Приборы контроля напряжения
Реле контроля напряжения
Надежная работа любых бытовых электроприборов от простой лампочки до посудомоечной машины зависит от стабильности электросети. Резкое повышение напряжения или его падение ниже допустимого предела приводят к быстрому выходу из строя телевизоров, компьютеров, холодильников, стиральных машин и т.п. Это может привести к перегреву обмоток электродвигателей бытовых приборов и последующему выходу их из строя.
Для защиты бытовой техники от подобных неприятностей, существуют реле контроля напряжения, широкий выбор которых представлен на нашем сайте. Используя эти устройства, можно защитить от некачественного электропитания холодильники, стиральные и посудомоечные машины, телевизоры и музыкальную аппаратуру, газовые котлы и другую бытовую технику.
Как работают реле напряжения? Если вы постоянно испытываете перебои с электричеством, то вам необходимы специальные устройства, для того, чтобы вы могли защитить свою бытовую технику от возможных повреждений. Реле контроля напряжения автоматически отключают все электроприборы от электросети при возникновении перебоев с электричеством, и снова подключают их, когда электросеть стабилизируется. Контролируемая величина выходит за установленные пределы, электроприборы отключаются от сети.
Где можно использовать реле контроля напряжения? Для того, чтобы защитить бытовую технику от нестабильности сети в определенные периоды времени, используются специальные защитные устройства. Реле напряжения позволяют включать и отключать приборы в зависимости от настроек, установленных пользователем.
Приборы контроля напряжения
Прибор контроля напряжения:
ПКН
Прибор контроля напряжения. Назначение:
Приборы контроля напряжения предназначены для защиты потребителей от недопустимых колебаний напряжения в сети, обрыве и перекосе фаз, слипании и нарушении чередования фаз. Используются в устройствах, где необходимо осуществлять постоянный контроль наличия, качества и полнофазности сетевого напряжения.
Прибор контроля напряжения. Устройство и принцип работы:
За параметрами напряжения следит электронное реле, которое управляет контактором. При глубоких посадках, а также при резком повышении напряжения автоматически вводится ускорение срабатывания реле. Щит контроля напряжения обеспечивает автоматическое включение нагрузки после восстановления параметров напряжения с определенной выдержкой времени. Коэффициент возврата (гистерезис) около 5В. Диапазон работоспособности напряжения — 50-150% от номинального напряжения.
Щит контроля напряжения обеспечивает:
контроль допустимого уровня напряжения;
контроль правильного чередования и отсутствия слипания фаз;
контроля полнофазности и симметричности сетевого напряжения (перекоса фаз);
отключения нагрузки 380/220В 50 Гц путем размыкания цепи питания нагрузки. Время срабатывания задается пользователем (Тср);
контроль качества сетевого напряжения после отключения нагрузки и автоматического включения ее после восстановления параметров напряжения. Время автоматического повторного включения (Твкл) задается пользователем;
индицирования аварии при возникновении аварийной ситуации и индикации наличия напряжения на каждой фазе;
предусмотрена возможность выбора набора защитных функций.
Щит контроля напряжения имеется с дифференциальным выключателем (комбинация автоматического выключателя и устройства защитного отключения - УЗО), что обеспечивает:
защиту электрических цепей от возможной утечки электрической энергии в случае повреждения изоляции;
защиту от хищения электрической энергии некоторыми способами;
особо следует отметить – защиту человека от поражения электрическим током
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И tg бПриборы для измерения сопротивления условно можно подразделить на следующие группы: омметры, измерители сопротивления заземления, щитовые измерители сопротивления изоляции для сети с изолированной нейтралью, мегаомметры.
Выбор типа мегаомметра для определения сопротивления изоляции зависит от параметров объекта испытания и производится исходя из необходимого предела измерения и номинального напряжения объекта.
Предельные измеряемые значения сопротивления изоляции, МОм, для различных измеряемых объектов приведены ниже:
Таблица 4
| Вращающиеся машины | 0,1—1000 |
| Силовые трансформаторы | 10—20 000 |
| Коммутационные аппараты | 1000—5000 |
| Силовые кабели | 1—1000 |
| Фарфоровые изоляторы | 100—10 000 |
| Вторичные цепи | 0,5—1000 |
При выборе предела измерения руководствуются тем, что точность измерения будет наибольшей у того мегаом- метра, показания которого можно отсчитывать в средней части шкалы. При измерениях сопротивления изоляции вращающихся машин и силовых трансформаторов должна обеспечиваться стабилизация испытательного напряжения мегаомметра.
Как правило, в электрических установках с номинальным напряжением выше 1 кВ могут применяться мегаом- метры с номинальным напряжением 2500 В, имеющие верхний предел измеряемого сопротивления 10000—20000 МОм.
При испытании оборудования и цепей на номинальное напряжение менее 1000 В (вторичных цепей, двигателей, роторов вращающихся машин и т. д.) применяются мегаом- метры на номинальное напряжение 1000, 500 и 100 В. Наибольшее распространение получили мегаомметры, технические данные которых приведены в табл. 32. При выборе мегаомметров и пользовании ими учитывают, что рабочий диапазон температур окружающего воздуха, на который они рассчитываются, лежит в пределах от —30 до +40°С при влажности воздуха не более 90 %.
