Главная » Энергетика » Регулирование напряжения у силовых трансформаторов

Регулирование напряжения у силовых трансформаторов

Приветствую вас, читатель моего сайта ceshka.ru

В этой статье я хочу рассказать вам как регулируется напряжение у силового трансформатора 110/10 кВ- под нагрузкой.

Для тех кто вообще не в теме объясняю о чем вообще идет речь.

Электроэнегрия от электростанции (АЭС, ТЭЦ, ГРЭС и т.п.) передается по опорам воздушных линий на многие сотни километров к подстанции (я буду вести речь о подстанции 110 000 Вольт), где установлены понижающие трансформаторы – очень большие и очень мощные. 

Эти трансформаторы понижают напряжение (в моем примере до 10 000 Вольт) и передают электроэнергию дальше, но уже на более короткое расстояние- в пределах 10-40км до следующего понижающего трансформатора, который преобразует уже высокое напряжение 10 кВ в низкое трехфазное напряжение 400 Вольт, которое и идет по проводам к нам в дома.

Так вот, к трансформатору 110/10 кВ, установленному на подстанции, присоединяется очень много нагрузки- это может быть целый сельский район или часть большого города.

Нагрузка в течении дня и в течении времен года постоянно меняется и очень сильно.

Например в зимний период многие сельские жители обогреваются электрокотлами, поэтому потребляемый ток гораздо больше чем летом.

Или есть утренние и вечерние часы максимума нагрузок когда люди просыпаются или наоборот приходят с работы, включают электроприборы- потребление электроэнергии сильно возрастает. В течении дня нагрузка снижается и иногда даже в разы меньше чем утром или вечером.

Что происходит с понижающим трансформатором при увеличении нагрузки

А ничего с ним не происходит))) Как понижал он напряжение- так и продолжает понижать- так уж он устроен.

На первичную обмотку (обмотка высокого напряжения) подается 110 000 Вольт, а со вторичной (обмотка низкого напряжения) снимается 10 000 Вольт.

Это идеальный вариант, когда напряжение на первичной обмотке стабильное и не меняется, а нагрузка вторичной обмотки или очень мала или ее совсем нет (трансформатор работает в режиме холостого хода).

На самом деле это совсем не так.

В действительности высокое напряжение на первичной нагрузке постоянно меняется в небольших пределах- 110-117кВ

А так как коэффициент трансформации у трансформатора величина неизменная, то получается что и на вторичной обмотке 10 кВ напряжение тоже колеблется так сказать “в ногу” с первичным напряжением.

А вслед за этим колебания напряжения передаются следующим понижающим трансформаторам 10/0,4 кВ…

И так эти колебания дойдут и до наших квартир и напряжение колебалось бы пропорционально с высоким напряжением 110 кВ.

И было бы у нас в розетках то 180 Вольт, то 250 и бесперестанно бы оно изменялось в течении суток. Думаю что никому не понравится когда свет в доме постоянно меняет яркость, как в том анекдоте- то потухнет, то погаснет, то совсем не загорит)))

Почему изменяется напряжение 

А изменяется напряжение от нагрузки, от того, какая мощность подключена к трансформатору.

Кто дружит с физикой тот знает- чем больше мощность, тем больше ток. В свою очередь увеличение значения электрического тока приводит к тому, что увеличивается падение напряжения в проводниках электрического тока.

Это  обмотки трансформатора,  провода воздушной линии электропередачи, силовые кабеля и т.п.- на них происходит основное падение напряжения.

Что это такое падение напряжения

Говоря упрощенно и что бы было понятнее- это энегрия(причем активная!)  выделяемая в виде тепла.

Приведу пример. Для каждого сечения провода есть максимальный допустимый ток. Если к медному проводу сечением 2,5 кв. мм  подключить однофазный электротел мощностью 9 кВт с потребляемым током 9000:220=41 ампер, то провод очень сильно будет греться.

Материал, из которого изготовлен провод- медь оказывает активное сопротивление электрическому току.

