Rugalmas váltóáramú átviteli rendszer - igény, meghatározás és típusok

Miért van szükség rugalmas váltóáramú átviteli rendszerre?

Egy hagyományos váltóáramú átviteli rendszerben az váltóáram-átvitel képességét számos tényező korlátozza, például hőhatárok, átmeneti stabilitáshatár, feszültséghatár, rövidzárlati áramhatár stb. Ezek a határértékek határozzák meg a maximális elektromos teljesítményt, amely hatékonyan továbbítható a távvezetéket anélkül, hogy károsítaná az elektromos berendezéseket és a távvezetékeket. Ez általában az energiarendszer elrendezésének megváltoztatásával érhető el. Ez azonban nem kivitelezhető, és a maximális energiaátviteli képesség elérésének másik módja az energiarendszer elrendezésének megváltoztatása nélkül. Változó impedanciájú eszközök, például kondenzátorok és induktivitások bevezetésével a forrásból származó teljes energia vagy teljesítmény nem kerül át a terhelésre, hanem egy részét ezekben az eszközökben reaktív teljesítményként tárolják, és visszavezetik a forráshoz. Így a terhelésre vagy az aktív teljesítményre átvitt tényleges teljesítménymennyiség mindig kisebb, mint a látszólagos teljesítmény vagy a hasznos teljesítmény. Az ideális átvitel érdekében az aktív teljesítménynek meg kell egyeznie a látszólagos teljesítménnyel. Más szavakkal, a teljesítménytényezőnek (az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény arányának) egységnek kell lennie. Itt jön a rugalmas váltóáramú átviteli rendszer szerepe.

Mielőtt a TÉNYEK részleteivel foglalkoznánk, röviden ismertetjük a teljesítménytényezőt.

Mi az a teljesítménytényező?

A teljesítménytényező meghatározása az aktív teljesítmény és az áramkör látszólagos teljesítményének aránya.

Bármi legyen is a teljesítménytényező, másrészt az előállító teljesítménynek olyan gépeket kell elhelyeznie, amelyek meghatározott feszültséget és áramot szolgáltatnak. A generátoroknak képesnek kell lenniük arra, hogy ellenálljanak a megtermelt energia becsült feszültségének és áramerősségének. A teljesítménytényező (PF) értéke 0,0 és 1,0 között van.

Ha a teljesítménytényező nulla, akkor az áramáram teljes mértékben reaktív, és a terhelésben tárolt teljesítmény minden ciklusban visszatér. Ha a teljesítménytényező 1, a forrás által szolgáltatott teljes áramot felemészti a terhelés. Általában a teljesítménytényezőt a feszültség vezetőjeként vagy lemaradásaként fejezzük ki.

Egység teljesítménytényező teszt áramkör

Az áramellátás áramköre 230 V, és egy fojtószelep sorba van kötve. A teljesítménytényező javítása érdekében a kondenzátorokat párhuzamosan kell csatlakoztatni SCR kapcsolókon keresztül. Amíg a by-pass kapcsoló ki van kapcsolva, a fojtótekercs induktorként működik, és ugyanaz az áram folyik mind a 10R / 10W ellenállásokban. CT-t használnak, amelynek elsődleges oldala az ellenállások közös pontjához csatlakozik. A CT másik pontja a DPDT S1 kapcsoló egyik közös pontjához vezet. Amíg a DPDT kapcsolót balra mozgatják, akkor az árammal arányos feszültségesést érzékeli, hogy megnövelt feszültséget fejlesszen ki. A feszültségesés arányos a lemaradó árammal. Így a CT-ből származó primer feszültség késleltetett áramot szolgáltat.

Ha használt mikrokontroller alapú vezérlő áramkört kap, akkor nulla áram referenciát kap, és összehasonlítja a nulla feszültség referenciával a teljesítménytényező kiszámításához az időkülönbség alapján. Tehát az időeltolódástól függően nem. SCR kapcsoló be van kapcsolva, ezáltal további kondenzátorokat kapcsolunk, amíg a teljesítménytényező közel nem lesz egység.

