ПБВ (переключение без возбуждения) - это устройство, которое позволяет регулировать напряжение на выходе силового трансформатора. Оно работает за счет изменения числа витков обмотки трансформатора, тем самым меняя его коэффициент трансформации.
Принцип работы ПБВ
В обмотках трансформатора предусмотрены специальные ответвления. ПБВ переключает эти ответвления, подключая разное количество витков в работу. Чем больше витков - тем выше напряжение на выходных клеммах.
ПБВ может находиться как на стороне высокого, так и на стороне низкого напряжения трансформатора. При увеличении числа витков со стороны нагрузки напряжение повышается, а при увеличении витков со стороны питания - понижается.
Устройство ПБВ трансформатора
Основными элементами ПБВ являются:
- Ответвления обмоток трансформатора
- Переключающий механизм (контактор)
- Привод (ручной или электрический)
- Блокировка от самопроизвольного переключения
ПБВ трансформатора имеет довольно простую конструкцию. Главное требование при этом - обеспечить надежный контакт в местах соединения ответвлений обмотки.
Типы ПБВ трансформаторов
Различают два основных типа ПБВ:
-
Реечный ПБВ - подвижные контакты перемещаются по направляющей и соединяют необходимые ответвления обмотки.
-
Цилиндрический ПБВ - использует контактные кольца, которые при вращении цилиндра соединяют ответвления между собой.
ПБВ реечного типа чаще всего применяют на трансформаторах небольшой и средней мощности. Цилиндрические ПБВ используют для регулировки напряжения мощных силовых трансформаторов.
Порядок регулировки напряжения ПБВ
Для изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора с помощью ПБВ необходимо выполнить следующие действия:
- Полностью обесточить трансформатор
- Заземлить обмотки для безопасности
- Установить привод ПБВ в нужное положение согласно требуемому напряжению
- Зафиксировать выбранное положение механически
- Снять заземление с обмоток трансформатора
- Включить трансформатор и убедиться, что напряжение соответствует расчетному
Как видно из последовательности действий, переключение ПБВ возможно только на обесточенном трансформаторе во избежание коротких замыканий или высоковольтных разрядов.
Это главное отличие ПБВ от устройства РПН, которое способно регулировать напряжение на включенном трансформаторе без разрыва электрической цепи.
ПБВ позволяет изменять напряжение в пределах +/- 5% с дискретностью около 2.5%. Этого вполне достаточно для сезонной настройки напряжения на подстанциях в зависимости от уровня нагрузки в сети.
Достоинства и недостатки ПБВ
По сравнению с регулятором РПН у переключателя ПБВ есть ряд преимуществ:
- Более простая и надежная конструкция
- Меньшая стоимость
- Возможность ручного управления
В то же время, у такого устройства регулировки напряжения имеется один существенный недостаток:
- Необходимость полного отключения трансформатора от сети на время переключения ПБВ
По этой причине ПБВ не пригоден для оперативного регулирования напряжения и используется в основном для сезонной корректировки параметров трансформаторов на подстанциях.
Обслуживание и ремонт ПБВ
Для обеспечения работоспособности устройства ПБВ и предотвращения аварийных ситуаций необходимо периодически проводить его техническое обслуживание.
Регламентные работы включают в себя:
- Контроль надежности контактирования ответвлений обмотки
- Очистку контактов от оксидов
- Проверку срабатывания привода и фиксаторов
- Затяжку креплений
- Измерение переходных сопротивлений на ответвлениях
Техническое обслуживание ПБВ
Для обеспечения работоспособности устройства ПБВ и предотвращения аварийных ситуаций необходимо периодически проводить его техническое обслуживание.
Регламентные работы включают в себя:
- Контроль надежности контактирования ответвлений обмотки
- Очистку контактов от оксидов
- Проверку срабатывания привода и фиксаторов
- Затяжку креплений
- Измерение переходных сопротивлений на ответвлениях
Типичные неисправности ПБВ
К наиболее распространенным неисправностям ПБВ относятся:
- Повышенный нагрев контактов
- Искрение в местах контакта
- Заклинивание или поломка привода
- Самопроизвольное переключение положений
- Отсутствие фиксации выбранного положения
Причинами этих неисправностей могут быть как механические поломки, так и окисление контактных поверхностей. Для их устранения чаще всего требуется текущий или капитальный ремонт ПБВ.
ПБВ трансформатора - расшифровка
Расшифровка аббревиатуры ПБВ:
- П - переключение
- Б - без
- В - возбуждения
То есть полное название этого устройства регулировки напряжения трансформатора - "переключатель без возбуждения". Под возбуждением здесь подразумевается включенное состояние трансформатора, наличие напряжения и намагничивающего тока в его обмотках.
