Različitost rješenja svjetskih energetskih sistema i regulacije napon na njma vrlo često zahtijeva od proizvođača transformatora neuobičajene i specifične konstrukcije. Glavnina uzroka in problema je vezana upravo za regulaciju napona. Na koji način, u zadanim uslovima, ostvariti regulaciju biti če zavisno od širokog spektra činilaca. Sa sličnim problemom smo se susreli i mi u našoj tvornici. Način na koji smo jedan takav problem rješili biti če izložen u ovom članku. Svi dijagrami i slike su nacrtane na primjeru regulacijskog transformatora RТ 25 МVА - 11о/13,8 kV +- 9 х 1,25 % Dyn 1. Pored toga, sistem је uopsten i opisan jednostavnim matematičkim formulacijama koje se mogu primjeniti za bilo koji drugi slican slucaj regulacije.

1. JUGOSLAVENSKI КОМПЕТ MEDUNARODNE KONFERENCIJE ZA VELIKE ELEKTRICNE MREZE - CIGRE
Z А G R Е В. ВerislaviCeva 6
XVII SЛVJEТOVANJE ELEKTROENERGEТICARA JUGOSLAVIJE
STR UGA. od 12.do 15.maja. 1985.
Juso Ikanovic, dip1.ing.
• ENERGOINVEST •
Тvornica trans!orиatora
LJUBLJANJ.
Referat broj 12.06
BOOSTER REGULJ.CIJJ. .liAPO.IiJ. lii.A. NISKO.IiAPONSKOJ SТIШП
ENERGEТSКIН TRJ.NSJORМJ.TORA
SJ.DRZAJ
Raz1i~itost rjeAenja svjetskih energetskih sistema i regu1acije napona na nji-
ma vr1o ~esto zahtijeva od proizvodaca trans!ormatora neuobicajene i speci!icne
konвtrukcije. G1avnina uzroka i proЬlema је vezana upravo za regu1aciju napona.
На koji nacin, u zadanim us1ovima, ostvariti regu1aciju biti се zavisno od si-
rokog spektra cini1aca.
Sa в1icnim proЬle•o• s•o se susre1i i Di u naAoj tvornici. Nacin na koji sшо
jedan takav рrоЬlеш rjesi1i Ьiti се iz1ozen u оvош c1anku.
Svi dijagraai i s1ike su nacrtane na primjeru regu1acijskog trans!orшatora
RТ 25 МVА - 11о/13,8 kV ~ 9 х 1,25 %Dyn 1.
Pored toga, sist~ш је uopsten i opisan jednostavni• шate•atickim !orшu1acijaaa
koje se шogu priшjeniti za Ьi1о koji drugi s1ican s1ucaj regu1acije.
45

