Ovaj materijal je pripremio stident: Muris Hebibović

AUTOMATSKA REGULACIJA NAPONA

AUTOMATSKA REGULACIJA NAPONA ZA ENERGETSKE

TRANSFORMATORE SA PROMJENOM ODNOSA

TRANSFORMACIJE POD OPTEREĆENJEM

U ovom seminarskom radu ćemo se bazirati na izbor karakteristika i osnovnih parametara

automatskih regulatora napona, kao i na izbor načina regulacije napona zavisno od broja

transformatora i veličine transfotmatorske stanice (TS) u kojoj se isti postavljaju.

Obraditi ćemo energetske transformatore sa stepenastom regulacijom napona pod

opterećenjem za napone: 220/110 kV; 110/35 kV; 110/21 kV i 110/10,5 kV kao i

tronamotajne transformatore gornjeg reda napona.

REGULATOR NAPONA

• Mjerni napon regulatora napona napaja se iz sekundara naponskih mjernih

transformatora i treba da je izveden za napon 100V, 50Hz sa greškom mjerne

veličine do 0,5%.

• Referentna vrijednost napona ( rU ) (vrijednost na kojoj se želi održavati napon)

treba da je podesna u opsegu najmanje (80-110%) nU

• Zona neosjetljivosti –mrtva zona (opseg oko referentne vrijednosti napona unutar

koje regulator ne djeluje) da je podesiva najmanje 1-5%.

Stepen neosjetljivosti se dijeli na mrtve zone (%)1002%

r

n

U

z

U =∆

gornja granica zone neosjetljivosti je :

UUU r ∆+=2

donja granica zone neosjetljivosti je:

UUU r ∆−=1

• Povratni odnos

Povratni odnos je odnos između željene vrijednosti reguliranog napona i povratne

vrijednosti izražen u procentima polovine mrtve zone.

%10022

U

UUpKp r

∆

−= gornji povratni odnos

%10011

U

UpUKp r

∆

−= donji povratni odnos

obično je 21 KpKp =

Povratni odnos mora biti 70-80% pri svim podešenjima širine mrtve zone i referentnog

napona.

2U -gornja vrijednost napona na kojoj regulator djeluje na sniženje;

2Up -gornja povratna vrijednost napona pri kojoj regulator prestaje da djeluje na sniženje

ako je napon opao od vrijednosti 2U na vrijednost 2Up ;

rU -referentna vrijednost napona;

1U -donja vrijednost napona pri kojoj regulator djeluje na povišenje;

1Up -donja povratna vrijednost napona pri kojoj regulator prestaje da djeluje na povišenje

ako je napon porastao od vrijednosti 1U na vrijednost 1Up .

• Područje vremenskog zatezanja

Da je podesivo minimalno 10-180 sec. Sa ovim vremenskim zatezanjem obezbjeđena je

regulaciona sklopka od nepotrebnog rada za vrijeme kratkotrajnih odstupanja napona.

Ovo vremensko podešavanje odnosi se na prvi nalog od promjene mjerne vrijednosti

izvan podešene vrijednosti uređaja. Vrijeme između dva uzastopna naloga ne treba da je

manje od 10 sec i isto ne mora biti podesivo.

• Blokiranje rada

a) Djelovanje automatskog regulatora napona treba da je blokirano pri padu mjernog

napona ispod 0,8 nU (po mogućnosti da je podesivo 0,7-0,9 nU ).

Mjerni član se priključuje na sekundar naponskih transformatora sa strane DN

transformatora snage.

b) Djelovanje automatskog regulatora napona treba da je blokirano pri padu napona ispod

0,9 nU sa strane GN transformatora.

Blokiranje izvesti preko podnaponskog releja (podesivog minimalno 80-110 V) koji će

biti priključen na mjerni napon sa strane GN transformatora, a isti će proradom prekidati

mjerni napon DN tj. mjerni napon na koji je priključen ARN-a.

c) Djelovanje automatskog regulatora napona treba da je blokirano pri isključenju

transformatora kao i pri nestanku pomoćnog (komandnog) napona regulatora.

Regulator treba da ima izveden signal blokiranog stanja tj. stanja kada je isti u kvaru ili

blokiran usljed nestanka mjerne veličine.

• Kompaundacija Regulator treba da ima mogućnost kompaundacije napona zavisno od struje opterećenja

kroz objekat čiji napon želimo regulisati.

Strujni namotaj za kompaundaciju priključuje se na strujne transformatore nazivne

sekundarne struje AI n 5= (1A) i to samo u jednoj fazi.

Regulatori sa naprijed navedenim osobinama bi u potpunosti zadovoljili zahtjeve koji se

traže od regulacije napona za energetske transformatore.

IZBOR NAČINA REGULACIJE U ZAVISNOSTI OD VELIČINE TS

Zavisno od veličine TS, tj. od broja transformatora u istoj, broja sabirnica i načina rada

transformatora potrebno je odabrati i odgovarajući sistem regulacije.