Схема ПБВ трансформатора
Упрощенная схема ПБВ трансформатора:
Здесь:
- Т - трансформатор
- ПБВ - переключатель без возбуждения
- 1,2 - ответвления обмоток трансформатора
ПБВ коммутирует ответвления 1 и 2, изменяя при этом число витков обмотки трансформатора Т и его коэффициент трансформации. Так осуществляется регулирование выходного напряжения.
Автоматизация процесса регулировки
Хотя классические ПБВ управляются вручную, существуют системы для автоматизации этого процесса. Они включают в себя:
- Датчики тока и напряжения
- Микроконтроллер или ПЛК
- Исполнительный электропривод ПБВ
- Алгоритмы регулирования напряжения
Такая система может отслеживать напряжение на шинах подстанции и при отклонении от заданных пределов автоматически производить переключение ПБВ для корректировки выходного напряжения трансформатора.
Требования к автоматизированным ПБВ
К автоматизированным системам регулирования напряжения на базе ПБВ предъявляется ряд требований:
- Высокая надежность и отказоустойчивость
- Защищенность от электромагнитных помех
- Устойчивость к колебаниям температуры и влажности
- Диапазон регулирования напряжения не менее +/-10%
- Быстродействие - переключение ПБВ менее 5 секунд
- Интеграция в системы телемеханики подстанций
Поэтому при их разработке и внедрении следует учесть все особенности работы ПБВ в составе трансформаторов.
Меры безопасности при работе с ПБВ
Поскольку ПБВ является элементом оборудования высокого напряжения, при проведении любых работ с ним нужно соблюдать следующие меры безопасности:
- Полное снятие напряжения и наложение заземления
- Проверка отсутствия напряжения перед началом работ
- Использование средств индивидуальной защиты
- Соблюдение порядка производства работ в электроустановках
Это позволит минимизировать риски поражения электрическим током при обслуживании и ремонте ПБВ трансформаторов.
Перспективы развития ПБВ
Совершенствование ПБВ идет по нескольким направлениям:
- Повышение коммутационной износостойкости контактов
- Расширение функциональных возможностей
- Интеграция в автоматизированные системы управления подстанциями
Это позволит расширить области применения таких регуляторов напряжения и сделает их конкурентоспособными по сравнению с более дорогими устройствами РПН.
Требования к материалам и комплектующим ПБВ
Для обеспечения надежности и долговечности ПБВ применяются высококачественные материалы и комплектующие:
- Контакты из серебряных сплавов с добавками металлов платиновой группы;
- Высокопрочный пластик и композиты для изоляционных элементов;
- Коррозионностойкие металлы и сплавы для механических частей;
- Кабели и провода с медной жилой повышенной гибкости;
Кроме того, комплектующие для ПБВ проходят специальные испытания на электрическую и механическую прочность, виброустойчивость и термостойкость.
Особенности монтажа ПБВ
Монтаж ПБВ включает следующие этапы:
- Установка каркаса и направляющих;
- Крепление элементов коммутации и приводов;
- Подключение ответвлений обмотки трансформатора;
- Проверка сопротивления изоляции;
- Настройка конечных положений и фиксаторов.
При монтаже особое внимание уделяется качеству соединений, зазорам и запасам по смещению, а также защите от вибраций и ударов.
Эксплуатация и техническое обслуживание
Для поддержания ПБВ трансформатора в рабочем состоянии требуется:
- Периодические измерения переходных сопротивлений;
- Чистка и смазка контактов;
- Контроль износа и старения изоляции;
- Проверка работоспособности приводов и фиксаторов.
Своевременное устранение возникающих дефектов предупреждает выход ПБВ из строя.
Правила техники безопасности при работе с ПБВ
Работы на ПБВ трансформатора относятся к электроустановкам высокого напряжения, поэтому персонал должен неукоснительно соблюдать правила техники безопасности:
- Иметь соответствующую квалификационную группу допуска
- Пройти инструктаж и получить наряд-допуск
- Использовать средства защиты и изолирующие приспособления
- Соблюдать порядок оперативных переключений и блокировок
Это предотвращает риски поражения электрическим током и получения травм персоналом.
Диагностика и поиск неисправностей ПБВ
Диагностика ПБВ включает:
- Визуальный осмотр
- Проверку параметров контактных соединений
- Оценку работы привода и фиксаторов
- Тепловизионный контроль
По результатам диагностики определяются неисправные элементы, методы и сроки их ремонта или замены.
Модернизация и замена ПБВ
Со временем может потребоваться модернизация или полная замена морально устаревшего ПБВ на более современный.
При этом учитываются:
- Технические характеристики трансформатора
- Требования к надежности и автоматизации
- Совместимость с системами управления подстанцией
- Затраты на монтаж и наладку
В статье подробно описано устройство переключателя без возбуждения (ПБВ) силовых трансформаторов.
