Одним из основных требований, предъявляемых к конструкции современных трансформаторов и автотрансформаторов 220— 750 кВ, является возможность регулирования напряжения.
В соответствии с действующим стандартом ГОСТ 17544—85 все блочные трансформаторы выполняются без регулирования напряжения, кроме трансформаторов 220 кВ мощностью 80—200 MB-А, где предусмотрено ПБВ ±2 х 2,5%. В других трансформаторах, работающих в блоке с генераторами, напряжение регулируется изменением возбуждения генератора. При этом конструкция трансформаторов допускает возможность перевозбуждения до 10%. Однако в последнее время проявляется тенденция к расширению номенклатуры блочных трансформаторов с ПБВ. Зарубежный опыт свидетельствует о широком применении ПБВ в блочных трансформаторах вплоть до 750 кВ, в ряде случаев применяется РПН.
Принципиальные схемы регулирования напряжения и расположения обмоток, применяемые в трансформаторах и автотрансформаторах, приведены на рис. 1 и 2.
Все трансформаторы 220—330 кВ общепромышленного назначения (двух- и трехоб-моточные) выполняются с РПН (рис. 1 в, г).
Выбор схемы регулирования напряжения определяется рядом факторов: классом напряжения, числом фаз, коэффициентом трансформации, характеристиками регулирующей аппаратуры, транспортными ограничениями и другими.
С точки зрения технико-экономических параметров (расход материалов, потери, качество регулирования) схема регулирования в линии СН имеет очевидное преимущество. Однако применение этой схемы требует переключающего устройства на напряжение и линейный ток обмотки СН, кроме того, регулировочная обмотка в этой схеме подвергается воздействиям импульсного напряжения линии СН, что усложняет обеспечение изоляции обмотки и отводов РО. Поэтому при выборе схемы регулирования напряжения важное значение имеет класс изоляции РПН.
Так, все трехфазные АТ 220/110 кВ, 330/ 110 кВ, 330/150 кВ выполняются с регулированием напряжения в линии СН 110—150 кВ по схеме «вилка», когда обмотка РО подключается к перемычке ВН-СН (рис. 2, а).
При этом обмотка РО располагается снаружи обмотки ВН - это оптимальный вариант с точки зрения минимума расхода материалов и потерь. Исключение составят АТ 330/110 кВ, в которых обмотка РО располагается между обмотками СН и НН. Это вызвано тем, что при коэффициенте трансформации между ВН и СН около трех при расположении обмотки РО снаружи обмотки ВН значительно уменьшаются Е/к между обмотками НН-СН и НН-ВН, что вызывает большие трудности обеспечения электродинамической стойкости обмотки НН.
Однофазные АТ 500/220 кВ выполняются с регулированием напряжения в линии СН по схеме рис. 2, в, когда обмотка РО включается в рассечку между обмотками ВН и СН, при этом обмотки КО и РО располагаются на боковом ярме — это наиболее экономичная схема для однофазных АТ 500/220 кВ, т. к. устройство РПН класса 220 кВ конструктивно расположено около наружной обмотки РО.
Схемы регулирования напряжения в нейтрали (рис. 2, б и 2, г) применяются в том случае, когда применение схем регулирования напряжения в линии СН технически невыполнимо или значительно усложнено. Преимуществом схемы регулирования в нейтрали является существенное упрощение конструкции АТ и повышение его надежности.
Рис. 1. Схема и расположение обмоток двух -и трехобмоточных трансформаторов 220—750 кВ: а — блочные трехфазные трансформаторы 220— 500 кВ; б — блочные однофазные трансформаторы 500—750 кВ с расщеплением обмотки НН; в — двухобмоточные трансформаторы 220 и 330 кВ с расщеплением обмотки НН; г — трехобмоточные трансформаторы 220 кВ.
Рис. 2. Схема и расположение обмоток автотрансформаторов 220—750 кВ: а — трехфазные автотрансформаторы 220 и 330 кВ с регулированием в линии СН; б — трехфазные автотрансформаторы 500 кВ с регулированием в нейтрали; в — однофазные автотрансформаторы 500 кВ с регулированием в линии СН; г — однофазные автотрансформаторы 750 кВ с регулированием в нейтрали.
Схема регулирования напряжения в нейтрали, как известно, имеет недостаток, заключающийся в том, что вследствие «связанного» регулирования обмоток ВН и СН при изменении напряжения на стороне ВН для поддерживания постоянным напряжения в линии СН изменяется возбуждение магнитной системы AT, приводящее к колебаниям напряжения на обмотке НН, которые обратно пропорциональны коэффициенту выгодности AT: чем больше коэффициент выгодности (коэффициент трансформации между обмотками ВН и СН), тем меньше колебания напряжения на обмотке НН. Например, для AT с сочетанием напряжений 500/121 кВ максимальное колебание напряжения на обмотке НН при изменении напряжения на обмотке ВН ±5 % составляет не более 6,5%, что вполне допустимо с точки зрения эксплуатации. Поэтому в трехфазном AT АТДЦТН-250000/500/110 применена схема регулирования напряжения в нейтрали (рис. 2, б).
В автотрансформаторах 750 кВ АОДЦ-ТН-417000/750/500 и АОДЦТН-333000/750/ 330 также применяется схема регулирования напряжения в нейтрали (рис. 2, г), так как применение схемы регулирования напряжения в линии СН (рис. 2, в) технически неосуществимо из-за невозможности создания надежной конструкции РПН класса 330 и 500 кВ с необходимыми параметрами.
Для принудительного перераспределения потоков мощности между параллельно работающими линиями электропередач 750 и 330 кВ в AT АОДЦТН-333000/750/330 было внедрено поперечное регулирование напряжений, т. е. изменение фазового угла между фазными напряжениями обмоток ВН и СН. Поперечное регулирование в AT осуществляется за счет подключения в нейтрали регулировочной обмотки трансформатора поперечного регулирования, вектор напряжения которого смещен по отношению к вектору напряжения ВН и СН на 90° [И].
Из соображения надежности AT 1150 кВ АОДЦТ-667000/1150/500 выполняется без встроенного РПН (см. также главы 3 и 6).