Автотрансформаторы со встроенным регулированием напряжения
На рис. 1 показаны схемы регулирования на автотрансформаторах. Схема на рис. , а с регулированием в общей нейтрали позволяет применять УРПН сравнительно низкого напряжения (такие же, как на трансформаторах, к тому же рассчитанные на разность токов сторон ВН и СН). Однако регулирование получается связанным (при переключении одновременно меняется напряжение сторон ВН, СН и НН, что создает крайне невыгодный режим сети и самого трансформатора и не позволяет полностью использовать диапазон регулирования).
Рис. 1 Схемы встроенного регулирования на автотрансформаторах (обмотка НН не показана): а — регулирование в нейтрали; б — на стороне ВН; г — на стороне СН. 1 — вывод ВН, 2 — вывод СН; 3 — нейтраль; 4 — регулировочная обмотка (РО); 5— переключающее устройство.
От этого недостатка свободны схемы раздельного регулирования, осуществляемого на стороне ВН (рис. , б) или на стороне СН (рис. , в и г), однако для их осуществления требуются устройства более высокого класса напряжения.
Автотрансформаторы по схемам на рис. применяются для связи сетей разных напряжений и позволяют регулировать переток реактивной мощности между этими сетями.
Не всегда можно обеспечить необходимые уровни напряжения в сети с помощью только одних трансформаторов и автотрансформаторов со встроенным регулированием напряжения. При развитии сетей часто бывает необходимо изменить режим путем регулирования напряжения в определенной точке. Для этой цели служат линейные регулировочные трансформаторные агрегаты. Их установка позволяет осуществить регулирование без замены ранее установленных нерегулируемых трансформаторов.
Схема такого агрегата показана на рис. 2. Регулируемое напряжение, получаемое от автотрансформатора, подается на последовательный трансформатор, включенный в сеть у линейного ввода или нейтрали основного (регулируемого или нерегулируемого) трансформатора. Реверсирование в УРПН обеспечивает изменение фазы добавляемого напряжения на 180°. Включение агрегата в качестве дополнительною средства иногда требуется для компенсации связанного регулирования, если УРПН основного автотрансформатора установлено в нейтрали (схема на рис.1, а).
Рис. 2. Схема линейного регулировочного трансформаторного агрегата (линейного регулятора):
1 — цепь, в которой осуществляется регулирование, 2 — регулировочный автотрансформатор с переключающим устройством; 3 — последовательный (вольтодобавочный) трансформатор.
Рис. 3. Пример схемы поперечного регулирования напряжения:
1, 2, 3 — основные обмотки; 4, 5, 6— вольтолобавочные обмотки; А, В, С — первичные выводы; вторичные выводы автотрансформатора.
Рис. 4. Векторная топографическая диаграмма напряжений регулировочного агрегата, но схеме рис. 3. AU — добавляемое регулируемое напряжение; а — угол сдвига фаз между первичным и вторичным напряжением. Обозначение векторов соответствует обозначениям выводов на рис. 3.
Электропечные трансформаторы также часто имеют агрегатное исполнение . В рассмотренных схемах напряжение изменяется только по значению; такое регулирование обычно называют продольным регулированием. Иногда возникает потребность в регулировании напряжения также и по фазе. Такую возможность предоставляют трехфазные агрегаты со специальными схемами соединения регулировочных обмоток.
На рис. 3 приведен пример простейшей (одноагрегатной автотрансформаторной) схемы, позволяющей осуществлять такое регулирование. В этой схеме между первичными и вторичными выводами каждой фазы включены вольтолобавочные обмотки с переключающими устройствами. Вектор напряжения каждой из этих обмоток сдвинут на 90° относительно век юра потенциала соответствующей фазы. Вследствие этого векторы вторичных напряжений оказываются сдвинутыми относительно векторов первичных напряжений на угол, зависящий от положения переключающего устройства. Сказанное иллюстрируется векторной топографической диаграммой, приведенной на рис. 4. Фактически напряжения изменяются не только по фазе, но и по величине, однако при не очень большом диапазоне регулирования последнее изменение мало. Поэтому указанное регулирование именуется поперечным регулированием.
