Entre los numerosos accesorios del transformador, el cambiador de tomas, aunque no sea muy conocido, desempeña un papel insustituible para garantizar la estabilidad de la tensión de la red. En el funcionamiento real del sistema eléctrico, afectado por la fluctuación de la carga, la pérdida de línea, el cambio de salida de energía y otros factores, el voltaje de la red a menudo fluctúa en diferentes grados. Si no se ajusta el voltaje, el voltaje que exceda el rango permitido afectará el funcionamiento normal del equipo eléctrico o incluso causará daños. El cambiador de tomas es un dispositivo para resolver esta contradicción. Cambia las vueltas efectivas del devanado configurando derivaciones en diferentes posiciones del devanado del transformador, para ajustar la relación de voltaje y mantener el voltaje de salida dentro del rango especificado. Para resumir en una frase, el cambiador de tomas es el "regulador de voltaje" del transformador.
El cambiador de tomas-se divide principalmente encambiador de grifo sin-excitación-yen-cargar grifo-cambiadorsegún diferentes modos de operación. El cambiador de tomas-sin carga-también se llama cambiador de tomas-sin carga-. Como su nombre lo indica, solo puede funcionar cuando el transformador está completamente desconectado de la red y en estado de corte de energía. Esto se debe a que el cambiador de tomas sin -excitación-tendrá un breve proceso de desconexión durante el proceso de conmutación. Si el transformador está cargado en este momento, la corriente de carga desconectada generará un arco entre los contactos, lo que no solo puede quemar el interruptor, sino también causar un accidente por cortocircuito. Por lo tanto, cuando se utiliza el cambiador de tomas sin excitación para la regulación de voltaje, se debe retirar el transformador de la red eléctrica y se debe recuperar el suministro de energía una vez completada la regulación de voltaje. Este modo de regulación de voltaje tiene un rango de ajuste pequeño, generalmente no más del ± 5% del voltaje nominal del transformador, y es necesario interrumpir el suministro de energía durante el proceso de operación. Es aplicable al transformador de distribución sin requisitos estrictos de calidad de voltaje y sin regulación de voltaje frecuente. Desde la estructura, hay muchas formas de cambiador de tomas-fuera de circuito-, como tambor, jaula, tira, disco y cuña, que se pueden seleccionar según la clase de voltaje, la corriente nominal y las piezas de regulación de voltaje. El interruptor de jaula es aplicable a escenarios de gran corriente y alto voltaje. Los fabricantes nacionales pueden producir interruptores sin excitación de tipo jaula-de corriente nominal de 330 kV y 6000 A.
En marcado contraste con el cambiador de tomas sin-carga-se encuentra el cambiador de tomas con-carga-, denominado OLTC en inglés. Puede completar el cambio de toma-sin interrumpir la corriente de carga cuando el transformador está en funcionamiento, para lograr la regulación de voltaje sin fallas de energía. La clave para que el cambiador de tomas en-carga-lo logre es que tenga una resistencia de transición o un reactor en su interior. Cuando el interruptor se cambia de una toma a otra, las dos tomas se cortocircuitarán-a través de la resistencia de transición, la corriente de circulación entre las dos tomas estará limitada por la resistencia y luego la toma original se desconectará para lograr una transición suave y todo el proceso no producirá interrupción del arco. Según diferentes elementos de transición, el cambiador de tomas en carga-carga-se puede dividir en tipo de resistencia y tipo de reactancia. En la actualidad, la corriente principal internacional es del tipo resistencia, mientras que algunos son del tipo reactancia en el mercado estadounidense. El cambiador de tomas en carga tiene un amplio rango de ajuste, una rápida velocidad de regulación de voltaje y se puede ajustar en cualquier momento de acuerdo con el cambio en tiempo real del voltaje de la red. Por lo tanto, el cambiador de tomas en carga debe instalarse en transformadores de potencia de 35 kV y superiores de acuerdo con las disposiciones obligatorias de las normas IEC y las normas nacionales.
