У родині втрансформаторирежим регулювання напруги є важливим виміром класифікації. На відміну від перемикачів РПН на навантаженні, які можуть перемикати перемикачі РПН у режимі-часу під навантаженням, для перемикачів РПН без збудження потрібно спочатку вимкнути джерело живлення, щоб повністю від’єднати трансформатор від мережі, перш ніж вручну змінювати положення перемикача РПН для регулювання вихідної напруги. Ця, здавалося б, «незручна» конструкція продовжує широко використовуватися в мільйонах розподільних мереж і промислових сценаріях по всьому світу. Отже, яке обладнання є трансформатором регулювання напруги без збудження? Які його незамінні переваги в порівнянні з перемикачами навантаження? У яких ситуаціях це все ж розумніший вибір, ніж регулювання напруги навантаження?
Концептуально кажучи, регулюючий трансформатор напруги без збудження, також відомий як регулюючий трансформатор напруги без{0}}навантаження, відноситься до трансформатора, який регулює співвідношення напруг за допомогою перемикача відводів вручну, щоб змінити ефективні витки обмотки високої-напруги, коли трансформатор повністю вимкнено та немає струму збудження. Перемикач РПН зазвичай встановлюється на стороні високої напруги трансформатора, оскільки струм на стороні високої напруги невеликий, а ємність контактів перемикача та проблеми з дугою відносно легко вирішити. Під час роботи обслуговуючому персоналу необхідно спочатку відключити трансформатор від електромережі, за допомогою спеціального ключа повернути важіль керування перемикачем РПН, перевести кран у потрібне положення, а потім знову включити його в роботу. Весь процес вимагає відключення живлення, яке зазвичай завершується протягом кількох хвилин до кількох годин, включаючи такі кроки, як відключення живлення, перемикання, вимірювання опору постійному струму для підтвердження хорошого контакту та повторне живлення. Повна операція регулювання напруги часто вимагає планового відключення електроенергії і не може бути виконана довільно.
Концепція конструкції трансформаторів регулювання напруги без збудження обертається навколо трьох ключових слів: «економічність, надійність і простота». Через відсутність складних перемикачів РПН та їхніх перехідних ланцюгів, масляних камер, електричних механізмів і пристроїв керування вартість виробництва трансформаторів регулювання напруги без збудження значно нижча, ніж у трансформаторів регулювання напруги під навантаженням тієї ж потужності та рівня напруги, що зазвичай економить від 15% до 30% інвестицій у обладнання. Конструктивно перемикач РПН трансформатора регулювання напруги без збудження є відносно простим механічним пристроєм, що складається із статичного контакту та рухомого контакту, укладеного всередину масляного баку трансформатора, без рухомих частин, занурених у мастило, які часто рухаються, що призводить до надзвичайно низької частоти відмов і майже відсутності потреби в щоденному обслуговуванні. Для багатьох сценаріїв застосування зі стабільними навантаженнями та невеликими коливаннями напруги може не знадобитися регулювати положення відводу протягом кількох років або навіть десятиліть після введення трансформатора в експлуатацію, а додаткові витрати на налаштування функції регулювання напруги на навантаженні, очевидно, є непотрібними витратами. Крім того, об’єм і вага регулюючого трансформатора напруги без збудження трохи менші, ніж у аналогічних виробів з регулюванням напруги під навантаженням, що робить його більш зручним для транспортування та встановлення.
Отже, як ми повинні вибирати між трансформаторами регулювання напруги без збудження та трансформаторами регулювання напруги під навантаженням у практичних застосуваннях? Це потребує повернення до найбільш фундаментальної різниці між двома - чи допускати зниження напруги за умов навантаження. Основна цінність перемикачів РПН під навантаженням полягає в їхній здатності відстежувати-коливання напруги в електромережі в реальному часі, повне перемикання РПН за секунди без припинення живлення, що робить їх особливо придатними для ситуацій із частими змінами напруги та високими вимогами до безперервності електропостачання, наприклад, великі вузли підстанцій, прецизійні промислові виробничі лінії, центри обробки даних тощо. Трансформатори регулювання напруги без збудження не можуть впоратися з раптовою напругою коливання. Якщо напруга мережі відхиляється від номінального значення через зміни навантаження, він може лише чекати наступного запланованого відключення електроенергії, щоб внести коригування.
Однак не всі сценарії електричного поля стикаються із сильними коливаннями напруги. На спеціальній підстанції індустріального парку регулюючий трансформатор напруги без збудження забезпечує живленням виробничу лінію під ним. Якщо електромережа парку походить від регіональної підстанції вищого -рівня та якість напруги є стабільною, або якщо сама виробнича лінія має високий допуск до відхилень напруги (наприклад, звичайне освітлення, опалювальне обладнання, водяні насоси, вентилятори тощо), тоді схема регулювання напруги без збудження може повністю задовольнити потреби та є більш-рентабельною та безтурботною. У сільських розподільних мережах трансформатори регулювання напруги без збудження широко використовуються як розподільні трансформатори, встановлені на колонах. Їхні перемикачі РПН зазвичай мають три рівні (наприклад, ± 5% від номінальної напруги), які регулюються один або два рази на рік відповідно до сезонних змін навантаження (наприклад, літній і зимовий полив). Цю-вимогу щодо регулювання напруги на низькій частоті можна повністю виконати за допомогою операцій з відключенням електроенергії без потреби в складних механізмах навантаження. У місцях з особливими вимогами щодо запобігання вибуху, таких як шахти та хімічна промисловість, трансформатори регулювання напруги без збудження мають невід’ємні переваги безпеки через відсутність механізмів перемикання навантаження, які можуть генерувати дугу всередині.
