Hva er design- og anvendelsesaspektene ved 10KV fôringsautomatisk spenningregulator?

Etter landsbyområdets strømnettsoppgraderingsprosjekt har distribusjonsnettverket i landlige områder sett betydelig forbedring. Imidlertid, på grunn av begrensninger som terreng, landskap og investeringsstørrelse, er oppsettet ikke optimalt. Dette fører til at strømforsyningens radius for noen 10 kV overføringslinjer overstiger den rimelige rekkevidden. Med sesongendringer og dag-og-natt-variasjoner oppstår det betydelige spenningssvingninger, som fører til problemer som understandard strømkvalitet og relativt høy linjetap, noe som alvorlig påvirker bondes liv og produksjon. Derfor designer denne artikkelen en ny type spenningsreguleringsenhet: feeder automatisk spenningsregulator.

1 Arbeidsprinsipp for spenningsregulator

En automatisk spenningsregulator er en enhet som automatisk sporer endringer i inngangsspenningen for å sikre en stabil utgangsspennning. Den kan bli bredt brukt i 6 kV, 10 kV og 35 kV strømforsyningsystemer, og kan automatisk justere inngangsspenningen innen en 20% rekkevidde. Ved å installere enheten på 1/2 eller 2/3 av avstanden fra starten av linjen, kan spenningskvaliteten på linjen sikres.

For transformatorer der hovedtransformator ikke har lastbelasted spenningsreguleringsevne, kan den automatiske spenningsregulator også installeres på utgående siden av hovedtransformator for å oppnå lastbelasted spenningsregulering. Det er flere tapper på sekundærsiden av transformator. Ved å bruke en mikrokontroller til å kontrollere thyristorers på-av, gir dette ulike nivåer av spenningsregulering, og dermed oppnår formålet med feeder spenningsregulering.

2 Innstilling av spenningsregulator sin tapendringshandlingsspennning

Feeder spenningsregulator kan justere tapper basert på ulike belastningsforhold og endre transformasjonsforholdet basert på linjespenningen for å oppnå spenningsregulering. Den har 7 tapper og en 30% spenningsreguleringsrekkevidde, som gjør at den godt kan møte kravene til spenningsregulering i landlige områder.

2.1 Prinsipp for innstilling av spenningsregulator sin tapendringshandlingsspennning

På grunn av belastningsfluktuasjoner vil spenningen ved linjens ende endre seg. For ulike spenningsfall er det nødvendig å justere tappinnstillingene for spenningsregulator. Figur 1 viser et typisk landlig overføringsstrømnett. Her er linjelengden satt til L km, og effekten ved linjens ende er satt til S = P + jQ MVA.

Krav til tapendring: Sikre at spenningen ved linjens ende varierer innen en 7% rekkevidde; generelt er tap-hoppende ikke tillatt; antallet tapendringer skal være så få som mulig.

Anta at transformasjonsforholdet er K, spenningen ved linjens start er U₀, spenningen ved linjens ende er U₁, inngangsspenningen til spenningsregulator er U_in, og utgangsspenningen er U_out, med U_out = K * U_in.

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

Hvor ΔU₁ er spenningsfallet fra regulatorinstallasjonspunktet til linjens ende, og x er avstanden fra regulatorinstallasjonspunktet til linjens start. Det følger at:

(U₀ - U_in) er spenningsfallet fra linjens start til regulatorinstallasjonspunktet. α = U₀/U_out er linjespenningsnivåforholdet før og etter regulatorinstallasjonspunktet. La (L - x)/x = K₁, og ved innsetting får vi:

Av disse, må spenningen U₁ ved linjens ende oppfylle betingelsen 9.7 < U₁ < 10.7. Ved innsetting i ovennevnte formel, kan rekkevidden for U_in under kjent K-obetingelse finnes. Imidlertid, på grunn av eksistensen av U₀/U_out, er det nødvendig å løse en kvadratisk ligning med én variabel, og det vil oppstå problemet med falske røtter. Artikkelen forenkler denne ligningen.

For analysen av α = U₀/U_out, U_out og U₁ har samme økende eller synkende trend. U₀ er en konstant, så α = U₀/U_out, U_out er invers proporsjonal til U₁. Det kan også analyseres at når U₁ = 9.3, α ≈ 1; og når U₁ = 10.7, α er litt mindre enn 1. Derfor kan betingelsesligningen skrives som:

Det vil si:

2.2 Innstillings eksempel

Som kan sees fra Formel (5), er innstillingen av tapendringshandlingen faktisk bare relatert til spenningsregulatorens inngangsspennning U_in og forholdet K_t mellom avstanden fra regulatorinstallasjonspunktet til linjens lengde. Det er ikke nødvendig å måle den faktiske belastningen ved linjens ende, noe som betydelig forenkler vanskeligheten i den faktiske ingeniørvirksomheten.

