Выбор регулировочных ответвлений трансформаторов

Задача выбора регулировочных ответвлений трансформаторов заключается в том, чтобы при любых возможных изменениях напряжения в электрической сети обеспечить на шинах вторичного напряжения трансформатора требуемое напряжение.

Рассмотрим простейшую схему электрической сети (рис. 7.6, а). От ЦП, представленного шинами неизменного напряжения U _c=const, через линию электропередачи W и трансформатор Т питается нагрузка мощностью S _н = Р _н + jQ _н. Напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора равны соответственно U _в и U _н. Трансформатор имеет устройство РПН.

В схеме замещения сети (рис. 7.4, б) линия представлена сопротивлением Z _w, трансформатор представлен приведенным к первичному напряжению сопротивлением Z _т и идеальным трансформатором Т без потерь мощности и напряжения, изменяющим напряжение в соответствии с коэффициентом трансформации k _т. Вторичное напряжение, приведенное к обмотке высшего напряжения, обозначено U '_н. Действительное вторичное напряжение составляет U ''_н= U '_н/ k _т.

Изначально полагаем, что контакты РПН находятся на нулевом ответвлении U _{отв о}. Номинальный коэффициент трансформации

k _т= U _вн/ U _нн = U _{отв 0}/ U _нн =U '_н/ U ''_н (7.2)

может изменяться за счет РПН.

а)

б)

в)

Рис.7.6. Схема электрической сети (а), схема замещения (б) и эпюра напряжения (в)

Эпюра напряжения в сети показана на рис. 7.6, в. Напряжение на первичной обмотке трансформатора U _в отличается от напряжения cистемы U _c на величину потерь напряжения в сопротивлении Z _w

U _в= U _c–D U _zw. (7.3)

Напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора, приведенное к обмотке высшего напряжения, отличается от напряжения U _в на величину потерь напряжения в сопротивлении трансформатора Z_т:

U '_н= U _в–D U _zт. (7.4)

Действительное напряжение на вторичной обмотке составляет

U ''_н= U '_н/ k _т= U '_н U _нн/ U _вн= U '_н U _нн/ U _{отв о}. (7.5)

Пусть действительное напряжение U ''_н отличается от требуемого напряжения U ''_{н т}. Необходимо переключить РПН c нулевого ответвления U _{отв о} на требуемое ответвление U _{отв т}, обеспечивающее на вторичной обмотке трансформатора напряжение

U ''_{н т}= U '_н U _нн/ U _{отв т}. (7.6)

Из последнего выражения определяется напряжение требуемого регулировочного ответвления:

U _{отв т}= U '_н U _нн/ U ''_{н т}. (7.7)

Полученное напряжение требуемого регулировочного ответвления округляется до стандартного значения U _отв и определяется действительное напряжение на вторичной обмотке трансформатора после регулирования

U _д= U '_н U _нн/ U _отв. (7.8)

После регулирования напряжение на вторичной обмотке трансформатора изменится до требуемого значения. Из эпюры напряжения, показанной на рис. 7.6, в, видно, что регулирование напряжения эквивалентно введению дополнительного напряжения D U в схему электрической сети.

Определение стандартных напряжений регулировочных ответвлений поясним на конкретном примере. Для большинства трансформаторов с номинальным первичным напряжением U _вн=115 кВ диапазон регулирования напряжения составляет + 9.1,78 %. Для таких трансформаторов стандартные напряжения ответвлений определяются как

U _{отв i} =U _вн + i. 1,78 U _вн/100, (7.9)

где + i = + (0, 1, 2, … 9) – номера ответвлений.

Для повышения напряжения на вторичной обмотке трансформатора его коэффициент трансформации необходимо уменьшить, что соответствует знаку минус в выражении (7.8). Для понижения напряжения на вторичной обмотке трансформатора – наоборот.

В качестве примера в табл. 7.2 приведены стандартные напряжения ответвлений трансформатора с номинальным первичным напряжением U _вн=115 кВ. Данные приведенной таблицы можно использовать для определения по выражению (7.8) напряжения на вторичной обмотке трансформатора после регулирования.

Таблица 7.2