Комбинация поперечного регулирования с обычным продольным, для чего требуется два комплекта переключающих устройств, позволяет осуществить практически независимое регулирование но величине и но фазе (продольно-поперечное регулирование).
Устройство продольно-поперечного регулирования напряжения сети
ЙЙЕ ЕЙ ИЯ ПИСЗОБРЕ Союз Советски Социалистически(61) Дополнительное (22) Заявлено 16.06.72 с присоединением за (23) Приоритет (43) Опубликовано 05 (45) Дата опубликов ву 7997 Кл.е Н 023/1 Государственный омнтет Совета Министров СССР по релам изооретеннй и открытий.П зилеви 71) Заявитель ирский научно — иссл 4) УСТРОИСТВО ПРОДОЛЬНО — ПОПЕРЕЧНО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ 2 ередачи эн спользовано алия капря го р посл мотк щеи Однак ности и наб жено жду собойключенй трансУстройство содерформатор с обмоткатор 3, конденсатор 4. довательный транс- управляемый реак. т по Изобретение относится к области гии на переменном токе и может быть ля продольно-поперечного регулир ения.эвесткы устроиства для продольно-поперечноегулирования напряжения сети, содержащие довательный трансформатор, первичная обкоторого выключена на напряжение питаю- сети, а вторичная — последовательно в сеть. о известные устройс за не обеспечивают ого регулирования напряжения. Цель изобретения — обеспечение плаповышение скорости регулирования.Это достигается тем, что устройствоцепочкой из параллельно соединенных меуправляемого реактора и конденсатора,ной последовательно с первичной обмоткформа тора.Устройство продольно-поперечного регния напряжения сети показано на чертеже. едовательский институт энергетики В данном устроистве вместо регулируемоготрансформатора применен управляемый реактор 3 и параллельно присоединенная к нему емкость 4.Изменение сопротивления реактора путем его 5 подмагничивакия позволяет плавно регулироватьнапряжение на последовательном трансформаторе.При этом скорость регулирования определяетсялишь постоянной времени цепи управления реактора. Отсутствие переключающих устройств повышает 10 надежность регулирования в целом.Управляемый реактор 3 с емкостью 4 образуютконтур, который вместе с первичной обмоткой 1 последовательного трансформатора представляет делитель напряжения.15 Контур настроек в резонанс при выбранномтоке управления реактора, и его сопротивление в резонансе значительно превышает сопротивление обмотки 1 трансформатора а поэтому напряжение ка ней чезначительно. Изменение тока управления 20 приводит к расстройке контура и уменьшению егосопротивления и, следовательно, к возрастанию напряжения ка трансформаторе.Модуль этсго напряжения определяет величинудобавочной ЭДС,. вносимой в силовую часть схемы, 25 а угол определяет сдвиг добавочной ЭДС по отно557455 Формула из обре те ния А В С Составитель Т. ЩегольковаРедактор В, Фельдман Техред И Асталош Корректор А. Власенк ПодписноеСовета Министров СССРоткрытийская наб., д. 4/5 аз 868/ Тира Государст под 13035,МИ венного комитетелам изобретенийсква, Ж, Рау ППП» Патент «, г, Ужгород, ул, Проектная,шению к напряжению силовой цепи. гледовательно, при подаче на делитель напряжения, стличающегося по углу на 0 и 180 от напряжения сети, осуществляется только продольное регулирование, а при подаче напряжения, отличающегося по углу на + 60, + 90+ 120, осуществляется преимущественно поперечное регулирование. Устройство продольно-поперечного регулирования напряжения сети, содержащее последовательный трансформатор, первичная обмотка которого включена на напряжение питающей сети, а вторичная — последовательно в сеть, о т лича ю ще е с я тем, что, с целью обеспечения плавности и повышения скорости регулирования, а также повышения надежности, оно снабжено цепочкой из параллельно соединенных между собой управляемого реактора и конденсатора, включенной последовательно с пер вичной обмоткой указанного трансформатора.