По закону Ома- электрический ток прямо пропорционален изменениям напряжения, поэтому при подключении электрокотла на этом участке провода увеличивается и напряжение и происходит нагрев провода.

Не понятно? Давайте еще подробнее. Допустим сопротивление провода0 1 Ом. Ток как уже определили- 41 ампер.

Тогда на проводе напряжение составит U=R*I= 41 Вольт

Это и есть падение напряжения на проводе. При этом будет выделяться мощность в виде тепла P=U*I=41*41=1681 Ватт

А это целый электрообогреватель мощностью 1,7 кВт!!!

Конечно такая рассеиваемая мощность в проводе приводит к перегреву и плавлению изоляции. Именно поэтому для каждого сечения ток ограничен.

В данном случае для 2,5 кв.мм допустимый ток 25-27 ампер.

Из всего вышесказанного следует:

При увеличении нагрузки- увеличивается ток и увеличивается падение напряжения и  потери энергии в проводах

Другими словами- часть напряжения и энергии до наших розеток просто не доходит, а выделяется в воздух в виде тепла…

А сейчас самое важное!

Что бы компенсировать такие неизбежные потери энергии, на вторичной обмотке силового трансформатора повышают напряжение.

То есть повышают напряжение выше 10 000 Вольт- до 11, а то и больше киловольт. Тогда даже и если часть энергии “теряется” в проводах, у нас в квартирах и домах напряжение находится в пределах нормы- около 220 Вольт.

Как регулируется напряжение

Как можно изменять вторичное напряжение на понижающем трансформаторе? Можно изменять напряжение, подводимое к первичной обмотке- тогда на вторичной оно будет изменяться прямо пропорционально.

Но этот вариант не подходит, так как у трансформаторов, подключенных к сети 110 кВ разная загруженность- у одних может быть 100% нагруженность, у других- 20-50% и т.д.

И при этом способе напряжение на выходе будет меняться одновременно на всех- и там где надо и там где не надо…

А трансформаторов подключено не просто много- а очень много!

Поэтому применяют другой способ.

Напряжение регулируется изменением коэффициента трансформации самого трансформатора

Изменяется количество витков первичной обмотки трансформатора.

А почему именно в первичной?

В принципе можно было бы изменять и на вторичной обмотке- коэффициенту без разницы, он все равно будет изменяться, так как будет меняться соотношение витков первичной к вторичной обмотками.

Однако изменяют именно на высокой стороне- где выше напряжение. Почему?

Все очень просто. Где выше напряжение- там меньше величина электрического тока.

А так как регулировка напряжения происходит под нагрузкой- то есть трансформатор не отключают, то при изменении витков обмотки- при коммутации- появляется электрическая дуга в месте переключения контактов.

А чем больше ток- тем больше дуга, а эту дугу надо обязательно гасить…

Кстати значения тока между первичной и вторичной обмотками различается очень значительно. Например на вторичной нагрузке ток в 300 ампер вполне допустим, а для первичной максимальный ток является 25-30 ампер.

Думаю не надо объяснять что переключать контакты при токе в 300 ампер гораздо сложнее чем при 30, согласитесь)))

А где находятся эти контакты? В баке трансформатора сделаны отводы от первичной обмотки для изменения коэффициента трансформации и выведены в отдельный отсек, где и происходит переключение с помощью специального механизма.

Снаружи на баке трансформатора прикреплен привод этого механизма, называется он

Привод РПН

РПН расшифровывается как Регулирование Под Нагрузкой. В приводе расположен электродвигатель и элементы автоматики РПН- пускатели, конечные выключатели, автоматический выключатель, клемник с контрольными кабелями и т.д.

Электродвигатель с помощью вала вращает механизм переключения. Вся работа привода РПН  контролируется автоматикой РПН.

Именно благодаря применению автоматики не требуется ручное управление- она сама следит за изменениями напряжения и при необходимости меняет коэффициент трансформации, поэтому при любой нагрузке трансформатора на выходе вторичной обмотки- необходимое напряжение.