Индукторные мегаомметры, конструкция которых была разработана несколько десятилетий назад, состоят из генератора постоянного тока и измерительного прибора логометрического типа. Индукторные мегаомметры с ручным приводом не могут обеспечить точности отсчета в тех случаях, когда определяются значение сопротивления изоляции и коэффициент абсорбции.
При пользовании индукторными мегаомметрами серии МС следует учитывать характер изменения их нагрузочных характеристик, не обеспечивающих приложение номинального напряжения к объекту испытания с низким сопротивлением изоляции. При использовании зажима Э индукторного мегаомметра в схемах измерения возможно получение искаженных результатов. Значения сопротивлений схемы измерения включенных между зажимами Э и Л (Ra-n) и зажимами Э и 3 должны быть не менее приведенных в табл. 33. В этом случае ошибка в измерении не будет превышать 1,5 % длины рабочей части шкалы мегаомметра.
Электронный мегаомметр Ф 4100 состоит из следующих функциональных узлов: импульсного стабилизатора напряжения, преобразователя напряжения, измерительного усилителя постоянного тока и двух реле времени, которые выдают сигналы через 15 и 60 с после подачи на объект выпрямленного напряжения и предназначены для удобства снятия абсорбционных характеристик.
Одним из способов контроля исправности линейных подвесных и подстанционных штыревых фарфоровых изоляторов является измерение сопротивления изоляции. Пригодные для использования в полевых условиях мегаомметры имеют сравнительно большие габариты и массу. Союзтехэнерго разработана портативная штанга-мегаомметр ШИ-1. Она представляет собой мегаомметр, встроенный в штангу и состоящий из преобразователя, измерительного элемента и блока питания. Блок питания состоит из шести элементов типа «Сатурн» или «Марс», рассчитанных на 15 ч непрерывной работы. Измерительный элемент, представляющий собой микроамперметр на 10 мкА, крепится к штанге вблизи ее ограничительного кольца.
Штанга состоит из трех звеньев: нижнего звена с преобразователем, блоком питания и измерительным элементом, среднего промежуточного удлиняющего звена длиной 85 см со штепсельными разъемами и верхнего звена длиной 100 см с щупами для подсоединения выводов мегаомметра к испытуемому изолятору. Общая длина штанги 285 см. Штанга-мегаомметр ШИ-1 обеспечивает на выходе напряжение 2500 В и имеет пределы измерения 200—5000 МОм. Общая масса штанги-мегаомметра 4 кг.
Штанга-мегаомметр на напряжение 5000 В разработана ЦНИЭЛ Донбассэнерго и предназначена для контроля многоэлементных подвесных и опорных изоляторов под рабочим напряжением. Напряжение питания схемы мегаомметра 9 В; основная погрешность — около 20%. Мегаомметр укреплен на штанге соответствующего класса напряжения и подсоединяется к контролируемому элементу, при этом измеряется ток утечки от приложенного постоянного напряжения 5 кВ, получаемого от мегаомметра.
Диапазон измеряемых сопротивлений 50—10 000 МОм. Интервалу между вспышками индикаторных ламп 1 с соответствует: для первой лампы 1000 МОм, для второй лампы 100 МОм.
Таблица 5. Основные технические данные мегаомметров завода «Мегомметр»
| Тип | Напряжение на разомкнутых зажимах, В | Предел измерения |
| М 4100/1 | 100+10 % | 0—200 кОм; 0—20 МОм |
| М 4100/2 | 250+10% | 0—500 кОм. 0—50 МОм |
| 'М 4100/3 | 500+10% | 0—1000 кОм, 0—100 МОм |
| М 4100/4 | 1000+10% | 0—1000 кОм, 0—200 МОм |
| М 4100/5 | 2500+10 % | 0—2000 кОм, 0—1000 МОм |
| Ф 4100 | 2500+10% | 0—50 МОм; 3—50 МОм; |
| 30—500 МОм; | ||
| 300-5000 МОм; | ||
| 3000—5000 МОм | ||
| Ф 4101 | 100+10% | 0—2 МОм; 0,1—2 МОм; |
| 1—20 МОм; | ||
| 10—200 МОм; | ||
| 100—2000 МОм | ||
| 500+10 % | 0—10 МОм; 0,5—10 МОм; | |
| 5—100 МОм; | ||
| 50—1000 МОм; | ||
| 500—10 000 МОм | ||
| 1000+10 % | 0—20 МОм; 1—20 МОм | |
| 10—200 МОм; | ||
| 100—2000 МОм; | ||
| 1000—20 000 МОм | ||
| М 1102/1 | 500+10 о/о | 0—1000 кОм; |
| 0—200 МОм | ||
| Ф 419/1 | 0—3 МОм | |
| !М 4124 | 0—100 кОм; 0—1000 кОм | |
| Ф 4102/1 | 100, 500, | 0—30 МОм; 0—150 МОм; |
| 0—300 МОм; 0—2000 МОм; | ||
| 0—10000 МОм; | ||
| 0—20000 МОм | ||
| •Ф 4102/2 | 1000; 2500 | 0—2000 МОм; |
| 0—5000 МОм; | ||
| j | 0—20 000 МОм; | |
| 0—50 000 МОм |
Таблица 6
| Основная погрешность, про- цент к длине шкалы | Габариты, мм | Масса, кг | Примечание |