Заявка
СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ
БАЗИЛЕВИЧ ВАСИЛИЙ ПЕТРОВИЧ
МПК / Метки
Код ссылки
Похожие патенты
Устройство для подключения измерительных реле и приборов к трехфазному измерительному трансформатору напряжения
Номер патента: 1656626
. треугольник; 23 и 24 тока 1 энапряжения Оэ на резисторе 3; 25 напряжния на реакторе 4; 26, 27 и 28 напряжениОд,04 = Од,о /Ко, Ов,04 = Ов,о/ Кс и Ос,04Ос,01(Ко соответственно; угол 29 сдвига фар между напряжением 0 и током 1, в реэсторе 3.Устройство работает следующим образом. При замыкании на землю одной фазытрехфазной сети с изолированной нейтралью первичные обмотки с индуктивностью О трехфазного напряжениярезистором, соединяющим их нейтраль 02 землей 01, и емкость С фаэ сети относительно земли представляют по отношению к току в месте замыкания контур из двух параллельных ветвей с реэистивно-индук тивным сопротивлением ) ь Ь +й и емкостным сопротивлением -)1/гд С, Контур благодаря значительному при предлагаемом устройстве.
Устройство для ограничения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов
Номер патента: 481381
. Схемауправления этим переклю ятеде), состоити;) диодов 32, 33, конденсатора 34 и реи времени 35 с контактом 36.Г)и подключении устройства к сети1(апряжение подается па трансформаторы37, 16, и 17, ТрансформсгОр 37 является разделительным. Напряжение, снимаемое с трансформатора 16, при этомявляется недостаточным для включенияисполнительного органа, поэтому сварочшый трансформатор остается не подключенным к сети. Сигнальная лампочка 33 го -рпт нри этом в полканала, указывая на1 )наличие няирягкения на устройстве. Напряж(.ние с трансформатора 17 1)одается навторичную обмотку сварочного трянсфоргс.1(ТО 1)Я 24,ри сварке для возбуждения дуги замыкае,ся цепь электрода 39. 1 ри этом токв оперативной цепи увеличивается, Всз -растание падения.
Устройство для ограничения напряжения холостого хода сварочного трансформатора
Номер патента: 569412
. процессасварки и состоит из реле напряжения РН сконтактами РН 1 и РН 2.Тиристорный ограничитель работает следующим образом. При включении устройства 55в сеть сварочный трансформатор ТС получает напряжение через токоограничивающийэлемент, так как тиристоры Т 1, Т 2 запер:ы.Поэтому на вторичной обмотке появляетсянапряжение безопасной величины, Одновремен-ро но через трансформатор ТР подается напряжение на блоки ДК 1,БРЗ, БУ 4. На выходе мостов В 1, В 2 появляются напряжения, находящиеся в противофазе,что достигается настройкой потенциометра цепи фазосмещения. По цепи сравнения%2-73 — -32-Д 2 протекает ток, и на выходе элемента сравнения появляется напряжение, приложенное через диод Д 1 и стабилитрон Д 2 к цепи управления тиристора ТУ.
Устройство для ограничения напряжения холостого хода сварочного трансформатора
Номер патента: 647076
. обеспечива»ет разряд конденсатора 10. Обмоткаи контакты геркона представляют со- .10 бой один элемент и обозначены оди йаково — цифрой 11.Работа схемы заключается в следующем. При подаче сетеэого напряжения (220, 380 В) на вход аппара-,)5 та схема управления получает питание. С этого момента выпрямитель1 на выходе имеет напряжение, достаточное для.запуска схемы. Тиристорный коммутатор 2, собранный поизвестной схеме, находится в выключенном состоянии. Однаковследствиеналичия защитной ЯС-цепочки, состоящей из резистора 3 и конденсаторапеременной емкости 4, во вторичной обмотке сварочного. трансформа 25 тора 5 наводится ЭДС, величина ко. торой задается параметрами элемен»тов 3 и 4, а выбирается из условийтребований правил беэбпасности.