Pošto se smatra da naše TS-e neće imati više od dva transformatora, to ćemo izdvojiti

slijedeće slučajeve regulacije napona.

• TS sa samo jednim transformatorom

Ovo je najjednostavniji slučaj i priključak regulatora koji je vrlo jednostavan. Blok šema

br. 1:

Komandni impulsi sa regulatora više-niže potrebno je da idu preko pomoćnih releja na

komandu regulacione sklopke transformatora radi zaštite kontakata regulatora.

Potrebno je također ugraditi preklopku za izbor vrste regulacije ručno-automatski.

• TS sa dva transformatora u paralelnom radu

Kada transformatori rade paralelno na istim sabirnicama dovoljan je jedan regulator

napona. Kod automatske regulacije napona transformatora, koji rade paralelno potrebna

je obavezna kontrola paralelnog rada, da ne dođe do raskoraka u pozicijama regulacione

sklopke. Da bi se ova kontrola provela potrebno je da su regulacione sklopke

transformatora opremljene sa uređajima za kontrolu paralelnog rada.

Kod transformatora u paralelnom radu potrebno je da pored regulatora postoje i pomoćni

releji da bi ostvarili paralelnu i pojedinaćnu regulaciju sa jednim regulatorom kao i

preklopka za izbor regulacije koja treba da ima slijedeće pozicije:

1. Automatska regulacija transformatora I (trafo II ručna regulacija);

2. Automatska regulacija transformatora II (trafo I ručna regulacija);

3. Automatska regulacija napona transformatora u paralelnom radu ( 1T i 2T );

4. Ručna regulacija napona oba transformatora.

Blok šema 3 prikazuje rješenje za slučaj paralelnog rada dva transformatora.

Pozicija prekidača:

- Poz 1. IS i IIS odvojeni-ARN1 i ARN2 regulišu svaki svoj transformator.

-Pojedinačna regulacija

- Poz2. IS i IIS sastavljeni ARN1 reguliše oba transformatora

-Paralelna (grupna) regulacija

U pojedinačnom radu svaki transformator ima svoj regulator napona i svoj komandni

napon. Svaki regulator posjeduje prekidač za izbor rada ručno-automatski.

Zajednički prekidač POJEDINAČNA REGULACIJA-GRUPNA REGULACIJA kod

odvojenog rada transformatora nalazi se u položaju POJEDINAČNO. Kompaundacija je

riješena tako da svaki regulator ima svoju kompaundaciju.

Kod paralelnog rada transformatora usvaja se samo jedan regulator kao regulacioni na

koji se prebacuje regulacija prebacivanjem prekidača u položaj GRUPNO. Komandni

napon u ovom slučaju ide preko kontrole napona i ovog prekidača.

Kompaundacija je u ovom slučaju polovična, tj. od onog transformatora čiji je regulator

usvojen kao regulacioni, ili ako ovakav režim rada duže traje može se izvršiti

prepodešenje veličine kompaundacije.

Za transformatore napona 220/110 kV u slučaju kada imamo samo jedan transformator

primijeniti način regulacije prema blok šemi 1.

Kod tronamotajnih transformatora rješenje regulacije je isto kao i kod dvonamotajnih

jedino će se referentni (mjerni) napon odrediti za svaki objekat posebno.

Na narednoj blok šemi je dat prikaz pozicije birača:

1. Poz- 1T ARN i 2T kR

2. Poz- 2T ARN i 1T kR

3. Poz- 1T i 2T ARN

4. Poz- ručna regulacija 1T i 2T

Kod pozicije 3 ARN-a u paralelnom radu 1T i 2T potrebno je kontrolirati paralelni rad.

Regulacija napona u TS sa dva transformatora koji rade na samo jednom sistemu

sabirnica.

Pored ovog klasičnog načina kontrole paralelnog rada ista kontrola je ostvariva i pomoću

vatmetarskog releja koji kontroliše položaj regulacione sklopke upoređujući struje

opterećenja dva transformatora.

Da bi kompaundacija napona u slučaju paralelnog rada bila korektna predlaže se

dogradnja jednog sumarnog strujnog transformatora (uz uređaj ili u sam uređaj)

2x5A/5A.

Sumiranje struja može se izbjeći ako se struja kompaundacije dovede sa nekog od

važnijih odvoda koji se rijetko isključuje a čiji diagram opterećenja odgovara približno

opterećenju oba transformatora.

• TS sa dva transformatora koji rade na odvojenom sistemu sabirnica

U ovom slučaju potrebna su dva regulatora napona, svaki transformator (sistem) ima svoj

regulator, kao i svoju preklopku za prebacivanje rada regulacije ručno-automatski.

