Principi i eksperimentalna analiza naponskih regulatora u elektroenergetskim sistemima

I. Analiza principa naponskih regulatora u električnim sistemima

Prije analize principa naponskih regulatora u električnim sistemima, potrebno je analizirati regulator bužnog struja i izvući zaključke putem usporedbe. U praktičnoj primeni, regulator bužnog struja koristi odstupanje napona kao povratnu veličinu za prilagodbu, time održavajući napon na generatoru unutar standardnog opsega. Međutim, ovaj tip naponskog regulatora, posebno tijekom grešaka u mreži, zahtijeva veliku količinu reaktivne snage kako bi se poboljšala stabilnost napona u mreži i osigurala kvaliteta električnog sistema. Budući da je glavni cilj regulatora bužnog struja kontrola napona na generatoru, teško je osigurati stabilnost napona u mreži.

U ovom slučaju, naponski regulator treba unaprijediti. Relevantna istraživanja pokazuju da uvodnjavanjem sistema napona, glavnog transformatora generatara i regulatora bužnog struja zajedno kontroliraju generator, a generator s povećanjem napona kontrolira se na temelju metode kompenzacije dok se povećava reaktivna snaga, time poboljšavajući stabilnost električnog sistema. Princip naponskog regulatora u električnom sistemu je kontrola generatara uvodnjavanjem odgovarajućeg napona zajedno s bužnim naponom. Kada se brzina AC generatara poveća, naponski regulator elektroenergetskega sustava smanji bužnu struju i magnetni toka kako bi stabilizirao napon, time osiguravajući siguran i stabilan rad mreže.

U praktičnoj primeni, naponski regulator sastoji se od komponenti poput visokonaponske bus linije, postavljenog napona na generatoru, faktora pojačanja, fazijske kompenzacije, ograničenja izlaza i upravljanja uključivanjem/isključivanjem. Trenutak uključivanja ili isključivanja naponskog regulatora malo utječe na regulator i snagu generatara. Pod ekvivalentnim uvjetima, naponski regulator može do neke mjere smanjiti otpor i reaktanciju glavnog transformatora tijekom rada; stepen smanjenja varira s omjerom postavljenog napona na generatoru, ali uopće malo utječe na koeficijent padanja i koeficijent padanja snage.

Međutim, kako bi se spriječila konkurencija reaktivne snage kada se naponski regulator dvo-generatornog električnog sustava aktivno isključi, paralelni generatori na terminalu trebaju biti postavljeni na temelju ispravljenog koeficijenta padanja, uz pozornost na reaktanciju i otpor glavnog transformatora. Kada se reaktancija i otpor glavnog transformatora naponskog regulatora smanje, reaktancija i otpor terminalnog glavnog transformatora obično su nula. Ako jedinica radi na temelju koeficijenta padanja, treba se potrudititi povećati stabilnost vrednosti električnog sustava i podršku bužnog sustava napona mreže. Međutim, osiguravanje stabilnosti električnog sustava na taj način još uvijek predstavlja određene izazove.

II. Analiza eksperimenata sa naponskim regulatorom električnih sistema

U stvarnoj operaciji naponskog regulatora električnog sustava, posebno kada je pojedinačna jedinica spojena na beskonačnu bus liniju preko dvostruke linije, mogu se dogoditi kratične veze u krugu. Kada se dogodi kratična veza, terminalni napon i elektromagnetska snaga će se smanjiti. Zajedno s nepromijenjenom snagom pogonskog mehanizma, rotor ima tendenciju da ubrzava, a reaktivna snaga čak može doći do iscrpljenja, time podvlači stabilnost napona električnog sustava.

Tradicionalni bužni sustavi ne mogu efikasno kontrolirati napon. U suprotnosti, kontrola napona na visokonaponskom dijelu, zbog bliske veze između visokonaponske bus linije i sistema, može dovesti do brzog pada napona u početnoj fazi greške, čime se njegov odgovor čini osetljivijim. Nakon kratične greške, napon na generatoru i napon na visokonaponskom dijelu glavnog transformatora brže porastu nego s regulatorom bužnog struja, stabilizirajući napon u kratkom vremenu i tako osiguravajući stabilnost naponske bus linije.

