Beschrijving
De methode voor het regelen van de transformatorspanning kan worden aangepast op basis van het feit of de transformator in bedrijf is (bekrachtigd), en kan worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: spanningsregeling buiten-belasting en spanningsregeling bij-belasting.
1. Kernprincipe
Ongeacht de gebruikte methode is het fundamentele principe het aanpassen van de uitgangsspanning door de draaiverhouding van de hoogspanningswikkeling van de transformator te veranderen.
De formule wordt uitgedrukt als: V1/V2 ≈ N1/N2
Hier zijn V1 en V2 de spanningen van de primaire (hoge-spanningszijde) en secundaire (laag-spanningszijde) wikkelingen, en zijn N1 en N2 het overeenkomstige aantal windingen.
Door het aantal windingen N1 aan de hoge-spanningszijde te veranderen, kan de secundaire uitgangsspanning V2 stabiel worden gehouden, zelfs als de netspanning V1 enigszins fluctueert. De reden dat de spanningsregeling meestal aan de hoge-kant wordt gedaan, is dat de stroom kleiner is, waardoor de contacten van de aftakschakelaar gemakkelijker te vervaardigen zijn en langer-duurzaam zijn.
2. Belangrijkste methoden voor spanningsregeling
(1). Uit-Load Tap Changer (ook wel No-Load Tap Changer of Power-Off Voltage Regulation genoemd)
Verrichtingsmethode:De kraanpositie moet handmatig worden gewijzigd terwijl de transformator volledig is uitgeschakeld en losgekoppeld van het elektriciteitsnet.
Werkingsprincipe:De hoog-wikkeling is voorzien van meerdere aftakkingen (meestal 3 of 5), zoals nominale spanning, +5%, -5%, etc. Deze aftakkingen zijn aangesloten op een aftakkingswisselaar. Wanneer aanpassing van de spanning nodig is, wordt de schakelaar na het uitschakelen bediend om een andere kraan te selecteren, waardoor de windingsverhouding verandert.
Kenmerken:
- Voordelen:Eenvoudige structuur, lage kosten, hoge betrouwbaarheid.
- Nadelen:Vereist stroom-uitschakeling tijdens spanningsaanpassing, waardoor de continuïteit van de stroomvoorziening wordt beïnvloed, en kan niet automatisch in realtime- worden aangepast op basis van veranderingen in de belasting.
Toepassingsscenario's:Geschikt voor situaties met lage spanningsstabiliteitsvereisten, zoals distributietransformatoren waar seizoensveranderingen in de belasting klein zijn of elektriciteitsnetten op het platteland. Aanpassingen worden door elektriciens uitgevoerd vóór perioden met een lage of piekvraag naar elektriciteit.
(2) Aan-Load Tap Changer (ook wel Load Tap Changer genoemd)
Verrichtingsmethode:De kraanpositie kan automatisch of handmatig worden gewijzigd terwijl de transformator onder belasting werkt, waardoor een ononderbroken spanningsregeling wordt bereikt.
Werkingsprincipe:Dit is de meest complexe en kritische technologie. De kern is de on-load-tapwisselaar, die uit twee delen bestaat:
- Keuzeschakelaar:Verantwoordelijk voor het vooraf selecteren van de volgende kraan zonder de stroom te onderbreken.
- Omstellingsschakelaar:Verantwoordelijk voor het snel overbrengen van de belastingsstroom van het huidige contact naar het vooraf geselecteerde contact op een moment dat de stroom bijna nul is (meestal op het huidige nulpunt-).
Om stroomonderbreking en overmatige vonkoverslag tijdens het schakelen te voorkomen, worden overgangsweerstanden (of reactoren) gebruikt om tijdelijk de circulatiestroom te geleiden. Het schakelproces van moderne on-load tap-wisselaars wordt binnen tientallen milliseconden voltooid, met minimale impact op de stroomvoorziening.
Kenmerken:
Voordelen:Voor het aanpassen van de spanning is geen stroom nodig-, waardoor een continue stroomvoorziening en spanningsstabiliteit worden gegarandeerd. Kan worden geïntegreerd met automatische besturingssystemen voor realtime nauwkeurige spanningsregeling.
Nadelen:Zeer complexe structuur, hoge productie-eisen, duur en vereist aanzienlijk onderhoud.
Toepassingsscenario's: Geschikt voor scenario's met hoge eisen aan de stroomkwaliteit, zoals onderstations in stedelijke centra, opstapstations voor generatoren of stroomvoorziening voor belangrijke industriële gebruikers, zodat spanningsschommelingen binnen de nationale normen blijven.
3. Andere hulp- of speciale methoden voor spanningsregeling
Naast de twee hierboven genoemde reguliere methoden die de windingsverhouding veranderen, zijn er enkele aanvullende methoden:
(1) Serie spanningsregelaar:
Een autotransformator is in serie geschakeld op de transmissielijn en de uitgangsspanning wordt aangepast om spanningsdalingen langs de lijn te compenseren. Het verandert niet direct de windingsverhouding van de hoofdtransformator, maar past effectief de netspanning aan.
(2)Extra spanning-Regeltransformator:
Buiten de hoofdtransformator wordt een extra spanningsregeltransformator- (serietransformator) toegevoegd. Door het aanpassen van de spanning van deze hulptransformator kan de uitgangsspanningsvariatie van de hoofdtransformator worden gecompenseerd. Deze aanpak scheidt het complexe spanningsregelmechanisme van het hoofdtransformatorlichaam.
(3) Spanningsregeling vermogenselektronica (statische VAR-compensator/SVG, statische synchrone compensator/STATCOM, enz.):
Dit is een geavanceerde technologie in moderne elektriciteitsnetten. Het verandert niet direct de windingsverhouding van de transformator, maar regelt het spanningsniveau op netwerkknooppunten door snel reactief vermogen te injecteren of te absorberen met behulp van elektronische apparaten met hoog-vermogen (zoals IGBT's). De respons is extreem snel (op millisecondenschaal) en wordt voornamelijk gebruikt voor dynamische spanningsondersteuning en het verbeteren van de systeemstabiliteit.
