Αρχές και Πειραματική Ανάλυση των Ρυθμιστών Τάσης σε Συστήματα Ρεύματος
I. Ανάλυση της Αρχής των Ρυθμιστών Τάσης του Ηλεκτρικού Συστήματος
Πριν από την ανάλυση της αρχής λειτουργίας των ρυθμιστών τάσης του ηλεκτρικού συστήματος, είναι απαραίτητο να αναλυθεί ο ρυθμιστής διέγερσης και να εξαχθούν συμπεράσματα μέσω σύγκρισης. Στην πράξη, ο ρυθμιστής διέγερσης χρησιμοποιεί την απόκλιση τάσης ως ποσότητα ανάδρασης για τη ρύθμιση, διατηρώντας έτσι την τάση στα άκρα της γεννήτριας εντός του τυπικού εύρους. Ωστόσο, αυτός ο τύπος ρυθμιστή τάσης, ειδικά κατά τη διάρκεια βλαβών στο δίκτυο, απαιτεί μεγάλη ποσότητα αντιδραστικής ισχύος για τη βελτίωση της σταθερότητας της τάσης του δικτύου και τη διασφάλιση της ποιότητας του ηλεκτρικού συστήματος. Δεδομένου ότι ο κύριος στόχος του ρυθμιστή διέγερσης είναι ο έλεγχος της τάσης στα άκρα της γεννήτριας, είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η σταθερότητα της τάσης του δικτύου.
Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να βελτιωθεί ο ρυθμιστής τάσης. Σχετικές μελέτες δείχνουν ότι με την εισαγωγή της τάσης του συστήματος, ο κύριος μετασχηματιστής της γεννήτριας και ο ρυθμιστής διέγερσης θα ελέγχουν από κοινού τα άκρα της γεννήτριας, ενώ ο μετασχηματιστής αύξησης της γεννήτριας θα ελέγχεται με βάση τη μέθοδο αντιστάθμισης, αυξάνοντας την αντιδραστική ισχύ της γεννήτριας, βελτιώνοντας έτσι τη σταθερότητα του ηλεκτρικού συστήματος. Η αρχή λειτουργίας του ρυθμιστή τάσης του ηλεκτρικού συστήματος είναι ο έλεγχος της γεννήτριας με την εισαγωγή της αντίστοιχης τάσης μαζί με την τάση διέγερσης. Όταν η ταχύτητα της εναλλασσόμενης γεννήτριας αυξάνεται, ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος θα μειώσει το ρεύμα διέγερσης και τη μαγνητική ροή για να σταθεροποιήσει την τάση, διασφαλίζοντας έτσι την ασφαλή και σταθερή λειτουργία του ηλεκτρικού δικτύου.
Στην πράξη, ο ρυθμιστής τάσης του συστήματος αποτελείται από εξαρτήματα όπως η υψηλής τάσης λεωφόρος, το ρυθμιζόμενο σημείο τάσης στα άκρα της γεννήτριας, ο συντελεστής ενίσχυσης, η αντιστάθμιση φάσης, ο περιορισμός εξόδου και ο έλεγχος ενεργοποίησης/απενεργοποίησης. Η στιγμή που ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος έχει μικρή επίδραση στον ρυθμιστή και την ισχύ της γεννήτριας. Υπό ισοδύναμες συνθήκες, ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος μπορεί να μειώσει σε ορισμένο βαθμό την αντίσταση και την επαγωγική αντίσταση του κύριου μετασχηματιστή κατά τη λειτουργία· ο βαθμός μείωσης ποικίλλει με τον λόγο του ρυθμιζόμενου σημείου τάσης στα άκρα της γεννήτριας, αλλά συνολικά έχει μικρή επίδραση στον συντελεστή droop και τον συντελεστή ισχύος droop.
