Переключатель ответвлений — это механизм в трансформаторах , который позволяет выбирать переменные коэффициенты трансформации отдельными шагами. Это делается путем подключения к нескольким точкам доступа, известным как ответвления, вдоль первичной или вторичной обмотки.
Переключатели ответвлений существуют в двух основных типах: [1] переключатели ответвлений без нагрузки (NLTC), которые должны быть обесточены перед регулировкой коэффициента трансформации, и переключатели ответвлений под нагрузкой (OLTC), которые могут регулировать коэффициент трансформации во время работы. Выбор ответвления на любом переключателе ответвлений может быть выполнен с помощью автоматической системы, как это часто бывает для OLTC, или ручного переключателя ответвлений, что более распространено для NLTC. Автоматические переключатели ответвлений могут быть размещены на обмотке более низкого или более высокого напряжения, но для приложений генерации и передачи высокой мощности автоматические переключатели ответвлений часто размещаются на обмотке трансформатора более высокого напряжения (более низкого тока) для легкого доступа и минимизации токовой нагрузки во время работы. [2]
Переключатель ответвлений без нагрузки ( NLTC ), также известный как переключатель ответвлений без цепи ( OCTC ) или переключатель ответвлений без напряжения ( DETC ), представляет собой переключатель ответвлений, используемый в ситуациях, когда коэффициент трансформации трансформатора не требует частого изменения и допускается отключение питания трансформаторной системы. Этот тип трансформатора часто используется в трансформаторах малой мощности и низкого напряжения, в которых точка ответвления часто может принимать форму клеммы подключения трансформатора, требующей ручного отключения входной линии и подключения ее к новой клемме. В качестве альтернативы, в некоторых системах процесс переключения ответвлений может осуществляться с помощью поворотного или ползункового переключателя.
Переключатели ответвлений без нагрузки также используются в трансформаторах распределительного типа высокого напряжения, в которых система включает переключатель ответвлений без нагрузки на первичной обмотке для адаптации к изменениям системы передачи в узком диапазоне вокруг номинального значения. В таких системах переключатель ответвлений часто настраивается только один раз, во время установки, хотя его можно изменить позже, чтобы приспособиться к долгосрочному изменению профиля напряжения системы.
Переключатель ответвлений под нагрузкой ( OLTC ), также известный как переключатель ответвлений на цепи ( OCTC ), представляет собой переключатель ответвлений в приложениях, где прерывание питания во время переключения ответвлений недопустимо, трансформатор часто оснащается более дорогим и сложным механизмом переключения ответвлений под нагрузкой. Переключатели ответвлений под нагрузкой можно в целом классифицировать как механические, с электронным управлением или полностью электронные.
Эти системы обычно имеют 33 ответвления (одно в центре «номинального» ответвления и шестнадцать для увеличения и уменьшения коэффициента трансформации) и допускают изменение в пределах ±10% [3] (каждый шаг обеспечивает изменение на 0,625%) от номинального значения трансформатора, что, в свою очередь, позволяет осуществлять ступенчатое регулирование выходного напряжения.
Переключатели ответвлений обычно используют многочисленные переключатели ответвлений , которые не могут переключаться под нагрузкой, разбитые на четные и нечетные банки, и переключаются между банками с помощью сверхмощного переключателя-дивертера , который может переключаться между ними под нагрузкой. Результат работает как трансмиссия с двойным сцеплением , при этом переключатели-селекторы ответвлений занимают место коробки передач, а переключатель-дивертер занимает место сцепления.
Механический переключатель ответвлений физически создает новое соединение перед тем, как отсоединить старое, используя несколько селекторных переключателей ответвлений, но избегает создания высоких циркулирующих токов, используя переключатель дивертера, чтобы временно поместить большое сопротивление дивертера последовательно с короткозамкнутыми витками. Этот метод решает проблемы с открытыми или короткозамкнутыми ответвлениями. В переключателе ответвлений резистивного типа переключение должно быть выполнено быстро, чтобы избежать перегрева дивертера. Переключатель ответвлений реактивного типа использует специальную обмотку предупредительного автотрансформатора для работы в качестве сопротивления дивертера, а переключатель ответвлений реактивного типа обычно предназначен для поддержания нагрузки вне ответвления в течение неопределенного времени.
