Kādi ir 10 kV pārdevēja automātiskā sprieguma regultora dizaina un lietošanas aspekti?

Pēc lauku elektrības tīkla atjaunošanas projekta, lauku piegādes tīklam ir bijis zināms uzlabojums. Tomēr, tādēļ, ka ierobežojumi, piemēram, ainava, teritorija un investīciju apjoms, izkārtots nav optimāls. Tādēļ, dažu 10 kV pārvades līniju elektroenerģijas piegādes rādiuss pārsniedz saprātīgo diapazonu. Ar sezonu un dienas un nakti maiņu, notiek būtiskas sprieguma svārstības, kas rada problēmas, piemēram, nepiemērotu enerģijas kvalitāti un salīdzinoši lielus līnijas zudumus, kas nopietni ietekmē lauksaimnieku dzīvi un ražošanu. Tādēļ šajā rakstā tiek izstrādāts jauns veids sprieguma regulēšanas ierīcei: krājumu automātiskā sprieguma regulētājs.

1 Sprieguma regulētāja darbības princips

Automātisks sprieguma regulētājs ir ierīce, kas automātiski sekot izmaiņām ieejas spriegumā, lai nodrošinātu stabila izvades sprieguma. To var plaši izmantot 6 kV, 10 kV un 35 kV elektrosistēmās, un tas var automātiski pielāgot ieejas spriegumu 20% diapazonā. Ierīces instalēšana 1/2 vai 2/3 attālumā no līnijas sākuma var nodrošināt līnijas sprieguma kvalitāti.

Pārveidotajos transformatoru centrālos, kur galvenais transformators nav ietverts ar slodzes regulēšanas spēju, automātiskais sprieguma regulētājs var tikt instalēts transformatora galvenā transformatora izlidošanas līnijas pusē, lai sasniegtu slodzes regulēšanu. Transformatora otrajā pusē ir vairāki punkti. Izmantojot vienplāksnes mikrodatoru, lai kontrolētu tiristoru ie- un izslēgšanu, tiek nodrošinātas dažādas sprieguma regulēšanas līmeņu, tādējādi sasniedzot mērķi krājumu sprieguma regulēšanai.

2 Sprieguma regulētāja pārslodzes darbības sprieguma iestatīšana

Krājumu sprieguma regulētājs var mainīt pārslodzes atkarībā no dažādām slodzes stāvokļiem un mainīt transformācijas attiecību, pamatojoties uz līnijas spriegumu, lai sasniegtu sprieguma regulēšanu. Tam ir 7 pārslodzes un 30% sprieguma regulēšanas diapazons, kas ļauj labi apmierināt lauku sprieguma regulēšanas prasības.

2.1 Sprieguma regulētāja pārslodzes sprieguma iestatīšanas princips

Slodzes svārstību dēļ līnijas beigu spriegums mainīsies. Dažādiem sprieguma pazeminājumiem jāpielāgo sprieguma regulētāja pārslodzes iestatījumi. Attēlā 1 attēloti tipiski lauku pārvadelektrosistēma. Šeit līnijas garums ir iestatīts kā L km, un līnijas beigu jauda ir iestatīta kā S = P + jQ MVA.

Pārslodzes maiņas prasības: nodrošināt, ka līnijas beigu spriegums mainās 7% robežās; parasti pārslodzes maiņa nav atļauta; pārslodzes maiņu skaits jāsamazina līdz minimumam.

Pieņemsim, ka transformācijas attiecība ir K, līnijas sākuma spriegums ir U₀, līnijas beigu spriegums ir U₁, sprieguma regulētāja ievades spriegums ir U_in, un izvades spriegums ir U_out, ar U_out = KU_in.

Saskaņā ar modeļu, šāda vienādojuma ir spēkā: U₁ = U_out - ΔU₁.

Kur ΔU₁ ir sprieguma pazeminājums no sprieguma regulētāja instalēšanas vietas līdz līnijas beigām, un x ir attālums no sprieguma regulētāja instalēšanas vietas līdz līnijas sākumam. Tātad:

(U₀ - U_in) ir sprieguma pazeminājums no līnijas sākuma līdz sprieguma regulētāja instalēšanas vietai. α = U₀/U_out ir līnijas sprieguma līmenis pirms un pēc sprieguma regulētāja instalēšanas vietas. Pieņemsim (L - x)/x = K₁, un to ievietojot, iegūstam:

Kur līnijas beigu spriegums U₁ jāievēro robežas 9.7 < U₁ < 10.7. Ievietojot šo formulu, var iegūt U_in diapazonu, ja K ir zināms. Tomēr, skaidrs, tā kā eksistē U₀/U_out, ir jārisina kvadrātvienādojums ar vienu mainīgo, un būs problēma ar neeksistējošiem sakņu. Raksts vienkāršo šo vienādojumu.

Analizējot α = U₀/U_out, U_out un U₁ ir vienādi augoši vai samazināšanās tendences. U₀ ir konstanta, tāpēc α = U₀/U_out, U_out ir inversi proporcionāli U₁. Var arī analizēt, ka, kad U₁ = 9.3, α ≈ 1; un, kad U₁ = 10.7, α ir nedaudz mazāks par 1. Tātad, ierobežojuma vienādojums var tikt uzrakstīts kā:

Tas ir:

2.2 Iestatīšanas piemērs

Kā redzams no formulas (5), faktiski, pārslodzes darbības iestatīšana saistīta tikai ar sprieguma regulētāja ievades spriegumu U_in un attāluma attiecību K_t no sprieguma regulētāja instalēšanas vietas līdz līnijas garumam. Nav nepieciešams mērīt faktisko slodzi līnijas beigās, kas lielā mērā vienkāršo reālo inženierzinātnes grūtības.