Устройство для снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов
Номер патента: 946839
. защиты срабатывает при напряжении 12 В, создаваемом в сварочной цепи источником 1 безопасного напряжения. Инверсный выход 7 элемента 5 дешунтирует инверсный выход 14 кнопки контроля готовности, а прямой выход 6 включает защитный коммутатор 19, размыкающий своим инверсным выходом 21 цепь первичнои обмотки сварочного трансформатора 27.После срабатывания защитный коммутатор 19 присоединяется на напряжение сети последовательно с конъюнктивно включенными своими прямым выходом 22 и инверсным выходом 15 кнопки контроля готовности. Одновременно инверсный выход 20 упомянутого коммутатора 19 дешунтирует инверсньй выход 14 кнопки контроля готовности.чения устройства в сеть, его прямой выход 10 не замкнется, элемент 26 не сработает и не.
Способы и средства регулирования напряжения у электроприемников
Для обеспечения некоторых заранее заданных значений отклонений напряжений у электроприемников применяются следующие способы:
1. Регулирование напряжения на шинах центра питания;
2. Изменение величины потери напряжения в элементах сети;
3. Изменение величины передаваемой реактивной мощности.
4. Изменение коэффициента трансформации трансформаторов.
Регулирование напряжения на шинах центра питания
Регулирование напряжения на центре питания (ЦП) приводит к изменениям напряжения во всей присоединенной к ЦП сети и называется централизованным, остальные способы регулирования изменяют напряжение на определенном участке и называются местными способами регулирования напряжения. В качестве ЦП городских сетей могут рассматриваться шины генераторного напряжения ТЭЦ или шины низшего напряжения районных подстанций или подстанций глубокого ввода. Отсюда вытекают и способы регулирования напряжения.
На генераторном напряжении оно производится автоматически изменением тока возбуждения генераторов. Отклонения от номинального напряжения допускаются в пределах ±5%. На стороне низшего напряжения районных подстанций регулирование осуществляется при помощи трансформаторов с регулированием под нагрузкой (РПН), линейных регуляторов (ЛР) и синхронных компенсаторов (СК).
При различных требованиях, предъявляемых потребителями, устройства для регулирования могут применяться совместно. Такие системы носят название централизованно-группового регулирования напряжения.
На шинах ЦП, как правило, осуществляется встречное регулирование, т. е. такое регулирование, при котором в часы наибольших нагрузок, когда потери напряжения в сети тоже наибольшие, напряжение повышается, а в часы минимальных нагрузок — понижается.
Трансформаторы с РПН позволяют осуществить довольно большой диапазон регулирования до ±10 — 12%, а в некоторых случаях (трансформаторы типа ТДН с высшим напряжением 110 кВ до 16% при 9 ступенях регулирования. Существуют конструкции для плавного регулирования под нагрузкой, но они пока дороги и применяются в исключительных случаях, при особенно повышенных требованиях.
Изменение величины потери напряжения в элементах сети
Изменение потери напряжения в элементах сети может осуществляться изменением сопротивлений цепи например, изменением сечении проводов и кабелей, отключением или включением числа параллельно включенных линий и трансформаторов (смотрите — Параллельная работа трансформаторов).
Выбор сечений проводов, как известно, производится из условий нагрева, экономической плотности тока и по допустимой потере напряжения, а также по условиям механической прочности. Однако расчет сети, особенно высокого напряжения по допустимой потере напряжения, не всегда обеспечивает нормируемые отклонения напряжения у электроприемников. Поэтому в ПУЭ нормируются не потери, а отклонения напряжения.
Реактивное сопротивление сети можно изменять при последовательном включении конденсаторов (продольная емкостная компенсация).
Продольной емкостной компенсацией называется, способ регулирования напряжения, при котором последовательно в рассечку каждой фазы линии включаются статические конденсаторы для получения надбавок напряжения.