А у нас в доме- в розетке- 220)))

Автоматикой РПН управляют специальные электронные блоки:

В них выставляются необходимые параметры работы- напряжение, выдержка времени, порог нечувствительности и т.д. В релейной защите это называется уставки.

И электронный блок уже сам определяет когда изменить напряжение, через какое время и в каких пределах, все это делается автоматически.

Так же возможно и ручное переключение РПН- непосредственно из привода около трансформатора или дистанционно- с панели управления из диспетчерского пункта.

Для этого есть специальные переключатели и ключи управления. Оперативный персонал подстанции может отключить автоматику и вручную регулировать напряжение на выходе трансформатора.

Это требуется например когда автоматика РПН выведена в ремонт или при проведении оперативных переключений, но это уже как говорится- совсем другая история)))

Специально по этой теме я снял видео непосредственно с подстанции 110/10 кВ и предлагаю вам “вживую” посмотреть как регулируется напряжение на трансформаторе под нагрузкой!

Итак, смотрим видео:

 

Узнайте первым о новых материалах сайта!

Просто заполни форму:

Ваш e-mail: *
Ваше имя: *

Отзывов: 33 на «Регулирование напряжения у силовых трансформаторов»

  1. Сергей пишет:

    Спасибо за интересную и содержательную информацию. Удачи Вам! Заходите в гости


  2. Дмитрий пишет:

    Классно!!! Каждый день обслуживаю подобное электрооборудование. Правда БАРы мы уже давно поменяли на блоки РКТ (более проще в настройке и надежны).
    Привод моторный МЗ-4 называется. Вроде болгарский. Очень качественно сделан по монтажу, но есть небольшое замечание – изнашиваются клеммы положения ступеней в самом приводе (по ним ездит металлический ролик, тем самым проделывая дорожки в латунных шайбах). Поэтому на некоторых ступенях логометр отклоняется резко в сторону. А у Вас как с этим?

    И еще, на летнее время (грозовой период) блоки РКТ выставляю в дистанционный режим управления (вместо автоматического), т.е. при изменении напряжения (дискретность +-0,15 В по вторичному напряжению трансформатора напряжения 100 В) блок РКТ выдает “подсказку” на экран повышения, либо понижения напряжения. Переключающее устройство РПН всегда делают по высокой стороне, в связи с меньшими токами коммутации. По крайней мере я никогда не встречал на опыте и в книгах, чтоб РПН устанавливали на низкой стороне. (ну может частные случаи и то редко).

    Порадовала статья. Спасибо, коллега.


  3. Владимир пишет:

    В какой раз убеждаюсь что все гениальное просто Спасибо за информацию


  4. Александр Казахстан пишет:

    Спасибо за статью!Я сам новичок в этом деле пока только учусь и еще грубо говаря в этом я чайник!Можно по подробней еще про ОРУ!Я сам обслуживаю трансфоматор 220-6 там принцып такой же только тр-ор по больше!


  5. Эмиль пишет:

    все хорошо с этими блоками, но дело в том что когда я работал в городских сетях и мы постоянно крутили анцапфы на тр-х 10/0,4 кв осенью- весной, потому что Районные сети отпускали нам то 10500, то 9500, а у нас около ста подстанций вот и покрути попробуй на всех.(((


  6. Эмиль пишет:

    а не могли бы рассказать в этой рубрике, как определяете землю на линии, кз. Каков процесс диспетчера РЭС. Если можно то по 110 и по 10 кв, если есть в чем то разница.


  7. Асылбек пишет:

    =)


  8. Константин пишет:

    Статья хорошая, расказ практически на пальцах. Но автоматическое регулирование напряжения в сетях 110кВ и выше без использования обще системной автоматики не имеет смысла, АРКТ смотрит напряжение конкретно на своих обмотках и перегоняет РПН в зависимости от этого напряжения, в следствие чего РПН чаще меняет положение чем при ручном регулировании и износ его в автоматическом режиме работы больше и приодичность ремонта меньше.


