10KV फीडर स्वचालित वोल्टेज रेगुलेटर के डिज़ाइन और एप्लिकेशन पहलू क्या हैं

ग्रामीण विद्युत ग्रिड सुधार परियोजना के बाद, ग्रामीण वितरण नेटवर्क में उल्लेखनीय सुधार हुआ है। हालांकि, भूगोल, परिदृश्य और निवेश पैमाने जैसी सीमाओं के कारण, व्यवस्था अनुकूल नहीं है। इस परिणामस्वरूप, कुछ 10 kV ट्रांसमिशन लाइनों का विद्युत प्रदान क्षेत्र उचित सीमा से अधिक हो जाता है। मौसम और दिन-रात के बदलावों के कारण, वोल्टेज में महत्वपूर्ण दोलन होते हैं, जिससे विद्युत गुणवत्ता और रेखा हानि जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जो किसानों के जीवन और उत्पादन को गंभीर रूप से प्रभावित करती हैं। इसलिए, यह पेपर एक नए प्रकार के वोल्टेज नियामक उपकरण: फीडर ऑटोमैटिक वोल्टेज नियामक का डिजाइन करता है।

1 वोल्टेज नियामक का कार्य सिद्धांत

एक ऑटोमैटिक वोल्टेज नियामक एक उपकरण है जो इनपुट वोल्टेज में होने वाले परिवर्तनों का अनुसरण करता है ताकि स्थिर आउटपुट वोल्टेज सुनिश्चित किया जा सके। इसका उपयोग 6 kV, 10 kV, और 35 kV विद्युत प्रदान सिस्टमों में व्यापक रूप से किया जा सकता है, और यह इनपुट वोल्टेज को 20% की सीमा में स्वचालित रूप से समायोजित कर सकता है। उपकरण को लाइन के शुरुआत से 1/2 या 2/3 दूरी पर स्थापित करके लाइन की वोल्टेज गुणवत्ता सुनिश्चित की जा सकती है।

ऐसे उपस्थापनों में जहाँ मुख्य ट्रांसफार्मर में लोड वोल्टेज नियामक क्षमता नहीं होती, ऑटोमैटिक वोल्टेज नियामक को उपस्थापन के मुख्य ट्रांसफार्मर के आउटगोइंग लाइन पक्ष पर स्थापित किया जा सकता है ताकि लोड वोल्टेज नियामन प्राप्त किया जा सके। ट्रांसफार्मर के द्वितीय पक्ष पर कई टैप होते हैं। सिंगल-चिप माइक्रोकंप्यूटर का उपयोग करके थायरिस्टर्स को ऑन-ऑफ किया जा सकता है, जिससे विभिन्न स्तरों का वोल्टेज नियामन प्रदान किया जा सकता है, इस प्रकार फीडर वोल्टेज नियामन का उद्देश्य प्राप्त किया जा सकता है।

2 वोल्टेज नियामक के टैप-चेंजिंग कार्य वोल्टेज की सेटिंग

फीडर वोल्टेज नियामक विभिन्न लोड परिस्थितियों के अनुसार टैप समायोजित कर सकता है और लाइन वोल्टेज के आधार पर ट्रांसफार्मेशन अनुपात बदल सकता है ताकि वोल्टेज नियामन प्राप्त किया जा सके। इसमें 7 टैप होते हैं और 30% वोल्टेज नियामन सीमा होती है, जो ग्रामीण वोल्टेज नियामन की आवश्यकताओं को अच्छी तरह से पूरा करती है।

2.1 वोल्टेज नियामक के टैप-चेंजिंग वोल्टेज की सेटिंग का सिद्धांत

लोड दोलन के कारण, लाइन के अंत में वोल्टेज बदलता है। विभिन्न वोल्टेज गिरावट के लिए, वोल्टेज नियामक के टैप सेटिंग्स को समायोजित करना आवश्यक होता है। आकृति 1 एक विशिष्ट ग्रामीण ट्रांसमिशन विद्युत ग्रिड को दर्शाती है। यहाँ, लाइन की लंबाई L किलोमीटर सेट की गई है, और लाइन के अंत में शक्ति S = P + jQ MVA सेट की गई है।

गियर शिफ्टिंग की आवश्यकताएं: लाइन के अंत में वोल्टेज को 7% की सीमा में बदलना सुनिश्चित करें; आम तौर पर, गियर स्किपिंग की अनुमति नहीं है; गियर शिफ्टिंग की संख्या कम से कम होनी चाहिए।

मान लीजिए ट्रांसफार्मेशन अनुपात K है, लाइन के शुरुआत में वोल्टेज U₀ है, लाइन के अंत में वोल्टेज U₁ है, वोल्टेज नियामक का इनपुट वोल्टेज U_in है, और आउटपुट वोल्टेज U_out है, जिससे U_out=KU_in.

