Mikä ovat 10 kV syöttölinjan automaattisen jännitevaihteen suunnittelun ja sovelluksen näkökohdat
Maatalousalueiden sähköverkon uudistusprojektin jälkeen maaseutuverkko on parantunut huomattavasti. Kuitenkin maaston, maiseman ja investointimäärän rajoitusten vuoksi asettelua ei ole optimoitu. Tämän seurauksena joissakin 10 kV -sähköjoissa sähköntarjonnan säteily ylittää järkevän rajan. Vuodenajan ja päivän vaihtelujen myötä tapahtuu merkittäviä jänniteheilahteluja, mikä johtaa ongelmiin, kuten alhaiseen sähköntarjontaan ja suuriin linjahäviöihin, jotka vaikuttavat vakavasti viljelijöiden elämään ja tuotantoon. Siksi tässä artikkelissa on suunniteltu uudenlainen jänniteregulaattori: automaattinen jänniteregulaattori.
1 Jänniteregulaattorin toimintaperiaate
Automaattinen jänniteregulaattori on laite, joka seuraa automaattisesti syöttöjännitteen muutoksia varmistaakseen vakavan ulosjännitteen. Sitä voidaan laajasti käyttää 6 kV, 10 kV ja 35 kV -sähköntarjontajärjestelmissä, ja se voi automaattisesti säätää syöttöjännitettä 20 %:n rajassa. Laitemuuntimen asentaminen linjan alkupisteen 1/2 tai 2/3 pisteeseen varmistaa linjan jännitelaadun.
Säädökyvyttömien päämuuntimien alueellisissa sähköasemissa automaattinen jänniteregulaattori voidaan myös asentaa sähköaseman päämuuntimen ulospäästölinjalta saavuttaaksesi latausjännitteen säätämisen. Muuntimen toisella puolella on useita kytkentäpaikkoja. Yksiprosessorilla ohjattaessa thyristoreiden päälle- ja poispannostusta eri tason jännitensäätö tarjotaan, jolloin saavutetaan jakauman jännitensäätön tarkoitus.
2 Jänniteregulaattorin kytkentäpaikan muutosjännitteen asettaminen
Jakauman jänniteregulaattori voi säätää kytkentäpaikkoja eri kuormituksen mukaan ja muuttaa muuntosuhdetta linjan jännitteen mukaan saavuttaakseen jännitensäätön. Sillä on 7 kytkentäpaikkaa ja 30 %:n jännitensäätörajat, mikä mahdollistaa sen, että se hyvin vastaa maaseutualueiden jännitensäätövaatimuksiin.
2.1 Jänniteregulaattorin kytkentäpaikan muutosjännitteen asettamisen periaate
Kuorman heilahtelujen vuoksi linjan päätepisteen jännite muuttuu. Eri jännitelaskuille on tarpeen säätää jänniteregulaattorin kytkentäpaikkoja. Kuva 1 esittää tyypillistä maaseutualueen sähköntarjontaverkkoa. Tässä linjan pituudeksi on asetettu L km, ja linjan päätepisteen teho on asetettu S = P + jQ MVA.
Kytkentäpaikan muuttamisen vaatimukset: Varmista, että linjan päätepisteen jännite vaihtelee 7 %:n rajan sisällä; yleensä kytkentäpaikan ylihypitystä ei sallita; kytkentäpaikan muutosten määrän tulisi olla mahdollisimman pieni.
Oletetaan, että muuntosuhde on K, linjan alkuosan jännite on U0, linjan loppuosan jännite on U1, jänniteregulaattorin syöttöjännite on Uin ja ulosjännite on Uout, missä Uout=KUin.
Mallin mukaan seuraava yhtälö pätee:U1=Uout−ΔU1.
Missä Δ U1 on jänniteregulaattorin asennuspisteen ja linjan loppupisteen välisen jännitelasku, ja x on jänniteregulaattorin asennuspisteen etäisyys linjan alkuosasta. Seuraa, että:
(U0 - Uin) on jännitelasku linjan alkuosasta jänniteregulaattorin asennuspisteeseen.α = U0/Uout on linjan jännitetason suhde ennen ja jälkeen jänniteregulaattorin asennuspisteen. Olkoon (L−x)/x=K1, ja sijoitetaan se, saadaan:
Joista linjan loppupisteen jännite U1 on täytettävä rajoitusolosuhteessa 9.7 < U1 < 10.7. Kun se sijoitetaan yllä mainittuun kaavaan, saatavat Uin:n rajat, kun K on tunnettu. Kuitenkin ilmeisesti, koska U0/Uout:n takia on ratkaistava toisen asteen yhtälö, ja siitä tulee epäolennaisia juuria. Artikkeli yksinkertaistaa tätä yhtälöä.
Analysoimalla α=U0/ Uout, Uout ja U1 kasvavat tai vähenevät samassa suhteessa. U0 on vakio, joten α=U0/ Uout, Uout on käänteisessuhteessa U1:n kanssa. Myös voidaan analysoida, että kun U1 = 9.3, α≈1; ja kun U1=10.7,α on hieman alle 1. Siksi rajoitusyhtälö kirjoitetaan:
Toisin sanoen:
2.2 Asetus esimerkki
Kaavasta (5) nähdään, että kytkentäpaikan muutoksen asettaminen liittyy vain jänniteregulaattorin syöttöjännitteeseen Uin ja etäisyyden suhteeseen Kt jänniteregulaattorin asennuspisteen ja linjan pituuden välillä. Linjan päätepisteen todellista kuormaa ei tarvitse mitata, mikä yksinkertaistaa huomattavasti käytännön tekniikan vaikeutta.
