Татаров Е.И. Электроэнергетические системы и сети
Подождите немного. Документ загружается.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
141
( )
кВ.0310
100
5)(01
1230
1128199
5
3
,
,
,
U
=
−
+
⋅
=
−
Для удобства сравнения полученных результатов составим итоговую
таблицу:
n
+5 0 -5
(
)
кВ
2
,
U
n
112,35 107,73 102,62
(
)
кВ
3
,
U
n
9,08 9,53 10,03
Результаты расчета прямого режима подтверждают известное положение
о наличии связанного несогласованного регулирования напряжения на обмот-
ках автотрансформатора при расположении РПН в нейтрали.
Положение РПН не оказывает никакого влияния на действительное на-
пряжение на шинах НН, которое определяется выражением
кВ.719
230
111203
ном1
ном33
3
,
,
U
UU
U
'
=
⋅
==
Напряжение на шинах НН в режиме максимальных нагрузок ниже не
только желаемого напряжения, но даже номинального напряжения сети. По-
этому для данной подстанции целесообразно рассмотрение вопроса об установ-
ке дополнительных средств регулирования напряжения на низкой стороне ав-
тотрансформатора.
РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Принято выделять два типа этих специальных трансформаторов:
1) Последовательные регулировочные трансформаторы (раньше называ-
лись “вольтодобавочные” трансформаторами). В литературе можно встретить
следующее условное графическое обозначение подключения ВДТ:
Т
W 1
W 2
ВДТ
Однако принципиальную суть этого устройства точнее отражает другая
схема:
Т
W 1
W 2
ВДТ
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
142
2) Линейные регулировочные трансформаторы, с помощью которых
можно осуществлять регулирование напряжения:
в отдельных линиях: в группе линий:
Т
ЛР 1
ЛР 2
W 1
W 2
Т
ЛР
W 1
W 2
Необходимость использования ЛР может возникнуть, например, при рекон-
струкции существующих сетей, где использовались трансформаторы без РПН
или на стороне НН АТ.
Конструктивно ЛР и ВДТ состоят из последовательного трансформатора
и регулировочного автотрансформатора.
В зависимости от способа подключения питающего трансформатора раз-
личают:
1.Продольное регулирование – включение обмоток питающего транс-
форматора на одноимённые фазные напряжения; коэффициент трансформации
– действительная величина.
2.Поперечное регулирование – включение обмоток питающего транс-
форматора на линейное напряжение двух других фаз; коэффициент трансфор-
мации – комплексная величина.
3.Продольно – поперечное регулирование – включение обмоток питаю-
щего трансформатора на линейное напряжение своей и последующей фазы.
Последовательные регулировочные трансформаторы – изготавливаются
трёхфазными, мощностью
92
и
240
МВА, на напряжения
150
и
35
кВ.
Линейные регулировочные трансформаторы большой мощности изготав-
ливаются трёхфазными, мощностью от
16
до
100
МВА с диапазоном РПН
%
15
±
, на напряжения
5
38
6
6
,
,
,
,
K кВ.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО
(ВОЛЬТОДОБАВОЧНОГО) ТРАНСФОРМАТОРА
Вольтодобавочный трансформатор имеет две обмотки:
• первичную, которая подключается к источнику питания;
• вторичную, включенную последовательно с обмоткой основного авто-
трансформатора или трансформатора, в которой регулируется напряже-
ние:
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
143
U
Н
U
В
+∆E
РУ
U
C
+
∆
E
АТ
ВДТ
первичная
вторичная
Рисунок 13 - Схема включения вольтодобавочного трансформатора в нейтраль
силового автотрансформатора.
ВДТ создает дополнительную э.д.с.
E
∆
, величина которой зависит от:
• напряжения источника питания;
• коэффициента трансформации ВДТ;
• фазы напряжения в первичной обмотке ВДТ.
ВДТ позволяет изменять величину и фазу выходного напряжения ос-
новного автотрансформатора.
Рассмотрим определение коэффициента трансформации ВДТ на примере
его включения в наиболее общем случае (включение в линию).
