Vilka är design- och tillämpningsaspekterna för den 10 kV försäljningsledningen automatiska spänningsregulator?

Efter det ländliga elnätets omförföringsprojekt har det ländliga distributionsnätet sett betydande förbättringar. Men på grund av begränsningar som terräng, landskap och investeringsomfattning är layouten inte optimal. Därför överskrider sträckan för vissa 10 kV-försörjningsledningar den rimliga gränsen. Med säsongsförändringar och dag-och-natt-cykler uppstår signifikanta spänningsfluktuationer, vilket leder till problem som undermålig elförsörjningskvalitet och relativt höga linjeförluster, vilket allvarligt påverkar lantbrukarnas liv och produktion. Därför utformar denna artikel en ny typ av spänningsregulator: den automatiska flödesledningsregulatorn.

1 Arbetssätt hos spänningsregulatorn

En automatisk spänningsregulator är en enhet som automatiskt spårar ändringar i ingångsspänningen för att säkerställa en stabil utgångsspänning. Den kan användas vid 6 kV, 10 kV och 35 kV-försörjningssystem och kan automatiskt justera ingångsspänningen inom ett intervall på 20%. Om enheten installeras vid 1/2 eller 2/3 av avståndet från starten av ledningen kan detta garantera spänningens kvalitet längs ledningen.

För stationer där huvudtransformatorn inte har lastburen spänningsreglering kan den automatiska spänningsregulatorn också installeras på utgående sidan av huvudtransformatorn för att uppnå lastburen spänningsreglering. Det finns flera kopplingar på sekundär sidan av transformatorn. Genom att använda en mikrodator för att kontrollera thyristors on-off ger detta olika nivåer av spänningsreglering, vilket uppfyller syftet med flödesledningsreglering.

2 Inställning av spänningsregulatorns kopplingshandlingsvoltage

Flödesledningsregulatorn kan justera kopplingar beroende på olika belastningsförhållanden och ändra förhållandet mellan transformer baserat på linjespänningen för att uppnå spänningsreglering. Den har 7 kopplingar och en 30% spänningsregleringsomfattning, vilket möjliggör att väl uppfylla ländliga spänningsregleringskrav.

2.1 Principsätt för inställning av spänningsregulatorns kopplingsvoltage

På grund av belastningsfluktuationer kommer spänningen i slutet av ledningen att ändras. För olika spänningsfall måste kopplingsinställningarna för spänningsregulatorn justeras. Figur 1 visar ett typiskt ländligt överföringselväxel. Här sätts linjelängden till L km, och effekten i slutet av ledningen sätts till S = P + jQ MVA.

Krav för kopplingsändring: Se till att spänningen i slutet av ledningen varierar inom ett intervall på 7%; generellt är det inte tillåtet att hoppa över kopplingar; antalet kopplingsändringar bör vara så få som möjligt.

Antag att förhållandet är K, spänningen i början av ledningen är U₀, spänningen i slutet av ledningen är U₁, ingångsspänningen för spänningsregulatorn är U_in och utgångsspänningen är U_out, med U_out = K * U_in. Spänningssänkningen från installationen av spänningsregulatorn till slutet av ledningen är ΔU₁, och x är avståndet från installationen av spänningsregulatorn till början av ledningen. Det följer att:

Enligt modellen gäller följande ekvation: U₁ = U_out - ΔU₁.

Där ΔU₁ är spänningssänkningen från installationen av spänningsregulatorn till slutet av ledningen, och x är avståndet från installationen av spänningsregulatorn till början av ledningen. Det följer att:

(U₀ - U_in) är spänningssänkningen från början av ledningen till installationen. α = U₀/U_out är spänningsnivåförhållandet före och efter installationen av spänningsregulatorn. Låt (L - x)/x = K₁, och genom att ersätta detta får vi:

Bland dessa behöver spänningen U₁ i slutet av ledningen uppfylla villkoret 9.7 < U₁ < 10.7. Genom att infoga det i ovanstående formel kan intervallet för U_in under villkor att K är känt erhållas. Men tydligtvis, på grund av existensen av U₀/U_out, krävs det att lösa en andragradsekvation med en variabel, och det kommer att uppstå problem med falska rötter. Artikeln förenklar denna ekvation.