Известно, что суммарное реактивное сопротивление электрической цепи определяется разностью между индуктивным и емкостным сопротивлениями.
Изменяя величину емкости включаемых конденсаторов, а следовательно, и величину емкостного сопротивления, можно получить различные величины потери напряжения в линии, что равнозначно соответствующей надбавке напряжения на зажимах электроприемников.
Последовательное включение конденсаторов в сеть целесообразно при невысоких коэффициентах мощности в воздушных сетях, в которых потеря напряжения в основном определяется ее реактивной составляющей.
Продольная компенсация особенно эффективна в сетях с резкими колебаниями нагрузки, так как ее действие совершенно автоматическое и зависит от величины протекающего тока.
Следует также учитывать, что продольная емкостная компенсация приводит к увеличению токов короткого замыкания в сети и может быть причиной резонансных перенапряжений, что требует специальной проверки.
Для целей продольной компенсации нет необходимости устанавливать конденсаторы, рассчитанные на полное рабочее напряжение сети, однако они должны иметь надежную изоляцию от земли.
Изменение величины передаваемой реактивной мощности
Реактивная мощность может вырабатываться не только генераторами электростанций, но и синхронными компенсаторами и перевозбужденными синхронными электродвигателями, а также статическими конденсаторами, включаемыми в сеть параллельно (поперечная компенсация).
Мощность компенсационных устройств, которые должны быть установлены в сети, определяется балансом реактивной мощности в данном узле энергосистемы на основе технико-экономических расчетов.
Синхронные двигатели и батареи конденсаторов, являясь источниками реактивной мощности, могут оказать существенное влияние на режим напряжения в электрической сети. При этом автоматическое регулирование напряжения и сети синхронными двигателями может осуществляться плавно.
В качестве источников реактивной мощности на крупных районных подстанциях часто применяются специальные синхронные двигатели облегченной конструкции, работающие в режиме холостого хода. Такие двигатели называются синхронными компенсаторами.
Наибольшее распространение и промышленности имеет серия электродвигателей СК, изготовляемых на номинальное напряжение 380 — 660 В, рассчитанных на нормальную работу при опережающем коэффициенте мощности, равном 0,8.
Мощные синхронные компенсаторы устанавливаются, как правило, на районных подстанциях, а синхронные двигатели чаще применяются для различных приводов в промышленности (мощные насосы, компрессоры).
Наличие относительно больших потерь энергии в синхронных двигателях затрудняет их применение в сетях с небольшими нагрузками. Как показывают расчеты, в этом случае более целесообразны батареи статических конденсаторов. Принципиально влияние конденсаторов поперечной компенсации на уровни напряжения в сети аналогично влиянию перевозбужденных синхронных двигателей.
Более подробно о конденсаторах сказано в статье Статические конденсаторы для компенсации реактивной мощности, где они рассматриваются с точки зрения повышения коэффициента мощности.
Существует ряд схем автоматизации компенсационных батарей. Такие устройства выпускаются промышленностью в комплекте с конденсаторами. Одна из таких схем показана здесь: Схемы включения конденсаторных батарей
Изменение коэффициентов трансформации трансформаторов
Выпускаемые в настоящее время силовые трансформаторы напряжением до 35 кВ для установки в распределительных сетях снабжены переключателями ПБВ для переключения регулировочных ответвлений в первичной обмотке. Таких ответвлений обычно 4, кроме основного, что позволяет получить пять коэффициентов трансформации (надбавки напряжения от 0 до +10%, на основном ответвлении — +5%).
Перестановка ответвлений — наиболее дешевый способ регулирования, но он требует отключения трансформатора от сети, а это вызывает перерыв, хотя и кратковременный, в питании потребителей, поэтому он применяется только для сезонного регулировании напряжения, т. е. 1 — 2 раза в год перед летним и зимним сезонами.
Для выбора наивыгоднейшего коэффициента трансформации существует несколько расчетных и графических методов.