Ωστόσο, για να αποφευχθεί ο ανταγωνισμός αντιδραστικής ισχύος όταν ο ρυθμιστής τάσης ενός συστήματος δύο γεννητριών απενεργοποιείται ενεργά, οι παράλληλα συνδεδεμένες γεννήτριες στα άκρα πρέπει να ρυθμιστούν με βάση το διορθωμένο ποσοστό droop, ενώ πρέπει επίσης να δοθεί προσοχή στην επαγωγική αντίσταση και την αντίσταση του κύριου μετασχηματιστή. Όταν η επαγωγική αντίσταση και η αντίσταση του κύριου μετασχηματιστή του ρυθμιστή τάσης του ηλεκτρικού συστήματος μειώνονται, η επαγωγική αντίσταση και η αντίσταση του κύριου μετασχηματιστή στα άκρα συνήθως είναι μηδενικές. Εάν η μονάδα λειτουργεί με βάση το ποσοστό droop, πρέπει να γίνουν προσπάθειες για αύξηση της τιμής σταθερότητας του ηλεκτρικού συστήματος και της υποστήριξης του συστήματος διέγερσης στην τάση του δικτύου. Ωστόσο, η διασφάλιση της σταθερότητας του ηλεκτρικού συστήματος με αυτόν τον τρόπο εξακολουθεί να θέτει ορισμένες προκλήσεις.
II. Ανάλυση Πειραμάτων Ρυθμιστή Τάσης Ηλεκτρικού Συστήματος
Κατά την πραγματική λειτουργία του ρυθμιστή τάσης του ηλεκτρικού συστήματος, ειδικά όταν μια μονάδα συνδέεται σε ένα σύστημα άπειρης λεωφόρου μέσω γραμμής διπλού κυκλώματος, είναι πιθανό να προκύψουν βραχυκυκλώματα στο κύκλωμα. Μόλις προκύψει βραχυκύκλωμα, η τάση στα άκρα και η ηλεκτρομαγνητική ισχύς θα μειωθούν. Σε συνδυασμό με την μη ρυθμιζόμενη ισχύ του πρωταρχικού κινητήρα, ο δρομέας τείνει να επιταχυνθεί, και η αντιδραστική ισχύς μπορεί ακόμη και να εξαντληθεί, υπονομεύοντας έτσι τη σταθερότητα της τάσης του ηλεκτρικού συστήματος.
Τα παραδοσιακά συστήματα διέγερσης δεν μπορούν να ελέγξουν αποτελεσματικά την τάση. Αντίθετα, ο έλεγχος της τάσης στα άκρα στην πλευρά υψηλής τάσης, λόγω της στενής σύνδεσης μεταξύ της λεωφόρου υψηλής τάσης και του συστήματος, τείνει να προκαλέσει γρήγορη πτώση τάσης στο αρχικό στάδιο μιας βλάβης, καθιστώντας την αντίδραση πιο ευαίσθητη. Μετά από βλάβη βραχυκυκλώματος, η τάση στα άκρα της γεννήτριας και η τάση στην πλευρά υψηλής τάσης του κύριου μετασχηματιστή ανεβαίνει γρηγορότερα από ό,τι με τον ρυθμιστή διέγερσης, σταθεροποιώντας την τάση σε σύντομο χρονικό διάστημα και διασφαλίζοντας έτσι τη σταθερότητα της λεωφόρου τάσης.
Για να επιτραπεί στον ρυθμιστή τάσης του ηλεκτρικού συστήματος να λειτουργήσει καλύτερα, το σύστημά του πρέπει να υπολογιστεί αντίστοιχα. Κατά τον υπολογισμό, η επίδραση της λειτουργίας ελέγχου διέγερσης στον κρίσιμο χρόνο απομάκρυνσης αναλύεται με βάση απλά συστήματα και πραγματικά συστήματα. Κατά τον υπολογισμό του συστήματος μονής μηχανής-άπειρης λεωφόρου, πρέπει να διευκρινιστούν η δομή της άπειρης λεωφόρου, το δυναμικό μοντέλο της γεννήτριας, η αντίσταση του μετασχηματιστή και η αντίσταση του ρυθμιστή τάσης του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας δύο κυκλωμάτων (Αρχές και Πειραματική Ανάλυση, Zheng Changquan, Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co., Ltd.). Σε αυτή τη βάση, αναλύεται το βραχυκύκλωμα του ηλεκτρικού συστήματος και λαμβάνονται τα αντίστοιχα αποτελέσματα μέσω προσομοιώσεων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο ρυθμιστής διέγερσης και ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος έχουν μικρή συσχέτιση με τον κρίσιμο χρόνο απομάκρυνσης.
