Трансформации силовых и регулировочных трансформаторов

Регулирование напряжения в электрических сетях может эффективно осуществляться с помощью специальных устройств, действие которых основано на изменении коэффициента трансформации силовых (используемых для преобразования электрической энергии по уровню напряжения в сетях энергосистем, распределительных сетях и в электроустановках промышленных предприятий) трансформаторов и специальных регулировочных трансформаторов.

В соответствии с ГОСТ 11677-85 "Трансформаторы силовые. Общие технические условия" и стандартами на трансформаторы различных классов напряжений и диапазонов мощностей большинство силовых масляных трансформаторов допускают регулирование, т.е. изменение или стабилизацию напряжения, в соответствии с заданным режимом, на одной или двух обмотках. Как правило, регулирование напряжения осуществляется путем переключения ответвлений обмотки посредством переключателя. Различают трансформаторы, переключаемые без возбуждения (ПБВ) и регулируемые под нагрузкой (РПН).

Переключение без возбуждения допускается только в том случае, когда все обмотки трансформатора на время переключения отключены от сети, и осуществляется путем перестановки вручную переключателя ответвлений посредством рукоятки, выведенной на крышку бака, или перестановкой перемычек на трансформаторах малой мощности.

Регулирование под нагрузкой осуществляется на возбужденном и нагруженном трансформаторе без перерыва питания нагрузки и без отключения трансформатора от сети при автоматическом или ручном дистанционном управлении устройством РПН. При отказе дистанционного управления имеется возможность завершить операцию переключения вращая вал редуктора вручную с помощью съемной рукоятки.

При проведении расчетов режимов номинальный коэффициент трансформации  определяют как отношение номинальных напряжений обмоток при нулевом положении регуляторов напряжения:

(2.1)

где U _1ном - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора (при этом важно помнить, что первичная обмотка не всегда является обмоткой с наибольшим напряжением трансформатора);

U _2ном - номинальное вторичное напряжение при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении.

Коэффициент трансформации  может быть определен и как отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной, т.е.

где w₁, w₂ - числа витков соответствующих обмоток.

Регулирование напряжения трансформаторов осуществляется изменением числа витков первичной (или вторичной) обмотки путем переключения специальными устройствами регулировочных ответвлений обмоток. С учетом этого коэффициент трансформации понижающего трансформатора будет определяться по выражению:

(2.2)

где  - число витков регулировочной обмотки.

Таким образом, изменив коэффициент трансформации (2.2) в ту или иную сторону, можно изменить значение напряжения на вторичных шинах.
Из выражения (2.1) имеем:

(2.3)

Описанный алгоритм, принятый у изготовителей трансформаторов, предусматривает выполнение двух операций деления: сначала при определении , затем при определении . Вторая операция деления может быть заменена на противоположную – умножение, при условии, что на первом этапе мы будем искать величину, обратную , которую здесь можно обозначить как . В этом случае вместо выражения (2.3) используется выражение:

.

(2.3, а)

Экономия вычислительных ресурсов при больших размерностях решаемых задач получается существенной. Поэтому именно такой подход предусмотрен в стандарте обмена информацией между подразделениями СО-ЦДУ и реализован как в профессиональных программах расчета параметров установившихся режимов, так и в учебной программе Project 2.13, используемой при курсовом и дипломном проектировании.