| ±1 ±1 ±1 ±1 ±1 | | 200X155X140 | 3,5 | Питание прибора от встроенного генератора с частотой вращения 120 об/мин |
| ±2.5 | 370X285X185 | Прибор предназначен для измерения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции. Питание прибора от сети переменного тока 220 В или от встроенного источника постоянного тока 12 В | |
| ±2,5 ±2,5 | 335X296X140 335X296X140 | 6 6 | Питание прибора от сети переменного тока 220 В или от внешнего источника постоянного тока 12 В |
| ±2,5 | 335X 296X140 | - | |
| ±1 | 177X237X215 | 5,5 | Питание прибора от встроенного генератора с частотой вращения 120 об/мии |
| ±4 | 175X143X98 | 2,25 | Прибор предназначен для непрерывного контроля сопротивления изоляции в электрических установках с изолированной нейтралью с номинальным напряжением до 400 В. Уставки срабатывания прибора 12, 20 и 60 кОм |
| ±2,5 | 245X145X185 | 5,5 | Прибор предназначен для контроля сопротивления изоляции в сети постоянного тока |
| ±1,5 | 305X125X165 | ||
| ±1,5 | 305X125X165 | — |
Таблица 7. Минимальные значения измеряемых сопротивлений изоляции
В Кузбассэнерго разработан мегаомметр на 5000 В для проверки состояния многоэлементной, подвесной и опорной изоляции. Габариты мегаомметра 355Х105Х60 мм; масса 1,4 кг.
Прибор для измерения сопротивления заземляющих устройств, активных сопротивлений и удельного сопротивления грунта выпускает Уманский завод «Мегомметр». Измеритель заземления М416 состоит из трех функциональных узлов: источника постоянного тока, преобразователя постоянного тока в переменный, измерительного устройства. Измерение сопротивления заземления приборами основано на компенсационном методе с применением вспомогательного заземлителя и потенциального электрода. Измеритель заземления имеет следующие технические данные: четыре диапазона измерения: 0,1—10; 0,5—50; 2—200; 10— 1000 Ом; питание прибора — от сухих элементов напряжением 4,5 В; потребляемый ток не более 90 мА; напряжение на зажимах прибора при разомкнутой внешней цепи и номинальном значении напряжения источника питания не менее 18 В; габариты 245X140X170 мм; масса 3 кг.
Прибор выполнен в пластмассовом корпусе с откидной крышкой и снабжен ремнем для транспортирования. В отсеке нижней части прибора размещены сухие элементы. На лицевой панели прибора расположены элементы управления, ручки переключателя диапазонов и реохорды, кнопки включения, четыре зажима для подключения измеряемого объекта. Взамен снятого с производства прибора М416 Уманский завод «Мегомметр» выпускает прибор Ф 4103, обладающий повышенной помехозащищенностью и состоящий из блока питания, генератора и избирательного вольтметра. Прибор имеет диапазоны измерения: 0—0,3; 0—1; 0—3; 0—10; 0—30; 0—100; 0—300 и 0—1000 Ом. Погрешность измерения 2,5 % верхнего значения диапазона измерения. Питание осуществляется от девяти элементов 373; габариты 305X125X165 мм; масса 4 кг.
Оригинальная конструкция импульсного измерителя сопротивлений ИСИ-500 разработана в Сибтехэнерго. Измеритель предназначен для измерения сопротивлений заземлений опор BJ1 напряжением до 220 кВ без отсоединения грозозащитного троса и заземляющих спусков от опоры и без снятия напряжения с линии.
Принцип действия прибора основан на компенсационном методе измерения. Измерение сопротивления производится импульсным током, вырабатываемым генератором, встроенным в прибор. В процессе измерения в приборе сравниваются по значению два напряжения: напряжение на одном из нескольких эталонных резисторов и напряжение на измеряемом сопротивлении. Нуль-индикатор прибора включен по схеме измерения разности измеряемых напряжений. Диапазон измеряемых сопротивлений, осуществляемых прибором, 5—500 Ом; длительность импульса 5 мкс; ток в нагрузке — около 0,6 А. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи 12 В; потребляемый ток 4 А; габариты 320X300X200 мм; масса 7 кг.
Прибор М417 Уманского завода «Мегомметр» предназначен для измерения сопротивления цепи фаза-нуль в сети 380 В с глухозаземленнойнейтралью в диапазоне от 0,1 до 1,6 Ом без отключения питающего напряжения контролируемой сети. Принцип работы прибора основан на измерении падения напряжения на образцовом резисторе.
Технические данные прибора: диапазон измерений до 2 Ом; рабочий диапазон измерений 0,1—1,6 Ом; основная погрешность 10%; длина рабочей части шкалы 65 мм; габариты 350X300X200 мм; масса 10 кг.