РУ
∆E
U
1
U
2
U
1
U
2
∆E
j
∆
E”
∆E’
+1
Дополнительная э.д.с. E
∆
в общем случае является величиной комплекс-
ной:
'''
EjEE ∆+∆=∆
,
(25)
(
)
(
)
'''
22
EE
E
∆
+
∆
=∆ ,
(26)
где
'
E
∆
и
''
E
∆
- соответственно продольная и поперечная составляющие допол-
нительной э.д.с.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
144
На основании векторной диаграммы ВДТ для наиболее общего случая:
EUU
∆
+
=
1
2
Коэффициент трансформации ВДТ:
( ) ( )
''
*
'
*
'''
'''
EjE
U
E
j
U
E
EjEU
U
EU
U
U
U
k
∆+∆+
=
∆
+
∆
+
=
=
∆+∆+
=
∆+
==
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
ВДТ
(27)
Конечное выражение (27) свидетельствует о том, что коэффициент
трансформации ВДТ является комплексной величиной и может быть записан:
(
)
(
)
( )
( )
2
2
ВДТ
1
1
''
*
''
*
'
*
'''
E
E
EjE
jkkk
'
*
∆+
∆+
∆−∆+
=+=
.
(28)
Выделим действительную часть коэффициента трансформации ВДТ:
( )
( )
2
2
1
1
''
*
'
*
'
E
E
E
k
'
*
∆+
∆+
∆+
=
.
(29)
и мнимую часть:
( )
( )
2
2
1
''
*
''
*
''
E
E
E
k
'
*
∆+
∆+
∆−
=
.
(30)
При этом модуль коэффициента трансформации равен:
(
)
(
)
22
ВДТ
'''
kkk +=
.
ПРОДОЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ВДТ
А
ВДТ
В
С
0
А
В
С
∆
Е’
0
Основное условие: 0
''
*
=∆E .
По выражениям (29) и (30):
'''
'
*
'
EUU.k.
E
k ∆+==
∆+
=
12
0
1
1
.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
145
При продольном регулировании ВДТ напряжение на шинах будет опре-
деляться по выражениям:
()
(
)
.
EU
EUU
U
'
'
n
∆±
∆±
=
1.ном
2.ном
'
2
2
(31)
()
'
n
EU
UU
U
∆±
=
1.ном
3.ном
'
3
3
.
(32)
ПОПЕРЕЧНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ВДТ
А
ВДТ
В
С
0
А
В
С
∆
Е”
0
Основное условие: 0
'
*
=∆E .
Составляющие коэффициента трансформации:
( ) ( )
( )
.EUU
.
E
E
k.
E
k
''
*
''
*
''
*
''
''
*
'
2
2
12
22
11
1
∆+=
∆+
∆−
=
∆+
=
Для получения случая продольно-поперечного регулирования на вторич-
ную обмотку фазы "А" ВДТ подается линейное напряжение
АВ
U .
Включение ВДТ в нейтраль автотрансформатора приводит к связанному
несогласованному регулированию напряжения.
Для определения необходимой дополнительной э.д.с. требуется задаться
условием: на шинах какого напряжения предпочтительно поддерживать желае-
мое напряжение. Так для шин СН по выражению (31):
'
2
2.
ж
ном1.2.жном2.
'
2
UU
UUUU
E
−
−
=∆
(33)
ПРИМЕР 5.
6
Для автотрансформатора с параметрами
U
ном1
=230 кВ;
U
ном2
=121
кВ;
U
ном3
=11 кВ определить необходимую для регулирования напряжения на
стороне СН дополнительную ЭДС вольтодобавочного трансформатора, вклю-
ченного в нейтраль. Расчетные данные: =
U
'
2
210 кВ; =
U
'
3
205 кВ.
6
Пособие, Задача 4.5.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
146
Решение. Желаемое напряжение на шинах СН в режиме максимальных
нагрузок определим по выражению
кВ.
5
115
110
05
1
ном.сети2.ж
,
,
U
k
U
=
⋅
=
=
Используя выражение (33) рассчитаем значение дополнительной ЭДС
ВДТ при продольном регулировании:
кВ.212
2105115
2305115121210
2ж2.