मॉडल के अनुसार, निम्नलिखित समीकरण सत्य है:U₁=U_out−ΔU_1.

जहाँ Δ U₁ वोल्टेज नियामक के स्थापना बिंदु से लाइन के अंत तक की वोल्टेज गिरावट है, और x वोल्टेज नियामक के स्थापना बिंदु से लाइन के शुरुआत तक की दूरी है। इससे यह प्राप्त होता है:

(U₀ - U_in) लाइन के शुरुआत से वोल्टेज नियामक के स्थापना बिंदु तक की वोल्टेज गिरावट है।α = U₀/U_out  वोल्टेज नियामक के स्थापना बिंदु से पहले और बाद में लाइन वोल्टेज स्तर का अनुपात है। मान लीजिए (L−x)/x=K₁, और इसे प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

इसमें, लाइन के अंत में वोल्टेज U₁ को निम्न सीमा 9.7 < U₁ < 10.7 की अनुमति होनी चाहिए। इसे ऊपरी सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर, विद्यमान K के लिए U_in की सीमा प्राप्त की जा सकती है। हालांकि, उभयनिष्ठ U₀/U_out के कारण, एक चर का द्विघात समीकरण हल करना आवश्यक होता है, और विषम मूल की समस्या आ सकती है। इस पेपर में इस समीकरण को सरलीकृत किया गया है।

के विश्लेषण के लिए &alpha;=U₀/ U_out, U_out और U₁ एक ही बढ़ते या घटते रुझान का अनुसरण करते हैं। U₀ एक स्थिर राशि है, इसलिए &alpha;=U₀/ U_out, U_out और U₁ का व्युत्क्रम अनुपात है। इसका विश्लेषण किया जा सकता है कि जब U₁ = 9.3, &alpha;&asymp;1; और जब U1=10.7, &alpha; थोड़ा से 1 से कम होता है। इसलिए, विवश समीकरण निम्न प्रकार लिखा जा सकता है:

यानी:

2.2 सेटिंग उदाहरण

सूत्र (5) से स्पष्ट है कि, वास्तव में, गियर-शिफ्टिंग कार्य की सेटिंग वोल्टेज नियामक के इनपुट वोल्टेज U_in और दूरी के अनुपात K_t से संबंधित है। लाइन के अंत में वास्तविक लोड को मापने की आवश्यकता नहीं है, जो वास्तविक इंजीनियरिंग की कठिनाई को बहुत सरल बनाता है।

किसी वास्तविक ट्रांसमिशन लाइन का उदाहरण लें। अभी भी आकृति 1 में दिखाए गए मॉडल का उपयोग करें। ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई 20 किलोमीटर है। वोल्टेज नियामक आमतौर पर लाइन के मध्य में स्थापित किया जाता है। यहाँ, लाइन के शुरुआत से दूरी x = 9, km ली गई है, और K_t = 11/9। इसे सूत्र (5) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

किसी विशिष्ट गियर स्थिति के लिए, विद्युत ऊर्जा की गुणवत्ता की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले इनपुट वोल्टेज की सीमा के ऊपरी और निचले सीमा होती हैं, जो उस गियर के कार्य वोल्टेज (शिफ्ट वोल्टेज) होते हैं। प्रत्येक गियर का उसका संबंधित कार्य वोल्टेज होता है, और यह संबंध संख्या अक्ष पर और भी स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है।

इनमें, गियर 1 आम तौर पर अप्रयुक्त रहता है क्योंकि सामान्य परिस्थितियों में, इनपुट वोल्टेज इस गियर की ऊपरी सीमा से ऊपर नहीं जाता। गियर 1 को एक विशेष कार्यावली, जैसे एक-फेज ग्राउंड शॉर्ट सर्किट के दौरान फ़ॉल्ट-टोलरेंट