Így a kapcsoló helyzetétől függően érzékelhető a lemaradó áram vagy a kompenzált áram, és a kijelző ennek megfelelően biztosítja a feszültségek közötti késleltetést, az áramot teljesítménytényező kijelzéssel.

Mi az a rugalmas váltóáramú átviteli rendszer (TÉNYEK)?

NAK NEK Rugalmas váltóáramú átviteli rendszer A villamosenergia-eszközökből és a hálózati rendszerekből álló rendszerre utal az átviteli rendszer vezérelhetőségének és stabilitásának fokozása, valamint az energiaátviteli képességek növelése érdekében. A tirisztoros kapcsoló feltalálásával kinyílt az ajtó a rugalmas váltóáramú átviteli rendszerek (FACTS) vezérlőként ismert erőelektronikai eszközök kifejlesztésére. A FACT rendszert a hálózat nagyfeszültségű oldalának vezérelhetőségének biztosítására használják, elektronikus teljesítményű eszközök beépítésével, amelyek induktív vagy kapacitív energiát vezetnek be a hálózatba.

4 TÉNY VEZÉRLŐK

• Sorozat vezérlők: A sorozatú vezérlők kondenzátorokból vagy reaktorokból állnak, amelyek sorba vezetik a feszültséget a vezetékkel. Ezek változó impedancia eszközök. Fő feladatuk a távvezeték induktivitásának csökkentése. Változó reaktív teljesítményt szolgáltatnak vagy fogyasztanak. Példák a soros vezérlőkre: SSSC, TCSC, TSSC, stb.
• Shunt vezérlők: A söntszabályozók változó impedanciájú eszközökből állnak, például kondenzátorokból vagy reaktorokból, amelyek sorba vezetik az áramot a vezetékkel. Fő feladatuk a távvezeték kapacitásának csökkentése. A befecskendezett áram fázisban van a hálózati feszültséggel. A söntvezérlőkre példa a STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Shunt-sorozatú vezérlők: Ezek a vezérlők soros áramot vezetnek be a soros vezérlőkkel és a feszültséget söntben a sönt-szabályozók segítségével. Ilyen például az UPFC.
• Sorozat-sorozat vezérlők : Ezek a vezérlők soros vezérlők kombinációjából állnak, és mindegyik vezérlő biztosítja a soros kompenzációt, valamint a valódi teljesítmény átvitelét a vonal mentén. Ilyen például az IPFC.

2 sorozatvezérlő típusa

• Tirisztor vezérelt soros kondenzátor (TCSC): A tirisztor vezérelt soros kondenzátor (TCSC) szilícium vezérlésű egyenirányítókat használ egy sorral sorba kapcsolt kondenzátorbank kezeléséhez. Ez lehetővé teszi a segédprogramot, hogy nagyobb teljesítményt továbbítson egy meghatározott vonalon. Általában a tirisztorokból áll, amelyek egy induktorral vannak sorban és kondenzátoron keresztül vannak összekötve. Blokkolási módban működhet, amikor a tirisztor nem működik, és az áram csak a kondenzátoron halad át. Működhet bypass üzemmódban, amikor az áramot a tirisztor kerüli át, és az egész rendszer söntimpedancia hálózatként viselkedik.

• Statikus sorozatú szinkron kompenzátorok : Az SSSC egyszerűen a STATCOM sorozat változata. Ezeket nem használják kereskedelmi alkalmazásokban független vezérlőként. Ezek a vonallal soros szinkron feszültségforrásból állnak, úgy, hogy az egy sorban sorba visz egy kompenzáló feszültséget. Növelhetik vagy csökkenthetik a vezeték feszültségesését.