La estructura interna del cambiador de tomas en-carga-es compleja y generalmente se compone de un cambiador de tomas-, un interruptor-de cambio y un mecanismo de operación eléctrico. El selector de toma es responsable de la función de "selección de posición", es decir, selecciona la toma de destino en estado de circuito abierto. No puede conectar ni desconectar la corriente por sí solo, solo desempeña el papel de transportar corriente. El interruptor desviador es responsable de realizar la acción de "alternar" para completar la transición desde la toma actual a la toma objetivo bajo carga. En el cambiador de tomas bajo carga combinado, los dos dispositivos están dispuestos por separado. El selector de tomas realiza la tarea de selección del cambiador de tomas y el conmutador-conmutador realiza la tarea de conmutación actual. Los dos dispositivos tienen una cooperación tácita y una clara división del trabajo. Además, existen algunos diseños que integran las funciones de los dos en uno, llamados interruptores selectores, haciendo la estructura más compacta. El mecanismo de operación eléctrico es la fuente de energía para controlar todo el proceso de operación. Por lo general, se instala en la pared del tanque del transformador y el cambiador de tomas es accionado por el eje de transmisión para completar el cambio de tomas. El proceso de conmutación del cambiador de tomas en carga-requiere una precisión mecánica y confiabilidad eléctrica extremadamente altas, y sus contactos deben tener buena conductividad y resistencia a la ablación del arco. El diseño y fabricación de todo el producto involucra materiales, maquinaria, electricidad, microelectrónica y otras disciplinas, con profundas barreras técnicas.
En los últimos años, la tecnología de cambio de tomas en-carga-también está evolucionando. El cambiador de tomas en-carga-tradicional generará un arco eléctrico en el aceite durante el proceso de conmutación, y el arco eléctrico provocará la descomposición del aceite aislante y la contaminación del aceite del transformador, lo que aumentará la carga de mantenimiento. Por lo tanto, el cambiador de tomas en-carga-vacío entra en funcionamiento en el momento adecuado. Coloca el interruptor de cambio-en el interruptor de vacío para su funcionamiento. El arco se extingue rápidamente en un ambiente de vacío y no contaminará el aceite del transformador, prolongando así el período de mantenimiento del interruptor y la vida útil del transformador. El cambiador de tomas en carga-de vacío UCC de Hitachi Energy puede cumplir con los requisitos límite de un nivel de voltaje de impulso de hasta 1050 kV y una corriente nominal de 1600 A, lo que representa el nivel final-alto en este campo. Al mismo tiempo, el cambiador de tomas de estado sólido-y el cambiador de tomas híbrido-basado en componentes electrónicos de potencia están entrando gradualmente en la etapa de aplicación de ingeniería. Reemplazan los contactos mecánicos tradicionales con dispositivos semiconductores como tiristores para lograr una conmutación sin arco-y una velocidad de respuesta más rápida, lo que representa la dirección de desarrollo futuro de la tecnología de cambiador de tomas-.
Desde la estructura del mercado global, la industria del cambiador de tomas presenta una característica altamente centralizada. MR es el mayor fabricante de cambiadores de tomas del mundo y representa aproximadamente el 80% del mercado extranjero; Al adquirir Long March Electric en 2019, China Huaming Equipment Co., Ltd. posee actualmente más del 80 % del mercado nacional de cambiadores de tomas, ubicándose en el segundo lugar del mundo. Aunque el cambiador de tomas-es el accesorio principal clave del transformador, su propio valor solo representa el 5% - 15% del valor total del transformador, lo que representa una pequeña proporción en el costo total de producción del transformador. Por lo tanto, la potencia del interruptor de toma extendida por la planta transformadora hacia arriba no es fuerte, lo que forma las características industriales altamente profesionales de las empresas de fabricación de interruptores de toma. Para el personal de comercio exterior de transformadores, conocer el tipo básico y el principio de funcionamiento del cambiador de tomas puede ayudarlos a comprender con precisión los requisitos sobre el modo de regulación de voltaje, el rango de regulación de voltaje y el número de tomas en las especificaciones técnicas cuando se comunican con los clientes, y ayudarlos a tomar decisiones razonables de acuerdo con los escenarios de aplicación reales en el proceso de selección del modelo. Dominar el conocimiento de esta parte no solo refleja la calidad profesional, sino también un vínculo importante para mejorar la profundidad de los servicios empresariales de comercio exterior.