Ta en viss faktisk overføringslinje som eksempel. Bruk fortsatt modellen vist i Figur 1. Lengden på overføringslinjen er 20 km. Spenningsregulator er vanligvis installert midt på linjen. Her tas avstanden fra linjens start som x = 9 km, og K_t = 11/9. Ved innsetting i Formel (5) kan vi få:

For en viss tapposisjon, har inngangsspenningsområdet som oppfyller kvalitetskravene for elektrisk energi ved linjens ende øvre og nedre grenser, som er driftsspenninger (tapendringsspenninger) for denne tappen. Hver tapp har sin tilsvarende driftsspenning, og dette forholdet kan mer intuitivt ses på tallaksen.

Blant disse, blir Tappe 1 ikke brukt fordi under normale forhold vil inngangsspenningen ikke overskride øvre grense for denne tappen. Tappe 1 kan brukes som et spesielt driftsforhold, som feiltolerant drift under en fase-til-jord kortslutning. Følgende beskriver skiftbetingelsene når tappen når handlingsspenningen:

Det bør merkes at ved nedskifte fra tappe 4, skifter den direkte ned til tappe 2. Dette er fordi de nedre handlingsgrensene for tappe 3 og tappe 4 er ganske nær. Hvis spenningen endrer seg sterkt, kan det etter nedskifte fra tappe 4 til tappe 3 være nødvendig å umiddelbart skifte ned til tappe 2, noe som øker antall handlinger. Derfor, for å redusere antall handlinger, er kryss-tapendring tillatt.

3 Design av tapendring-kontroller

Nå for tiden er den vanligste metoden for tapendring å bruke en motor for å drive bevegelsen av tapendringssknappen. Men hvordan sikre hurtig og nøyaktig rotasjon av motoren har alltid vært et problem. For å oppnå et bedre kontroleffekt, bruker denne artikkelen et thyristorkontrollsystem.

3.1 Thyristorkontrollprinsipp

Thyristorer kan brukes til å realisere kontroll av høyeffektskredsløp med svake strømmer. Feeder spenningsregulator bruker 7 par toveis thyristorer til å kontrollere tapper, som vist i Figur 2. Hvert par thyristorer er koblet til forskjellige vindinger av transformator, og dermed korresponderer til forskjellige transformasjonsforhold.

3.2 Design av enkeltchip mikrodatamaskin tapendring-kontroller

Kontroll av toveis thyristorer krever kun spenningsdrift fra TTL-porter og kan kobles direkte til enkeltchip mikrodatamaskinens utgångsport. For å spare utgångsport, brukes bare 3 porter, og en ekstern 3-til-8 dekoder kobles til for å drive kontroll av 7 tapper, som vist i Figur 3.

4 Design av intelligent kontrollsystem

For en spenningsregulator med en kontrollchip, er det utilstrekkelig å ha bare automatisk spenningsregulering, og det utnytter ikke fullt ut ytelsen til enkeltchip mikrodatamaskinen. Et komplett kontrollsystem, som vist i Figur 4, inkluderer også tastaturinndata, en visningskrets, trådløs kommunikasjon, ekstern klokke, ekstern lagring og feilbeskyttelse.

Tastaturinndata lar programjustering, trådløs kommunikasjon lar sanntidsovervåking av spenningsregulatorens drift. Ekstern klokke sikrer tidspunkter under enkeltchip mikrodatamaskinens strømtap. Ekstern lagring lagrer trygt store mengder systemdriftsdata for fremtidig forskning. Feilbeskyttelse lar enkeltchip mikrodatamaskinen gå inn i et spesielt driftsmodus under uvanlige forhold for å oppfylle strømoverføringsoppgaver, beskytter den fra skade under feil, og samarbeider med relébeskyttelsesenheter for å beskytte overføringslinjer.

5 Konklusjon

Ved å bygge en overføringslinjemodell og utføre belastningsflyt-beregninger, er innstillingsreglene for spenningsregulator tappendringshandlingsspennning bestemt. For transformator tappkontroll, erstatter tradisjonell mekanisk kontroll med mer praktisk og rask thyristorkontroll, med enkel design og god kontrolleffekt. Feeder automatisk spenningsregulator har en bred spenningsreguleringsrekkevidde, som effektivt sikrer spenningskvaliteten i overføringslinjer.