  9. admin пишет:

    Константин- все верно, общесистемная автоматика очень важна и необходима. Что бы автоматика РПН не так часто срабатывала при изменении напряжения можно например увеличить зону нечувствительности.Для конечного потребителя- то есть для нас с вами, очень важно что бы автоматика работала, иначе у нас дома напряжение может быть выше или ниже допустимого предела.

    Например у нас на ПС 110 бывает что если транзит разорван, то напряжение 110кВ. Приехал оперативник- и поднял U до положенных 10500кВ дистанционно. Затем транзит по 110 замкнули- напряжение скакнуло до 117кВ, на выходе силового транса при этом уже не 10500 а все 11200, несложно посчитать что в розетке если было 220 то станет 234В. Конечно это не много и допустимо, но у меня были примеры когда дом расположен у самой ТП и напряжение там всегда высокое- в пределах 245 Вольт, так вот в этом случае тогда у них будет уже все 260!

    А контролировать напряжение оперативник приедет лишь через сутки…


  10. Константин пишет:

    Для регулировки напряжения так же активно используются СТК (статические теристорные компенсаторы), БСК (батореи статических конденсаторов) но к сожелению эти установки несут большие потери. Такое техническое решение приятно для потребителя)), напряжение регулируется на шинах и потребитель имеет напряжение в заданных рамках.


  11. admin пишет:

    Насколько я знаю- БСК применяют для компенсации реактивки. Что бы ими напряжение регулировали- впервые слышу…


  12. Саша пишет:

    Спасибо большое за подробное обьяснение! Скажите по такому методу (когда рпн стоит на ПС 110/10 кВ), устанавливают ли РПН на ПС 10/0,4 кВ? Если да то какие именно, тоже блоки РКТ?


  13. admin пишет:

    Саша- на трансформаторной подстанции 10/0,4кВ автоматики регулирования напряжения нет. Там это делается вручную с помощью специального переключателя- изменяя кол-во витков первичной обмотки транса.


  14. Павел пишет:

    здравствуйте.будте добры ,поясните пожалуйста.решаем практикум по трансформатору,нужно сделать вывод.почему в трех случаях повышения напряжения на первичной обмотке:1.увеличивается ток;2.увеличивается мощность;3.уменьшается кэффициент мощности(cos fi).во всех трех случаях,как написал выше,зависимость от увеличивающегося напряжения.пожалуйста помогите.буду рад по скорее получить ответ)


  15. admin пишет:

    Трансформатор под нагрузкой или на холостом ходу?


  16. Дмитрий пишет:

    Чаще всего на трансформаторах 10/0,4 стоит не РПН, а ПБВ, т.е. переключение ступеней без возбуждения (напряжения). Само переключение происходит в ручную с помощью специальной рукоятки на корпусе трансформатора. Хотя я встречал и дистанционное управление на таких трансформаторах.


  17. Павел пишет:

    у вас есть опыт работы с MR приборами.


  18. Павел пишет:

    @ Павел:
    Павел говорит, что:

    у вас есть опыт работы с MR приборами.


  19. admin пишет:

    Например?


  20. Павел пишет:

    вообще, РПН или TAPCON


  21. Константин пишет:

    Вопрос автору статьи. В какую сторону изменится величина напряжения на (регулируемых) выводах АТ(Т) при регулировании напряжения с помощью РПН. А именно, как измениться напряжение на выводах при увеличении колличества витков РПН и соответственно уменьшении кол-во витков РПН, то есть к примеру какое напряжение будет при 1ом положении и последнем, ну скажем 13м положении РПН? Спасибо.


  22. admin пишет:

    Когда “гоняешь” РПН дистанционно- напряжение изменяется примерно на 100 вольт, всего ступеней переключения 19, обычно РПН ставится в среднее положение- в 8 или 9 положении. Точно сказать какое будет напряжение в 1 или 13 положении трудно так как это зависит от напряжения на обмотке ВН.


