विद्युत प्रणालीमा वोल्टेज रेगुलेटरहरूको सिद्धान्त र प्रयोगात्मक विश्लेषण

I. पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकहरूको सिद्धान्तको विश्लेषण

पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकहरूको सिद्धान्तको विश्लेषण गर्नु अघि, उत्तेजना नियन्त्रकको विश्लेषण गर्न आवश्यक छ र तुलना गरेर निष्कर्ष निकाल्न आवश्यक छ। व्यावहारिक अनुप्रयोगमा, उत्तेजना नियन्त्रकले एडजस्टमेन्टको लागि प्रतिक्रिया मात्राको रूपमा भोल्टेज विचलन प्रयोग गर्दछ, जसले जनरेटर टर्मिनल भोल्टेजलाई मानक सीमाभित्र राख्न मद्दत गर्दछ। तर, यस्तो प्रकारको भोल्टेज नियन्त्रक, विशेष गरी ग्रिड दोषको समयमा, ग्रिड भोल्टेज स्थिरता सुधार गर्न र पावर सिस्टम गुणस्तर सुनिश्चित गर्न धेरै मात्रामा प्रतिक्रियाशील शक्ति (reactive power) को आवश्यकता हुन्छ। उत्तेजना नियन्त्रकको मुख्य लक्ष्य जनरेटर टर्मिनल भोल्टेज नियन्त्रण गर्नु हुने कारणले, यसले ग्रिड भोल्टेज स्थिरतालाई सुनिश्चित गर्न गाह्रो हुन्छ।

यस अवस्थामा, भोल्टेज नियन्त्रकलाई सुधार गर्नुपर्छ। सम्बन्धित अध्ययनहरूले देखाएको छ कि प्रणाली भोल्टेज समावेश गरेर, जनरेटरको मुख्य ट्रान्सफार्मर र उत्तेजना नियन्त्रकले संयुक्त रूपमा जनरेटर टर्मिनल नियन्त्रण गर्दछन्, र प्रतिक्रियाशील शक्ति बढाउँदा कम्पनसेसन विधि आधारमा जनरेटर बूस्ट ट्रान्सफार्मर नियन्त्रण गरिन्छ, जसले पावर सिस्टमको स्थिरता सुधार गर्दछ। पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकको सिद्धान्त उत्तेजना भोल्टेजको साथमा संगत भोल्टेज समावेश गरेर जनरेटरलाई नियन्त्रण गर्नु हो। जब AC जनरेटरको गति बढ्छ, पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकले भोल्टेज स्थिर राख्न उत्तेजना धारा र चुम्बकीय प्रवाह घटाउँछ, जसले बिजुली नेटवर्कको सुरक्षित र स्थिर संचालन सुनिश्चित गर्दछ।

व्यावहारिक अनुप्रयोगमा, भोल्टेज सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकमा उच्च-भोल्टेज बस, जनरेटर टर्मिनल भोल्टेज सेटपोइन्ट, एम्प्लिफिकेसन गुणांक, चरण कम्पनसेसन, आउटपुट सीमन, र चालू/बन्द नियन्त्रण जस्ता घटकहरू समावेश छन्। पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकलाई चालू वा बन्द गर्ने क्षणले नियन्त्रक र जनरेटर शक्तिमा धेरै प्रभाव पार्दैन। समतुल्य अवस्थामा, पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकले संचालनको समयमा मुख्य ट्रान्सफार्मरको प्रतिरोध र प्रतिघातलाई निश्चित हदसम्म घटाउन सक्छ; घटाउने मात्रा जनरेटर टर्मिनल भोल्टेज सेटपोइन्टको अनुपातको आधारमा फरक-फरक हुन्छ, तर समग्रमा, यसले ढलान गुणांक र पावर ढलान गुणांकमा धेरै प्रभाव पार्दैन।

