Теоретичні відомості

Пристрій регулювання напруги силового трансформатора під навантаженням (РПН) призначений для безрозривного переключення відпайок трансформатора (зазвичай ВН) та, як наслідок, зміни коефіцієнта трансформації, з метою підтримання необхідного рівня напруги на шинах підстанції.

За швидкісними характеристиками пристрої РПН поділяються на:

- уповільненої дії (наприклад тип РНТ);

- швидкодіючі (вітчизняні типу РНОА, РНТА та болгарські РС-2, РС-4).

Для переключення пристроїв РПН використовують реверсивні електромоторні приводи (наприклад: вітчизняні ПДП-1, ПДП-4У та інші, та болгарські МЗ-2, МЗ-4), шафи яких закріплюються на корпусі силового трансформатора та механічно зв'язані з переключаючим пристроєм. Переключаючий пристрій РПН розміщується в окремому корпусі, залитому трансформаторним маслом, або в окремому відсіку корпуса силового трансформатора. Зазвичай РПН має 9 або 19 фіксованих положень, нейтральне положення відповідає номінальному коефіцієнту трансформації.

На трансформаторах 35кВ набули широкого використання вітчизняні пристрої РПН уповільненої дії з зовнішнім приводом типу ПДП-4У, а також швидкодіючі РПН типа РНТА-35 з вмонтованим моторним приводом.

На трансформаторах 110кВ частіше за все використовують швидкодіючі пристрої РПН виробництва Болгарії типу РС-4 з зовнішнім приводом МЗ-4.

В пристроях РПН передбачаються наступні режими управління приводом трансформатора:

- місцевий;

- дистанційний;

- автоматичний;

- ручний.

Місцевий режим передбачає ручне керування приводом РПН шляхом формування команди «Убавить» або «Прибавить» за допомогою спеціальних кнопок, розташованих в шафі приводу РПН. Місцевий режим використовується в основному при наладці та при проведенні випробувань.

Дистанційний режим передбачає ручне управління приводом РПН на відстані шляхом формування команд «Убавить» або «Прибавить» за допомогою спеціальних ключів управління, розташованих на щиті управління підстанції, або в шафі автоматики РПН.

Автоматичний режим передбачає автоматичне управління приводом РПН шляхом формування команд «Убавить» або «Прибавить» за допомогою спеціального пристрою автоматики (наприклад типу АРТ-1Н, АРТ-1М, ЭРНТ, АРТ-01), який забезпечує регулювання напруги по заданому алгоритму, з метою підтримування номінальної напруги у споживачів, які живляться від даного трансформатору.

Ручний режим передбачає ручне механічне переключення приводу РПН повертанням спеціальної рукоятки приводу. Цей режим використовують при наладці, при проведенні випробувань та при відсутності напруги живлення.

З умов техніки безпеки, місцевий та ручний режим управління РПН на працюючому трансформаторі заборонені.

Автоматичне регулювання напруги трансформатора (АРНТ) дозволяє з більшою точністю підтримувати задану напругу на шинах підстанції. Задані межі допустимого відхилення контролюємої напруги називають "Зоною нечутливості", яка, зазвичай, знаходиться у діапазоні 3–4% Uном. Тобто, допустиме відхилення напруги на шинах підстанції буде складати  1,5% ( 2,0)% Uном.

Для роботи автоматики на блок автоматичного регулювання (БАР) подається опорна напруга ~100В від трансформатора напруги ТН-10кВ (ТН-35кВ), який включений на збірних шинах 10 (35) кВ підстанції, напругу на яких необхідно регулювати.

При підвищенні (пониженні) рівня напруги на шинах вище (нижче) допустимого значення, запускається таймер затримки часу каналу «убавить» («прибавить»), і після цього часу пристрій АРНТ видає на привід РПН відповідну команду («убавить» або «прибавить»). Роботу каналів «Убавить» та «Прибавить» блоку БАР можна візуально контролювати на осцилографі.

При рівні контрольованої напруги нижче «зони нечутливості» імпульси на екрані осцилографа відсутні.

При рівні контрольованої напруги, як попадає в "зону нечутливості" на екрані осцилографа буде присутній меандр з частотою 50Гц.

При рівні контрольованої напруги вище "зони нечутливості" на екрані осцилографа буде меандр з частотою 100Гц.

Витримка часу каналів «Убавить» та «Прибавить» потрібна для зменшення кількості переключень РПН при короткочасних коливаннях напруги в мережі. Команди АРНТ мають імпульсний характер.

Отримав команду «убавить» або «прибавить», привід РПН переключається на одне положення «вниз» або «вверх». Час переключення більшості приводів не перевищує 10 секунд. Видавши команду приводу на переключення, пристрій АРНТ контролює виконання команди та час переключення приводу РПН та цілісність кіл опорної напруги та самого блоку автоматики.

При необхідності компенсації збільшення падіння напруги в лініях передачі при збільшення струму навантаження (зустрічне регулювання), використовується спеціальний блок, який контролює струм навантаження та підвищує уставку БАР по напрузі на величину  U, пропорційну величині струму.

Справність приводу РПН контролюється пристроєм АРНТ по положенню блок-контактів приводу «Идет переключение», які замикаються на весь час переключення.

Отримавши від приводу РПН сигнал «Идет переключение», АРНТ запускає таймер контролю часу переключення. Не отримавши сигнал «Идет переключение» при видачі команди («прибавить» або «убавить»), пристрій оцінює як несправність приводу (на блоці БАР загорається сигнальна лампа «Рассогласование»). Затягування часу переключення приводу РПН вище допустимого часу (10сек), визиває блокування АРНТ, на блоці БАР загоряється сигнальна лампа «Застревание».

Справність кіл опорної напруги оцінюється по факту попадання рівня опорної напруги в розширену "зону нечутливості". При отриманні від приводу РПН сигналу «Идет переключение», пристрій АРНТ розширяє "зону нечутливості" до допустимих меж (0,8…1,2 Uном.). Якщо опорна напруга вийшла за допустимі межі, АРНТ блокується (на блоці БАР загоряється сигнальна лампа «Рассогласование»).

Справність блоку БАР оцінюється в циклі переключення за поверненням всіх елементів пристрою в початкове положення при отриманні від приводу РПН сигналу «Идет переключение».

У всіх приведених випадках БАР видає сигнал «Неисправность РПН», пристрій блокується, не видаючи більше команд. Розблокування автоматики виконується шляхом натискання кнопки «Возврат блокировки» на блоці БАР.

При переході приводу РПН в крайні положення, спрацьовують кінцеві вимикачі «1-го» («n-го») положення, забороняючи подальші переключення приводу РПН в даному напрямку, а також забороняючи блоку АРНТ видачу команд на переключення в даному напрямку.

В даній лабораторній роботі досліджується робота блоку АРНТ типа АРТ-1Н (БАР) при зміні контрольованої напруги з імітатором приводу РПН (рисунок 6.1).