В целях поддержания желаемого уровня напряжения у потребителей электроэнергии применяется регулирование напряжения на стороне низкого напряжения трансформатора путем изменения числа витков обмотки на стороне высокого напряжения трансформатора. Регулирование под нагрузкой (РПН) имеет преимущество в том, что переход с одного ответвления (анцапфы) регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Однако в процессе изменения числа витков с помощью механического РПН возникает проблема невозможности простого размыкания цепи из-за возникновения электрической дуги, и, как следствие, ограниченное число циклов переключения из-за механических возможностей самого переключателя. Чтобы решить проблемы, связанные с механическим износом переключателя, предлагается использовать в качестве переключателя тиристорные ключи (ТК) [1], рис. 1.
Для исследования характера изменения токов в момент отключения одного ТК и включения другого составлена модель трансформатора с тиристорным РПН на ТК в качестве переключателей с помощью библиотеки Simulink в программном комплексе MATLAB [2], которая показана на рис. 2.
Целью моделирования является получение осциллограмм токов и напряжений в момент переключения с одного ответвления на другое.
Модель содержит:
блоки 1 и 2, собранные из включенных встречно тиристоров, образующих вместе ТК;
3 – блоки ТК, не участвующие в переключении;
4 – блок обмоток трансформатора с отпайками РПН (+2%, +4%, +6%, +8%);
5 – блок источника питания напряжением 110/√3 кВ и частотой 50 Гц;
6 – блоки системы управления, подающие сигналы на включение и отключение ТК.
Получены осциллограммы токов, проходящих через ТК, и падений напряжений на ТК в моменты их включения и отключения. На рис. 3–6 показаны осциллограммы при отключении ТК1 (8%) и включении ТК2 (6%) в номинальном режиме трансформатора.
Также был проведен опыт короткого замыкания трансформатора, в рамках этой модели для данного режима сопротивление обмоток было уменьшено примерно в 5 раз, для большего соответствия аналогичному испытанию в реальных условиях. На рис. 7–10 показаны осциллограммы при отключении ТК1 (8%) и включении ТК2 (6%) в режиме короткого замыкания трансформатора.