-630/10У1. Зато на глаза мне попался чертеж аналогичного (похожего) реечного переключателя ПТРЛ с 6 выводами на каждую фазу.

ПТРЛ расшифровывается, как:

  • П — переключатель
  • Т — трехфазный
  • Р — реечный
  • Л — лимбовый привод

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_9

Как видите, конструкция реечного переключателя обмоток ПБВ достаточно простая. На нижней неподвижной рейке установлены 18 выводов (6 на каждую фазу).

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_14

К каждому выводу подключено соответствующее ответвление от обмотки, согласно ниже представленной схемы («звезда» без нуля — Y).

ispytaniya_silovogo_transformatora_tmg11-1600_kva_испытания_силового_трансформатора_тмг11-1600_кВА_25

Над неподвижной рейкой расположена подвижная рейка, на которой установлены 3 контактных перемычки (на каждую фазу своя перемычка).

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_15

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_16

Подвижная рейка соединена с валом ручного привода, при повороте которого она перемещается с определенным шагом через зубчатый сегмент и замыкает своими контактами (перемычками) соответствующие выводы ответвлений обмоток.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_17

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_18

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_22

Фиксация положения рукоятки переключателя на определенной ступени осуществляется специальным фиксирующим устройством, расположенным на баке трансформатора.

Вернемся к нашей проблеме, по причине которой омическое сопротивление первичных обмоток постоянному току имели неодинаковые значения и выходили за рамки нормы.

Согласно руководства по эксплуатации реечных переключателей, пружины, прижимающие подвижный контакт (перемычку) должны быть сжаты на 1/3 длины от их разжатого состояния, а винты, сжимающие пружины должны быть законтрагаены. Видимо, со временем длительной эксплуатации гайки немного ослабли и, соответственно, ослаб сам контакт, что и давало разброс параметров по омическому сопротивлению.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_19

В итоге сжимающие пружины и гайки затянули соответствующим образом, после чего все замеры пришли в норму.

Помимо представленной в статье схемы первичной обмотки «звезда» без нуля (Y), существует и схема «треугольника» (Д), причем переключение обмоток которой осуществляется аналогичным реечным переключателем с 6 выводами на фазу.

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_23

Ниже представлено еще две схемы, где переключение обмоток также происходит с помощью реечного переключателя ПТРЛ, но только с 5 выводами на фазу.

Схема соединения ответвлений обмоток по схема «звезда» без нуля (Y):

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_25

Схема соединения ответвлений обмоток по схема «звезда» с нулем (Y0):

pereklyuchatel_obmotok_pbv_переключатель_обмоток_пбв_24

Теперь Вы представляете себе устройство реечного переключателя и как происходит переключение обмоток трансформатора. Если у Вас напряжение в сети снизилось (увеличилось) меньше (больше) предельно-допустимого значения, то переключив ступени переключателя ПБВ можно привести выходное напряжение силового трансформатора в нормируемое значение.

Принцип работы реечного переключателя ответвлений обмоток у трансформатора более наглядно продемонстрирован в видеоролике.

Источник