  23. Павел пишет:

    admin говорит, что:

    Когда “гоняешь” РПН дистанционно- напряжение изменяется примерно на 100 вольт, всего ступеней переключения 19, обычно РПН ставится в среднее положение- в 8 или 9 положении. Точно сказать какое будет напряжение в 1 или 13 положении трудно так как это зависит от напряжения на обмотке ВН.

    Так сразу не ответишь, надо смотреть схему трансформатора. Некоторые РПН имеют махимальной число витком на первой ступени некоторые на последий ступени. Смотрите по коэффициенту трансформации. Число ступеней РПНа может быть до 107 ступеней


  24. Алексей пишет:

    у нас РПН как рулетка! Повысить-понизить, осталось только угадать насколько положений он убежит .Обычно на 2, так как есть защита от убегания, но включил отключившийся автомат а он паразит еще на одну ступень вверх вот так с 10,2 до 10,8 спокойно загнать можно.Одним словом все старье!


  25. Алексей пишет:

    @ Саша:
    ПБВ вот и все регулирование.Отключил КТП переключил вручную, вот и все регулирование!


  26. Алексей пишет:

    @ Эмиль:
    110 земляная защита итог отключение, 10 ищем по киловольтметру, делим линию на участки выясняя место кз на землю


  27. Павел пишет:

    Алексей говорит, что:

    у нас РПН как рулетка! Повысить-понизить, осталось только угадать насколько положений он убежит .Обычно на 2, так как есть защита от убегания, но включил отключившийся автомат а он паразит еще на одну ступень вверх вот так с 10,2 до 10,8 спокойно загнать можно.Одним словом все старье!

    У вас какой РПН? На один сигнал должно быть только одно переключения, если нет функции “безпошагового переключения”. Эта функция обычно на печных трансформаторах. MR предлагает замену для устаревших РПН. http://www.reinhausen.com/ru/desktopdefault.aspx/tabid-357/179_read-335/ @ Алексей:


  28. юрий пишет:

    Опешите поподробней оперативные периключения в зру-10кВ, прошл обучение а со стожировкой и дублированием тянут)))) а работать надо.спасибо


  29. артем пишет:

    Подскажите, как переключить обмотки трансформатора на положение 2,5%. Я имею ввиду сухой транс без возбуждения. Как именно нужно переставлять перемычки.


  30. Сергей пишет:

    @ Алексей:
    Всего делов – почистить сердечники пускателей в приводе.


  31. Асеке пишет:

    Добрый день всем! Такой вопрос: рядом с моим домиком(находится в степях Казахстана), около 1,5-2км “проходит” линия в 110 000 вольт. А я живу тут без электричества. Как можно понизить для пользования себе данное электричество? И в какую примерно сумму мне это обойдется.
    Или же дешевле будет протянуть с деревни, которая от меня находится в 10 километров?


  32. Павел пишет:

    Хорошо было написано.
    Хотелось добавить, что некоторые типы РПНов способны работать с максимальным током до 3000А при напряжение ступени до 4000В.
    Советую посмотрить это видео. https://www.youtube.com/watch?v=Xwt3nYsVEbQ


  33. Николай Васильевич пишет:

    Ситуация редкая, что так оказалось, что один дом под вопросом электроснабжение. Электрофикация дорого обойдется. Если регион перспективный, подключить депутата. С моей колокольни, предлагаю решение. Воспользоваться отбором мошности от существующей ВЛ 110 кВ. Мне знаком вопрос строительства ЛЭП отбора мощности в г. Мирный. Профессора Московского ЭИ проектировали такую линию для электроснабжения для разработки алмазного месторождения.
    Приобрести и установить ТП, скажем с ТМ-25 – 40 кВА. Решение связано со многими вопросами. Самое реальное построить ТП-25. На дом хватит.
    Я имею знания теоретические и практический опыт по:
    1. Электрооборудование ЭС и подстанций.
    2.Электрооборудование и электроснабжение промпреждприятий и установок
    3. Электрооборудование и электроснабжение горнорудных предприятий как подземных (категорийных(, так и открытых.Я, техник электрик, инженер электрик и горный инженер электромеханик.


Ваш отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>