2 párhuzamos vezérlő

• Statikus változó kompenzátorok : A statikus változó kompenzátor a legprimitívebb és első generációs FACTS vezérlő. Ez a kompenzátor egy gyors tirisztorkapcsolóból áll, amely egy reaktort és / vagy a sönt kapacitív bankot vezérli, hogy dinamikus söntkompenzációt biztosítson. Általában söntre kapcsolt, változtatható impedanciájú eszközökből állnak, amelyek kimenetét a teljesítményelektronikus kapcsolókkal lehet beállítani, hogy kapacitív vagy induktív reaktanciát vezessenek a vezetékbe. A vonal közepére helyezhető a maximális energiaátviteli képesség növelése érdekében, és a vonal végén is elhelyezhető a terhelés miatti változások ellensúlyozására.

3 SVC típusok

1. TSR (tirisztoros kapcsolt reaktor) : Ez egy söntre kapcsolt induktivitásból áll, amelynek impedanciáját fokozatosan szabályozzák egy tirisztoros kapcsolóval. A tirisztort csak 90 és 180 fokos szögben lőik ki.
2. TSC (tirisztoros kapcsolt kondenzátor) : Söntbe kapcsolt kondenzátorból áll, amelynek impedanciáját tirisztor segítségével fokozatosan szabályozzák. Az SCR használatával történő vezérlés módja megegyezik a TSR módszerével.
3. TCR (tirisztorral vezérelt reaktor) : Ez egy söntre kapcsolt induktivitásból áll, amelynek impedanciáját az SCR égési szög késleltetési módszere szabályozza, ahol a tirisztor tüzelését vezérlik, ami az induktoron átáramló áram változását okozza.

• STATCOM (statikus szinkron kompenzátor) : Feszültségforrásból áll, amely lehet egyenáramú energiaforrás, vagy kondenzátorból vagy induktorból, amelynek kimenetét tirisztorral lehet szabályozni. Reaktív teljesítmény felvételére vagy előállítására szolgál.

Sorozat-sönt vezérlő - Egységes áramlásszabályozó:

Ezek a STATCOM és az SSSC kombinációi, így mindkettőt egy közös egyenáramú forrás felhasználásával kombinálják, és mind aktív, mind reaktív sor kompenzációt biztosítanak. Ellenőrzi a váltakozó áramú átvitel összes paraméterét.

Állandó állapotú feszültségszabályozás SVC segítségével a rugalmas váltóáramú átviteli rendszerek számára

A nulla keresztezésű feszültségimpulzusok előállításához digitalizált feszültség- és áramjelekre van szükségünk. A hálózatról érkező feszültségjelet felveszik és a hídirányítóval pulzáló egyenárammá alakítják, és egy komparátorhoz kapják, amely a digitális feszültségjelet generálja. Hasonlóképpen, az áramjel átalakul feszültségjellé azáltal, hogy az ellenálláson átviszi a terhelés áramának feszültségesését. Ez az AC jel ismét digitális jellé alakul át feszültségjelként. Ezután ezeket a digitalizált feszültség- és áramjeleket elküldik a mikrovezérlőnek. A mikrovezérlő kiszámítja az időbeli különbséget a feszültség és az áram nulla keresztező pontjai között, amelyek aránya egyenesen arányos a teljesítménytényezővel, és meghatározza a teljesítmény tartományát. Ugyanígy a tirisztoros kapcsolt reaktor (TSR) alkalmazásával nulla keresztfeszültségű impulzusok is előállíthatók a feszültségstabilitás javítása érdekében.

Rugalmas váltóáramú átviteli rendszer az SVC részéről

Rugalmas váltóáramú átviteli rendszer az SVC részéről

A fenti áramkör felhasználható az SVC-t használó távvezetékek teljesítménytényezőjének javítására. Tirisztoros kapcsolt kondenzátorokat (TSC) használ, amelyek a programozott mikrovezérlőből megfelelően vezérelt söntkompenzáción alapulnak. Ez hasznos a teljesítménytényező javításához. Ha az induktív terhelés csatlakoztatva van, akkor a teljesítménytényező lemarad a terhelés áramának lemaradása miatt. Ennek kompenzálására egy sönt kondenzátort csatlakoztatnak, amely felveszi a forrás feszültségét vezető áramot. Ezután a teljesítménytényező javulni fog. A nulla feszültség és a nulla áramimpulzusok közötti időeltolódást megfelelően összehasonlító üzemmódban lévő működési erősítők generálják, amelyeket a 8051-es mikrovezérlő-sorozat táplál.