2. R 12.06
1. UVOD
Uopsteno ве moze reci da је regu1acija napona ва вtanoviвta proizvo~aca jedan
od tezisnih konвtrukcijвko-tehno1oskih рrоЬlеша koji raвtom вnage i оЬiма re-
gu1acije poвtaju вvе в1ozeniji. Neke energetвke шreze u вvijetu i kod nав po-
nekad zahtijevaju od transforмatora шogucnoвt regu1acije napona na niskonapon-
вkoj вtrani. Teskoce u tom в1ucaju poвtaju јов koшp1ekвnije i sire.
U princ1pu је, za oвtvarenje takve. regu1ac1je, moguce regu1acijвk1 prekidac
(uoЬicajena је regu1acija napona pod opterecenjeш) namjeвtit1 na v1вokonapon­
вkoj 111 niskonaponвkoj вtrani. Za koje rjesenje се ве konвtruktor od1uc1ti
zavis1t се od anogo cin11aca.
2. MOGUCiiOSTI REGUЫ.CIJE
2.1. Regu1ac1ja napona sa regu1ac1jвkiм prekidacem na viвokonaponвkoj вtrani
11i tzv. regu1ac1ja napona promen1j1vim magnetniм po1jem. Ova izvedba је
pr1hvat1j1va вашо u granicaшa niz1h napona, jer је vec kod вrednjih na-
pona tesko 1zvod1jiva. !ko ве radi jos о вројu trokut na visokonaponвkoj
вtrani za napone vise od 11о kV prakticno ne do1azi u obz1r. S1aboвt
ovakvog nacina regu1ac1je ве og1eda i u tome da ne moze obezЬijediti
вtalnost oвnovnih parametara (napon kratkog spoja, 1ndukcija u jezgru)
sto је u vecini в1ucajeva nepoze1jno .
2.2. Druga mogucnoвt је regu1acija napona sa regu1acijskim prekidacem na nis-
konaponвkoj strani. U princ1pu, treba teziti za tiм da је regu1ac1jвki
prekidac ugra~en na вtrani promjene napona, sto opet n1je izvodljivo kod
svih konstrukcija. Me~tim, porastoш snage uz re1at1vno niske sekundarne
napone, raste i вtгUја koju u tош s1ucaju treba prek1dati. Uв1jed toga
46
ве ra~aju novi proЬlemi koji ва воЬоm, u krajnjem s1ucaju, donose ne~a­
cionalno projektirane jedinice 1 ugra~ene vr1o вkupe regu1ac1jske preki-
dace. U sveмu tome, prvenstven zadatak konвtruktora је da potr&Zi opti-
malnu varijantu koja се, za odre~en primjer, zahtijevati najmanje ugra-
~enog materijala na jed1n1cu вnage. Ро zakoniмa rasta вnage i 1inearnih
diмenz1ja na odnoв ugra~enih akt1vnih mater1ja1a је moguce uticati izbo- .
rom raz11citih napona navoja. Za uoЬicajene konвtrukcije, one sa re1ativ-
no ugodnim prenoвnia odnoвom, napon navoja је moguce izabrati u sirokom
raвponu. Transforмatori kod kojih se regu1acija vrsi na niskonaponвkoj
strani iaaju takve mogucnosti ogranicene ра је vec kod srednjih snaga,
uz npr. spoj zv1jezda na niskonaponвkoj strani, potrebno pr1bjegavati no-
vim rjesenjima. Cest је s1ucaj da је takvu regu1ac1ju potrebno ostvariti
ва dva 111 cak jednim navojem ро jednom regu1acijskom stepenu. Uz pratece
tehno1oske proЬleme, kao krajnji rezu1tat tako skrcen1h mogucnosti jav-
1jaju ве disproporcije u rastu 1inearnih dimenzija, koje ug1avnom i us1o-
v1javaju iznalazenje novih puteva i rjesenja.

3. R 12.06
2.3. Jedno tako rjeAenje је i regu1acija вekundarnog napona ва dodatnim tranв­
!oraatoroa u вekundarnoш krugu в1. 1 (eng1. booвter tranв!orшer) о kојеш
се biti rijeci u ovoa c1anku.
А
г_-
1 ~
1
1
~
1
1
1
1
1
1 1 2 зL ________j
81. 1 Principje1na Аеша regu1acije (jedno!azni врој) -
А - g1avni tranв!orшator
1 - Viвokonaponвki namotaj
2 - Niвkonaponвki namotaj
3 - Tercijarni - regu1ac. namotaj
В - dodatni (booвter) tranв!ormator
4 - Uzbudni namotaj
5 - Serijвki namotaj
U principu ве regulacija oвtvaruje preko jednog tercijarnog - regu1a-
cijвkog namotaja 3 koji napaja uzbudni namotaj 4 dodatnog tranв!orшa­
tora В.
Napon, odnoвno broj navoja, na tercijarnom-regu1acijвkom namotaju је ваdа
шoguce izabrati proizvo1jno i u sirokom raвponu. Kod vec odredene вnage
tog namotaja treba te!iti za tim da izaberemo onaj napon i вtruju koji се
naa dati najjednoвtavniji regu1acijвki prekidac. OЬicno вu to prekidaci
najnizeg naponвkog i вtrujnog nivoa (npr. 3о kV, 2оо А), вmjesteni u za-
jednickoa zvjezdiAtu tercijarnog-regulacijвkog namotaja i uzbudnog namo-
taja dodatnog tranв!orшatora. Sa вtanovista pogonвke вigurnoвti, вtatiв­
ticno g1edano, regu1acijвki prekidac predвtav1ja najoвjet1jiviju tacku
svakog regulacijskog tranв!ormatora. Porastom napona i вtruje koju је
potrebno prekidati povecava ве i broj iвpada tranв!orшatora uzrokovanih
kvarovima na regu1acijвkom prekidacu. Zbog toga је razum1jiva te!nja za
cim vecim pojednoвtav1janjem tako va!nog dije1a вvakog regu1acijвkog
вiвtema.
47

