Apakah aspek reka bentuk dan aplikasi pengatur voltan automatik pemakan 10KV?

Selepas projek pemodenan grid elektrik luar bandar, jaringan pengedaran elektrik luar bandar telah mengalami peningkatan yang signifikan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh batasan seperti topografi, landskap, dan skala pelaburan, susunan tidak optimal. Akibatnya, jejari bekalan elektrik bagi beberapa laluan penghantaran 10 kV melebihi julat yang munasabah. Dengan perubahan musim dan siang malam, terdapat fluktuasi voltan yang ketara, menyebabkan masalah seperti kualiti bekalan elektrik yang tidak memenuhi piawai dan kehilangan laluan yang relatif tinggi, yang serius mempengaruhi kehidupan dan pengeluaran petani. Oleh itu, makalah ini merancang peranti pengaturan voltan jenis baru: pengatur voltan feeder automatik.

1 Prinsip Kerja Pengatur Voltan

Pengatur voltan automatik adalah peranti yang secara automatik mengesan perubahan voltan input untuk memastikan voltan output yang stabil. Ia boleh digunakan secara meluas dalam sistem bekalan elektrik 6 kV, 10 kV, dan 35 kV, dan boleh menyesuaikan voltan input secara automatik dalam julat 20%. Pemasangan peranti pada 1/2 atau 2/3 jarak dari permulaan laluan dapat memastikan kualiti voltan laluan.

Untuk stesen transformator di mana transformator utama tidak mempunyai kemampuan pengaturan voltan bawa beban, pengatur voltan automatik juga boleh dipasang di sisi laluan keluar transformator utama stesen transformator untuk mencapai pengaturan voltan bawa beban. Terdapat beberapa tap pada sisi sekunder transformator. Dengan menggunakan mikrokomputer tunggal untuk mengawal on-off thyristor, tahap pengaturan voltan yang berbeza diberikan, dengan demikian mencapai tujuan pengaturan voltan feeder.

2 Penetapan Voltan Tindakan Tap Pengatur Voltan

Pengatur voltan feeder boleh menyesuaikan tap mengikut keadaan beban yang berbeza dan mengubah nisbah transformasi berdasarkan voltan laluan untuk mencapai pengaturan voltan. Ia mempunyai 7 tap dan julat pengaturan voltan 30%, membolehkannya memenuhi dengan baik keperluan pengaturan voltan luar bandar.

2.1 Prinsip Penetapan Voltan Tindakan Tap Pengatur Voltan

Disebabkan oleh fluktuasi beban, voltan di hujung laluan akan berubah. Untuk penurunan voltan yang berbeza, perlu untuk menyesuaikan tetapan tap pengatur voltan. Gambar 1 menggambarkan grid bekalan elektrik luar bandar yang biasa. Di sini, panjang laluan ditetapkan sebagai L km, dan kuasa di hujung laluan ditetapkan sebagai S = P + jQ MVA.

Syarat-syarat untuk perubahan gear: Pastikan voltan di hujung laluan berubah dalam julat 7%; biasanya, loncatan gear tidak dibenarkan; jumlah perubahan gear harus seminimal mungkin.

Anggap nisbah transformasi adalah K, voltan di permulaan laluan adalah U₀, voltan di hujung laluan adalah U₁, voltan input pengatur voltan adalah U_in, dan voltan output adalah U_out, dengan U_out = KU_in.

Mengikut model, persamaan berikut berlaku: U₁ = U_out - ΔU₁.

Di mana ΔU₁ adalah penurunan voltan dari titik pemasangan pengatur voltan ke hujung laluan, dan x adalah jarak dari titik pemasangan pengatur voltan ke permulaan laluan. Dengan demikian:

(U₀ - U_in) adalah penurunan voltan dari permulaan laluan ke titik pemasangan. α = U₀/U_out adalah nisbah tahap voltan laluan sebelum dan selepas titik pemasangan pengatur voltan. Biarkan (L - x)/x = K₁, dan gantikan, kita dapatkan:

Dalam hal ini, voltan U₁ di hujung laluan perlu memenuhi syarat batasan 9.7 < U₁ < 10.7. Gantikan ke dalam formula di atas, julat U_in di bawah keadaan K diketahui boleh diperoleh. Namun, jelas, disebabkan oleh kehadiran U₀/U_out, perlu untuk menyelesaikan persamaan kuadrat satu pemboleh ubah, dan akan ada masalah akar palsu. Makalah ini menyederhanakan persamaan ini.

Untuk analisis α = U₀/U_out, U_out dan U₁ mempunyai trend meningkat atau menurun yang sama. U₀ adalah tetap, jadi α = U₀/U_out, U_out berkadar songsang dengan U₁. Juga boleh dianalisis bahawa apabila U₁ = 9.3, α ≈ 1; dan apabila U₁ = 10.7, α sedikit kurang daripada 1. Oleh itu, persamaan batasan boleh ditulis sebagai:

Yaitu:

2.2 Contoh Penetapan

Seperti yang dapat dilihat dari Formula (5), sebenarnya, penetapan tindakan perubahan gear hanya berkaitan dengan voltan input U_in pengatur voltan dan nisbah K_t jarak dari titik pemasangan pengatur voltan ke panjang laluan. Tidak perlu mengukur beban sebenar di hujung laluan, yang sangat memudahkan kesukaran kejuruteraan sebenar.