ном1ж2.ном22
,
,
,
UU
UUUU
E
'
'
'
=
−
⋅−⋅
=
−
−
=
∆
Найдем напряжение на шинах НН с учетом ЭДС ВДТ:
()
кВ.39
212230
11205
ном1
ном33
3
,
,
EU
UU
U
'
'
n
=
+
⋅
=
∆
+
=
Проверим реальный уровень напряжения на шинах СН:
()
(
)
( )
кВ.5115
212230
212121210
ном1
ном22
2
,
,
,
EU
EUU
U
'
'
'
n
=
+
+
=
∆
+
∆
+
=
Таким образом, напряжение на стороне СН автотрансформатора за счет
регулирования ВДТ повысилось до желаемого, а на стороне НН - понизилось в
еще большей степени. При использовании ВДТ сохраняется связанное несогла-
сованное регулирование напряжения на автотрансформаторе.
В ситуации, когда ВДТ включен в нейтраль автотрансформатора, имею-
щего РПН на линейных выводах обмотки СН, напряжение на шинах СН будет
определяться по выражению:
()
.
EU
E
n%K
UU
U
'
''
n
∆
±
∆
±
⋅∆
+
=
ном2.
ном2.2
2
100
1
Напряжение на шинах НН в этом случае определится по выражению (32).
ЛИНЕЙНЫЙ РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
Линейный регулировочный трансформатор (ЛР) предназначен для про-
дольного регулирования напряжения. Он включается в рассечку линии после-
довательно с обмоткой НН силового трансформатора или автотрансформатора.
Линейный регулятор изготавливается с устройством реверсивного сту-
пенчатого регулирования под нагрузкой напряжения сети в пределах до ±15%
(±10×1,5%) номинального напряжения.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
147
U
Н
U
В
U
С
S
3н
S
2н
U
Нi
ЛР
нерегулируемый
автотрансформатор
Рисунок 14
Принципиальная схема соединения обмоток одной фазы ЛР имеет вид:
11
12
2
1
5
4
3
2
1
Здесь: 1 – последовательная обмотка;
2 – обмотка возбуждения;
3 – регулировочная обмотка;
4 – токоограничивающий реактор;
5 – переключатель полярности.
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Именно эта отпайка соответствует макси-
мальной добавке при одной полярности под-
ключения регулировочной обмотки (1) и ну-
левой добавке (13) при изменении полярно-
сти.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
148
Выпишем часть таблицы регулировочных диапазонов ЛР различных но-
минальных напряжений:
Изменение напряжения сети, В
ЛТМН-16 000/10
ЛТДН-40 000/10
ЛТДН-63 000/35
ЛТДН-100 000/35
Положение
переключателя
11 кВ 6,6 кВ 35 кВ
1 1650 990 5776
2 1485 891 5199
6 825 495 2888
11 0 0 0
12 0 0 0
13 0 0 0
18 -825 -495 -2888
22 -1485 -891 -5199
23 -1650 -990 -5776
Примечание: Знак (-) показывает, что напряжения ЛР и сети вычитаются (положения пере-
ключателя 14-23), тогда как при положениях переключателя (1-10) - складываются.
При выборе ЛР необходимо, чтобы мощность ЛР была не меньше типо-
вой мощности, которую может пропустить обмотка НН автотрансформатора.
Напряжение за ЛР на шинах НН распределительного устройства, полу-
чающего питание от автотрансформатора, без устройств регулирования в ней-
трали определиться как:
()
(
)
ном1.
ном3.
'
3
3
U
EUU
U
n
∆±
=
(35)
Такое включение ЛР часто применяется тогда, когда АТ имеет РПН на
СН, что не влияет на уровень напряжения на шинах НН.
Величина добавляемой э.д.с. может быть определена:
'
3
ном3.
'
3ном1.ж3.
U
UUUU
E
−
=∆
(36)
ПРИМЕР 6
7
.
На подстанции установлен автотрансформатор АТДЦТН-125000/220/110.
Необходимо обеспечить уровень напряжения на шинах НН в режиме макси-
мальных нагрузок при следующих расчетных данных:
218
1
=
U
кВ; 50110
1
j
S
'
+= МВ·А,
34258680
2
,j,
S
'
+= МВ·А, 1029
3
j
S
'
+= МВ·А.
Известны технические характеристики автотрансформатора: РПН уста-
новлен у линейных выводов обмотки СН; пределы регулирования ±6×2,0%;
7
Пособие. Задача 4.6.
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
149
230
ном1
=
U
кВ;
121
ном2
=
U
кВ;
5
38
ном3
,
U
=
кВ. Обмотки трансформатора
имеют следующие сопротивления:
5
0
21
,
RR
=
=
Ом;
0
1
3
,
R
=
Ом;
6
48
1
,
Х
=
Ом;
0
2
=
Х
Ом;
5
82
3
,
Х
=
Ом.
