РПН - Tap changer

Современный РПН трансформатора.

А переключатель ответвлений это механизм в трансформаторы что позволяет выбирать переменные передаточные числа для отдельных шагов. Это осуществляется путем подключения к нескольким точкам доступа, называемым ответвлениями, вдоль первичной или вторичной обмотки.

Переключатели ответвлений бывают двух основных типов:[1] устройства РПН (NLTC), которые необходимо обесточить перед регулировкой передаточного числа, и устройства РПН (РПН), которые могут регулировать свое передаточное отношение во время работы. Выбор ответвлений на любом переключателе ответвлений может производиться с помощью автоматической системы, как это часто бывает в случае РПН, или ручного переключателя ответвлений, что более характерно для NLTC. Автоматические переключатели ответвлений могут быть размещены на обмотке с более низким или более высоким напряжением, но для приложений генерации и передачи большой мощности автоматические переключатели ответвлений часто размещаются на обмотке трансформатора с более высоким напряжением (меньшим током) для облегчения доступа и минимизации токовой нагрузки во время работы. операция.[2]

Замена крана

Устройство РПН без нагрузки

Устройство РПН без нагрузки (NLTC), также известный как Устройство РПН без отключения (OCTC) или же Устройство РПН обесточено (DETC), является переключателем ответвлений, который используется в ситуациях, когда коэффициент трансформации трансформатора не требует частого изменения и разрешается обесточивать систему трансформатора. Этот тип трансформатора часто используется в маломощных трансформаторах низкого напряжения, в которых точка ответвления часто может принимать форму клеммы для подключения трансформатора, что требует ручного отключения входной линии и подключения к новой клемме. В качестве альтернативы, в некоторых системах процесс переключения ответвлений может быть облегчен с помощью поворотного или ползункового переключателя.

Устройства РПН также не используются в высоковольтных трансформаторах распределительного типа, в которых система включает переключатель РПН без нагрузки на первичной обмотке, чтобы приспособиться к изменениям в системе передачи в узком диапазоне от номинального номинала. В таких системах переключатель ответвлений часто настраивается только один раз во время установки, хотя его можно изменить позже, чтобы приспособиться к долгосрочному изменению профиля напряжения системы.

Устройство РПН

Устройство РПН (РПН), также известный как Устройство РПН (OCTC), является переключателем ответвлений в приложениях, где прерывание питания во время переключения ответвлений недопустимо, трансформатор часто оснащается более дорогим и сложным механизмом переключения ответвлений. Переключатели ответвлений под нагрузкой обычно классифицируются как механические, с электронным управлением или полностью электронные.

Эти системы обычно имеют 33 отвода (один в центре «Номинальный» отвод и шестнадцать для увеличения и уменьшения передаточного числа) и допускают отклонение ± 10%.[3] (каждая ступень обеспечивает отклонение на 0,625%) от номинального номинала трансформатора, что, в свою очередь, позволяет ступенчато регулировать выходное напряжение.

Механический Устройство РПН (РПН), также известный как устройство РПН (ULTC) конструкция, переключение между положениями РПН 2 и 3 вперед и назад

В переключателях ответвлений обычно используется множество избиратель ответвлений переключатели, которые нельзя переключать под нагрузкой, разбивать на четные и нечетные группы и переключаться между группами с помощью сверхмощного дивертерный переключатель которые могут переключаться между ними под нагрузкой. Результат работает как трансмиссия с двойным сцеплением, при этом избиратель ответвлений занимает место коробки передач, а дивертерный переключатель - вместо сцепления.

Механические переключатели ответвлений

Механический переключатель ответвлений физически выполняет новое соединение, прежде чем разъединить старое, используя несколько переключателей ответвлений, но избегает создания высоких циркулирующих токов за счет использования дивертерного переключателя для временного включения большого импеданса дивертора последовательно с короткозамкнутыми витками. Этот метод решает проблемы с открытыми или короткими замыканиями. В переключателе ответвлений резистивного типа переключение должно выполняться быстро, чтобы избежать перегрева переключателя. В переключателе ответвлений реактивного типа используется специальный превентивный автотрансформатор обмотка должна функционировать как импеданс дивертора, а устройство РПН реактивного типа обычно рассчитано на неограниченное время выдерживания нагрузки без ответвления.

В типичном дивертерном переключателе мощные пружины натягиваются маломощным двигателем (моторный привод, MDU), а затем быстро отпускаются для осуществления операции переключения ответвлений. Уменьшить дуга на контактах устройство РПН работает в камере, заполненной изоляционным трансформаторное масло, или внутри сосуда, заполненного находящимся под давлением SF6 газ. Переключатели ответвлений реактивного типа при работе в масле должны учитывать дополнительные индуктивные переходные процессы, генерируемые автотрансформатором, и обычно включают контакт вакуумного баллона, параллельный дивертерному переключателю. Во время операции переключения ответвлений потенциал между двумя электродами в баллоне быстро увеличивается, и некоторая часть энергии рассеивается в дуговом разряде через баллон, а не мигает через контакты дивертерного переключателя.

Некоторое искрение неизбежно, и масло в устройстве РПН и контакты переключателя будут медленно портиться по мере использования. Чтобы предотвратить загрязнение масла в баке и облегчить операции по техническому обслуживанию, дивертерный переключатель обычно работает в отдельном отсеке от бака главного трансформатора, и часто селекторные переключатели также располагаются в отсеке. Затем все ответвления обмотки будут направлены в отсек переключателя ответвлений через клеммную колодку.

