Regeltransformatoren
voor electriciteitsdistributie
Electriciteit
Root server » TechTalk » Electriciteit » Wisselspanning » Regeltransformatoren

Regeltransformatoren worden bij de electriciteitsdistributie gebruikt om de netspanning te corrigeren. In tegenstelling met variacs voor huiskamergebruik is het regelbereik beperkt tot ongeveer ±15%.


Principe van de lastschakelaar


Lastschakelaar van een installatie van 250kVA en aanduider


Praktische realisatie spanningsregelaar hoog vermogen


Induktiespanningsregelaar

Een transfo wordt voornamelijk gebruikt om de spanning tussen primair en secundair te wijzigen. Maar vaak moet ook de uitgangsspanning fijn kunnen bijgeregeld worden bij gekoppelde netten om te vermijden dat er verliesstromen door de verbindingskabels vloeien.

Als het verbruik oploopt, dan zijn er meer verliezen in de kabels en de transformatoren, waardoor de spanning bij de eindgebruiker zou zakken. Om dit te vermijden wordt de transformator automatisch op een hogere spanning geschakeld als de belasting hoger wordt. Het is een voorwaartse regeling: men meet niet de spanning bij de gebruiker, maar de totale stroom en berekent dan de verliezen en de correctie die doorgevoerd moet worden.

Niet alle transformatoren zijn uitgerust met een dergelijk complex regelsysteem: de wijktransformatiecabines hebben zo'n systeem niet: de correctie gebeurt op de middenspanningstransformatoren die tientallen wijkcabines van stroom voorzien.

Bij distributietransformatoren gebruikt men geen variacs. Dit zijn regeltransformatoren waarbij een koolborstel contact maakt met opeenvolgende wikkelingen om zo de uitgangsspanning aan te passen. De vermogens die hier in het spel zijn zijn veel te groot.

Lastschakelaar

Men gebruikt electrisch bediende schakelcontacten, waarbij er een wikkeling bij of uitgeschakeld wordt. De wikkelingen die geselecteerd kunnen worden zijn uitgerust met een tap die naar de schakelaar loopt. Het schakelen moet noodgedwongen gebeuren als de transformator in werking is, en er mag geen stroomonderbreking gebeuren tijdens het schakelen. De schakelcontacten zijn ondergedompeld in speciale olie om vonken te beperken. Voor de schakelcontacten gebruikt men een aparte oliebad om de olie te kunnen verversen zonder de olie van de volledige transfo te moeten vervangen. Het systeem met schakelcontacten wordt het meest gebruikt.

De lastschakelaar bij grote transformatoren bestaat uit twee grote delen:

  • Een dubbele selector die de tap selecteert waardoor de stroom zal lopen. De selectie gebeurt uitsluitend op de tak die niet ingeschakeld is door de omschakelaar. Doorgaans is er één tap geselecteerd per tak, dus 1, 3, 5 of 7 aan één kant en 2, 4, 6 of 8 aan de andere kant.

  • De omschakelaar selecteert één van de twee takken. Omdat er geen onderbreking van de stroomvoorziening mag zijn, is er een ogenblik waarbij beide takken aangesloten zijn. Om circulatiestromen te beperken zijn er twee weerstanden van lage waarde voorzien. Bij het omschakelen is er een ogenblik waarbii beide takken aangesloten zijn via de weerstanden.

Om een snelle omschakeling te realiseren zal de motor die de omschakeling uitvoert eerst een veer aanspannen (gedurende een halve tot een seconde). De energie die in de veer opgeslagen is zorgt voor een snelle omschakeling in 50 à 100ms.

De lastschakelaar rechts is er een van een transformator van 250kVA (zeer laag vermogen). De spanning kan omgeschakeld worden van -16 tot +16% in stappen van 1%.

De schakeling hiernaast (ABB) wordt toegepast bij grote transfo's die gebruikt worden bij de electriciteitsdistributie op zeer hoge spanning. Hier wordt het primair geschakeld.

Het primair wordt gevoed met 236kV, dit is de spanning van het hoogspanningsnet in België. Er is een lagere spanning van 165kV die gebruikt wordt om andere hoogspanningstransfo's in de streek van stroom te voorzien. De "laag"spanning bedraagt 15.5kV voor het voeding van een paar laagspanningscabines in de buurt.

De omschakelaar is aangeduid 1.1 15 1.2 en er zijn twee selectoren, waarvan er slechts één in werking is. De lastschakelaar is in drievoud gerealiseerd, want we werken met triphasé.

De correctie van de voedingsspanning gebeurt door een extra spoel waarvan een aantal wikkelingen in gebruik kunnen zijn. De spoel wordt gevoed via de primaire aansluiting 3, die loopt naar 14 of naar 4 naargelang dat de primaire spanning te laag of te hoog is.

Veronderstellen we dat de spanning 218.3kV bedraagt, dus te laag is. De buitenconnector van de selector verbindt 3 met 14 (deze verbinding blijft bestaan zolang dat de voedingsspanning te laag is). De selector I is verbonden met transfocontact 9.

Veronderstellen we nu dat de spanning 264.32kV bedraagt, dus te hoog is. De buitenconnector van de selector verbindt nu 3 met 4. De selector II is verbonden met de transfocontact 12. In dit geval worden de wikkelingen bijgeteld bij die van het primair (als de spanning te laag is worden de wikkelingen afgetrokken).

De omschakelaar selecteert hier ook afwisselend één van de twee takken, zodat de tak die niet aktief is een transfowikkeling kan selecteren. De selector heeft hier een extra connector die niet beveiligd moet worden, want het schakelen gebeurt als de verbinding stroomloos is (de regelspoel is niet aktief).

Induktiespanningsregelaar

Om een fijnere regeling mogelijk te maken gebruikt men een draaitransformator die nog het meest lijkt op een asynchrone motor met gewikkeld anker. De rotor kan hier echter niet vrij draaien en in plaats van glijcontacten te gebruiken gebruikt men een vaste verbinding met soepele kabels (de rotor draait nooit meer dan 180° in iedere richting).

De primaire wikkeling vormt de stator en de rotor is het secundair. Door de positie van de rotor te wijzigen produceert men een spanning in fase of in tegenfase. Deze spanning wordt opgeteld bij de netspanning en zo bekomt men een hogere of lagere spanning.

Primair en secundair kunnen schakeltechnisch omgewisseld worden, dit verandert niets aan de werking van de regelaar (stator wordt secundair en rotor primair).

De spanningsverandering is beperkt tot een percentage van de netspanning, bijvoorbeeld ±15%. De inductieregelaar moet daarom slechts bekerend zijn voor een vermogen van 15% van het maximaal vermogen.

In een praktische realisatie zal men de secundaire wikkeling aansluiten op de laagspanningskant van de hoofdtransformator die in ster gewikkeld is. De draaitransformator vervangt de lastschakelaar.

In tegenstelling met een normale transfo heeft de draaitransformator een luchtspleet. Een voordeel hiervan is dat de maximale stroom beperkt is. Dit is eveneens het geval met alternatoren die een kortsluitstroom hebben die 3× à 5× de nominale stroom bedraagt.

Induktieregelaars voor het driefasig net veroorzaken een faseverschuiving bij het veranderen van de spanning. Als dit niet gewenst is (omdat de mogelijkheid bestaat dat de secundaire netten van verschillende regeltransfo's samengekoppeld worden) gebruikt men een dubbele regelaar waarbij de faseverschuiving van de ene transfo gecompenseerd wordt door de faseverschuiving van de andere transfo.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's