✋Уважаемые коллеги, здравствуйте!
📌Прежде чем говорить про принцип действия и конструктивные особенности фазоповоротного трансформатора, смоделируем ситуацию, в которой его применение является единственным рациональным решением.
📌Представим некую электростанцию. Часть генераторов подключены к ОРУ-220 кВ, другая часть генераторов подключены к ОРУ-500 кВ (Рисунок 1). Между распределительными устройствами установлен автотрансформатор.
📌В результате программы модернизации мощность электростанции начала увеличиваться. При этом был выведен из эксплуатации мощный потребитель, находящийся недалеко от электростанции, осуществляющий энергопотребление на ранних этапах, что разгружало остальную часть прилегающей сети 220 кВ от большой мощности.
📌В результате воздействия указанных факторов электростанция столкнулась с одной из насущных проблем современных энергосистем – ограничением пропускной способности прилегающей электрической сети (220 кВ), в связи с высокой загрузкой линий электропередачи более низкого напряжения (110–220 кВ), в то время как линии (сеть) электропередачи более высокого класса напряжения (500 кВ) остаются недогруженными.
📌Поэтому и было принято решение использовать фазоповоротный трансформатор для перераспределения потока мощности с сети 220 кВ в сеть 500 кВ.
✅Принцип передачи активной мощности
📌Поток активной мощности в линии переменного тока зависит от угла фазового сдвига между вектором напряжения источника электроэнергии в начале линии и вектором напряжения приёмника электроэнергии в конце линии (Рисунок 2). Эту закономерность использует фазоповоротный трансформатор, который применяется для управления потоками активной мощности в трёхфазных электрических сетях.
📌Стоит сразу оговориться, что подобное управление возможно только в том случае, если между источником и приёмником энергии существует несколько линий электропередачи. Тогда, принудительно изменяя величину фазового угла в одной или нескольких линиях, можно перераспределять потоки мощности между линиями электрической сети.
📌Мощность течёт в направлении от опережающего вектора к отстающему.
✅Устройство и принцип действия ФПТ
📌Между ОРУ-220 кВ и ОРУ-500 кВ установлен автотрансформатор (АТ). Перед АТ со стороны ОРУ-200 кВ устанавливаем ФПТ (Рисунок 1).
📌Регулировочная обмотка (РО) ФПТ включается в разрыв фазных проводов (Рисунок 3). На регулировочной обмотке установлено устройство РПН, которое предназначено для реагирования напряжения на самой обмотке РО и угла δ между входным и выходным вектором на ФПТ. Обмотка возбуждения (ВО) ФПТ соединена по схеме "звезда" и подключена к обмотке НН автотрансформатора следующим образом: фаза А (а1) к вершине треугольника В (b), фаза B (b1) к вершине треугольника C (c), фаза C (c1) к вершине треугольника А (а). Благодаря такому подключению обмотки возбуждения достигается эффект фазового сдвига.
❗СПРАВКА. Из книги Филатова А. А. «Обслуживание электрических подстанций оперативным персоналом»: «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 ∆U, сдвинутое на угол 90°, и таким образом линейное напряжение сети изменяет фазу, оставаясь неизменным по значению (рис. 1.15, б).»
📌Несмотря на своё громкое и красивое название, фазоповоротный трансформатор является не чем иным, как вольтодобавочным трансформатором с поперечным регулированием.
📌Вектор напряжения (Рисунок 4), создаваемый в обмотках РО (вектор квадратурной составляющей) как бы проворачивает входной вектор относительно выходного. Выходной вектор опережает входной на определённый угол δ, который регулируется с помощью РПН. Например, при переводе РПН в положение 14, на обмотке РО самое высокое напряжение и угол δ самый большой, через фазоповоротный трансформатор протекает наибольшее значение потока мощности. При переводе РПН в положение 1, на обмотке РО самое низкое напряжение и угол δ самый малый, через фазоповоротный трансформатор протекает наименьшее значение потока мощности. Хотя, конечно, нужно сказать, что конечная цель всех действий - это создание определённого фазового угла в начале и конце линий 500 кВ, но об этом поговорим далее.
📌Управляя РПН, мы регулируем величину напряжения на обмотке РО, тем самым увеличивая или уменьшая длину вектора напряжения, создаваемого в обмотках РО (вектор квадратурной составляющей), а тот, в свою очередь, изменяет угол фазового сдвига между входным и выходным вектором на ФПТ, поэтому такой трансформатор и называется фазоповоротным.
📌РПН на ФПТ не регулирует напряжение на обмотке возбуждения, напряжение на ней при любом положении РПН будет постоянным - 10,5 кВ.
✋Итак, подходим к главной цели установки нашего ФПТ! Взглянем на всю сложившуюся картинку свысока (Рисунок 5).
📌Вектор напряжения (U4) до ФПТ, т.е. со стороны ОРУ-220 кВ отстаёт от выходного вектора после ФПТ (U3). Вектор напряжения после автотрансформатора в начале линий 500 кВ (U2) совпадает по фазе с вектором на выходе с ФПТ (U3). Вектор напряжения в начале линий 500 кВ (U2) опережает вектор напряжения в конце линии (U1). А как мы с вами уже помним, что мощность течёт от опережающего вектора к отстающему, что нам как раз и надо для «перекачки» мощности с сети 220 кВ в линии 500 кВ через ФПТ и АТ.
✅Подведение итогов о работе ФПТ
📌Общее напряжение на выходе трансформатора (ФПТ) равно векторной сумме напряжения источника питания и дополнительной квадратурной составляющей, а потому изменяет свою фазу относительно входного напряжения. Меняя положение переключателя отпаек (РПН), можно изменять амплитуду вектора квадратурной составляющей, вносимой ФПТ, и таким образом регулировать величину угла между векторами напряжения на входе и выходе линии электропередачи, на которую нагружен фазоповоротный трансформатор.
✅Из курса "Основное оборудование подстанции "👇👇👇
https://vk.ru/market/product/kurs-quotosnovnoe-oborudovanie-podstantsiiquot-214566493-10288850
✅Обучающие курсы от проекта Электроэнергетика ТВ: 👇👇👇
https://vk.ru/market/product/komplekty-kursov-ot-1850-do-4350-r-214566493-11154423