तर, दुई-जनरेटर पावर सिस्टमको भोल्टेज नियन्त्रक सक्रिय रूपमा बन्द भएको अवस्थामा प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रतिस्पर्धालाई रोक्न, टर्मिनल समानान्तर जनरेटरहरूलाई सुधारिएको ढलान दरको आधारमा सेट गर्नुपर्छ, साथै मुख्य ट्रान्सफार्मरको प्रतिघात र प्रतिरोधमा ध्यान दिनुपर्छ। जब पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकको मुख्य ट्रान्सफार्मरको प्रतिघात र प्रतिरोध घट्छ, टर्मिनल मुख्य ट्रान्सफार्मरको प्रतिघात र प्रतिरोध सामान्यतया शून्य हुन्छ। यदि युनिटले ढलान दरको आधारमा संचालन गर्दछ भने, पावर सिस्टमको स्थिरता मान र उत्तेजना प्रणालीले ग्रिड भोल्टेजलाई दिएको समर्थन बढाउन प्रयास गर्नुपर्छ। तर, यस प्रकारले पावर सिस्टम स्थिरतालाई सुनिश्चित गर्नु अझै पनि केही चुनौतीहरू प्रस्तुत गर्दछ।

II. पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रक प्रयोगहरूको विश्लेषण

पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकको वास्तविक संचालनमा, विशेष गरी जब एकल युनिट डबल-सर्किट लाइन मार्फत अनन्त बस प्रणालीमा जोडिन्छ, सर्किटमा लघु-परिपथ (short circuits) हुन सक्छ। एक पटक लघु-परिपथ हुन्छ भने, टर्मिनल भोल्टेज र विद्युत चुम्बकीय शक्ति घट्छ। अनुकूलित नभएको प्राइम मुभर शक्तिसँग जोडिएर, रोटर त्वरण गर्ने प्रवृत्ति राख्छ, र प्रतिक्रियाशील शक्ति पनि खत्म हुन सक्छ, जसले पावर सिस्टमको भोल्टेज स्थिरतालाई नष्ट गर्दछ।

पारम्परिक उत्तेजना प्रणालीहरूले भोल्टेजलाई प्रभावकारी रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्दैनन्। विपरीतमा, टर्मिनल भोल्टेजको उच्च-भोल्टेज पक्ष नियन्त्रण, उच्च-भोल्टेज बस र प्रणाली बीच नजिकको सम्बन्धको कारणले, दोषको प्रारम्भिक अवस्थामा तीव्र भोल्टेज खसाल ल्याउने प्रवृत्ति राख्छ, जसले यसको प्रतिक्रिया बढी संवेदनशील बनाउँछ। लघु-परिपथ दोषपछि, जनरेटर टर्मिनल भोल्टेज र मुख्य ट्रान्सफार्मरको उच्च-पक्ष भोल्टेज उत्तेजना नियन्त्रकको तुलनामा छिटो बढ्छ, भोल्टेजलाई छोटो समयमा स्थिर गर्दछ र त्यसैले भोल्टेज बसको स्थिरता सुनिश्चित गर्दछ।

पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकले राम्रोसँग कार्य गर्न सकोस् भन्ने लागि, यसको प्रणालीलाई तत्काल गणना गर्नुपर्छ। गणनाको समयमा, सरल प्रणाली र वास्तविक प्रणाली आधारमा उत्तेजना नियन्त्रण मोडले महत्त्वपूर्ण समय सीमा (critical clearing time) मा पार्ने प्रभावको विश्लेषण गरिन्छ। एकल-मेसिन अनन्त बस प्रणालीको गणना गर्दा, अनन्त बस संरचना, जनरेटर गतिशील मोडेल, ट्रान्सफार्मर प्रतिबाधा, र दुई-सर्किट ट्रान्सफार्मर पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकको प्रतिबाधा (सिद्धान्त र प्रायोगिक विश्लेषण, झेंग चाङक्वान, गुआंगजोउ बाइयुन इलेक्ट्रिक उपकरण कम्पनी, लिमिटेड) स्पष्ट गर्नुपर्छ। यस आधारमा, पावर सिस्टम लघु-परिपथको विश्लेषण गरिन्छ, र अनुकरण गणनाको माध्यमबाट संगत नतिजाहरू प्राप्त गरिन्छ। नतिजाहरूले देखाउँछ कि उत्तेजना नियन्त्रक र पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकको महत्त्वपूर्ण समय सीमासँग धेरै सम्बन्ध छैन।