Компактная конструкция измерителя однофазного тока КЗ петли «фаза-нуль» разработана ПНУ «Казэлектромонтаж». В основу работы прибора положено определение падения напряжения на образцовом резисторе (2,5; 0,5 или 0,1 Ом) с последующим запоминанием его значения. Продолжительность прохождения тока через шунт составляет 6—7 мс. Включение и отключение осуществляются тиристором. По известному падению напряжения на шунте расчетным путем определяют значение активного сопротивления петли «фаза-нуль», а следовательно, и ток КЗ. Приведенный способ определения тока КЗ приемлем в случае, если определяемое значение тока не превышает 40 % максимального значения однофазного тока КЗ, создаваемого питающим трансформатором.
Таблица 8. Основные технические данные мостов для измерения тангенса угла диэлектрических потерь
| Тип | Назначение | Наибольшее напряжение на объекте, кВ | Пределы измерения tg 6, % | Пределы измерений емкости, пФ | Наибольшая погрешность |
| МД-16 | Технический мост переменного тока переносный для измерений по нормальной и перевернутой схемам | 0,5— 60 | 30-4-105; 0,3- 1С9— 1С0.10-6 | ±10 % | |
| Р-595 | То же | 0,5- 100 | 3-105 | ±(0,3+0,05) | |
| МДП | Лабораторный мост переменного тока для измерений по нормальной схеме | 10** | 0,01— 100 | 40—20-103 | ±1,5 %±6-10-5 |
| Р-525 | Лабораторный | 0,01— 100 | 40-20- 103 | +1,5 %+6-10—ё | |
| Р-5026 | Для лабораторных и технических измерений | V | 0,5— 100 0,5- 100 | 650-5-108 100—1-106 | ±(0,05 tg б + +3- 1С-3) |
* Предел измерения на низком напряжении.
** Приводимое напряжение при комплектно поставляемом эталонном конденсаторе.
Таблица 9. Технические данные стационарных эталонных конденсаторов
| Тип | Номинальное напряжение конденсатора, кВ | Номинальная емкость конденсатора, пф | Габариты мм | ||
| Основание | Высота | Масса, кг | |||
| МСТ-100/75 | диаметр 750 | ||||
| MCF-120/150 р | 600x 600 | ||||
| MCF-60/300 | 920x920 | ||||
| MCF-40/600 | 1050X1000 |
Установка для измерения тангенса угла диэлектрических потерь в изоляции электрооборудования включает в себя: испытательный трансформатор, напряжение на высокой стороне которого при эксплуатационных измерениях обычно не превышает 10 кВ, регулировочное устройство, собственно измерительное устройство, фазорегулятор или ему подобное устройство, эталонный конденсатор и комплект контрольно-измерительных приборов. Выбор регулятора и испытательного трансформатора производится с учетом питающего напряжения, емкостной нагрузки испытуемого объекта.
Технические данные наиболее распространенных типов электроизмерительных мостов приведены в табл. 11.
Таблица10. Технические данные фазорегуляторов
| Тип | Номинальная мощность, кВ-А | Номинальное напряжение, В | Ток, | |
| первичное | вторичное | сети | ||
| МАФ-22 | 0,23 | 220/380 | 220/380 | - |
| ФР4Р | 0,5 | 220/380 | 220/380 | 2,9/1,7 |
| ФР51 | 220/ЗЕ0 | 220/380 | 5,2/3 | |
| ФР52 | 220/380 | 220/380 | 10,5/6,1 | |
| ФР52Р | 220/380 | 220/380 | 10,5/6,1 |
Таблица 11
| А нагрузки | Габариты, мм | Масса, кг | Примечание |
| 409 X270 X220 | Снят с производства. Угол по | ||
| ворота вторичного напряжения | |||
| относительно первичного 360° | |||
| 1,3/0,8 | 345 X273X400 | Изготовитель — Фрунзенский | |
| завод «Тяжэлектромаш» | |||
| 2,6/1,5 | 410X330X700 | То же | |
| 5,2/3 | » » | ||
| 5,2 | » » |
Примечания: 1. Фазорегуляторы серии ФР предназначены для изменения фазы вторичного напряжения относительно первичного на 120°. 2. Обозначение фазорегулятора: ФР — фазорегулятор; 4,5 — габариты; условная высота пакета; Р — привод механизма поворота ротора только ручной.
В ряде случаев возникает необходимость измерения тангенса угла диэлектрических потерь по нормальной мостовой схеме при более высоких испытательных напряжениях по сравнению с теми, на которые выпускаются комплектно поставляемые с мостами эталонные конденсаторы до 10 кВ. Поэтому могут быть использованы эталонные конденсаторы, выпускаемые в Германии, технические данные которых приведены в табл. 35.
При измерении тангенса угла диэлектрических потерь во время эксплуатационных испытаний высоковольтного оборудования, чтобы исключить влияние на результаты измерения электростатических полей, возникает необходимость в изменении фазы вторичного напряжения, подводимого к испытательному устройству.
Опытным заводом ВЭИ была изготовлена небольшая серия фазорегуляторов МАФ-22 на базе асинхронного электродвигателя с фазным ротором.
Фрунзенским заводом «Тяжэлектромаш» выпускаются фазорегуляторы, некоторые из которых могут найти применение при измерении тангенса угла диэлектрических потерь
Другим способом исключения электростатических влияний при измерении тангенса угла диэлектрических потерь является применение измерительного устройства, работающего на частоте, отличающейся от частоты тока влияния. Так, получило распространение измерение на частотах 100 и 25 Гц.
