Przełącznik odczepów transformatora to mechanizm, który koryguje liczbę aktywnych zwojów uzwojenia w transformatorze, tak aby można było poprawić jego napięcie wyjściowe bez wymiany urządzenia. Ponieważ napięcie zasilania i prąd obciążenia zmieniają się z czasem, transformator zaprojektowany dla jednego dokładnego stosunku stale wychodziłby poza specyfikację. Odczepy dają mu elastyczność, by pozostać na zadanym poziomie.
Stosunek napięć transformatora jest ustalony przez stosunek zwojów, ale warunki wokół niego nie są stałe. Napięcie zasilające po stronie pierwotnej może być kilka procent powyżej lub poniżej wartości znamionowej w zależności od pory dnia, obciążenia linii zasilającej (feeder) i odległości od stacji transformatorowej. Po stronie wtórnej napięcie obniża się przy dużym obciążeniu z powodu impedancji uzwojeń i ponownie rośnie, gdy obciążenie maleje. Gdyby transformator miał tylko jeden stosunek, napięcie wtórne wędrowałoby poza zakres oczekiwany przez podłączone urządzenia, napędy i systemy sterowania.
Odczepy rozwiązują ten problem, pozwalając technikowi lub systemowi sterowania na dodawanie albo usuwanie zwojów z uzwojenia, zwykle z uzwojenia wysokiego napięcia, ponieważ dla danej mocy prąd tam płynący jest mniejszy, co pozwala na mniejszy, tańszy selektor odczepów i styki przełączające oraz zmniejsza zużycie wskutek łuków. Usunięcie zwojów z pierwotnego uzwojenia podnosi napięcie wtórne dla danego wejścia, dodanie zwojów je obniża. Większość transformatorów dystrybucyjnych jest dostarczana z pięcioma pozycjami odczepów w krokach po 2,5 procent, dwoma powyżej wartości znamionowej i dwoma poniżej (powszechnie nazywanymi odczepami o pełnej zdolności), dzięki czemu jednostkę można dopasować do rzeczywistego napięcia zasilającego na miejscu zamiast do idealizowanej wartości z tabliczki znamionowej.
Przełącznik odczepów poza obwodem, zwany także przełącznikiem odczepów bez obciążenia lub przełącznikiem odczepów przy wyłączonym napięciu (w terminologii IEEE: de-energized tap changer, DETC), można przestawić tylko wtedy, gdy transformator jest całkowicie odłączony od zasilania i odizolowany. To prosty mechaniczny selektor, często obrotowy, obsługiwany zewnętrznym uchwytem lub wyjmowanym łącznikiem wewnątrz zbiornika, bez możliwości bezpiecznego rozłączania prądu obciążenia.
To standardowa konfiguracja w większości transformatorów dystrybucyjnych oraz w dużej części małych i średnich transformatorów przemysłowych, ponieważ współczynnik transformacji trzeba ustawić tylko raz lub rzadko korygować, zwykle przy uruchomieniu lub po udokumentowanej, trwałej zmianie napięcia zasilającego. Próba przesunięcia przełącznika odczepów poza obwodem pod obciążeniem spowoduje powstanie łuku na stykach selektora i może zniszczyć mechanizm, dlatego blokada i zweryfikowane odłączenie napięcia są obowiązkowe zanim ktokolwiek przystąpi do pracy.
Przełącznik odczepów pod obciążeniem, zwany także regulatorem odczepów pod obciążeniem (LTC), zmienia stosunek zwojów przy zachowanym zasilaniu transformatora i podczas obciążenia. Ma to znaczenie wszędzie tam, gdzie przerwa w pracy w celu zmiany odczepu jest niedopuszczalna: transformatory stacyjne, stopniujące generatory oraz duże transformatory przemysłowe zasilające procesy ciągłe.
OLTC nie może po prostu zerwać styku z jednego odczepu i nawiązać kontaktu z następnym. To albo przerwałoby obwód prądu uzwojenia, albo, jeśli nowy styk zostałby zamknięty zanim stary się rozłączy, chwilowo zewracałoby zwoje między dwoma odczepami. Składa się z dwóch współpracujących części:
Przełącznik rozdzielający działa w oleju lub, w nowszych konstrukcjach, w przerywaczu próżniowym albo w środowisku SF6, aby ograniczyć energię łuku, a w jednostkach napełnianych olejem przegroda przełącznika rozdzielającego jest zwykle uszczelniona i oddzielona od oleju głównego zbiornika, aby zanieczyszczenie związane ze przełączaniem nie rozprzestrzeniało się. Kroki OLTC są też zwykle drobniejsze niż w przełącznikach beznapięciowych, powszechnie w zakresie około 0,6–1,25 procent na krok (często stosowany projekt w stylu ANSI używa kroków 0,625 procent przez 33 pozycje, pokrywając około ±10 procent), co daje płynniejszy i szerszy zakres regulacji rozciągający się na znacznie więcej pozycji odczepów niż oferuje przełącznik poza obwodem.