Рассмотрим здесь лишь один наиболее простой и наглядный. Порядок расчета следующий:
1. По ПУЭ принимают допустимые отклонения напряжения дли данного потребителя (или группы потребителей).
2. Приводят все сопротивления рассматриваемого участка цепи к одному (чаще к высокому) напряжению.
3. Зная напряжения в начале сети высшего напряжения, вычитают из него суммарную приведенную потерю напряжения до потребителя для требуемых режимов нагрузки.
В электрических сетях для централизованного и местного регулирований применяются силовые трансформаторы, снабженные устройством для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Их преимущество заключается в том, что регулирование осуществляется без отключения трансформатора от сети. Существует большое количество схем с автоматическим и без автоматического управления.
Переход с одной ступени на другую осуществляется при дистанционном управлении при помощи электропривода без разрыва рабочего тока в цепи обмотки высшего напряжения. Это достигается закорачиванием на короткое время регулируемой секции токоограничивающим сопротивлением (дросселем).
Автоматические регуляторы весьма удобны и допускают до 30 переключений в сутки. Регуляторы отстраиваются таким образом, чтобы они имели так называемую зону нечувствительности, которая должна быть больше ступени регулирования на 20 — 40%. При этом они не должны реагировать на кратковременные изменения напряжения, вызванные удаленными короткими замыканиями, пусками крупных электродвигателей и т. д.
Схему подстанции целесообразно строить так, чтобы на один регулируемый трансформатор но возможности присоединялись потребители с однородными графиками нагрузок и примерно одинаковыми требованиями к качеству напряжения.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Регулирование напряжения и обслуживание регулирующих устройств трансформаторов
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 (±2×2,5% )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 (рис. 1.10) устанавливаются на каждой фазе обмотки ВН. Контактная система состоит из неподвижных контактов — полых токоведущих стержней 3 ( A 1 — A 6 на рис. 1.10, б), 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. 1.10. 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. 1.11. Регулируемые витки размещены со стороны нейтрали, что позволяет применять устройства РПН с облегченной изоляцией. В схеме на рис. 1.11, б двухпозиционный переключатель — реверсор 5 позволяет присоединять регулировочную обмотку 3 к основной 1 согласно или встречно, благодаря чему диапазон регулирования удваивается по сравнению со схемой на рис. 1.11, а. На рис. 1.12 даны схемы регулирования на автотрансформаторах на стороне ВН и СН. Класс изоляции устройств РПН соответствует классу изоляции СН трансформатора. 
Рис. 1.11. 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. 1.12. Схема регулирования на автотрансформаторах:
а — на стороне ВН; б — на стороне СН; 1 -регулировочная обмотка с ответвлениями; 2 — переключающее устройство 
Рис. 1.13. 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. Схемы регулирования приведены на рис. 1.13 и 1.14.
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 (рис. 1.15, а). 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 (рис. 1.15, б).
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) показана на рис. 1.16 .
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» (рис. 1.16, г), 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. 1.14. Схема регулирования напряжения на автотрансформаторе при помощи последовательного регулировочного трансформатора в нейтрали: 1 — главный автотрансформатор; 2 — регулировочный трансформатор; 3 — реверсор 
Рис. 1.15. 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 расширителя (рис. 1.17).
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) . Структурная схема автоматического регулятора показана на рис. 1.18.
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, указанные на рис. 1.18.
Рис. 1.16. 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. 1.17. 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. 1.18. 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.
Обращается внимание читателей на то, что в книге приведены оперативные схемы, особенностью которых является изображение коммутационных аппаратов (масляных и воздушных выключателей, разъединителей, рубильников и т. п.) в положении (включено или отключено), соответствующем рассматриваемому режиму работы. Иными словами, если аппарат в данном режиме включен, то его контакты изображены замкнутыми, если отключен — разомкнутыми.
В ряде энергосистем вместо АРКТ пользуются аббревиатурой АРНТ
Недостаточное использование РПН не позволило пока установить их фактическую износостойкость в эксплуатации