Da bi se naponski regulator električnog sustava bolje funkcionirao, njegov sistem treba odgovarajuće izračunati. Tijekom izračuna, utjecaj načina kontrole bužnog struja na kritično vrijeme otklanjanja analiziran je na temelju jednostavnih i stvarnih sistema. Pri izračunu sistema s jednim generatorom i beskonačnom bus linijom, treba razjasniti strukturu beskonačne bus linije, dinamički model generatora, impedanciju transformatora i impedanciju dvostrukog transformatora naponskog regulatora (Principi i Eksperimentalna Analiza, Zheng Changquan, Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co., Ltd.). Na tom temelju, analizira se kratična greška u električnom sistemu, a rezultati se dobivaju putem simulacijskih izračuna. Rezultati pokazuju da regulator bužnog struja i naponski regulator električnog sustava imaju malu vezu s kritičnim vremenom otklanjanja.

Pri izračunu stvarnog sistema, mrežna struktura određene električne kompanije može se koristiti kao izračunska mreža, a radni generator određene elektrane se analizira. Na tom temelju, analizira se kratična greška u električnom sistemu. Rezultati pokazuju da kada je kritično vrijeme otklanjanja na standardnoj vrijednosti, naponski regulator električnog sustava ne reagira efikasno tijekom greške.

Da bi se bolje analizirao naponski regulator električnog sustava, pojedinačna jedinica se direktno spoji na mrežni sistem preko jedne linije, zatvara se visokonaponski prekidač glavnog transformatora generatara (osiguravajući da je prekidač linije otvoren), a na temelju ove konfiguracije odabire se različiti faktori pojačanja, te se analizira sustav kontrole bužnog struja koristeći simulacijski izračun odziva generatora bez opterećenja. Rezultati pokazuju da ako je faktor pojačanja preveliki, električni sustav će doživjeti probleme stabilnosti bez opterećenja. Da bi se bolje riješio ovaj problem, priporučljivo je koristiti funkciju kontrole visokonaponske bus linije tijekom testiranja bez opterećenja.

Naponski regulator električnog sustava može se također analizirati na istoj bus liniji. U eksperimentalnoj analizi, naglasak treba stavit na rješavanje problema raspodele reaktivne snage između paralelnih generatora. U praksi, isti napon električnog sustava treba prilagoditi kako bi se dostigao isti pozitivni koeficijent padanja. U stvarnoj operaciji elektrane, koristeći simulacijske izračune, kombinirali su originalni regulator bužnog struja s naponskim regulatorom električnog sustava, zajedno rješavajući deficit reaktivne snage u električnom sustavu. Rezultati pokazuju da tijekom rada jedinice nije bilo konkurencije snage, a distribucija reaktivne snage bila je relativno razumna.

III. Zaključak

Sa kontinuiranim razvojem informacionih tehnologija, dinamički problemi kvaliteta struje postali su fokus za bezbednu i uređenu operaciju mreže. Oslanjajući se samo na originalni regulator pobude ne može se postići cilj bezbedne i uređene operacije mreže. U ovom slučaju, potrebni su kompenzacioni uređaji za rešavanje problema sa naponom. Kombinacija regulatora napona sistema snabdevanja električnom energijom i regulatora pobude do neke mere ispunjava praktične potrebe. Međutim, kako bi se bolje primenio regulator napona sistema snabdevanja električnom energijom u mreži, njegov princip i rezultati testiranja moraju biti analizirani.

Kako vreme napreduje, novi problemi će se pojaviti u mreži. Da bi se ovi problemi bolje rešavali, potrebna je dalja analiza principa regulatora napona sistema snabdevanja električnom energijom.