Ambil contoh laluan penghantaran tertentu. Masih gunakan model yang ditunjukkan dalam Gambar 1. Panjang laluan penghantaran adalah 20 km. Pengatur voltan biasanya dipasang di tengah laluan. Di sini, jarak dari permulaan laluan diambil sebagai x = 9 km, dan K_t = 11/9. Gantikan ke dalam Formula (5), dan kita dapatkan:

Untuk posisi gear tertentu, julat voltan input yang memenuhi keperluan kualiti tenaga elektrik di hujung mempunyai had atas dan bawah, yang merupakan voltan operasi (voltan perubahan) untuk gear tersebut. Setiap gear mempunyai voltan operasi yang berkaitan, dan hubungan ini boleh dilihat lebih intuitif pada garis nombor.

Di antaranya, Gear 1 tidak digunakan kerana di bawah keadaan normal, voltan input tidak akan melebihi had atas gear ini. Gear 1 boleh digunakan sebagai keadaan operasi khas, seperti operasi toleran kesalahan semasa pendekan tanah fasa tunggal. Berikut adalah deskripsi syarat perubahan apabila gear mencapai voltan tindakan:

Perlu diperhatikan bahawa apabila turun dari gear 4, ia langsung turun ke gear 2. Ini kerana had tindakan bawah gear 3 dan gear 4 agak dekat. Jika perubahan voltan besar, setelah turun dari gear 4 ke gear 3, mungkin perlu segera turun ke gear 2, yang meningkatkan bilangan tindakan. Oleh itu, untuk mengurangkan bilangan tindakan, perubahan gear silang diperbolehkan.

3 Reka Bentuk Pengawal Perubahan Gear

Saat ini, kaedah perubahan gear yang biasa digunakan adalah menggunakan motor untuk menggerakkan pergerakan pisau switch gear. Namun, bagaimana untuk memastikan putaran motor yang cepat dan tepat selalu menjadi masalah. Untuk mencapai kesan kawalan yang lebih baik, makalah ini menggunakan sistem kawalan thyristor.

3.1 Prinsip Kawalan Thyristor

Thyristor boleh digunakan untuk mengendalikan litar daya tinggi dengan arus lemah. Pengatur voltan feeder menggunakan 7 pasang thyristor dwi-arah untuk mengendalikan gear, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Setiap pasang thyristor terhubung ke belitan yang berbeza pada transformator, dengan demikian berkorespondensi dengan nisbah transformasi yang berbeza.

3.2 Reka Bentuk Pengawal Perubahan Gear Mikrokomputer Tunggal

Kawalan thyristor dwi-arah hanya memerlukan penggerak voltan dari litar gerbang TTL dan boleh terhubung secara langsung ke port output mikrokomputer tunggal. Untuk menghemat port output, hanya 3 port digunakan, dan decoder 3-ke-8 eksternal terhubung untuk mengendalikan 7 posisi gear, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.

4 Reka Bentuk Sistem Kawalan Cerdas

Untuk pengatur voltan dengan cip kawalan, hanya mempunyai fungsi pengaturan voltan automatik tidak cukup, dan juga gagal memanfaatkan sepenuhnya prestasi mikrokomputer tunggal. Sistem kawalan yang lengkap, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4, juga termasuk input keyboard, litar paparan, komunikasi tanpa wayar, jam eksternal, penyimpanan eksternal, dan perlindungan kesalahan.

Input keyboard memungkinkan penyesuaian program, komunikasi tanpa wayar membolehkan pemantauan sebenar masa operasi pengatur voltan. Jam eksternal memastikan rekod masa semasa kegagalan daya mikrokomputer tunggal. Penyimpanan eksternal dengan selamat menyimpan data operasi sistem yang besar untuk kajian masa depan. Perlindungan kesalahan membuat mikrokomputer tunggal memasuki mod operasi khas di bawah keadaan abnormal untuk memenuhi tugas penghantaran tenaga, melindungi dari kerosakan semasa kesalahan, dan bekerjasama dengan peranti perlindungan rele untuk melindungi laluan penghantaran.

5 Kesimpulan

Dengan membina model laluan penghantaran dan melakukan pengiraan aliran beban, peraturan penetapan voltan tindakan gear pengatur voltan ditentukan. Untuk kawalan tap transformator, kawalan mekanikal tradisional digantikan dengan kawalan thyristor yang lebih mudah dan lebih cepat, mempunyai reka bentuk yang ringkas dan kesan kawalan yang baik. Pengatur voltan feeder automatik mempunyai julat pengaturan voltan yang luas, secara efektif memastikan kualiti voltan laluan penghantaran.