Трансформаторы без регулирования

2 месяца назад

3 мин.

Трансформаторы без регулирования

Трансформатор без регулирования — силовой трансформатор с фиксированным коэффициентом трансформации k, у которого отсутствуют устройства переключения ответвлений как под нагрузкой, так и при снятом напряжении. Иными словами, у него нет механизма изменения числа витков, включённых в работу, а значит выходное напряжение определяется только режимом сети и падениями напряжения в самом трансформаторе и линиях.

Для корректной терминологии важно отделять «без регулирования» от «без РПН»: стандарты и отраслевые руководства различают переключатели под нагрузкой и деэнергизированного (снятого напряжения) переключения.

Сокращения и обозначения

ВН/СН/НН — высшее/среднее/низшее напряжение;
РПН — регулирование под нагрузкой (переключение ответвлений при включённом трансформаторе);
ПБВ — переключение без возбуждения (только при снятом напряжении);
Uk% — напряжение короткого замыкания в процентах (характеризует внутреннее сопротивление трансформатора в относительной форме);
cosφ — коэффициент мощности нагрузки;
КЗ — короткое замыкание;
k — коэффициент трансформации.

Где и почему применяют нерегулируемые трансформаторы

Такое решение выбирают не «по бедности», а когда регулирование напряжения системно не требуется или обеспечивается на другом уровне (сетевыми регуляторами, схемой питания, компенсацией реактивной мощности, корректным выбором сечения и длины фидеров).

Самые распространенные случаи применения:

технологические узлы с предсказуемой нагрузкой и стабильным входным напряжением;
локальные сети, где отклонения напряжения укладываются в допуски без вмешательства;
установки, где приоритет — простота, ремонтопригодность и отсутствие сервиса по узлам регулирования.

Практический маркер: если объект не нуждается в регулярной подстройке напряжения, то РПН/ПБВ превращаются в «дорогую страховку», а иногда — в источник эксплуатационных рисков и регламентных работ.

Что происходит с напряжением на НН при отсутствии регулирования

У нерегулируемого трансформатора нет возможности компенсировать отклонение напряжения. Поэтому напряжение на шинах НН формируется тремя составляющими:

Отклонение входного напряжения на ВН/СН

Если на входе +x%, на выходе будет примерно +x% (с поправкой на падения).

Падение напряжения в трансформаторе под нагрузкой

Оно определяется эквивалентным сопротивлением трансформатора и растёт с током. В инженерных расчётах это связывают с Uk%: чем выше Uk%, тем «мягче» трансформатор по напряжению (больше просадка при росте нагрузки), но тем ниже токи КЗ.

Падение напряжения в линии (кабель/ВЛ)

Для распределительных сетей часто именно линия «съедает» основную долю напряжения, и трансформатор без регулирования лишь фиксирует ситуацию: он не способен «поднять» напряжение, чтобы компенсировать падение на фидере.

Вывод для эксплуатации: любые систематические проблемы с напряжением у потребителя нерегулируемый трансформатор не решит, их нужно решать сетью (топология, сечение, компенсация, иной уровень напряжения).

Чем «без регулирования» отличается от ПБВ

На практике подавляющее количество распределительных трансформаторов имеет ответвления ±2×2,5% и 5 положений ПБВ (переключение при снятом напряжении) — это уже регулирование, пусть и «редкое» (обычно при наладке или изменении профиля сети).

Трансформатор без регулирования — более жёсткий вариант: нет даже этой возможности. Это влияет на:

ввод в эксплуатацию (нельзя «подстроиться» под фактическое напряжение сети);
модернизацию сети (любая долговременная смена профиля напряжения потребует других мер);
параллельную работу (меньше возможностей согласовать напряжения двух трансформаторов).

Технические преимущества трансформаторов без регулирования

Снижение сложности и отказов по узлам регулирования

РПН/OLTC — сложный электромеханический узел со своим ресурсом, обслуживанием и диагностикой; отраслевые обзоры по надёжности силовых трансформаторов регулярно выделяют РПН как заметную долю отказов/дефектов.

Проще обслуживание и ниже требования к персоналу

Нет переключателя, привода, блокировок, цепей управления, нет типовых проблем «не дошёл до ступени», «подгорели контакты», «сбой управления».

Предсказуемость режима

Фиксированный k исключает ошибки настройки и “неожиданные” положения ответвлений после ремонта/наладки.

Типовые ошибки выбора

недооценка падения напряжения в линии. На длинных фидерах без регулирования вы почти гарантированно получите жалобы на «низкое напряжение» в конце линии при пиковых нагрузках;
неправильный расчёт по cosφ. При низком cosφ растут токи и падения напряжения — эффект «просадки» усиливается;
выбор трансформатора «впритык» по мощности. При перегрузке растут токи → растут падения → напряжение падает ещё сильнее, а изоляция стареет быстрее;
Uk% помогает ограничивать токи КЗ, но одновременно влияет на просадку под нагрузкой. Это параметр компромисса.

Трансформатор без регулирования рационален, если:

входное напряжение на ВН/СН стабильно в рабочем диапазоне;
нагрузки не имеют резких пусковых/импульсных режимов или сеть достаточно «жёсткая»;
длины и сечения фидеров обеспечивают требуемое напряжение на НН без компенсации;
на объекте критичны простота, низкий сервис и минимизация узлов с регламентом.