För analysen av α = U₀/U_out, U_out och U₁ har samma ökande eller minskande trend. U₀ är konstant, så α = U₀/U_out, U_out är omvänt proportionell mot U₁. Det kan också analyseras att när U₁ = 9.3, α ≈ 1; och när U₁ = 10.7, α är något mindre än 1. Därför kan begränsningsuttrycket skrivas som:

Det vill säga:

2.2 Inställningsexempel

Som kan ses från Formel (5) beror inställningen av kopplingshandlingen faktiskt endast på ingångsspänningen U_in för spänningsregulatorn och förhållandet K_t av avståndet från installationen av spänningsregulatorn till linjelängden. Det behöver inte mätas den faktiska belastningen i slutet av ledningen, vilket enormt förenklar svårigheten i det faktiska projektet.

Ta en viss faktisk överföringsledning som exempel. Använd fortfarande modellen som visas i figur 1. Längden på överföringsledningen är 20 km. Spänningsregulatorn installerar vanligtvis i mitten av ledningen. Här tas avståndet från början av ledningen som x = 9 km, och K_t = 11/9. Infoga i Formel (5), och vi kan få:

För en viss kopplingsposition har ingångsspänningens intervall som uppfyller kvalitetskraven för elektricitet i slutet övre och nedre gränser, vilka är driftsspänningarna (kopplingsvoltage) för den kopplingen. Varje koppling har sin motsvarande driftsspänning, och detta förhållande kan se mer intuitivt på nummeraxeln.

Bland dessa används Koppling 1 inte eftersom under normala förhållanden kommer ingångsspänningen inte att överstiga den övre gränsen för denna koppling. Koppling 1 kan användas som ett speciellt driftläge, till exempel feltolerant drift vid enfasig jordsluten kortslutning. Nedan beskrivs växlingsvillkoren när kopplingen når handlingsvoltage:

Det bör noteras att vid nedväxling från koppling 4 går det direkt ned till koppling 2. Detta beror på att de nedre handlingsgränserna för koppling 3 och koppling 4 är ganska nära. Om spänningen ändras mycket, efter nedväxling från koppling 4 till koppling 3, kan det vara nödvändigt att omedelbart växla ned till koppling 2, vilket ökar antalet åtgärder. Därför, för att minska antalet åtgärder, tillåts korsväxling.

3 Design av växlingskontrollern

För närvarande använder man ofta motor för att driva rörelsen av växlingsbladet. Men hur man ska säkerställa snabb och korrekt rotation av motorn har alltid varit ett problem. För att uppnå bättre kontrollresultat använder denna artikel en thyristorkontrollsystem.

3.1 Thyristorkontrollprincip

Thyristorer kan användas för att realisera kontroll av högspänningskretsar med svaga strömmar. Flödesledningsregulatorn använder 7 par dubbelriktade thyristorer för att kontrollera kopplingarna, som visas i figur 2. Varje par thyristorer är anslutet till olika vindningar av transformatorn, vilket motsvarar olika förhållanden mellan transformer.

3.2 Design av enkelchipsmicrodatorväxlingskontrollern

Kontrollen av dubbelriktade thyristorer kräver endast spänningsdrift från TTL-grindkretsar och kan anslutas direkt till utgångsporten av enkelchipsmicrodatoren. För att spara utgångsportar används bara 3 portar, och en extern 3-8-dekodare är ansluten för att driva kontrollen av 7 kopplingspositioner, som visas i figur 3.

4 Design av det intelligenta kontrollsystemet

För en regulator med en kontrollchip är det otillräckligt att ha endast funktionen för automatisk spänningsreglering, och det misslyckas också med att fullt utnyttja prestandan hos enkelchipsmicrodatoren. Ett komplett kontrollsystem, som visas i figur 4, inkluderar också tangentbordsinmatning, en visningskrets, trådlös kommunikation, extern klocka, extern lagring och felskydd.

Tangentbordsinmatning möjliggör programjustering, trådlös kommunikation gör det möjligt att övervaka regulatorns drift i realtid. Den externa klockan säkerställer tidsregistrering under enkelchipsmicrodatorns strömavbrott. Extern lagring lagrar säkert massiva systemdriftsdata för framtida forskning. Felskydd gör att enkelchipsmicrodatorn går in i ett speciellt driftläge vid avvikande förhållanden för att uppfylla energioverföringsuppgifter, skyddar den från skador vid fel och samarbetar med reläskyddsutrustning för att skydda överföringsledningar.

5 Slutsats

Genom att bygga en överföringsledningsmodell och utföra belastningsflödesberäkningar fastställs regleringsreglerna för regulatorns kopplingshandlingsvoltage. För transformatorns kopplingskontroll ersätts traditionell mekanisk kontroll med mer bekväm och snabb thyristorkontroll, med enkel design och bra kontrollresultat. Den automatiska flödesledningsregulatorn har ett brett spänningsregleringsintervall, vilket effektivt säkerställer spänningens kvalitet i överföringsledningar.