Hvad er design- og anvendelsesaspekterne af 10KV-forsyningsautomatisk spændingsregulator?

Efter landsbyområdets strømnetopgraderingsprojekt har det landlelige distributionsnet blevet betydeligt forbedret. På grund af begrænsninger som terræn, landskab og investeringsstørrelse er dog layoutet ikke optimalt. Derved overstiger strålingsradiusen for nogle 10 kV transmissionslinjer den rimelige rækkevidde. Med ændringer i årstider og dag og nat optræder der betydelige spændingsfluktuationer, hvilket fører til problemer som understandard strømkvalitet og relativt høje linjeforbrug, hvilket alvorligt påvirker landmændenes liv og produktion. Derfor designer denne artikel en ny type spændingsreguleringsenhed: feeder automatisk spændingsregulator.

1 Arbejdsgang for spændingsregulator

En automatisk spændingsregulator er en enhed, der automatisk følger ændringer i indgangsspændingen for at sikre en stabil udgangsspænding. Den kan anvendes bredt i 6 kV, 10 kV og 35 kV strømforsyningsystemer og kan automatisk justere indgangsspændingen inden for et område på 20%. Ved at installere enheden ved 1/2 eller 2/3 af afstanden fra starten af linjen, kan spændingskvaliteten på linjen sikres.

For transformer, hvor hovedtransformator ikke har kapacitet til belastningsbårne spændingsregulering, kan den automatiske spændingsregulator også installeres på udgående linjesiden af hovedtransformatorn for at opnå belastningsbårne spændingsregulering. Der er flere tap på sekundær siden af transformatorn. Ved at bruge en enkeltchip mikrocomputer til at kontrollere thyristorerne, gives forskellige niveauer af spændingsregulering, hvilket opfylder formålet med feeder spændingsregulering.

2 Indstilling af spændingsregulatorens tapskiftspænding

Feeder spændingsregulatoren kan justere taps ifølge forskellige lastbetingelser og ændre transformationsforhold baseret på linjens spænding for at opnå spændingsregulering. Den har 7 taps og et spændingsreguleringsområde på 30%, hvilket gør, at den godt opfylder kravene til landlelig spændingsregulering.

2.1 Princip for indstilling af spændingsregulatorens tapskiftspænding

På grund af lastfluktuationer vil spændingen ved linjens ende ændre sig. For forskellige spændingsfald er det nødvendigt at justere tapsindstillingerne for spændingsregulatoren. Figur 1 viser et typisk landleligt transmissionsstrømnet. Her er linjens længde sat til L km, og effekten ved linjens ende er sat til S = P + jQ MVA.

Krav til gearskift: Sikre, at spændingen ved linjens ende varierer inden for et område på 7%; generelt er gearhopp ikke tilladt; antallet af gearsifte skal være så få som muligt.

Antag transformationsforholdet er K, spændingen ved begyndelsen af linjen er U₀, spændingen ved linjens ende er U₁, indgangsspændingen til spændingsregulatoren er U_in og udgangsspændingen er U_out, med U_out = K * U_in.

Ifølge modellen gælder følgende ligning: U₁ = U_out - ΔU₁.

Her er ΔU₁ spændingsfaldet fra installationstedet for spændingsregulatoren til linjens ende, og x er afstanden fra installationstedet for spændingsregulatoren til linjens begyndelse. Det følger, at:

(U₀ - U_in) er spændingsfaldet fra linjens begyndelse til installationstedet. α = U₀/U_out er spændingsniveauets forhold før og efter installationstedet for spændingsregulatoren. Lad (L - x)/x = K₁, og ved at indsætte dette, får vi:

Af disse, skal spændingen U₁ ved linjens ende opfylde begrænsningsbetingelsen 9.7 < U₁ < 10.7. Ved at indsætte dette i ovenstående formel, kan området for U_in under kendte K-værdier opnås. Dog, pga. eksistensen af U₀/U_out, er det nødvendigt at løse en andengradsligning, og der vil være problemet med falske rødder. Artiklen forenkler denne ligning.

For analysen af α = U₀/U_out, U_out og U₁ har samme stigende eller faldende tendens. U₀ er en konstant, så α = U₀/U_out, U_out er omvendt proportional med U₁. Det kan også analyseres, at når U₁ = 9.3, α ≈ 1; og når U₁ = 10.7, er α lidt mindre end 1. Derfor kan begrænsningsligningen skrives som:

Det vil sige:

2.2 Indstillings eksempel

Som ses i formel (5), relaterer indstillingen af gearsifte kun til indgangsspændingen U_in for spændingsregulatoren og forholdet K_t mellem afstanden fra installationstedet for spændingsregulatoren til linjens længde. Der er ingen behov for at måle den faktiske last ved linjens ende, hvilket betydeligt forenkler vanskeligheden i den faktiske ingeniørvirksomhed.