4. R 12.06
3. РIЮ!'ЫЕП OS!IOVIПB P.1IШ'IEТ!li
Pretpostaviao da ze1iao regu1irati sekundarni napon od napona u2мin do u2maks
kod .odrzane snage ро dijagraиu na s1. 2.
0,4
P=Pn
1 =l1n
12 =l2nU2n/U2
u2
0,0-t--------+--------+----
~min U2n U2maks
81. 2
Xad se radi о regu1aciji napona na niskonaponskoj strani, mo!e se reci, da su
to k1asi~ni zahtjevi u tom pog1edu.
Xonstruktora trans!orzatora vr1o ~esto interesuje kako се se mijenjati osnovni
paraaetri ро obiau regu1acije, to su:
3.1. GuЬici u bakru i ze1jezu
3.2. Napon kratkog spoja i
3.3. Tipna snaga i cijena sistema
3.1. GuЬici u bakru i ze1jezu
Radi komp1eksnosti cje1okupnog sistema mijenjace se i guЬici ро cije1om obimu
regu1acije. Iz ~ih raz1oga su ukupni guЬici u bakru i ze1jezu ras~1anjeni na
svaki naaotaj i svaki trans!orшator Ato omogucava 1aksi uvid u stanje na sva-
kom stepenu sekundarnog napona.
U smis1u pojednostav1jenja ukupne proЬlematike pretpostavimo, da su guЬici u
bakru namotaja 1 i 2 te 4 i 5 g1avnog i dodatnog trans!ormatora jednaki. Na
ta~nost prakti~nih rezu1tata ovakva zanemarenja nemaju ve1ikog uticaja.
рcu1 8 рcu2maks pcu4 8 pcu5
48

5. R 12. 06
ОЬа dijagraшa su nacrtana u odnosu na izabrane re!erentne gubitke na nazivnoш
naponu Pcu2n glavnog, odnosno Pcu4n dodatnog trans!ormatora.
1,4
Pcu1,2,31ftu2n • Рс/Pon
1,0 ~----___;::::...."""'===-------
Q8
Sl. 3
Uziшajuci u obzir gornje pretpostavke i zaneшarenja шoguce је !ormulirati za-
visnost pojedinih gubitaka od sekundarnog napona.
Рcul ,;. Рcu2шaks • рcu2n ( U2n
2
u2шinJ
2
pcu3 • pcu3шaks u2шin
u2n - u2шin
Gubici u tercijarnoш regulacijskoш naшotsju Pcu3 su tako~e svedeni na re!eren-
tne gubitke Pcu2n' odnosno nazivnu snagu glavnog trans!ormatora.
Gubici u !eljezu glavnog trans!ormatora su neproшjenljivi tj. nezavisni od
proшjena napona na sekundarnoj strani.
Proшjenu gubitaka dodatnog trans!ormatora prikazuje sl. 4.
49

6. R 12 .О б
4 Ftut.lftuJ.n ' Ро/fЪmaks
2
1,0
0,4
81. 4
Tercijarni regulacijski nazotaj 3 daje uzbudnom namotaju 4 promjenljivi i in-
vertirani napon Ato ima za posljedicu promjenu guЬitaka u !eljezu u Airokom
rasponu od maksimalnih, kod napona u2min i u2maks' do nule kod napona u2n"
OЬlik krivulje guЬitaka u zeljezu се Ьiti priЬlizno zavisan od kvadrata regu-
liranog napona, а ta~nije vrijednosti је moguce odrediti za svaki konkretan
pri•jer poznavanjea kvaliteta upotrijeЬljenog ~agnetnog materijala.
( )
2
U - U
Fomaks 2 2n
u2n-u2maks
Usljed niskih i ndukcija u okol ini nazi vnog napona u2n donji dio krive guЬi t aka
ј е ekstrapol iran.
Uz priЬlizno jednake guЬitke u bakru u namotajima dodatnog transf ormatora vazi
relacija
Ukupni guЬici sistema su u svakom trenutku zЬir guЬitaka glavnog i dodatnog
transf ormatora. Predstavljeni su na slici 5· Na istoj slici је ucrtana i kriva
napona kratkog spoja do Ьijena mjerenjem na pomenutom r egulacijskom transforma-
toru.
50