Решение:
Схема замещения автотрансформатора данного класса напряжения, рабо-
тающего в прямом режиме имеет вид:
U
1
U'
2
U
2
S
н2
R
1
+jX
1
S
'
1
R
3
+jX
3
S
'
3
R
2
+jX
2
S'
2
U
3
S
н3
U
0
U'
3
∆P
х
+j∆Q
х
ИТ2
ИТ3
Определим уровень напряжения в точке "0" схемы замещения автотранс-
форматора с учетом продольной и поперечной составляющих падения напря-
жения:
=
−
−
+
−=δ−
∆
−=
U
R
Q
XP
j
U
X
Q
RP
U
U
j
U
UU
'
'
'
'
''
1
1
1
11
1
1
1
11
110
;кВ4248206
218
5050648110
218
6485050110
218 ,j,
,,
j
,,
−=
⋅
−
⋅
−
⋅
+
⋅
−=
кВ.2208
4248206
22
2
0p
2
0a
0
,
,,
UUU
=+=+=
Находим приведенные к стороне ВН значения напряжений в точках 2 и 3
схемы замещения:
=
−
−
+
−=
U
R
Q
XP
j
U
X
Q
RP
UU
'
'
'
'
'
0
2
2
22
0
2
2
22
02
кВ;3246206
2208
50342508680
2208
03425508680
4248206
,j,
,
,,,
j
,
,,,
,j,
−=
⋅−⋅
−
−
⋅
+
⋅
−−=
( )
(
)
кВ;208
3246206
22
2
2
2 p2
а2
=+=+=
,,
U
U
U
'
'
'
=
−
−
+
−=
U
R
Q
XP
j
U
X
Q
RP
UU
'
'
'
'
'
0
3
3
33
0
3
3
33
03
кВ;84357202
2208
011058229
2208
582100129
4248206
,j,
,
,,
j
,
,,
,j,
−=
⋅−⋅
−
−
⋅
+
⋅
−−=
D:\Мои документы\Борис\Часть 0 А4.doc
150
( )
(
)
кВ.8205
84357202
22
2
2
3 p3
а3
,
,,
U
U
U
'
'
'
=+=+=
При установке РПН в нулевое положение действительные напряжения на
шинах подстанции равны:
.,
,,
U
UU
U
,
U
UU
U
'
'
кВ4534
230
5388205
кВ;43109
230
121208
ном1
ном33
3
ном1
ном22
2
=
⋅
==
=
⋅
==
Желаемые напряжения для режима максимальных нагрузок:
кВ.
кВ;
ж3ж2
75
36
35
05
1
5
115
110
05
1
,
,
,
,
UU
=
⋅
=
=
⋅
=
Выберем для РПН АТ ответвление
=
n
3. Тогда напряжение на стороне
СН будет равно
()
(
)
кВ.99115
230
100
302
1121208
100
1
ном1
ном22
2
,
,
U
n%K
UU
U
'
n
=
+
+⋅
=
∆
+
=
Для регулирования напряжения на шинах НН применим линейный регу-
лятор (ЛР) с расчетной мощностью не менее
А.
МВ
5
62
125
5
0
50
АТ.ном
ЛР.расч
⋅
=
⋅
=
=
,
,
S,
S
Выбираем линейный регулятор типа ЛТДН-63000/35.
Определим необходимую ЭДС ЛР по условию обеспечения желаемого
напряжения на шинах НН в режиме максимальных нагрузок (36):
кВ.572
8205
53882052307536
3
ном33ном1ж3
,
,
,,,
U
UUUU
E
'
'
=
⋅−⋅
=
−
=∆
По справочным данным таблицы выбираем положение переключателя
=
n
6, которому соответствует изменение напряжения сети на 2,888 кВ. При
этом напряжение за линейным регулятором на шинах НН подстанции примет
значение
()
(
)
( )
кВ.037
230
88825388205
ном1
ном3
'
3
3
,
,,,
U
E
UU
U
n
=
+
=
∆+
=
С помощью встроенного регулятора РПН и внешнего линейного регуля-
тора на шинах всех напряжений подстанции обеспечено напряжение, близкое к
желаемому.