Κατά τον υπολογισμό του πραγματικού συστήματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δίκτυο υπολογισμού η δομή δικτύου μιας συγκεκριμένης εταιρείας ηλεκτρικού δικτύου, και να αναλυθεί αντίστοιχα η λειτουργούσα γεννήτρια ενός συγκεκριμένου εργοστασίου. Σε αυτή τη βάση, αναλύεται η βλάβη βραχυκυκλώματος του ηλεκτρικού συστήματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν ο κρίσιμος χρόνος απομάκρυνσης βρίσκεται στην τυπική τιμή, ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος δεν αντιδρά αποτελεσματικά στη βλάβη.
Για να αναλυθεί καλύτερα ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος, συνδέστε τη μονάδα απευθείας στο σύστημα δικτύου μέσω μιας γραμμής, κλείστε τον διακόπτη υψηλής τάσης του κύριου μετασχηματιστή της γεννήτριας (βεβαιωθείτε ότι ο διακόπτης γραμμής είναι ανοιχτός), επιλέξτε διαφορετικούς συντελεστές ενίσχυσης με βάση αυτή τη διαμόρφωση και αναλύστε το σύστημα ελέγχου διέγερσης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο προσομοίωσης απόκρισης βήματος τάσης χωρίς φορτίο της γεννήτριας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αν ο συντελεστής ενίσχυσης είναι πολύ μεγάλος, το ηλεκτρικό σύστημα θα αντιμετωπίσει προβλήματα σταθερότητας χωρίς φορτίο. Για να λυθεί καλύτερα αυτό το πρόβλημα, συνιστάται η χρήση της μεθόδου λειτουργίας ελέγχου λεωφόρου υψηλής τάσης κατά τη δοκιμή χωρίς φορτίο.
Ο ρυθμιστής τάσης του ηλεκτρικού συστήματος μπορεί επίσης να αναλυθεί στην ίδια λεωφόρο. Στην πειραματική ανάλυση, θα πρέπει να δοθεί έμφαση στην επίλυση του προβλήματος κατανομής αντιδραστικής ισχύος μεταξύ παράλληλων γεννητριών. Στην πράξη, η ίδια τάση ηλεκτρικού συστήματος πρέπει να ρυθμιστεί για να επιτευχθεί η ίδια θετική droop. Κατά την πραγματική λειτουργία ενός εργοστασίου, χρησιμοποιήθηκαν προσομοιώσεις για τη σύνδεση του αρχικού ρυθμιστή διέγερσης με τον ρυθμιστή τάσης του ηλεκτρικού συστήματος, και αντιμετώπισαν από κοινού το έλλειμμα αντιδραστικής ισχύος του ηλεκτρικού συστήματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι δεν υπήρξε ανταγωνισμός ισχύος κατά τη λειτουργία της μονάδας, και η κατανομή της αντιδραστικής ισχύος ήταν σχετικά λογική.
III. Συμπέρασμα
Με τη συνεχή ανάπτυξη της πληροφορικής, οι δυναμικές προβληματικές της ποιότητας του ρεύματος έχουν γίνει εστία της ασφαλής και τακτικής λειτουργίας των ηλεκτροδότησης. Η μόνη εξάρτηση στον αρχικό ρυθμιστή ενθάρρυνσης δεν μπορεί να επιτύχει τον στόχο της ασφαλής και τακτικής λειτουργίας της ηλεκτροδότησης. Σε αυτή την περίπτωση, απαιτούνται συσκευές αντιστάθμισης για την επίλυση προβλημάτων τάσης. Η συνδυασμένη χρήση του ρυθμιστή τάσης συστήματος παραγωγής ρεύματος και του ρυθμιστή ενθάρρυνσης εξυπηρετεί σε κάποιο βαθμό τις πρακτικές ανάγκες. Ωστόσο, για να εφαρμοστεί καλύτερα ο ρυθμιστής τάσης συστήματος παραγωγής ρεύματος στην ηλεκτροδότηση, χρειάζεται να αναλυθούν το πρίγκιπο λειτουργίας και τα αποτελέσματα των δοκιμών του.
Όσο προοδεύει η εποχή, θα εμφανιστούν νέα προβλήματα στην ηλεκτροδότηση. Για να αντιμετωπιστούν καλύτερα αυτά τα προβλήματα, απαιτείται περαιτέρω ανάλυση του πριγκίπιου λειτουργίας του ρυθμιστή τάσης συστήματος παραγωγής ρεύματος.