7. R 12.06
u2
0,8 +-------+---------+--
U2min ~maks
Sl. 5
Zeliao li kriticki ocijeniti prikazani sistem, sa stanovista gubitaka, onda је
najbolje pore~enje izvesti sa klasicnim nacinom regulacije.
Gubici u bakru i !eljezu, kao i ukupni gubici, се biti veci ро cijelom obimu
regulacije.
Ха prikazanoa primjeru to povecanje se krece od 15 + 2о %za gubitke u !eljezu
i 2о + 25 %za gubitke u bakru. U ukupnom bilansu gubitaka, onih koji odre~uju
i sistem za hla4enje, porast је bio oko 2о %.
RazU&ljivo је da се se ti iznosi razlikovati i mijenjati od primjera do prim-
jera, ali u osnovi се biti odre~eni tipnom snagom dodatnog transformatora t.j.
obimos u kojes !elimo regulirati sekundarni napon. Pri tome moramo imati u
vidu, da је ovakvo rjesenje posljedica konstrukcijsko-tehnoloskih slaboвti
klasicnog nacina regulacije, ра је povecanje gubitaka potrebno prihvatiti kao
nu!nost i komprosiв za druge ugodnoвti koje pru!a ova izvedba.
3.2. Napon kratkog вроја
UoЬicajeni proЬlesi koji ве cesto postavljaju pred konвtruktora tranвformatora
вu uzrokovani zahtjevima za cim manjim odвtupanjem kratkoвpojne impedancije ро
oЬimu regulacije napona.
Izze~ zahtjeva narucioca, ekonomвke racunice i tehnoloskih mogucnosti pro-
izvo~aca, poвtoji uzajaana i tijeвna povezanoвt i niti jedan od tih pojmova
nije moguce rjesavati pojedinacno i nezaviвno od drugih.
Xaponвki nivo za tercijarni regulacijski namotaj, kao §to вmо vec rekli, oda-
biremo proizvoljno. Prakticno su to namotaji ва вtepenom izolacije Si 17,5 kV
do najviae Si 36 kV, ва kojisa је soguce obuhvatiti sirok spektar вnaga.
5.1

8. R 12.06
Razuшljiva је te!nja konвtruktora da uz jezgro poвtavi namotaj ва najni!im izo-
lacijвkim nivooш. u оvош i u vecini drugih вlucajeva, to је tercijarni-regula-
cijвki naшotaj. Polo!aj oвtala dva naшotaja се biti uвlovljen prvenstveno nji-
hoviш naponskiш i вtrujniш nivoiшa koji uglavnoш i uzrokuju cesta tehnoloska
ogranicenja pojedinih izvedbi.
Ako ве radi о priшarnia paponiшa jednakiш i visiш od llo kV i sekundarniш stru-
jaшa do 4ооо А onda је najugodniji raspored naшotaja kao na sl. б.
х
Sl. б
Radi li ве о jos visim вekundarniш strujaшa proЬlem treba rjesavati prvenstveno
ва aвpekta dodatnih gubitaka u kotlu i oвtalim !eljeznim dijeloviшa uzrokovanih
vezaшa izшedu оЬе jedinice. U tош slucaju niskonaponвki namotaj шоrа biti
vanjвki i iвtovremeno obuhvatiti оЬа шagnetna kruga, sto vodi ka potpuno novoj
koncepciji i tehnologiji izrade (niвkonaponвki namotaj u oЬliku broja 8).
Kod odredenog raвporeda i distanci izmedu namotaja, odstupanja napona kratkog
spoja се biti zavisna od snage tercijarnog-regulacijskog naшotaja. Rastom оЬiша
regulacije napona .хм linearno raste i snaga tog namotaja ра је tako sve veci
udio njegovog rasipnog polja u ukupnoш rasipnoш polju glavnog tranв!ormatora.
U tu svrhu smo prije izrade trans!ormatora teoretska ocekivanja provjerili si~
шulacijoш рrоЬlеша i шjerenjiшa na modelu. Kasnije su obavljena mjerenja napona
kratkog · вpoja ро cijeloш obimu regulacije napona na konkretnoш primjeru.
Rezultati шjerenja su u оЬа priшjera pokazali, da su odвtupanja bez veceg prak-
ticnog znacaja (sl. 5), te ih је шoguce obuhvatiti dozvoljenim tolerancijama
~ lo %vecine nacionalnih propiвa.
52