Варто зазначити, що хоча перемикач РПН, сконфігурований у трансформаторі регулювання напруги без збудження, має просту конструкцію, робочі характеристики все одно повинні суворо дотримуватися. Перемикачі РПН зазвичай оснащені чіткими панелями індикаторів передач із загальними числами передач 3, 5 або більше, кожне з яких відповідає певному діапазону зміни напруги (наприклад, ± 2,5%, ± 5%). Операцію перемикання слід виконувати після повного вимкнення живлення трансформатора та підтвердження відсутності індукованої напруги, інакше перемикання з навантаженням призведе до сильної ерозії або навіть вибуху контактів. Після перемикання необхідно використати тестер опору постійного струму, щоб виміряти опір постійному струму в кожному положенні крана, підтвердити, що три-опір фази збалансований і відповідає заводським даним, а потім перезапустити джерело живлення. Незважаючи на те, що цей процес збільшує робоче навантаження, пов’язане з операціями з відключенням електроенергії, саме завдяки його керованості та інтуїтивності можна надійно керувати регулюючими трансформаторами напруги без збудження у віддалених районах, де немає професійного обслуговуючого персоналу.
З точки зору технічних стандартів і доступу на ринок, трансформатори з регулюванням напруги без збудження відповідають тій самій базовій стандартній системі, що й інші силові трансформатори, наприклад серія IEC 60076 (стандарти Міжнародної електротехнічної комісії) і відповідні національні/регіональні стандарти (такі як північноамериканська серія ANSI/IEEE C57.12). Хоча його компоненти перемикача РПН не такі складні, як спеціалізовані на стандартах перемикачів навантаження, вони все одно повинні відповідати вимогам IEC 60214-3 (Рекомендації щодо застосування перемикачів РПН без збудження) або подібних пунктів. Для експортного бізнесу шлях сертифікації для трансформаторів, що регулюють напругу без збудження, точно такий же, як і для звичайних силових трансформаторів: для ринку Північної Америки потрібна сертифікація UL/cUL, для Європейського Союзу потрібна самодекларація CE (на основі Директиви про низьку напругу та Директиви про електромагнітну сумісність) і звіти про випробування, які відповідають вимогам енергоефективності ErP, для Росії та Євразійського економічного союзу потрібна сертифікація EAC, а для платформи SABRE PCoC і SCoC. для Саудівської Аравії потрібна сертифікація. Через відсутність складних електронних компонентів і частих операційних механізмів елементи сертифікаційного випробування для трансформаторів регулювання напруги без збудження є відносно простими, з вищими показниками проходження та коротшими циклами сертифікації. Це незаперечний бонус для зовнішньоторговельних замовлень, які прагнуть швидкої доставки та стабільної відповідності.
З точки зору світового ринку, трансформатори регулювання напруги без збудження не були виключені через їх «просту» технологію. Навпаки, маючи подвійні переваги економічності та надійності, вони все ще займають значну частку ринку розподільних трансформаторів. Особливо при будівництві електромереж у країнах, що розвиваються, і країнах з економікою, що розвивається, велика кількість розподільних трансформаторів без збудження, що регулюють напругу, встановлюється на опорах і підстанціях коробчастого типу, щоб вирішити основні проблеми електропостачання за найменших витрат. Навіть у промислових проектах у розвинених країнах для користувачів виділених ліній зі стабільними внутрішніми електромережами та плавними змінами навантаження інженери часто рекомендують регулюючі трансформатори напруги без збудження після аналізу вартості.
Коли клієнти запитують про вибір трансформатора, може бути корисно підказати їм, чи потрібна -можливість регулювання живої напруги в реальному часі для фактичного середовища електропостачання та характеристик навантаження проекту? Якщо діапазон коливань напруги в електромережі знаходиться в допустимому діапазоні (зазвичай не перевищує ± 5%), або якщо електрообладнання має певний допуск на відхилення напруги і немає плану частого регулювання напруги в майбутньому, то регулюючий трансформатор напруги без збудження є більш економічним і надійним вибором. Якщо ваш клієнт шукає рішення для розподілу електроенергії для новозбудованого житлового комплексу, невеликої фабрики або сільськогосподарського іригаційного проекту, пам’ятайте: іноді найпростіше та найпряміше рішення є найкращим. Трансформатор регулювання напруги без збудження, з його простою та міцною конструкцією, тихо бере на себе більш широку місію, ніж люди уявляють у глобальній енергосистемі.
