Рассчитать параметры настройки (уставки) автоматического регулятора напряжения трансформатора (АРНТ)

Автоматическое регулирование напряжения трансформаторами с РПН

Автоматическое регулирование напряжения трансформатором с РПН осуществляется изменением коэффициента трансформации путем переключения ответвлений регулировочной обмотки, т.е. ступенчато. Ступень регулирования отечественных трансформаторов .

На трансформаторах с РПН устанавливаются автоматические регуляторы напряжения, которые подают команды на переключение. Эти регуляторы имеют зону нечувствительности и выдержку времени.

Зона нечувствительности выбирается так, чтобы после переключения ответвлений трансформатора на одну ступень изменение регулируемого напряжения было меньше величины (см. рис. 3.1):

Практически .

Рис. 3.1. Изменение напряжения на выводах трансформатора с РПН

В противном случае напряжение после переключения может выйти за противоположную границу зоны нечувствительности и произойдет излишнее действие регулятора в обратном направлении.

Выдержка времени необходима для предотвращения лишних переключений при кратковременных выходах напряжения из зоны нечувствительности регулятора.

Величина обычно равна 1-3 мин. Наряду с регуляторами, имеющими независимую выдержку времени, разработаны конструкции АРНТ с ограниченно зависимой временной характеристикой.

Среди разнообразных конструкций регуляторов наиболее совершенными являются микропроцессорные и полупроводниковые АРНТ. Бесконтактные регуляторы не изнашиваются от многократных запусков при кратковременных колебаниях напряжения и имеют существенно меньшее потребление по сравнению с электромеханическими регуляторами.

.

Рис. 3.2. Функциональная схема регулятора напряжения трансформатора с РПН

Функциональная схема простейшего бесконтактного регулятора напряжения двухобмоточного трансформатора с РПН приведена на рис. 3.2. Регулятор присоединяется к измерительным трансформаторам TV и TA через промежуточные трансформаторы TLV и TLA. При отклонениях напряжения два выходных реле регулятора посылают в привод переключателя ответвлений сигналы “выше” (Р1) или ”ниже” (Р2) с выдержкой времени, создаваемой органом выдержки времени ОВВ. При аварийных снижениях напряжения (на 20-30%) сигнал “выше” блокируется.

Рассмотрим принцип действия основных элементов регулятора.

Измерительный орган регулятора (датчик отклонения напряжения – ДОН) может реагировать на изменение:

- напряжения в месте установки регулятора;

- геометрической суммы напряжения в месте установки регулятора и падения напряжения от тока линии в эквивалентном сопротивлении устройства токовой компенсации (УТК);

- напряжения в месте установки регулятора с коррекцией от тока в питающей линии.

Усилитель с релейной характеристикой реагирует на значение при , - на значение при . В пределах , определяющего зону нечувствительности регулятора, и не действуют.

Устройство токовой компенсации осуществляет имитацию падения напряжения в распределительной сети от центра питания, где установлен регулятор, до точки, в которой нужно поддерживать напряжение. Активное и индуктивное сопротивления сети могут имитироваться различными по характеру сопротивлениями, например, только активными, а необходимые фазы составляющих падения напряжения получают подбором соответствующих фаз тока.

На рис. 3.3, а показана схема устройства токовой компенсации с использованием токов трех фаз. Напряжение на входе измерительного органа регулятора

,

где – напряжение компенсации, вводимое в регулятор,

Векторная диаграмма напряжений схемы токовой компенсации при симметричной нагрузке построена на рис. 3.3, б. Из векторной диаграммы видно, что

,

так как отстает от напряжения на угол , а опережает его на . Здесь – ток линии; , – активное и реактивное сопротивления линии.

А) б)

Рис. 3.3. Устройство токовой компенсации с использованием токов трех фаз:

а – схема, б – векторная диаграмма

Таким образом, напряжение, подаваемое на вход регулятора, пропорционально напряжению у потребителя в некоторой точке сети, определяемой расчетом.

Сопротивления УТК рассчитываются по следующим формулам:

;

,

где , , , – коэффициенты трансформации измерительных и промежуточных трансформаторов тока и напряжения.

Применяется и приближенная компенсация, когда независимо от соотношения на сопротивление УТК подается ток отстающей фазы (, если регулятор включен на ). Уставка токовой компенсации при этом рассчитывается по формуле

,

где – номинальное напряжение на шинах подстанции;

– напряжение на нагрузке при и отключенном АРН;

, – номинальный ток и коэффициент мощности нагрузки.

Напряжение на нагрузке рассчитывается по формуле

,

,

где , – активная и реактивная мощности нагрузки.

Коэффициенты трансформации определяют исходя из номинального вторичного тока 5 А и напряжения 100 В. Номинальный первичный ток ТА выбирается по шкале: 30, 50, 100 А.

Кроме рассмотренного простейшего регулятора напряжения, применяются более сложные АРНТ, обладающие большими возможностями. Так, микропроцессорные и микроэлектронные автоматические регуляторы обеспечивают возможности: дистанционного изменения набора уставок; группового регулирования параллельно включенных трансформаторов; контроля, блокировки и сигнализации при неисправности элементов собственной схемы и электроприводов РПН.