9. R 12.06
Odstupanja napona kratkog spoja uz raspored naшotaja na s1. б, ne6e predstav-
1jati рrоЬlем i za тесе snage trans!ormatora za koje је јоА uvijek шoguce
priшjeniti ovakvu izvedbu.
3.3. Tipna вnaga i cijena sisteшa
Mjeri1o za ocjenu nekog siвteшa је вnaga na koju је potrebno taj sisteш diшen­
zionirati - tipna вnaga. Odrediti ju је шogu6e za svaki naшotaj i вvaki
trans!oraator pojedinacno. Oznacimo омјеr izшedu najviAeg i najnizeg napona na
вekundarnoj вtrani sa х. Ve1icina х predstav1ja re1ativni оЬiм regu1acije
х • U2aaks/U2min i najvaznija је karakteriвtika sisteшa. Sk1adno oznakaшa na
sl. 1 snage za diшenzioniranje su jednake:
pl • u1n11n • pn
р2 • u2ni2maks • pn (х+1)
2
р3 • u3шaks14шaks • Pn (х-1)
2
ptipg1 • Р1+Р2+Р2 Pn (х+1)
2 2
Ptipdod • u2maks - u2min 12maks •
2
Pn (х-1)
2
Rastoш оЬiша regu1acije sekundarnog napona 1inearno raste i tipna snaga dodat-
nog trans!orшatora koji ро ve1icini vr1o brzo шоzе dostici g1avni trans!orma-
tor. Та cinjenica је u вvаkом pog1edu neugodna obziro• da ве radi о povecanju
маsе i cijene sisteмa. Jedini nacin da se sшanji tipna snaga dodatne jedinice
је u tош s1ucaju reducirana snaga cjelokupnog sistema sto se, za vece оЬiше
regu1acije, u praksi cesto i cini.
Tipna snaga ukupnog sistema Ptip је, kod odredene snage tranв!ormatora, direk-
tno proporcionalna relativnom obiшu regu1acije вekundarnog napona.
Treba ocekivati da се tipna snaga biti i veca, jer ovli.ko izracunata ne uzi&a
u obzir izo1acijskih distanci koje је potrebno obezbijediti svakom naшotaju i
dodatnoш trans!ormatoru kao saшostalnoj jedinici. То povecanje је potrebno
uzeti u obzir, ровеЬnо onda, kad se radi о visiш naponiшa.
Tako odredenoj tipnoj snazi odgovaraju i ostali parametri - gubici, hladenje,
mase i u konacnom bi1ansu i cijena trans!ormatora.
53

10. R 12.06
Me4utia, iDtereaanten је bio izraaun raslike u cijeni k1aвiane 1 upotrijeЬljene
тar1jante u kojea је preвudnu ulogu 1grala 1zrazito v1soka razlika u cijeni
resulac1jвkih prekidaaa. Izraaun.je pokazao da је, pored anogih ostalih pred-
nosti, ovakaт na!iD regulacije kao cje1ina i je!tiniji te је tako regu1acija
ва dodatnia trans!oraatoroa naila 1 svoju ekonomsku opravdanost.
Realno је za oaekivati ras1iku u cijeni oko 1о ~ u koriвt prikazane regulacije.
Regulacija sekundarnog napona oвtтarena ва dodatnia tranв!ormatoro• u sekundar-
noa krugu iaa вlijedece najva!nije prednosti 1 osoЬine:
а) izrada transroraatora ве вvodi na klasianu. Izrada је jednostavna i ne zah-
t1jeтa posebne tehno1o!ke sahvate u proizvodnji
Ь) оЬе jedinice је •oguce projektirat1 neodтisno jedna od druge ро valec!R kri-
terijiaa za optiairanje
с) 1sbjeg11 s•o preklapanje v1sokih struja na sekundarnoj вtran1 а tiae i ugrad-
nju vr1o skupih 1 roЬustnih regu1acijskih prekidaaa
d) оЬа trans!oraatora вu s•je!tena u iвtoa kot1u.
Sa ekonoaskog stanoтi!ta gledano cijenu dodatnog trans!orиatora је vecinom шo­
guce koapenzirati, uoЬiaajeno тeliko• razl1kom u cijeni visoko-strujnog preki-
daaa potrebnog sa klasiaan oЬlik regu1acije i upotrijeЬljenog pr ekidaaa u pri -
kazanoa siateau.
LITEIU!fUJU.
1. Е. Jesierвki:
2. 7. Coppadoroz
3. Р. Воn1в und
7. Coppadoro:
4. G. Scheael:
54
Trenв!orzator.y (podвtawy teoretyezne), Yarвzawa 1965.
La regolacione della tensione dei trans!orиatori per
l'aliaentazione dei !orni e1ettrici , "L'e1ettrotecni-
ca" , n.I vo1. LI-1964, Tecnoaasio- ВВС .
Tranв!oraatoren !Ur Lichtbogen-scЬ.elzo!en , ВВС
Druckвchri!t Br. ОВ-IУ 51о8бо D.
Lichtbogeno!en - Tranв!ormatoren !Ur die neuen
O!enreihen .&Ј! und ll, ВВС Mitteilungen, Baden 1979.