Введение 3
1 Анализ устройств регулирования напряжения в силовых трансформаторах 5
1.1 Основные требования для работы РПН и ПБВ 5
1.2 Переключающее устройство RS9 13
1.3 Переключающее устройство MR 15
1.4 Переключающее устройство Huaming 20
1.5 Устройство РПН типа РНТА 24
1.6 Использование систем мониторинга СМТ-РПН, TDM для повышения
надежности и контроля 30
2 Анализ методов диагностики и разработка мероприятий по повышению надежности устройств регулирования напряжения в силовых трансформаторах 35
2.1 Методы диагностирования РПН 36
2.2 Проверка режима работы РПН 43
2.3 Предложения по повышению надежности устройств регулирования напряжения 49
2.4 Приборы, применяющиеся в переключающих устройствах 50
3 Технико-экономический расчет выбора РПН для силовых трансформаторов 65
3.1 Расчет и выбор РПН для трансформатора 66
Заключение 77
Список используемых источников 79
В настоящее время, довольно быстрыми темпами развиваются системы электроснабжения, электростанции и подстанции. Для преобразования напряжения и передачи электрической энергии используются трансформаторные подстанции.
Все оборудование, которое применяется на трансформаторной подстанции выбирается исходя из норм технологического проектирования проходя все необходимые проверки. Одним из главных элементов на преобразовательной подстанции является силовой трансформатор.
Для производства трансформатора необходимо выполнить технико-экономические расчеты (тепловой расчет, электромагнитный расчет и т.д.). После выполнения расчетов и создании предварительного габаритного чертежа, идет подбор комплектующих трансформатора, выбор строения бака, разработка чертежей расширителя, разработка активной части, отводов и обмоток трансформатора.
Также производятся и экономические расчеты при выборе комплектующих и материалов (так как многие материалы импортируются), обычно цена трансформатора не меньше чем 10000000 руб. без учета НДС, но при этом цена зависит и от мощности трансформатора, чем выше мощность, тем дороже трансформатор.
Целью магистерской диссертации является - повышение надежности систем регулирования напряжения в силовых трансформаторах.
Для реализации данной проблемы были рассмотрены виды переключающих устройств, их конструктивные особенности и дополнительные приборы, которые используются при эксплуатации переключающих устройств в трансформаторах.
Задачами данной диссертации является:
1. Анализ устройств регулирования напряжения в силовых трансформаторах.
2. Анализ методов диагностики и разработка мероприятий по повышению надежности устройств регулирования напряжения в силовых трансформаторах.
3. Технико-экономический расчет выбора РПН для силовых трансформаторов.
Для того, чтобы работа электропотребляющих объектов была надежной и безаварийной, нужно обеспечить минимально возможное отклонение фактической величины подводимого напряжения. А чтобы избежать данные отклонения необходимо регулировать напряжения на трансформаторе.
Силовые трансформаторы комплектуются устройствами РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) и ПБВ (устройство переключения напряжения без возбуждения).
Актуальность данной темы обуславливается тем, что более 80% созданных трансформаторов комплектуются системами РПН. «Помимо этого, устройство РПН более надежно чем ПБВ, так как при регулировании напряжения не требуется отключать трансформатор от сети, тем самым, не отключая потребителя от сети» [3].
Устройства ПБВ (устройство переключения напряжения без возбуждения) являются более компактными и простыми в монтаже, но переключатель ПБВ, менее надежен, чем устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН) в связи с тем, что ПБВ можно применять на сетях, где нет такого серьезного потребления электрической энергии.
В силовом трансформаторе можно реализовать автоматическое регулирование напряжения (АРН). Эта функция делается устройством РПН, управление которым происходит в автоматическом режиме специальными установками релейной защиты и автоматики.
Устройство РПН применяется для регулировки коэффициента трансформации без полного отключения трансформатора от нагрузки. Также данным способом можно скомпенсировать колебания напряжения, которые возникают в линиях электропередач. Для этого устройства РПН встраиваются в трансформаторы и подключаются к их активной части. В диссертации подробно разобраны виды и типы переключающих устройств, их особенности и конструкции. Наиболее универсальными является переключающее устройства РНТА, RS и Huaming.
Более дорогой переключать MR является лучшим среди аналогов в плане надежности и эксплуатации, но также и самым дорогим, поэтому довольно часто применяется РНТА, RS и Huaming. Конструктивно каждый переключатель работает по примерно одинаковым схемам (в основном «грубый предизбиратель, избиратель с реверсом или избиратель без реверса»).
Далее были рассмотрены методы диагностирования РПН и трансформатора. Самыми надежными методами диагностирования числятся метод измерения температур при помощи индикаторов обмотки, термосопротивлений, которые ставятся в РПН и метод анализа газа при помощи газоанализаторов. Также очень распространены методы диагностики при помощи векторных диаграмм переключателей. Для этого необходимо снять осциллограмму во время переключения положения РПН. Детально рассмотренный метод диагностирования путем полной проверки схемы регулирования является наиболее действенным для переключающего устройства.
