Регулирование напряжения на понижающих подстанциях с трехобмоточными трансформаторами и автотрансформаторами

Трехобмоточные трансформаторы на 110 и 220 кВ изготовляют с РПН только в обмотке ВН, а обмотка СН может иметь ответвления ПБВ для изменения коэффициента трансформации +2×2,5% от t/_CH.

Схема регулирования напряжения со стороны ВН на трехобмоточных трансформаторах такая же, как у двухобмоточных трансформаторах. Однако изменение числа витков на стороне ВН приводит к изменению коэффициента трансформации как между обмотками ВН и СН к_{т в с}, так и между ВН и НН к_{г в н} (рис. 5.9, а). Такое регулирование называется связанным (зависимым), т. е. обеспечение регулирования на одних шинах, например, на шинах НН, вынужденно меняет напряжения и на других шинах — СН. Если графики нагрузок на шинах СН и НН сходны по форме, то вполне возможно, что устройства РПН окажется вполне достаточно для регулирования напряжения в сетях обеих ступеней номинальных напряжений.

Рис. 5.9. Регулирование напряжения на подстанции с трехобмоточным.

трансформатором Выбор ответвлений РПН трехобмоточного трансформатора выполняется точно так же, как и для двухобмоточного трансформатора, с той лишь разницей, что перед этим необходимо определить, на какой из двух обмоток, СН или НН, будет регулироваться напряжение. В зависимости от этого используется одна из следующих формул:

Здесь ?/_жсл в первой формуле соответствует напряжению обмотки СН, а во второй — обмотке НН.

В случае когда требования к регулированию напряжения на обеих системах шин противоречивы, устанавливаются дополнительные средства регулирования. К ним относятся КУ (рис. 2.9, б) и специальные регулировочные трансформаторы — линейные регуляторы (ЛР), которые включаются последовательно с одной из вторичных обмоток трансформатора (рис. 2.9, в).

ЛР выпускаются мощностью от 16 до 100 МВ-А на напряжение 6… 35 кВ и предназначены для установки последовательно с нерегулируемыми обмотками трансформаторов, а также непосредственно в ЛЭП. Конструктивно по отношению к основному трансформатору эти устройства являются внешними.

На рис. 5.10 показана схема одной фазы ЛР типа ЛТДН с реверсивной обмоткой регулирования. Диапазон регулирования ЛР ±10×1,5% = ±15%.

От регулируемой обмотки (РО) через переключатели П1 и П2 питается обмотка возбуждения (ОВ) последовательного трансформатора (ПТ). В последовательной обмотке (ПО), включенной в рассечку линии, наводится ЭДС АЕ, величина которой зависит от положения переключателей на регулируемой обмотке, а направление — от положения переключателя реверсирования (ПР).

В положении, показанном на рис. 5.10, отрегулированное напряжение в линии (точка Ь) выше подведенного (точка а).

Рис. 5.10. Схема одной фазы ЛР.

Работа переключающего устройства в ЛР выполняется так же, как и в РПН двухобмоточного трансформатора. При необходимости снижения выдаваемого напряжения ЛР (точка Ь) переключатели П1 и П2 переводятся на одно ответвление вверх по направлению к ответвлению 10. После достижения последнего ответвления 10 (это соответствует регулированию 0% от 1/_ном) переключатель реверсирования ПР переходит из положения 1 в положение 2, а переключатели П1 и П2, вращаясь, но кругу (ответвления 10 и 1 являются соседними), на ответвление 1. Направление ЭДС в последовательной обмотке изменится па обратное, и передвижение переключающего устройства вверх от ответвления 1 к ответвлению К) будет приводить к дальнейшему понижению напряжения в точке Ь.

Повышение выдаваемого напряжения идет в обратном порядке.

Выбор ответвлений для ЛР, как правило, не выполняется. Так как сопротивление последовательной обмотки ЛР очень мало (см. приложение, табл. П.24), то в целях проверки эффекта от регулирования нужно просто увеличить или уменьшить подводимое напряжение к ЛР в (1 ± mAU_0Tut) раз. Здесь т — номер ответвления (, т = 0…10), а Д (/_)тп* - относительная величина ступени регулирования ЛР (для 1,5% это составляет 0,015). Таким образом, максимальная величина добавки напряжения ЛР составляет ±0,15(7 (U — величина подведенного напряжения к ЛР).

На подстанциях с номинальным напряжением 220 кВ и выше устанавливаются автотрансформаторы.