A FACTS vezérlő segítségével a meddő teljesítmény szabályozható. A szinkronrezonancia (SSR) egy olyan jelenség, amely bizonyos hátrányos körülmények között soros kompenzációval társítható. Az SSR kiküszöbölése a FACTS vezérlők segítségével történhet. A FACTS eszközök előnyei sokak, mint a pénzügyi előnyök, az ellátás minőségének növekedése, a fokozott stabilitás stb.

Probléma a rugalmas váltóáramú átviteli rendszerrel és annak megoldási módja

A rugalmas váltakozó áramú átvitel A szilárdtest-eszközöket gyakran beépítik az áramkörökbe, amelyeket a teljesítménytényező javítására és az AC átviteli rendszer határainak emelésére használnak. Nagy hátránya azonban, hogy ezek az eszközök nemlineárisak és harmonikusokat indukálnak a rendszer kimeneti jelében.

Az elektromos áramellátó eszközöknek az AC átviteli rendszerbe történő beépítése miatt létrejött harmonikusok eltávolításához aktív szűrőket kell használni, amelyek lehetnek áramforrás-szűrők vagy feszültség-forrásszűrők. Az előbbi magában foglalja az AC szinuszos kialakítását. A technika az áram közvetlen vezérlése, vagy a szűrőkondenzátor kimeneti feszültségének vezérlése. Ez a feszültségszabályozás vagy az indirekt áram szabályozási módszere. Az aktív teljesítményszűrők olyan áramot fecskendeznek be, amely nagyságrendileg egyenlő, de fázisban ellentétes a terhelés által felhasznált harmonikus árammal, úgy, hogy ez a két áram kioltja egymást, és a forrásáram teljesen szinuszos. Az aktív teljesítményszűrők elektromos elektronikus eszközöket tartalmaznak olyan harmonikus áramkomponensek előállítására, amelyek a nemlineáris terhelések miatt kiküszöbölik a kimeneti jel harmonikus áramkomponenseit. Az aktív teljesítményszűrők általában egy szigetelt kapu bipoláris tranzisztor és egy DC busz kondenzátor által táplált dióda kombinációjából állnak. Az aktív szűrőt indirekt áramszabályozási módszerrel vezérlik. Az IGBT vagy a szigetelt kapu bipoláris tranzisztor egy feszültség által vezérelt bipoláris aktív eszköz, amely magában foglalja mind a BJT, mind a MOSFET jellemzőit. A váltóáramú átviteli rendszer számára egy sönt aktív szűrő kiküszöböli a harmonikusokat, javítja a teljesítménytényezőt és kiegyensúlyozza a terheléseket.

Transformer Power Management

Probléma nyilatkozat:

1. A krónikus nagyfeszültség leggyakrabban a közüzemi átviteli és elosztó rendszer feszültségesésének túlzott korrekciójának tulajdonítható. Az elektromos vezetők feszültségesése bárhol gyakori helyzet. De alacsony elektromos terhelési sűrűségű helyeken, például külvárosi és vidéki területeken, a hosszú vezetőfutások felnagyítják a problémát.

2. Az impedancia hatására a feszültség csökken a vezető hosszában, amikor az áramáram növekszik, hogy kielégítse az igényt. A feszültségesés korrigálásához a segédprogram a feszültség növelésére (emelésére) vagy növelésére (csökkentésére) alkalmaz terheléskor bekapcsolt csapváltó feszültségszabályozókat (OLTC) és vezetékcsökkenést kompenzáló feszültségszabályozókat (LDC).

3. Az OLTC-hez vagy az LDC-hez legközelebb eső ügyfelek túlfeszültséget tapasztalhatnak, amikor a közszolgáltató megpróbálja leküzdeni a vezeték túlfeszültségének csökkenését azoknál az ügyfeleknél.