Otetaan esimerkiksi tietyt todelliset sähköjohtimet. Käytetään edelleen mallia, joka on kuvassa 1. Sähköjohtimen pituus on 20 km. Jänniteregulaattori asennetaan yleensä linjan keskelle. Tässä linjan alkupisteen etäisyydeksi otetaan x = 9, km, ja Kt = 11/9. Sijoitetaan Kaavaan (5), ja saadaan:
Tietyn kytkentäpaikan kohdalla syöttöjännitteen rajat, jotka täyttävät sähköenergian laatua linjan päätepisteessä, ovat ylä- ja alarajia, jotka ovat toimintajännitteitä (kytkentäpaikan muutosjännitteitä) kytkentäpaikalle. Jokaisella kytkentäpaikalla on omat toimintajännitteensä, ja tämä suhde voidaan havainnollistaa paremmin lukusuoralla.
Kytkentäpaikka 1 jää käyttämättä, sillä normaalitilanteessa syöttöjännite ei ylitä kytkentäpaikan ylärajaa. Kytkentäpaikka 1 voidaan käyttää erityisessä toimintatilassa, kuten yksifasaisten maan yhteydessä sattuvan lyhytyksen aikana. Seuraavaksi kuvataan kytkentäpaikan muuttumisen ehdot, kun kytkentäpaikka saavuttaa toimintajännitteen:
On huomioitava, että kytkentäpaikasta 4 alaspäin siirryttäessä siirrytään suoraan kytkentäpaikkaan 2. Tämä johtuu siitä, että kytkentäpaikkojen 3 ja 4 alarajat ovat suhteellisen lähellä toisiaan. Jos jännite muuttuu paljon, siirtymästä kytkentäpaikalta 4 kytkentäpaikkaan 3 saattaa olla tarpeen välittömästi siirtyä kytkentäpaikkaan 2, mikä lisää toimintoja. Siksi toimintojen määrän vähentämiseksi sallitaan kytkentäpaikkojen välinen siirtyminen.
3 Kytkentäpaikkojen muuttokontrollerin suunnittelu
Nykyisin yleisesti käytetty kytkentäpaikkojen muuttomenetelmä on käyttää moottoria kytkentäpaikkojen siirtymisen ajaminen. Kuitenkin, miten varmistaa moottorin nopea ja tarkka pyöriminen on aina ollut ongelma. Parempaa hallintavaikutusta saavuttamiseksi tässä artikkelissa käytetään thyristorihallintajärjestelmää.
3.1 Thyristorihallinnan periaate
Thyristoreilla voidaan hallita suurempia voimakkuuden piirejä heikolla virralla. Jakauman jänniteregulaattori käyttää 7 paria kaksisuuntaisia thyristoreita kytkentäpaikkojen hallintaan, kuten kuvassa 2. Jokainen thyristoripari on yhdistetty muuntimen eri kierroksiin, vastaamaan siten eri muuntosuhdetta.
3.2 Yksiprosessorikytkentäpaikkojen muuttokontrollerin suunnittelu
Kaksisuuntaisten thyristoreiden hallinta vaatii vain TTL-porttien virranjohtoa ja ne voidaan yhdistää suoraan yksiprosessorin ulostuloliittoon. Porttien säästämiseksi käytetään vain 3 porttia, ja ulkopuolelle yhdistetään 3-8 dekooderi ohjamaan 7 kytkentäpaikan hallintaa, kuten kuvassa 3.
4 Älykkään hallintajärjestelmän suunnittelu
Jänniteregulaattorilla, jossa on hallintaprosessori, vain automaattinen jännitensäätöfunktio ei riitä, eikä se hyödynnä täysin yksiprosessorin suorituskykyä. Täydellinen hallintajärjestelmä, kuten kuvassa 4, sisältää myös näppäimistön syötteen, näyttöpiirin, langattoman viestinnän, ulkopuolisen kellon, ulkopuolisen tallennuksen ja vika-suojan.
Näppäimistön syöttö mahdollistaa ohjelman säätämisen, langaton viestintä sallii jänniteregulaattorin toiminnan reaaliaikaisen valvonnan. Ulkopuolinen kello varmistaa ajan merkitsemisen yksiprosessorin sähkökatkokseen. Ulkopuolinen tallennus turvallisesti tallentaa massiivisen järjestelmän toimintatiedot tulevia tutkimuksia varten. Vikasuojan ansiosta yksiprosessori voi siirtyä erityiseen toimintatilaan poikkeustilanteissa, jotta se voi suorittaa sähköntarjontatehtäviä, suojaamalla sitä vikoilta ja yhteistyössä relaissuojalaitteiden kanssa sähköjohtojen suojelemiseksi.
5 Johtopäätös
Sähköjohtoverkon mallin rakentamisen ja kuorman virtauslaskennan avulla on määritelty jänniteregulaattorin kytkentäpaikan toimintajännitteen asetusperiaatteet. Muuntimen kytkentäpaikkojen hallinnassa perinteinen mekaaninen hallinta on korvattu helpommalla ja nopeammalla thyristorihallinnalla, joka on yksinkertainen suunnittelussa ja hyvä hallintavaikutuksessa. Jakauman automaattinen jänniteregulaattori tarjoaa laajan jännitensäätörajat, joka tehokkaasti varmistaa sähköjohtojen jännitelaadun.