НИИПТ была предложена методика измерения tg на частоте 100 Гц с использованием моста МД-16, у которого в качестве нулевого индикатора применен гальванометр М501, имеющий предел рабочих частот 50—100 Гц. Источником напряжения частоты 100 Гц является асинхронный двигатель с фазным ротором, к статору которого подводится трехфазное напряжение промышленной частоты. Ротор вращается вторым электродвигателем с частотой, равной номинальной, но в обратном направлении. Поэтому в роторе первого электродвигателя индуктируется напряжение удвоенной частоты.
В Днепроэнерго разработан удвоитель частоты, включающий выпрямительный мост из диодов ВК-200 с резистором 20—40 Ом на выходе и емкостью 270—330 мкФ, включаемой последовательно с нагрузкой. Известны случаи применения преобразователей постоянного тока, питаемых от мощных аккумуляторов для получения переменного тока, используемого в мостовых схемах при измерениях tg 6 объектов небольшой емкости. Напряжение аккумуляторной батареи, требующееся для питания преобразователя, 24 В, на выходе выпрямителя обеспечивает напряжение 220 В частоты 50 Гц. Форма переменного напряжения близка к прямоугольной. Мощность преобразователя не менее 200 Вт; габариты 280X210X230 м; масса 10 кг.
Одна из конструкций установки для измерения tg б электрооборудования 220—500 кВ в условиях влияния электрического поля предложена в Башкирэнерго. Установка состоит из реконструированного моста Р-595, ферромагнитного преобразователя частоты, регулятора напряжения и имеет следующие технические данные: номинальное напряжение 120/10000 В; частота при измерении tg6 50 и 100 Гц; мощность 0,6 кВ-А; габариты 300X400X300 мм; масса 35 кг.
Передвижная установка для измерения tg б на базе мотороллера разработана в Кузбассэнерго. Она выполнена с применением устройств блокировок звуковой и световой сигнализации, укомплектована заземляющим ножом, фазорегулятором, мостом и испытательным трансформатором. При оценке состояния изоляции маслонаполненного оборудования (вводов, трансформаторов и т. п.) возникает необходимость определения тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла, для определения которого разработаны специальные сосуды, состоящие из двух частей: высоковольтного электрода, выполненного в виде плоского сосуда и предназначенного для заполнения испытуемым маслом, и измерительного электрода с охранным кольцом.
Измерительный низковольтный электрод изолируется от охранного кольца и высоковольтного электрода с помощью трех изоляционных распорок. В центре измерительного электрода укреплен патрубок с отверстием для установки термометра и зажимом для подсоединения электрода к мостовой схеме. Для изготовления электродов сосуда применяется нержавеющая сталь марки 12Х18Н9Т. Поверхности электродов, находящиеся в контакте с испытуемым маслом, должны иметь высокую чистоту обработки. Твердые электроизоляционные материалы, применяемые в конструкции сосуда, не должны адсорбировать испытуемые жидкости и промывочные составы, а также растворяться в них или оказывать влияние на испытуемое масло и результаты измерений. В наибольшей степени указанным требованиям отвечает плавленый кварц и фторопласт-4. Зазор между измерительным электродом и дном плоского сосуда, а также между измерительным электродом и охранным кольцом должен быть в пределах 2±0,1 мм. Измерение tg6 жидких диэлектриков производится мостом Р5026 при напряженности электрического поля 1 кВ/мм.
7Устройства регулирования тока и напряжения при наладочных работах.
Способы регулирования напряжения. Одним из распространенных способов регулирования напряжения на шинах подстанции является переключение ответвлений на трансформаторах. С этой целью у обмоток (как правило, высшего напряжения, имеющих меньший рабочий ток) трансформаторов предусматриваются регулировочные ответвления и специальные переключатели ответвлений, при помощи которых изменяют число включенных в работу витков, увеличивая или уменьшая коэффициент трансформации
где wBH и whh - число включенных в работу витков обмоток ВН и НН соответственно.
Изменение коэффициента трансформации между обмотками высшего и низшего напряжений позволяет поддерживать на шинах НН напряжение, близкое к номинальному, когда первичное или вторичное напряжение отклоняется по тем или иным причинам от номинального.
Операции переключения секции витков производят на отключенном от сети трансформаторе устройством ПБВ (переключение без возбуждения) либо на работающем трансформаторе непосредственно под нагрузкой устройством РПН (регулирование под нагрузкой). Трансформаторы большой мощности с устройствами ПБВ имеют до пяти ответвлений для получения четырех ступеней напряжения относительно номинального (±2x2,5% )UHOM . В зависимости от класса напряжения трансформатора, его исполнения и числа ступеней регулирования применяют различные по конструкции переключатели ответвлений. Они могут быть трехфазными и однофазными. Однофазные переключатели барабанного типа устанавливаются на каждой фазе обмотки ВН. Контактная система состоит из неподвижных контактов - полых токоведущих стержней 3 , соединенных с ответвлениями 2 от обмоток, и подвижных контактных колец 5,замыкающих между собой различные пары неподвижных контактов. Контактные кольца перемещаются коленчатым валом 4, ось которого при помощи изолирующей штанги 6 соединяется с приводом на крышке трансформатора. Переключатель смонтирован на изолирующих основаниях 1.