В типичном переключателе ответвления мощные пружины натягиваются маломощным двигателем (двигательным приводом, MDU), а затем быстро отпускаются для выполнения операции переключения ответвлений. Чтобы уменьшить искрение на контактах, переключатель ответвлений работает в камере, заполненной изолирующим трансформаторным маслом , или внутри сосуда, заполненного сжатым газом SF 6. Переключатели ответвлений реактивного типа при работе в масле должны допускать дополнительные индуктивные переходные процессы, генерируемые автотрансформатором, и обычно включают в себя контакт вакуумной бутылки параллельно с переключателем ответвления. Во время операции переключения ответвлений потенциал быстро увеличивается между двумя электродами в бутылке, и часть энергии рассеивается в дуговом разряде через бутылку, а не вспыхивает на контактах переключателя ответвления.
Некоторое искрение неизбежно, и как масло переключателя ответвлений, так и контакты переключателя будут медленно ухудшаться по мере использования. Чтобы предотвратить загрязнение масла в баке и облегчить операции по техническому обслуживанию, переключатель ответвлений обычно работает в отдельном отсеке от основного бака трансформатора, и часто переключатели выбора ответвлений также будут располагаться в этом отсеке. Затем все ответвления обмотки будут направлены в отсек переключателя ответвлений через клеммную решетку.
Одна из возможных конструкций (флагового типа) механического переключателя ответвлений под нагрузкой показана справа. Он начинает работу в положении ответвления 2, при этом нагрузка подается напрямую через правое соединение. Резистор дивертора A закорочен; дивертор B не используется. При переходе к ответвлению 3 происходит следующая последовательность:
Затем последовательность выполняется в обратном порядке для возврата в положение 2.
Это относительно недавняя разработка, которая использует тиристоры как для переключения ответвлений обмотки трансформатора, так и для пропускания тока нагрузки в установившемся режиме. Недостатком является то, что все непроводящие тиристоры, подключенные к невыбранным ответвлениям, все еще рассеивают мощность из-за своих токов утечки, и они имеют ограниченную устойчивость к короткому замыканию . Это потребление мощности может составить несколько киловатт, что проявляется в виде тепла и приводит к снижению общей эффективности трансформатора; однако это приводит к более компактной конструкции, которая уменьшает размер и вес устройства переключения ответвлений. Твердотельные переключатели ответвлений обычно используются только на небольших силовых трансформаторах.
Если требуется только один переключатель ответвлений, то обычно на высоковольтной (первичной) или низковольтной обмотке трансформатора устанавливаются точки переключения вручную, чтобы минимизировать требования к току контактов. Однако трансформатор может включать переключатель ответвлений на каждой обмотке, если для этого есть преимущества. Например, в сетях распределения электроэнергии большой понижающий трансформатор может иметь переключатель ответвлений без нагрузки на первичной обмотке и автоматический переключатель ответвлений под нагрузкой на вторичной обмотке или обмотках. Отвод высокого напряжения устанавливается в соответствии с долгосрочным профилем системы в высоковольтной сети (обычно это средние значения напряжения питания) и редко изменяется. Отвод низкого напряжения может быть запрошен для изменения положения несколько раз в день, без прерывания подачи электроэнергии, чтобы следовать условиям нагрузки в низковольтной (вторичной обмотке) сети.
Чтобы минимизировать количество ответвлений обмотки и, таким образом, уменьшить физические размеры трансформатора с переключением ответвлений, можно использовать «реверсивную» обмотку переключателя ответвлений, которая представляет собой часть основной обмотки, которая может быть подключена в противоположном направлении (понижение) и, таким образом, противодействовать напряжению.
{{cite news}}: CS1 maint: год ( ссылка ){{cite book}}: Внешняя ссылка в |via=Старые ссылки (Необходимо: интегрировать цитаты)