Tag en bestemt faktisk transmissionslinje som eksempel. Brug stadig modellen vist i figur 1. Længden af transmissionslinjen er 20 km. Spændingsregulatoren er normalt installeret midt på linjen. Her tages afstanden fra linjens start som x = 9 km, og K_t = 11/9. Ved at indsætte i formel (5) kan vi få:

For en bestemt gearsposition har inputspændingsintervallet, der opfylder kvalitetskravene for elektriciteten ved linjens ende, øvre og nedre grænser, som er driftsspændingerne (skiftespændinger) for denne position. Hver position har sin tilsvarende driftsspænding, og dette forhold kan mere intuitivt ses på talaksen.

I dette, bliver Gears 1 ikke brugt, da under normale forhold vil indgangsspændingen ikke overskride den øvre grænse for denne position. Gears 1 kan bruges som en special driftsbetingelse, som fejltilstand under en fase-til-jord kortslutning. Følgende beskriver skiftbetingelserne, når gearspositionen når handlingsspændingen:

Bemærk, at når man skifter ned fra gear 4, skifter den direkte ned til gear 2. Dette er fordi de nedre handlingsspændingsgrænser for gear 3 og 4 er tæt på hinanden. Hvis spændingen ændrer sig meget, kan det være nødvendigt at skifte ned fra gear 4 til gear 3, hvorefter det umiddelbart må skifte ned til gear 2, hvilket øger antallet af handlinger. Derfor, for at reducere antallet af handlinger, er kryds-gear-skift tilladt.

3 Design af gearskift-kontrolleren

I øjeblikket anvendes den almindelige metode til gearskift er at bruge en motor til at drive bevægelsen af gearsblade. Men hvordan man sikrer hurtig og præcis rotation af motoren har altid været et problem. For at opnå en bedre kontrol virkning, anvender denne artikel en thyristorkontrolsystem.

3.1 Thyristorkontrol princip

Thyristorer kan bruges til at realisere kontrol af høj effekt kredsløb med svage strøm. Feeder spændingsregulatoren bruger 7 par af tovejs thyristorer til at kontrollere gears, som vist i figur 2. Hvert par thyristorer er forbundet til forskellige vindinger af transformator, og dermed svarer til forskellige transformationsforhold.

3.2 Design af enkeltchip mikrocomputer gearskiftkontroller

Kontrollen af tovejs thyristorer kræver kun spændingsdrivning fra TTL-portkredsløb og kan direkte forbinderes til outputporten af enkeltchip mikrocomputer. For at spare outputporter, bruges kun 3 porter, og en ekstern 3 til 8 dekoder forbinderes for at drevet kontrol af 7 gearspositioner, som vist i figur 3.

4 Design af intelligent kontrolsystem

For en spændingsregulator med en kontrolchip er kun automatisk spændingsregulering funktionalitet utilstrækkelig, og det udnytter ikke fuldt ud ydeevnen af enkeltchip mikrocomputer. Et komplet kontrolsystem, som vist i figur 4, inkluderer også tastaturinput, displaykredsløb, trådløs kommunikation, ekstern ur, ekstern lagring og fejlbeskyttelse.

Tastaturinput gør det muligt at justere programmet, trådløs kommunikation gør det muligt at overvåge spændingsregulatorens drift i realtid. Eksternt ur sikrer tidsoptagelse under enkeltchip mikrocomputers strømafbrydelse. Ekstern lagring gemmer sikkert massiv systemdriftsdata til fremtidig forskning. Fejlbeskyttelse gør, at enkeltchip mikrocomputer går ind i en speciel driftsmodus under anormal forhold for at opfylde strømtransmissionsopgaver, beskytter den mod skade under fejl, og samarbejder med relæbeskyttelsesenheder for at beskytte transmissionslinjer.

5 Konklusion

Ved at bygge et transmissionslinjemodul og udføre laststrømberegninger, er indstillingsreglerne for spændingsregulatorens gearsaktionsspænding fastsat. For transformator tapskontrol erstattes traditionel mekanisk kontrol med mere bekvem og hurtig thyristorkontrol, der har en simpel design og god kontrol effekt. Feeder automatisk spændingsregulator har et bredt spændingsreguleringsområde, der effektivt sikrer spændingskvaliteten af transmissionslinjer.