Рис. 13. Переключатель ответвлений барабанного типа (а) и схема переключения ответвлений (б), показанная в положении, при котором стержни A 4 и As соединены контактными кольцами 5
Трансформаторы с РПН имеют большее число регулирующих ступеней и более широкий диапазон регулирования (± 10% Uном), чем трансформаторы с ПБВ. Применяемые схемы регулирования на трансформаторах представлены на рис.14. Регулируемые витки размещены со стороны нейтрали, что позволяет применять устройства РПН с облегченной изоляцией. В схеме на рис. 9, бдвухпозиционный переключатель - реверсор 5 позволяет присоединять регулировочную обмотку 3 косновной 1 согласно или встречно, благодаря чему диапазон регулирования удваивается по сравнению со схемой . Класс изоляции устройств РПН соответствует классу изоляции СН трансформатора.
Рис. 14. Схемы регулирования на трансформаторах без реверсирования (а) и с реверсированием (б) регулировочной обмотки: 1, 2 — первичная и вторичная обмотки соответственно; 3 - регулировочная обмотка с ответвлениями; 4 - переключающее устройство; 5 -реверсор
Рис. 15. Схема регулирования на автотрансформаторах:
а - на стороне ВН; б - на стороне СН; 1 -регулировочная обмотка с ответвлениями; 2 - переключающее устройство
Рис. 16. Схема регулирования напряжения при помощи последовательного регулировочного трансформатора (а) и схема регулировочного автотрансформатора (б): 1 - главный трансформатор без РПН; 2 -последовательный регулировочный трансформатор; 3 - линия, в которой регулируется напряжение; 4 - регулировочный автотрансформатор; 5 - реверсор
Помимо указанных способов для регулирования напряжения применяются специальные последовательные регулировочные трансформаторы. Они прибавляют к напряжению нерегулируемого трансформатора или автотрансформатора (или вычитают из него) некоторое добавочное напряжение.
Регулирование, при котором напряжение сети изменяется только по значению без изменения фазы, называют продольным. Возможно регулирование по фазе - поперечное регулирование. Для этого обмотку возбуждения регулировочного трансформатора 2 (рассматривается регулирование в фазе А)присоединяют к линейному напряжению двух других фаз. В результате к фазному напряжению сети прибавляется (или вычитается) регулируемое напряжение D U , сдвинутое на угол 90°, и таким образом линейное напряжение сети изменяет фазу, оставаясь неизменным по значению . На крупных подстанциях системного значения при распределении потоков активной и реактивной мощности возникает необходимость в регулировании напряжения по значению и фазе. Регулирование осуществляется специальными агрегатами продольно-поперечного регулирования, при этом в схему вводятся два напряжения, одно из которых совпадает с напряжением сети, а другое сдвинуто на 90°.
Во всех перечисленных случаях регулирования применяются устройства РПН, состоящие из следующих основных частей: переключателя или избирателя, контактора, токоограничивающего элемента (реактора или резистора) и приводного механизма. Процесс переключения регулировочных ответвлений проходит без разрыва цепи рабочего тока трансформатора. Последовательность работы переключающих устройств РПН с реактором (серий РНО, РНТ) и с резистором (серий РНОА и РНТА) .
Из рассмотрения работы РПН с реактором видно, что контактор замыкает и размыкает некоторый ток, следовательно, процесс сопровождается горением дуги; контакты избирателя переключаются без разрыва тока, т. е. лишь после того, как соответствующая цепь окажется разомкнутой; необходимая последовательность размыкания и замыкания тех и других контактов обеспечивается согласованной работой приводного механизма, приводимого в действие двигателем с реверсивным пускателем; реактор ограничивает циркулирующий ток в процессе коммутации и рассчитан на длительное прохождение номинального тока. Последнее обстоятельство говорит о том, что застревание привода в промежуточном положении, когда ток нагрузки проходит по одной части реактора или когда переключатель находится в положении "мост" , для устройств с токоограничивающим реактором не является опасным и повреждений обычно не вызывает. Однако во избежание перегрева контактов в случае неполного их касания РПН необходимо возвращать в основное рабочее положение при первой же возможности.
Реактор и избиратель, на контактах которого дуги не возникает, обычно размещают в баке трансформатора, а контактор помещают в отдельном масляном баке, чтобы не допускать разложения масла электрической дугой в трансформаторе.
Рис. 17. Схема регулирования напряжения на автотрансформаторе при помощи последовательного регулировочного трансформатора в нейтрали: 1 - главный автотрансформатор; 2 - регулировочный трансформатор; 3 - реверсор
Рис. 18. Последовательный регулировочный трансформатор для поперечного регулирования напряжения: a - схема включения в фазу А (для фаз В и С схемы включения аналогичны);
б - векторная диаграмма; 1 - последовательный регулировочный трансформатор; 2 - регулировочный трансформатор
Действие устройств РПН с резисторами во многом сходно с работой переключающих устройств с реактором.