Справа показана одна из возможных конструкций (тип флажка) механического переключателя ответвлений под нагрузкой. Он начинает работу при положении РПН 2, нагрузка подается напрямую через правое соединение. Переключающий резистор A закорочен; дивертер B не используется. При переходе к нажатию 3 происходит следующая последовательность:

  1. Переключатель 3 замыкается, работа без нагрузки.
  2. Поворотный переключатель поворачивается, размыкая одно соединение и пропуская ток нагрузки через резистор переключателя A.
  3. Поворотный переключатель продолжает вращаться, подключаясь между контактами A и B. Нагрузка теперь запитывается через резисторы A и B, а витки обмотки соединены перемычкой через A и B.
  4. Поворотный переключатель продолжает вращаться, размыкая контакт с дивертером A. Теперь нагрузка подается только через дивертер B, витки обмотки больше не замкнуты.
  5. Поворотный переключатель продолжает вращаться, замыкая дивертер B. Теперь нагрузка питается напрямую через левое соединение. Дивертер А не используется.
  6. Переключатель 2 размыкается, работа без нагрузки.

Затем последовательность выполняется в обратном порядке, чтобы вернуться в положение РПН 2.

Твердотельный переключатель ответвлений

Это относительно недавняя разработка, в которой тиристоры используются как для переключения ответвлений обмотки трансформатора, так и для передачи тока нагрузки в установившемся режиме. Недостатком является то, что все непроводящие тиристоры, подключенные к невыбранным ответвлениям, по-прежнему рассеивают мощность из-за их токов утечки, и они имеют ограниченный короткое замыкание толерантность. Эта потребляемая мощность может составлять несколько киловатт, что проявляется в виде тепла и вызывает снижение общего КПД трансформатора; однако это приводит к более компактной конструкции, которая уменьшает размер и вес устройства РПН. Твердотельные переключатели ответвлений обычно используются только на небольших силовых трансформаторах.

Рекомендации по напряжению

Если требуется только одно устройство РПН, точки ответвления с ручным управлением обычно выполняются на высоком (первичном) или более низком напряжении. Текущий обмотка трансформатора, чтобы свести к минимуму текущие требования к контактам. Однако трансформатор может включать переключатель ответвлений на каждой обмотке, если для этого есть преимущества. Например, в электрических распределительных сетях большой понижающий трансформатор может иметь разгрузить устройство РПН на первичной обмотке и в процессе автоматический переключатель ответвлений на вторичной обмотке или обмотках. Отвод высокого напряжения настраивается в соответствии с долгосрочным профилем системы в сети высокого напряжения (обычно это среднее напряжение питания) и редко изменяется. Отвод низкого напряжения может быть запрошен для смены положения несколько раз в день, не прерывая подачу энергии, чтобы соответствовать условиям нагрузки в сети низкого напряжения (вторичная обмотка).

Чтобы свести к минимуму количество отводов обмотки и, таким образом, уменьшить физический размер трансформатора с переключением ответвлений, можно использовать `` реверсивную '' обмотку переключателя ответвлений, которая представляет собой часть основной обмотки, которая может быть подключена в противоположном направлении (понижающий) и таким образом противодействуйте напряжению.

Стандарты, касающиеся переключателей ответвлений

ИмяПоложение дел
МЭК 60214-1: 2014Текущий
МЭК 60214-2: 2004Текущий
IEEE Std C57.131-2012Текущий
ГОСТ 24126-80 (СТ СЭВ 634-77)Текущий
МЭК 214: 1997Заменено более поздней версией
МЭК 214: 1989Заменено более поздней версией
МЭК 214: 1985Заменено более поздней версией

дальнейшее чтение

  • Хиндмарш, Дж. (1984). Электрические машины и их применение, 4-е изд.. Пергамон. ISBN  0-08-030572-5.
  • Центральное электрогенерирующее управление (1982 г.). Практика современной электростанции: Том 4. Пергамон. ISBN  0-08-016436-6.
  • Рензи, Рэндольф (июнь 1995). «Почему покупатели трансформаторов должны понимать LTC». Электрический мир.

Рекомендации

  1. ^ "Что такое трансформаторы с переключением ответвлений? Трансформаторы холостого хода и нагрузки - Circuit Globe". Цепь Глобус. 2016-05-28. Получено 2016-11-21.
  2. ^ «Устройство РПН трансформатора - Учебные пособия по ECE». Учебники ECE. Получено 2016-11-21.
  3. ^ Энергетический сектор Сименс (2016). Руководство по энергетике. Эрланген, Германия: Siemens - через http://www.energy.siemens.com/hq/en/energy-topics/publications/power-engineering-guide/.

Старые ссылки (что нужно сделать: интегрировать цитаты)

  • Рака Леви, «ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РПН», Протокол заседания рабочей группы подстанции WECC, Солт-Лейк-Сити, Юта, май 2014 г. <http://www.dii.unipd.it/~pesavento/download/ISH2009/Papers/Paper-D-16.pdf >
  • Г. Андерссон, Р. Леви, Э. Османбашич, «Динамическое испытание РПН, реакторы и реактивное сопротивление», CIRED, 22-я Международная конференция по распределению электроэнергии, Стокгольм, июнь 2013 г., документ 0338. <http://www.cired.net/publications/cired2013/pdfs/CIRED2013_0338_final.pdf >
  • Эрик Бэк, Маркос Феррейра, Дэйв Хансон, Эдис Османбашич, «TDA: двойная оценка устройства РПН», TechCon USA, Чикаго, документ D12, 2012 г.
  • Р. Леви, Б. Милович, «Динамическое тестирование РПН», Proceedings TechCon USA, Сан-Франциско 2011. <http://progusa.net/DV-Power/pdf/NOV2011/OLTC_Dynamic_Testing_P10.pdf >