4. Sok helyen a terhelés által vezérelt feszültségesés hatását napi ingadozásnak tekintik, amelynek eredményeként a feszültségszint a legkisebb terhelési igény idején a legmagasabb.

5. Az időben változó terhelések és a terjedés miatt a nemlinearitás nagy rendellenességeket okoz a rendszerben, amelyek szintén belépnek a fogyasztói vonalakba, ami az egész rendszert egészségtelenné teszi.

6. A nagyfeszültségű problémák kevésbé tipikus okát a helyi transzformátorok okozzák, amelyek a feszültség növelésére vannak beállítva, hogy ellensúlyozzák a csökkent feszültségszinteket. Ez leggyakrabban az elosztóvezetékek végén nagy terhelésű létesítményekben fordul elő. Amikor a nagy terhelések működnek, a normál feszültségszint megmarad, de a terhelések kikapcsolásakor a feszültségszintek felemelkednek.

7. Különös események során a transzformátor kigyulladásában a túlterhelés és rövidzárlat miatt kiég. Emellett az olaj hőmérséklete megnő a belső tekercseiken keresztül áramló áram szintjének növekedése miatt. Ez váratlan feszültség, áram vagy hőmérséklet emelkedést eredményez az elosztó transzformátorban.

8. Az elektromos eszközöket úgy tervezték, hogy a termék bizonyos szabványos feszültségén működjenek, hogy elérjék a teljesítmény, a hatékonyság, a biztonság és a megbízhatóság meghatározott szintjét. A megadott feszültségszint felett működő elektromos eszköz problémákat okozhat, például meghibásodás, leállás, túlmelegedés, idő előtti meghibásodás stb. Például egy nyomtatott áramköri lap várhatóan rövidebb élettartammal rendelkezik, ha névleges feszültsége felett működtetik hosszú időszakok.

Transzformátor

Megoldás:

1. A mikrokontroller alapú rendszer célja, hogy figyelje a transzformátor bemeneti / kimeneti oldalán a feszültségingadozásokat és valós idejű adatokat gyűjtsön.
2. Automatikus transzformátor csapváltás fejlesztése szervo / léptető motorokkal.
3. A rendszernek riasztást kell adnia küszöbfeszültség vagy vészhelyzet esetén.
4. A rendszernek megbízhatónak kell lennie.
5. A rendszer kültéri transzformátorokra is felszerelhető.
6. Az elosztó transzformátorok olajhőmérsékletének folyamatos monitorozásának tervezése összehasonlítja a névleges értékeket, és a megfelelő intézkedés gondoskodni fog.
7. Olyan eszközök használata, mint az automatikus feszültségstabilizátorok (AVR), az energiaellátó rendszer stabilizátorai, a TÉNYEK stb.

Műszaki megvalósíthatóság:

Mikrokontroller alapú adatrögzítő rendszer (MDLS):

Az MDLS nem igényel további hardvert, és lehetővé teszi az adatok mennyiségének és a közöttük lévő időintervallumok kiválasztását. Az összegyűjtött adatokat egy soros porton keresztül egyszerűen PC-re lehet exportálni. Az MDLS nagyon kompakt, mert néhány integrált áramkört alkalmaz. A kiválasztott MDLS tervezésnek meg kell felelnie a következő követelményeknek

1. Könnyen programozhatónak kell lennie.
2. A felhasználónak képesnek kell lennie a mérési arányok megválasztására.
3. Biztonsági másolatot kell készítenie, ha a rendszer áramellátása pillanatnyilag megszakad vagy teljesen megszűnik.
4. Képesnek kell lennie adatok soros porton keresztüli számítógépre történő exportálására.
5. Ennek egyszerűnek és olcsónak kell lennie.

Remélem, megértette a rugalmas váltóáramú fogalom fogalmát a fenti cikkből. Ha bármilyen kérdése van ezzel a koncepcióval vagy az elektromos és elektronikus projektek hagyja el az alábbi megjegyzések részt.

Photo Credit

• Rugalmas cir matematika