Отличие состоит в том, что в нормальном режиме работы резисторы зашунтированы или отключены и ток по ним не проходит, а в процессе коммутации ток проходит в течение сотых долей секунды. Резисторы не рассчитаны на длительную работу под током, поэтому переключение контактов в них происходит быстро под действием мощных сжатых пружин. Вероятность непереключения контактов даже в случае исчезновения питания привода ничтожно мала. Резисторы имеют небольшие размеры и являются, как правило, конструктивной частью контактора.
Имеются устройства РПН, у которых контактор расположен в отдельном баке на изоляторе, а также устройства так называемой погружной конструкции. Их устанавливают как внутри бака трансформатора, так и в отдельном баке, примыкающем к баку трансформатора. Бак контактора соединяется трубкой с отсеком .
Нормальная работа устройств типа РПН гарантируется при температуре верхних слоев масла в контакторах не ниже -20°С. В выносных баках контакторов применяется система автоматического подогрева масла, которая обеспечивает нормальную работу устройств при температуре наружного воздуха до -45°С. Уровень масла в баках контакторов контролируется по маслоуказателям.
Устройства РПН приводятся в действие дистанционно со щита управления ключом или кнопкой и автоматически от устройства автоматического регулирования напряжения. Предусмотрено также переключение приводного механизма РПН специальной рукояткой или с помощью кнопки, располагаемой в шкафу (местное управление). Способ местного управления является вспомогательным, и к нему прибегают только при ремонте. Переключение РПН трансформатора, находящегося в обычном рабочем „режиме, с помощью рукоятки или кнопки местного управления оперативному персоналу, как правило, не рекомендуется. Только в случае застревания переключателя РПН в промежуточном положении команда на завершение переключения может быть подана рукояткой местного управления, если отсутствует сигнал перегрузки, нет признаков повреждения устройства или неисправности схемы дистанционного управления.
Один цикл переключения РПН разных типов выполняется за 3-10 с.
Процесс переключения сигнализируется красной лампой, которая загорается в момент подачи импульса и продолжает гореть все время, пока механизм не закончит цикл переключений с одной ступени на другую. Независимо от длительности одного импульса на пуск РПН имеют блокировку, разрешающую переход избирателя только на одну ступень. По окончании движения переключающего механизма заканчивают перемещение и дистанционные указатели положения, показывая номер ступени, на которой остановился переключатель.
Для автоматического управления РПН снабжаются блоками автоматического регулирования коэффициента трансформации (АРКТ). Регулируемое напряжение подается на зажимы блока АРКТ от трансформатора напряжения. Кроме того, устройством токовой компенсации (ТК) учитывается еще падение напряжения от тока нагрузки. На выходе блока АРКТ исполнительный орган И управляет работой приводного механизма. Схемы автоматического регулятора напряжения весьма разнообразны, но все они, как правило, содержат элементы.
Рис. 19. Последовательность работы переключающих устройств РПН с реактором (а-ж) и резистором (з-н): Р - реактор;
RI и R 2 - резисторы; П - переключатели (избиратели); К1-К4 - контакторы; РО - регулировочная обмотка
Обслуживание устройств регулирования напряжения. Практика показала, что перестановка переключателей ПБВ с одной ступени на другую производится крайне редко (1-2 раза в год) - сезонное регулирование. При длительной работе без переключения контактные стержни и кольца покрываются оксидной пленкой. Чтобы разрушить эту пленку и создать хороший контакт, рекомендуется при каждом переводе переключателя предварительно прокручивать его (не менее 5-10 раз) из одного крайнего положения в другое, что выполняют при отключенном трансформаторе. При пофазном переводе переключателей проверяют их одинаковое положение. Установка привода на каждой ступени должна фиксироваться стопорным болтом. Если возникает сомнение в работе переключателя, целость электрической цепи проверяют омметром. О переключении ответвлений должна быть сделана запись в оперативном журнале.
Для очистки от шлама и оксидов контактных систем переключающих устройств типа РПН их также следует регулярно (через каждые 6 мес.) "прогонять" по всему диапазону регулирования (с 1-го по n-е положение) по 5-10 раз в каждую сторону.
Рис. 20. Подключение расширителя для компенсации температурных изменений объема масла в трансформаторе и баке контактора РПН: 1 - малый отсек расширителя; 2 - большой отсек расширителя; 3 - кран для доливки масла в расширитель;
4 - кран маслопровода к баку трансформатора; 5 - кран подпитки маслом масляного отсека (кран нормально закрыт, на рисунке изображение крана зачернено); 6 - кран маслопровода к баку контактора; 7 - газовое реле РПН; 8 - то же трансформатора;
9 - маслопровод к баку трансформатора; 10 - то же к баку РПН; 11 - отверстие
Рис. 21. Структурная схема автоматического регулирования напряжения: 1 - регулируемый трансформатор; 2 – трансформатор тока; 3 - трансформатор напряжения; ТК - устройство токовой компенсации; ИО - измерительный орган; У - орган управления; В - орган выдержки времени; И —исполнительный орган; ИП - источник питания; ПМ - приводной механизм
Устройства РПН должны постоянно находиться в работе с включенным блоком АРКТ. На дистанционное управление их переводят только при неисправности автоматических регуляторов, невыполнении команды на переключение (застревание контактов избирателя в промежуточном положении, отказ в работе приводного механизма). При повреждении блока АРКТ оно должно быть отключено и устройство РПН переведено на дистанционное управление. При отказе в действии схемы дистанционного управления РПН следует перевести на местное управление и принять меры по устранению неисправности. В случае обнаружения неисправности избирателя или контактора трансформатор отключают.