Устройство регулирования напряжения (РПН) у автотрансформаторов встраивается на линейном конце обмотки СН, что обеспечивает изменение коэффициента трансформации только между обмотками ВН и СН — к_{Т в с} (рис 5.11, а). Регулирование напряжения на обмотке НН автотрансформатора может быть выполнено путем установки ЛР последовательно с обмоткой НН или с помощью КУ.

Для выбора ответвлений РПН на автотрансформаторе следует вычислить ориентировочное напряжение ответвления.

где (У_жел — желаемое напряжение на обмотке СН; (У^^В) — напряжение на стороне СН, приведенное к напряжению обмотки ВН.

Полученное напряжение ответвления используется для подбора ближайшего стандартного напряжения ответвления.

Рис. 5.11. Схемы регулирования напряжения автотрансформатора: а — на линии со стороны СН; б — с помощью ВДТ.

Пример 5.2. Выбрать ответвление на автотрансформаторе типа АТДЦТН-125 000/220/110 с РПН в обмотке СН ±6×2% в режиме наибольших нагрузок.

Расчетная схема замещения автотрансформатора с сопротивлениями обмоток и нагрузками на сторонах СН и НН представлена на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Расчетная схема замещения автотрансформатора.

Номинальные напряжения обмоток ВН/СН/НН: 230/121/11 кВ.

Напряжение со стороны обмотки ВН в рассматриваемом режиме С/ц = 235 кВ. Желаемое напряжение на шинах СН (У_ЖС1 нс ниже 122 кВ.

Для простоты расчетов пренебрежем активными сопротивлениями обмоток, а для удобства обозначения параметров режима на схеме введем обозначения точек в начале и конце каждой ветви.

Все величины, изображенные на расчетной схеме и приведенные ниже в расчете, выражены в киловольтах, мегаваттах, мегаварах и омах. Расчеты выполним в системе Mathcad.

Расчет напряжения на обмотке СН, приведенного к напряжению обмотки ВН:

Напряжение ответвления:

Подберем стандартную отпайку. Возьмем отпайку +5:

Действительное напряжение на обмотке СН:

Это значение соответствует требуемому условию для U_c ~ С/_жел = = 122 кВ.

До 1985 г. у автотрансформаторов устройства РПН устанавливались встроенными в нейтраль (как у трехобмоточных трансформаторов), что обусловливало связанное регулирование напряжения на обмотках СН и НН. Это обстоятельство существенно ограничивало возможности регулирования на автотрансформаторах.

Иногда для регулирования напряжения в автотрансформаторах используются устройства, сходные с ЛР, которые называются вольтодобавочными трансформаторами (ВДТ), специальная обмотка которых соединяется последовательно с обмотками фаз ВН (рис. 5.11. б).

ВДТ состоит из двух трансформаторов: питающего трансформатора, состоящего из питающей обмотки (ПО) и регулирующей обмотки (РО), и последовательного трансформатора, который имеет последовательную обмотку — ПО и вольтодобавочную обмотку — (ВДО) (рис. 5.13).

Первичная обмотка питающего трансформатора может получать питание от фазы А или фаз В, С. Вторичная обмотка питающего трансформатора имеет такое же переключающее устройство, как РПН. Один конец обмотки возбуждения последовательного трансформатора подключен к средней точке (нулевому ответвлению) регулирующей обмотки, другой — к переключающему устройству ПУ.

Вольтодобавочная обмотка последовательного трансформатора соединена последовательно с обмоткой ВН автотрансформатора, и добавочная ЭДС АЕ складывается с напряжением обмотки ВН. Питание ВДТ осуществляется от обмотки НН автотрансформатора.

Регулирование с помощью ВДТ добавляет ЭДС к напряжению обмотки ВН и СН:

Рис. 5.13. Схема регулирования ВДТ для одной фазы АТ.

Если на первичную обмотку питающего трансформатора подастся напряжение фазы А, то напряжение обмотки ВН автотрансформатора регулируется по модулю (рис 5.14, а). Если питание осуществляется от фаз В и С, то ДЕ оказывается сдвинутой по фазе относительно ЭДС фазы А автотрансформатора (рис. 5.14, б).

Рис. 5.14. Векторные диаграммы фаз напряжений:

а — при продольном; б — поперечном ив — продольно-поперечном регулировании напряжения Регулирование напряжения по модулю, когда АЕ_Л и Ц__л совпадают по фазе, называют продольным. Регулирование напряжения по фазе, когда ДЕ_Л и U_A сдвинуты на 90°, называют поперечным.

Регулирование напряжения по модулю и фазе называется продольно-поперечным (рис. 5.14, в).

Регулирование напряжения по фазе имеет другие цели, чем поддержание напряжения у потребителей. Об этом будет рассказано в разделе 6.