Самыми распространёнными приборами является струйное реле, для защиты РПН (реагирует на скорость потока масла), маслоуказатель РПН, термосопротивления для контроля температуры РПН, указатель положения РПН и регулятор напряжения. Для корректной работы РПН необходимо диагностировать переключающее устройство по истечению количества переключений. Для обеспечения надежности РПН, необходимо измерять сопротивление подвижных и неподвижных контактов в РПН, так как контакты является наиболее частой поломкой, норма их сопротивления не должна превышать заявленное значение.
Заключительным этапом было проведение расчета выбора РПН для трансформатора. Был выбран переключатель VM III 350 Y - 72,5/C - 14,27W от компании MR. Данный переключатель имеет наиболее хорошие характеристики по сравнению с другими аналогами.
Поскольку трансформатор может эксплуатироваться в разных условиях, с разной нагрузкой и мощностью, нужно учитывать все указания, которые указываются в руководствах по эксплуатации, во избежание дальнейших проблем, (возможных замен, ревизий и денежных потерь).
Для того чтобы, определить расчетный рабочий ток переключающего устройства, нужно взять за основу максимальную мощность силового трансформатора. Нужно это, так как, не смотря на тип и системы охлаждения и ее алгоритм работы, при увеличении мощности, также увеличивается температура трансформаторного масла, поэтому внешние показатели РПН не улучшаются. Следующая причина - расчет по максимальному рабочему току и выбор токоограничивающих резисторов устройств РПН для ограничения значений нагрузки под коммутируемую мощность на контактах переключающего устройства до допустимых.
1. Газоанализаторы Hydrocal. URL: https://lit-engineering.com/gazoanalizatory-sick-sensor-intelligence?yhid= 76499869157293230 (дата обращения 21.04.2021).
2. Датчики положения РПН ДП-2. URL: https: //antraks .ru/produktsiya/datchiki-polozheniya-dp (дата обращения 21.04.2021).
3. Копейкина Т.В. Обзор методов определения неисправностей устройств РПН трансформаторов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - № 12-4. - С. 596-600.
4. Методы диагностирования РПН. URL: http://www.epps.ru/journal/detail.php?id= 1343 (дата обращения 21.04.2021).
5. Михеев Г.М., Ефремов Л.Г., Иванов Д.Е. Способы повышения энергоэффективности силовых трансформаторов // Вестник Чувашского университета. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-povysheniya-energoeffektivnosti-silovyh-transformatorov/viewer (дата обращения: 26.05.2021).
6. Нормы технологического проектирования: URL: http://www.fsk- ees. ru/media/File/customers techZNTP PS.pdf (дата обращения 11.12.2020).
7. Переключающие устройства РПН RS.9. URL: Hyundai Heavy Industries (hhi-co.bg) (дата обращения 21.04.2021).
8. Переключающие устройства РПН MR. URL: Устройства РПН - (reinhausen.com) (дата обращения 21.04.2021).
9. Переключающие устройства РПН Huaming. URL: Huaming, переключающие устройства РПН и ПБВ (hm-oltc.ru) (дата обращения 21.04.2021).
10. Переключающие устройства РПН РНТА. URL: Продажа РПН типа РНТА. Производство Россия (lider-energo.ru) (дата обращения 21.04.2021).
11. Правила ПУЭ. URL: http://electrica.pro/sites/default/files/ny3.pdf (дата обращения 21.04.2021).
12. Регулятор напряжения Сириус 2РН. URL: https://ksenergo.com/magazin/product/sirius-2-m-regulyator-napryazheniya- transformatora-pod-nagruzkoy?yhid= 140741396258926884 (дата обращения 21.04.2021).
13. РПН и ПБВ. URL: https: //electricalschool. info/main/ekspluat/1145- ustrojjstvo-i-obsluzhivanie-rpn.html (дата обращения 25.12.2020).
14. Синицын Е.С., Осадчий А.Н. Измерение температуры обмотки трансформатора с помощью индикаторов температуры и трансформаторов тока / «Студенческие Дни науки в ТГУ»: научно-практическая конференция (Тольятти, 1-30 апреля 2021 года). Тольятти: изд-во ТГУ, 2021.
15. Синицын Е.С. Измерение температуры обмотки трансформатора с помощью индикаторов температуры и трансформаторов тока / «Молодежь. Наука. Общество - 2020»: Всероссийская студенческая научно-практическая междисциплинарная конференция (Тольятти, 25 декабря 2020 - 29 января 2021 года): электронный сборник студенческих работ / отв. за вып. С.Х. Петерайтис. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2021. C.794-797.
...