U slučaju potrebe paralelnog rada oba transformatora na jedan sistem sabirnica koji je

kod ove vrste TS veoma rijedak, možemo se zadovoljiti sa ručnom regulacijom napona

jer za kratko vrijeme trajanja ovog režima rada nije opravdano uvođenje automatske

regulacije, tj. dogradnja potrebnih elemenata. Blok šema 2.

• Dva transformatora u pojedinačnom ili paralelnom radu

U slučaju da je režim rada dva transformatora takav da se traži automatska regulacija

napona i u paralelnom i u pojedinačnom radu tada se to može rješiti kao što je dato na

blok šemi 4.

AUTOMATSKI REGULATOR NAPONA

Na narednoj šemi će biti prikazan princip reagiranja statičkog automatskog regulatora

napona na promjenu regulacionog napona datog na šemi (slici).

Uzorak napona se uzima sa naponskog mjernog transformatora VU n 100= , a uzorak

struje sa strujnog mjernog transformatora AI n 5= .

U trenutku 1t napon je porastao i izašao iz namještenog opsega ( VU 111≥ i VU 109≤ ).

Nakon vremena zadrške signala ( )12 tt − koje se bira dugmetom t, uređaj daje impuls

preko komandnog releja U> regulacionoj sklopki transformatora u trajanju 1 sekunde,

( )23 tt − , da spusti napon za jedan korak što kod većine transformatora znači promjenu

napona od min. do 1,5% nU .

Ukoliko je napon nakon ove regulacije ostao i dalje iznad zadane granice, uređaj nakon

10 sekundi ( )34 tt − , daje novi impuls od 1 sekunde regulacionoj sklopki da spusti napon

za još jedan korak. Takav rad uređaja nastavlja se sve dok napon ponovo ne bude

doveden u zadane granice ( )5t .

Ako u času 6t napon padne ispod zadane granice, uređaj nakon vremena zadrške ( )67 tt −

daje impuls preko komandnog releja U< regulacionoj sklopki da podigne napon za jedan

korak. Ukoliko je napon nakon regulacije ostao i dalje ispod zadane granice uređaj daje

poslije 10 sekundi novi impuls za još jedan korak podizanja napona. Impulsi

komandovanja traju sve dok napon ponovo ne dođe u zadane granice. Ukoliko u času 9t

napon poraste iznad određene granice ali se sam ponovo vrati u granice, prije isteka

vremenske zadrške , ( ) ( )910911 tttt −>− , impulsi za komandovanja se i ne pojavljuju.

Isti se slučaj događa ako nakon prve regulacije napon sam dođe u granice prije vremena

od 10 sekundi, impuls komandovanja odmah prestaje ( )8t .

Uslijed proticanja struje potrošača kroz vodove, a zbog otpora vodova, napon napajanja

potrošača postaje manji za pad napona na vodovima. Da bi se izbjegao ovaj nedostatak,

tj. da bi potrošači imali uvijek isti napon neovisno o potrošnji, u uređaju je izvedena

kompaundacija mjernog napona. Uzorak struje potrošača uzima se sa strujnog mjernog

transformatora i pretvara se u napon koji se ispravlja i protufazno dodaje mjernom

naponu, što znači da regulator napona vidi povećanje struje potrošnje kao smanjenje

mjernog napona te preko komandnog releja podiže napon kako bi se kompenzirao pad

napona na vodovima.

Funkcije pojedinih podsklopova kao i njihova logička veza prikazani su u blok šemi

automatskog regulatora napona na narednoj slici:

Blok šema ARN-a

Uzorci mjernog napona i struje potrošača dovode se na blok za uzimanje uzoraka. Jedan

dio uzoraka napona snadbijeva stabilizator napona, a drugi dio, obrađen sa naponom koji

je zavisan o struji potrošača vodi se na komparatore U> i U<, koji upoređuju taj napon sa

podešenim referentnim naponom koji se dobija iz pretvarača DC to DC. Pretvarač DC to

DC također daje i sve ostale potrebne napone za rad uređaja. Ukoliko je ulazni mjerni

napon veći ili manji od podešenih vrijednosti U> i U<, komparator daje signal

vremenskoj zadršci, koja nakon isteka namještenog vremena zadrške, oslobađa blokade

takt oscilatora.

Ovisno o tome koji je komparator proradio, takt oscilator pokreće odgovarajući komandni

relej.

Ukoliko je odstupanje reguliranog napona kratkotrajnije od vremena podešenog na članu

vremneske zadrške, neće doći do aktiviranja izvršnih releja (zatvaranje kontakata 5 i 6

odnosno 7 i 8) nego će se ovako odstupanje signalizirati na priključnim stezaljkama 9 i

10 odnosno 10 i 11.

Radna stanja komparatora i pretvarača DC to DC kontroliše sinhronizator rada koji u

slučaju neispravnog rada uređaja preko releja za signalizaciju daje signal kvara.