Özel Dönüşüm Cihazının Otomatik Kapasite Ayarlamalı Tasarımı ve Uygulanması

1. Giriş

Enerji toplumun işleyiş ve gelişimi için temel bir özelliktir. Ulusal enerji tasarrufu ve emisyon azaltma politikalarını karşılamak için, güç şirketleri için kritik olan kaynak kullanımı iyileştirmesi gerekir. Çok aşamalı kırsal ağ yenilemeleri dağıtım dönüştürücülerin gelişimini itkiyor. Yüksek verimliliğe rağmen, yaygın kullanılan dönüştürücüler kapasite ve kullanım sorunları nedeniyle önemli ölçüde genel kayıplarla karşı karşıyadır; orta ve düşük gerilimli ağ kayıplarının %70'inden fazlası dağıtım dönüştürücülerden kaynaklanmaktadır. Kırsal ağlar yoğun, mevsim etkilenen yüklerle karakterize olup, büyük zirve-vadi farklılıkları dönüştürücülerin ortalama yük oranlarını düşürür. Bu bölgelerde kapasite ayarlı dönüştürücülerin kullanılması, kapasitenin yük ile uyumunu sağlayarak ekonomik ve güvenli bir işletim sağlar, aşırı yüklemeleri ve enerji kaybını azaltır. Otomatik kapasite ayarlı özel bir dönüştürücünün tasarlanması teknik atılımlara ve pratik/teorik değere sahiptir.

2. Dönüştürücü Kayıp Üretme Mekanizması

Dönüştürücüler, normal işletme sırasında enerji dağıtımında ve gerilim/akım ayarlamasında büyük güç kayıpları yaşar - bu, kısa devre (yük) ve boş devre kayıplarından oluşur.

Kısa devre kaybı (yük kaybı), yük altında bobinler aracılığıyla nominal akımın geçtiği zaman oluşur. Kısa devre testleri (birincil tarafta düşük gerilim uygulanarak, ikincil tarafta nominal akım ölçülerek, çekirdek kaybı göz ardı edilerek) aracılığıyla belirlenir ve bakır kaybına yakındır. Bu kayıp, yük katsayıları ve nominal kısa devre kaybıyla sınırlı olarak yük ile orantılıdır.

3. Otomatik Kapasite Ayarlı Özel Dönüştürücünün Tasarımı ve Uygulaması
3.1 Kapasite Ayarlı Dönüştürücü Yapısı

Kullanılan D-Y tap değişimli dağıtım dönüştürücüsü, büyük ve küçük kapasiteli işlemler için farklı bobin modları kullanır: büyük kapasiteli işlemler için delta (D), küçük kapasiteli işlemler için yıldız (Y) (bu, yıldız-delta dönüşümü olarak adlandırılır). Düşük gerilimli bobinleri, kesiti yaklaşık %50'si olan sonraki telin %27'si ile birleştirir.

3.2 Otomatik Kapasite Ayarlaması Gerçekleşimi

Yük altında otomatik kapasite ayarlı dönüştürücüler, otomatik kontrol modüllerine dayanır: veri toplama, depolama, dönüştürücüler, insan-makine etkileşimi, güç kaynağı ve I/O döngüler. Gerilim/akım dönüştürücüler sinyalleri toplar; analog devreler ve mikroişlemciler bunları işler. İşlenmiş veriler dış arayüzler veya gelecekteki değiş-tokuşlar için bellekte saklanır. Şekil 1 otomatik kontrol sisteminin bileşenlerini göstermektedir.

3.3 Otomatik Kontrol Sisteminin Kontrol Süreci

Kapasite ayarlı dönüştürücünün analoj akımı ve ikincil taraf gerilimi, yük altında kapasite ayarlı kontrolör tarafından toplanır. Kapasite ayarlı anahterin anahtar durumu niceliği ile birlikte, kontrol edilen nesnenin çalışma koşulları ve çalışma parametrelerine göre sayısal değerlendirme gerçekleştirilir. Ardından, gerçek kontrol koşullarına dayanarak görevi yerine getirme koşullarının karşılanıp karşılanmadığı belirlenir.

Eğer koşullar sağlanmışsa ve dağıtım dönüştürücüsünün kapasitesi ayarlanması gerekiyorsa, program dönüştürücü kapasitesi ayarlaması için görev modülüne geçer. Kapasite ayarlama görevini tamamladıktan sonra diğer yardımcı fonksiyon modüllerine girer. Eğer görev çalıştırma koşulları sağlanmamışsa veya dönüştürücü kapasitesinin hemen ayarlanması gerekmiyorsa, program doğrudan diğer yardımcı fonksiyon modüllerine girer. Şekil 2 otomatik kontrol sisteminin akış diyagramını göstermektedir.

3.4 Yük Altında Kapasite Ayarlı Otomatik Kontrol Sisteminin Donanım Yapısı

Yük altında kapasite ayarlı otomatik kontrol sisteminin donanım yapısı, sinyal toplama ünitesi, veri iletişim ünitesi, giriş ünitesi, çıkış ünitesi, kontrol paneli sistemi, güç kristal osilatörü ve saat devresinden oluşur.

Yük altında otomatik kapasite ayarlı sistemin yüksek interferans direnci ve donanım güvenilirliği, tüm bileşenler için endüstriyel sınıf çiplerin seçilmesinden kaynaklanır. Ayrıca, devre tasarımı sırasında bileşenlerin ve devrelerin elektromanyetik uyumluluğu göz önünde bulundurulmuştur. Bu, yük altında otomatik kapasite ayarlı sistemin yüksek düzeyde işlem güvenilirliği ve elektriksel güvenliğe sahip olduğunu ve zorlu elektrik ortamlarında bile kullanım gerekliliklerini karşılayabileceğini sağlar.

4. Sonuç

Dağıtım ağlarında, birçok dağıtım dönüştürücünün yaygın kullanımı, bu dönüştürücülerdeki mevcut kayıpların dağıtım ağındaki toplam kayıpların oldukça yüksek bir kısmını oluşturduğunu gösterir. Kırsal elektrik yükleri, mevsimsel değişimler, yıllık kısa kullanım dönemleri ve sık boştaki veya hafif yüklü durumların olması gibi olumsuz koşullarla kısıtlanır. Bu nedenle, dönüştürücülerin yük oranı makul bir işletme aralığında kalması oldukça nadirdir.

Kapasite ayarlı dönüştürücüler, yük dalgalanmalarına ve kapasite ayarlı anahtarın durumuna göre ayarlanabilir. Dönüştürücü bobinlerinin bağlantı şeklini değiştirerek, dönüştürücülere ayarlanabilir kapasite özelliği kazandırırlar. Bu nedenle, büyük yük ve sık gerilim dalgalanmaları olan kırsal elektrik ağ alanlarında kapasite ayarlı dönüştürücülerin uygun şekilde kurulması, devre enerji tasarrufu ve kayıp kontrolünde göze çarpan bir etkiye sahiptir.

Elektrik kullanım teknolojilerinin sürekli gelişimi ve ilerlemesiyle birlikte, yük altında otomatik kapasite ayarlı dönüştürücülerin işlevsel iyileştirmeleri de giderek daha da mükemmel hale gelmektedir. Otomatik kapasite ayarlı özel dönüştürücülerin, gelecekteki dağıtım ağlarında enerji tasarrufu ve kayıp azaltma yönünde yeni atılımlar gerçekleştireceği düşünülmektedir.