Ни нормальные эксплуатационные, ни аварийные перегрузки трансформатора (если ток не превышает 200%-ного номинального тока) не могут ограничивать работу РПН. При нагрузке выше максимально допустимой специальная блокировка запрещает срабатывание переключающего устройства.
Положение РПН должно контролироваться при осмотрах оборудования. Необходимо сверять показания указателя положения переключателя на щите управления и на приводе РПН, так как по ряду причин возможно рассогласование сельсина-датчика и сельсина-приемника. Проверяется также одинаковое положение переключателей РПН всех параллельно работающих трансформаторов или отдельных фаз при пофазном управлении, записываются показания счетчика числа переключений РПН.
Электрическая износостойкость РПН (без смены контактов) зависит от значения переключаемого тока. При токе до 1000 А допускается выполнение не менее 60 000 переключений, при разрыве тока более 1000 А - 25 000 переключений. Однако в эксплуатации инструкциями предписывается выполнение с помощью РПН ориентировочно 10 000-20 000 переключений под нагрузкой, после чего контактор РПН обычно выводят в ревизию, при этом заменяют обгоревшие контакты контакторных устройств.
Нельзя оставлять в эксплуатации контакты с повышенным переходным сопротивлением, так как нагрев их усиливает процесс разложения масла, характеристики которого и без того ухудшаются под действием дуги.
Критерием качества масла в баке контактора РПН является отсутствие влаги (допускается не более 0,003%) и минимальное пробивное напряжение, которое для РПН класса напряжения 35 кВ принято равным 30 кВ, для контакторных устройств РПН классов напряжения 110 и 220 кВ - соответственно 35 и 40 кВ. Цвет, содержание углерода, кислотность и прочие показатели качества масла не играют существенной роли и не могут препятствовать его дальнейшему использованию в баке контактора. Для анализа пробы масла должны отбираться через каждые 5000 переключений независимо от срока работы РПН, но не реже 1 раза в год.
Наличие масла в отсеке расширителя или в баках контакторов проверяют по маслоуказателям. Уровень масла следует поддерживать в допустимых пределах. При пониженном уровне увеличивается время горения дуги на контактах. Превышение нормальной отметки уровня масла нередко наблюдается при нарушении уплотнений отдельных узлов масляной системы.
Как было указано выше, нормальная работа контакторов гарантируется при температуре масла не ниже -20°С, если в технических условиях на РПН не предусмотрена другая температура. При низкой температуре окружающего воздуха необходимо следить за работой нагревательных элементов в баках контакторов. Если температура масла в баке контактора или в баке трансформатора (для РПН, встроенных в бак) понизится до -21°С, РПН следует вывести из работы. В вязком масле контактор во время срабатывания испытывает значительные механические нагрузки, которые могут привести к его поломке. Кроме того, возможно повреждение и резисторов из-за увеличения времени переключения и более длительного пребывания их под током.
Если в РПН предусмотрен обогрев контакторов, то в зимний период при температуре окружающего воздуха -15°С включается система автоматического обогрева контакторов. Включение системы обогрева вручную (помимо действия автоматики) не допускается.
При включении из резерва трансформатора с устройством РПН, оборудованным электроподогревом, при температуре окружающего воздуха ниже -20°С должна предварительно включаться система автоматического обогрева контакторов на 13-15 ч. Пользование РПН в этом случае разрешается только при истечении указанного времени.
Приводные механизмы РПН являются наиболее ответственными и в то же время наименее надежными узлами этих устройств. Их необходимо предохранять от попадания пыли, влаги, трансформаторного масла. Трущиеся детали и шарнирные соединения передач следует смазывать незамерзающей тугоплавкой смазкой через каждые 6 мес.
В процессе регулирования напряжения переключением ответвлений с помощью устройств ПБВ или РПН персонал не должен допускать длительного повышения напряжения на трансформаторе сверх номинального для данного ответвления более чем на 5% при нагрузке не выше номинальной и на 10% при нагрузке не выше 25% номинальной. Для автотрансформаторов без ответвлений в нейтрали и регулировочных трансформаторов допускается длительное повышение напряжения до 10% сверх номинального. Превышение указанных значений приводит к перенасыщению магнитопровода, резкому увеличению тока и потерь холостого хода. При этом потери в стали возрастают пропорционально квадрату напряжения, а ток увеличивается в еще большей степени. Увеличение потерь в стали ведет к преждевременному износу изоляции и является причиной местных нагревов стальных конструкций.
При параллельной работе двух регулируемых трансформаторов изменение их коэффициентов трансформации следует производить по возможности одновременно, чтобы избежать перегрузки уравнительным током. При автоматическом управлении РПН эта роль выполняется специальной блокировкой. Если же автоматическое управление отсутствует, переключение ответвлений следует выполнять постепенно, не допуская рассогласования по ступеням ответвлений более чем на одну ступень.