Metoder för spänningsreglering i elkraftsystem

Metoder för spänningsreglering i elkraftsystem

Spänningen inom ett elkraftsystem varierar beroende på lastfluktuationer. Vanligtvis är spänningen högre under lätta belastningsperioder och lägre under tunga belastningsförhållanden. För att hålla systemets spänning inom acceptabla gränser krävs ytterligare utrustning. Denna utrustning används för att öka spänningen när den är låg och minska den när den är för hög. Följande metoder används i elkraftsystem för spänningsreglering:

• Transformator med lastburen stegbyte

• Transformator med lastfri stegbyte

• Parallellinduktans

• Synkron fasmodifierare

• Parallellkapacitans

• Statisk VAR-system (SVS)

Att reglera systemspänningen med hjälp av en parallellinduktiv komponent kallas parallellkompensation. Parallellkompensation delas in i två typer: statisk parallellkompensation och synkron kompensation. I statisk parallellkompensation används parallellinduktanser, parallellkapacitanser och statiska VAR-system, medan synkron kompensation använder synkrona fasmodifierare. Metoderna för spänningsreglering beskrivs i detalj nedan.

Transformator med lastfri stegbyte: I denna metod uppnås spänningsreglering genom att ändra transformatorns viktsförhållande. Innan stegen ändras måste transformatorn kopplas från strömförsörjningen. Stegbytet av transformatorn utförs huvudsakligen manuellt.

Transformator med lastburen stegbyte: Denna konfiguration används för att justera transformatorns viktsförhållande för att reglera systemets spänning samtidigt som transformatorn levererar last. De flesta eltransformatorer är utrustade med lastburda stegbyte.

Parallellinduktans: En parallellinduktans är en induktiv strömkomponent som är ansluten mellan linjen och neutralen. Den kompenserar den induktiva strömmen som kommer från överföringslinjer eller underjordiska kabeln. Parallellinduktanser används främst i långdistansöverföringar med extra hög spänning (EHV) och ultra hög spänning (UHV) för reaktiv effektreglering.

Parallellinduktanser installeras i sändarunderstationen, mottagarunderstationen och mellanunderstationerna längs långa EHV- och UHV-linjer. I långdistansöverföringar är parallellinduktanser anslutna vid intervall på cirka 300 km för att begränsa spänningen vid mellanpunkter.

Parallellkapacitanser: Parallellkapacitanser är kondensatorer som är anslutna parallellt till linjen. De installeras i mottagarunderstationer, distributionsunderstationer och växlingsunderstationer. Parallellkapacitanser matar in reaktiva voltamper i linjen och är vanligtvis ordnade i trefasbankar.

Synkron fasmodifierare: En synkron fasmodifierare är en synkron motor som fungerar utan mekanisk last. Den är ansluten till lasten i slutet av linjen. Genom att variera fältvindningens anspänning kan synkron fasmodifieraren antingen absorbera eller generera reaktiv effekt. Den bibehåller en konstant spänning under alla lastförhållanden och förbättrar också effektfaktorn.
Statiska VAR-system (SVS): Statiska VAR-kompensatorer matar in eller absorberar induktiva VAR i systemet när spänningen avviker från referensvärdet, antingen högre eller lägre. I en statisk VAR-kompensator används thyristorer som spänningsstyrenheter istället för brytare. I moderna system har thyristorstyring ersatt mekanisk styring på grund av dess snabbare operation och förmåga att erbjuda drift utan övergångsfaser genom styrekontroll.