Piemēram, izmantojot noteiktu reālu pārvades līniju. Joprojām izmantojot modeli, kas attēlots Attēlā 1. Pārvades līnijas garums ir 20 km. Parasti sprieguma regulētājs tiek instalēts līnijas vidū. Šeit, attālums no līnijas sākuma ir x = 9 km, un K_t = 11/9. Ievietojot šo formulu (5), iegūstam:

Katrā pārslodzē, ievades sprieguma diapazons, kas atbilst elektrības kvalitātes prasībām līnijas beigās, ir augšējā un apakšējā robeža, kas ir darbības spriegumi (pārslodzes spriegumi) šai pārslodzei. Katrai pārslodzei ir savs atbilstošais darbības spriegums, un šī attiecība var tikt redzama skaitļu ass.

No tā, pirmā pārslodze tiek atstāta neatlietota, jo parastajā situācijā ievades spriegums nesasniedz šīs pārslodzes augšējo robežu. Pirmā pārslodze var tikt izmantota kā īpaša darbības stāvoklis, piemēram, vienfāzes zemes saites traucējuma gadījumā. Tālāk aprakstīti pārslodzes maiņas nosacījumi, kad pārslodze sasniedz darbības spriegumu:

Jāatzīmē, ka, kad pārslodzei 4 tiek samazināta, tā tiek tieši samazināta līdz pārslodzei 2. Tas ir tāpēc, ka pārslodzēs 3 un 4 apakšējās darbības robežas ir salīdzinoši tuvu. Ja spriegums mainās lielā mērā, pēc tam, kad pārslodzei 4 tiek samazināta līdz pārslodzei 3, var būt nepieciešams tūlīt samazināt līdz pārslodzei 2, kas palielina darbības skaitu. Tāpēc, lai samazinātu darbību skaitu, ir atļauta pārslodžu šķērsošana.

3 Pārslodžu kontrolētāja izstrāde

Pašlaik visbiežāk izmantotais pārslodžu maiņas veids ir motoru izmantošana, lai pārvietotu pārslodžu slēdzi. Tomēr, kā nodrošināt motoru ātru un precīzu rotāciju, vienmēr ir bijis problēma. Lai sasniegtu labāko kontrolēšanas efektu, šajā rakstā tiek izmantota tiristoru kontroles sistēma.

3.1 Tiristoru kontroles princips

Tiristori var tikt izmantoti, lai realizētu augstspēka shēmu kontrolēšanu ar vājiem strāvas plūsmām. Krājumu sprieguma regulētājs izmanto 7 pārus divvirziena tiristorus, lai kontrolētu pārslodzes, kā attēlots Attēlā 2. Katrs pāris tiristori ir savienots ar dažādiem transformatora vijiem, tādējādi atbilstot dažādiem transformācijas attiecībām.

3.2 Vienplāksnes mikrodatora pārslodžu kontrolētāja izstrāde

Divvirziena tiristoru kontrolēšana prasa tikai TTL vārtu shēmu strāvas pārvedumu un var tikt tieši savienots ar vienplāksnes mikrodatora izvades portu. Lai ietaupītu izvades portus, tiek izmantoti tikai 3 porti, un ārējā 3-8 dekoderis tiek savienots, lai vadītu 7 pārslodžu pozīciju, kā attēlots Attēlā 3.

4 Inteligenta kontrolēšanas sistēmas izstrāde

Sprieguma regulētājam ar kontrolēšanas čipu nav pietiekami tikai automātiska sprieguma regulēšanas funkcija, un tas nespēj pilnībā izmantot vienplāksnes mikrodatora veiktspēju. Pilna kontrolēšanas sistēma, kā attēlots Attēlā 4, ietver arī taustiņu ievadi, displeja shēmu, bezvadu komunikāciju, ārējo pulsu, ārējo glabāšanu un traucējumu aizsardzību.

Taustiņu ievade ļauj programmatūras pielāgošanu, bezvadu komunikācija ļauj reāllaika sprieguma regulētāja darbības uzraudzību. Ārējais pulss nodrošina laika ierakstīšanu, kad vienplāksnes mikrodators ir bez enerģijas. Ārējā glabāšana droši saglabā masīvu sistēmas darbības datus nākotnes pētījumiem. Traucējumu aizsardzība ļauj vienplāksnes mikrodatoram iet ilgstošā darbības režīmā traucējumu gadījumā, lai nodrošinātu enerģijas pārnesanas uzdevumus, aizsargā to no bojājumiem un sadarbojas ar relē aizsardzības ierīcēm, lai aizsargātu pārvades līnijas.

5 Secinājumi

Izveidojot pārvades līnijas modeli un veicot slodzes plūsmas aprēķinus, tika noteikti sprieguma regulētāja pārslodžu darbības sprieguma iestatīšanas noteikumi. Transformatora pārslodžu kontrolēšanai, tradicionālā mehāniskā kontrolēšana tika aizvietota ar vieglāku un ātrāku tiristoru kontrolēšanu, kas ir vienkārša dizaina un laba kontrolēšanas efekta. Krājumu automātiskais sprieguma regulētājs ir plašs sprieguma regulēšanas diapazons, efektīvi nodrošinot pārvades līniju sprieguma kvalitāti.