Трансформатори с фазово изместване и тяхното използване

В мрежите с променлив ток потоците на активната мощност в линиите са пропорционални на синуса на ъгъла на фазово изместване между векторите на напрежението на източника на електрическа енергия, разположен в началото на линията, и приемника на електрическа енергия, който се намира на края на линията.

Така че, ако разгледаме мрежа от линии, които се различават по предаваната мощност, тогава е възможно да се преразпредели потоците на мощност между линиите на тази мрежа, като по -специално се промени стойността на ъгъла на фазово изместване между векторите на напрежението на източника и приемника в една или повече линии от разглежданата трифазна мрежа.

Това се прави, за да се заредят линиите по най -благоприятния за тях начин, което често не е така в нормалните случаи. Естественото разпределение на енергийните потоци е такова, че води до претоварване на линии с ниска мощност, докато загубите на енергия се увеличават, а капацитетът на мощните линии е ограничен. Възможни са и други последици, вредни за електрическата инфраструктура.

Принудителна, целенасочена промяна в стойността на ъгъла на фазово изместване между вектора на напрежението на източника и вектора на напрежението на приемника се извършва от спомагателно устройство — фазово-превключващ трансформатор.

В литературата има имена: фазово-превключващ трансформатор или кръстосан трансформатор… Това е трансформатор със специална конструкция и е предназначен директно за управление на потоци, както активни, така и реактивна мощност в трифазни AC мрежи с различни размери.

Основното предимство на фазово-превключващия трансформатор е, че в режим на максимално натоварване той може да разтовари най-натоварената линия, преразпределяйки мощните потоци по оптимален начин.

Трансформаторът с фазово изместване включва два отделни трансформатора: сериен трансформатор и паралелен трансформатор. Паралелният трансформатор има първична намотка, направена по схемата «делта», която е необходима за организиране на система от трифазни напрежения с изместване спрямо фазовите напрежения с 90 градуса и вторична намотка, която може да бъде направена в под формата на изолирани фази с отводнителен блок със заземен център.

Фазите на вторичната намотка на паралелния трансформатор са свързани чрез изхода на превключвателя на превключвателя към първичната намотка на серийния трансформатор, който обикновено е в звездно разположение със заземена неутрала.

Вторичната намотка на последователния трансформатор от своя страна е направена под формата на три изолирани фази, всяка последователно свързана в разрез на съответния линеен проводник, корелиран във фаза, така че компонент, който е фазово изместен с 90 градуса, е добавен към вектора на напрежението на източника.

Така че на изхода на линията се получава напрежение, равно на сумата от векторите на напрежението на захранването и допълнителния вектор на квадратурния компонент, който се въвежда от фазово-изместващия трансформатор, тоест в резултат на това, фазата се променя.

Амплитудата и полярността на въведения квадратурен компонент, който се създава от фазово-изместващия трансформатор, могат да се променят; за това е предвидена възможност за регулиране на блока на крановете.Така ъгълът на фазово изместване между векторите на напрежението на входа на линията и на нейния изход се променя с необходимата стойност, която е свързана с режима на работа на определена линия.

Разходите за инсталиране на фазово-превключващи трансформатори са доста високи, но разходите се изплащат чрез оптимизиране на работните условия на мрежата. Това важи особено за преносните линии с висока мощност.

Във Великобритания фазово-изместващи трансформатори започнаха да се използват още през 1969 г., във Франция са инсталирани от 1998 г., от 2002 г. са въведени в Холандия и Германия, през 2009 г. — в Белгия и Казахстан.

В Русия все още няма инсталиран нито един трансформатор на фаза, но има проекти. Световният опит с използването на фазово-изместващи се трансформатори в тези страни ясно показва подобряване на ефективността на електрическите мрежи благодарение на управлението на енергийните потоци с помощта на фазово-изместващи трансформатори за оптимално разпределение.