वास्तविक प्रणालीको गणना गर्दा, कुनै बिजुली कम्पनीको ग्रिड संरचनालाई गणना नेटवर्कको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र कुनै बिजुली संयन्त्रको संचालन जनरेटरको तत्काल विश्लेषण गर्न सकिन्छ। यस आधारमा, पावर सिस्टम लघु-परिपथ दोषको विश्लेषण गरिन्छ। नतिजाहरूले देखाउँछ कि जब महत्त्वपूर्ण समय सीमा मानक मानमा हुन्छ, दोषको अवस्थामा पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकले प्रभावकारी रूपमा प्रतिक्रिया गर्दैन।

पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकको राम्रोसँग विश्लेषण गर्न, एकल युनिटलाई एकल लाइन मार्फत सिधै ग्रिड प्रणालीमा जोड्नुहोस्, जनरेटर मुख्य ट्रान्सफार्मरको उच्च-पक्ष स्विच बन्द गर्नुहोस् (लाइन स्विच खुला छ भनी सुनिश्चित गर्नुहोस्), यस विन्यासको आधारमा विभिन्न एम्प्लिफिकेसन गुणांकहरू चयन गर्नुहोस्, र जनरेटर लोड बिना भोल्टेज कदम प्रतिक्रिया अनुकरण गणना विधि प्रयोग गरेर उत्तेजना नियन्त्रण प्रणालीको विश्लेषण गर्नुहोस्। नतिजाहरूले देखाउँछ कि यदि एम्प्लिफिकेसन गुणांक धेरै ठूलो छ भने, पावर सिस्टमले लोड बिना स्थिरता समस्याहरू अनुभव गर्नेछ। यो समस्या राम्रोसँग समाधान गर्न, लोड बिना परीक्षणको समयमा उच्च-भोल्टेज बस नियन्त्रण कार्य विधि प्रयोग गर्नु सल्लाह दिइन्छ।

पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकलाई एउटै बसमा पनि विश्लेषण गर्न सकिन्छ। प्रायोगिक विश्लेषणमा, समानान्तर जनरेटरहरू बीचको प्रतिक्रियाशील शक्ति वितरण समस्या समाधान गर्नमा जोड दिनुपर्छ। व्यवहारमा, एउटै पावर सिस्टम भोल्टेजलाई समान धनात्मक ढलान प्राप्त गर्न समायोजित गर्नुपर्छ। बिजुली संयन्त्रको वास्तविक संचालनमा, मूल उत्तेजना नियन्त्रकलाई पावर सिस्टम भोल्टेज नियन्त्रकसँग जोड्न अनुकरण गणनाहरू प्रयोग गरियो, र तिनीहरूले संयुक्त रूपमा पावर सिस्टमको प्रतिक्रियाशील शक्ति घाटालाई समाधान गरे। नतिजाहरूले देखाउँछ कि युनिट संचालनको समयमा शक्ति प्रतिस्पर्धा थिएन, र प्रतिक्रियाशील शक्ति वितरण अपेक्षाकृत उचित थियो।

III. निष्कर्ष

जानकारी प्रविधिको निरन्तर विकासको साथ डायनेमिक विद्युत गुणस्तरको समस्याहरू शक्ति ग्रिडको सुरक्षित र व्यवस्थित संचालनको लागि एक फोकस बन गएका छन्। मूल प्रेरक नियन्तकको अकेलो आधारमा शक्ति ग्रिडको सुरक्षित र व्यवस्थित संचालनको लक्ष्य प्राप्त गर्न सकिँदैन। यस अवस्थामा, वोल्टेज समस्याहरूलाई हल गर्न कम्पनेसन उपकरणहरूको आवश्यकता पर्छ। शक्ति प्रणाली वोल्टेज नियन्तक र प्रेरक नियन्तकको संयोजन एक निश्चित अनुपातमा व्यावहारिक आवश्यकताहरूलाई पूरा गर्छ। तर, शक्ति प्रणाली वोल्टेज नियन्तकलाई शक्ति ग्रिडमा बेहतर रूपमा लागू गर्नको लागि, यसको सिद्धान्त र परीक्षण नतिजाहरूलाई विश्लेषण गर्नुपर्छ।

समयको साथ नयाँ समस्याहरू शक्ति ग्रिडमा उभन्न हुनेछन्। यी समस्याहरूलाई बेहतर रूपमा हल गर्नको लागि, शक्ति प्रणाली वोल्टेज नियन्तकको सिद्धान्तको अतिरिक्त विश्लेषण आवश्यक छ।