| Aspekt | Poza obwodem (DETC/NLTC) | Pod obciążeniem (OLTC/LTC) |
|---|---|---|
| Możliwość pracy przy zasilaniu | Nie, transformator musi być odłączony od zasilania | Tak, zmienia odczepy pod obciążeniem |
| Mechanizm | Prosty selektor obrotowy lub łącznik | Selektor odczepów plus przełącznik rozdzielający z impedancją przejściową |
| Typowy rozmiar kroku | Grubsze kroki, zwykle 2,5 procent | Drobniejsze kroki, zwykle około 0,6–1,25 procent |
| Typowe zastosowanie | Transformatory dystrybucyjne, wiele jednostek przemysłowych | Transformatory stacyjne, stopnie zwiększające generatory, odgałęzienia wymagające ciągłej regulacji |
| Częstotliwość regulacji | Rzadko, zwykle przy uruchomieniu | Często, może być wiele razy dziennie pod automatyczną kontrolą |
| Obowiązujące normy | IEEE C57.131, IEC 60214-1 | IEEE C57.131, IEC 60214-1, IEC 60214-2 |
IEEE C57.131 i IEC 60214-1 obejmują zarówno przełączniki odczepów przy wyłączonym zasilaniu, jak i przełączniki pod obciążeniem w ramach tej samej normy, natomiast IEC 60214-2 dostarcza wskazówek aplikacyjnych przy wyborze jednego z typów w odniesieniu do wymagań 60214-1 lub C57.131.
W transformatorach stacyjnych i odgałęzieniach OLTC zwykle jest sterowany przekaźnikiem automatycznej regulacji napięcia, a nie przez człowieka. Przekaźnik porównuje zmierzone napięcie wtórne z docelowym punktem nastawy i wydaje polecenie zmiany odczepu dopiero wtedy, gdy napięcie odstąpi od zdefiniowanego pasma przez dłuższy niż zadany czas. Zapobiega to „polowaniu”, gdy mechanizm śledzi każdą drobną fluktuację i zużywa się przedwcześnie.
Wiele schematów regulatorów stosuje też kompensację spadku napięcia w linii (line drop compensation), która szacuje spadek napięcia wzdłuż przewodu zasilającego do centrum obciążenia i koryguje punkt nastawy tak, aby klienci na końcu linii otrzymywali akceptowalne napięcie, nawet gdy przekaźnik mierzy je przy zaciskach transformatora.
Mechanizmy OLTC napędzane silnikiem gromadzą znaczne zużycie po tysiącach operacji. Styki przełącznika rozdzielającego i rezystory przejściowe są częściami eksploatacyjnymi, a olej w OLTC w konstrukcjach z rezystorami zazwyczaj wymaga okresowego pobierania próbek i badań rozpuszczonych gazów, ponieważ produkty uboczne iskrzenia gromadzą się w tej przestrzeni szybciej niż w głównym zbiorniku.
Luźne lub zużyte styki przełącznika odczepów generują lokalne nagrzewanie na długo przed wywołaniem jawnej usterki — to ten sam sygnał awaryjny, który pojawia się przy przeciążonych połączeniach i niezrównoważonych zasilaczach omówionych w artykule problemy z jakością energii na hali produkcyjnej. Śledzenie trendu tego ciepła względem obciążenia i pozycji odczepu jest też naturalnym rozszerzeniem rutynowych programów inspekcji termograficznej, a wszelkie wynikające z tego pogorszenie izolacji to ten sam tryb awarii, który ma wykryć badanie rezystancji izolacji we wczesnej fazie.
Fabrico odczytuje stan maszyn i OEE bezpośrednio z linii, w tym rodzaje anomalii termicznych i elektrycznych, które poprzedzają usterkę przełącznika odczepów lub transformatora, i automatycznie kieruje zlecenie pracy w momencie, gdy analiza obrazu wykryje to, czego same czujniki mają tendencję nie wychwycić. Jest to produkt budowany w UE z przechowywaniem danych w UE i posiada certyfikaty ISO 27001, ISO 20000-1 oraz ISO 9001. Zarezerwuj demo Fabrico.
Nie. Nie ma mechanizmu do bezpiecznego przerywania prądu obciążenia; przesunięcie go pod obciążeniem może spowodować łuk i uszkodzić selektor. Transformator musi być najpierw odłączony od zasilania i odizolowany.
Przełączanie prądu obciążenia bezpośrednio między dwoma sąsiednimi odczepami albo chwilowo przerwałoby obwód, albo spowodowałoby zwarcie zwojów między nimi. Przełącznik rozdzielający, współpracując z rezystorami przejściowymi lub reaktorem, krótko łączy oba odczepy, tak aby prąd przeszedł czysto bez wystąpienia któregokolwiek z tych problemów.
Zazwyczaj na uzwojeniu wysokiego napięcia, ponieważ dla danej mocy prąd tam płynący jest mniejszy, co pozwala na mniejsze i tańsze wykonanie selektora odczepów i styków przełączających.
To zależy od zastosowania i od tego, jak bardzo wahania napięcia źródła i obciążenia są. OLTC w stacji pod automatyczną kontrolą może przełączać odczepy wielokrotnie w ciągu dnia, dlatego liczba operacji i zużycie styków są śledzone względem harmonogramu konserwacji producenta.
Zaloguj
Blog
