Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς ρυθμιστές τάσης σειράς ισχύος (UPQC) - Εφαρμογή ηλεκτρικού δικτύου

 

Τα θέματα ποιότητας της τάσης ήταν πάντα ένας σημαντικός δείκτης για την αξιολόγηση του επιπέδου εξυπηρέτησης των εταιρειών παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Τα κοινά προβλήματα ποιότητας τάσης περιλαμβάνουν υψηλή και χαμηλή τάση, τρεμόπαιγμα τάσης και αρμονικές τάσης. Μεταξύ αυτών, τα ζητήματα ποιότητας υψηλής και χαμηλής τάσης είναι ιδιαίτερα εμφανή και επηρεάζουν άμεσα την εμπειρία του χρήστη.

Διακυμάνσεις φορτίου σε μεγάλες γραμμές μέσης-τάσης μπορεί να προκαλέσουν διακυμάνσεις τάσης, οδηγώντας σε αλλαγές στην τάση εξόδου του μετασχηματιστή. Σε σοβαρές περιπτώσεις, η τάση μπορεί να υπερβεί το ανώτερο ή το κατώτερο όριο. Η τροφοδοσία του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας χαρακτηρίζεται από σημαντικά εποχιακά μοτίβα φορτίου, περιόδους υψηλής συγκέντρωσης ηλεκτρικής κατανάλωσης, χαμηλούς ετήσιους μέσους ρυθμούς φορτίου και μεγάλες διαφορές τάσης αιχμής{-στην κοιλάδα στις εξόδους του μετασχηματιστή. Κατά τις περιόδους off{6}}αιχμής φορτίου, οι μετασχηματιστές διανομής λειτουργούν υπό ελαφρύ φορτίο, με αποτέλεσμα υψηλότερες τάσεις τροφοδοσίας να υπερβαίνουν το κανονικό εύρος τάσης λειτουργίας (198V~235V). Αυτό εγκυμονεί τους ακόλουθους κύριους κινδύνους:

1. Επιταχύνει τη γήρανση της μόνωσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού.

2. Η υψηλή τάση εμποδίζει τη λειτουργία της αντιστάθμισης άεργου ισχύος, αναγκάζοντας την περιοχή διανομής να αντλεί άεργο ισχύ από την πηγή ισχύος, αυξάνοντας τις απώλειες.

3. Θέτει σε κίνδυνο την ασφάλεια του δικτύου και του εξοπλισμού, θέτοντας σημαντικούς κρυφούς κινδύνους.

4. Αναγκάζει τον πυρήνα του μετασχηματιστή διανομής να πλησιάζει τον μαγνητικό κορεσμό, με αποτέλεσμα παραμόρφωση τάσης και παραγωγή αρμονικών.

Κατά τις περιόδους αιχμής φορτίου, οι μετασχηματιστές διανομής λειτουργούν υπό βαρύ φορτίο, ακόμη και υπερφόρτωση, οδηγώντας σε χαμηλή τάση τροφοδοσίας. Η τάση εξόδου του μετασχηματιστή είναι χαμηλή και οι τάσεις μεταγενέστερου χρήστη είναι σημαντικά χαμηλότερες από το κανονικό εύρος (198V~235V), παρουσιάζοντας σοβαρό πρόβλημα χαμηλής τάσης. Η χαμηλή τάση έχει κυρίως τους ακόλουθους κινδύνους:

1. Μειώνει την απόδοση του εξοπλισμού τροφοδοσίας και διανομής.

2. Ορισμένες ηλεκτρικές συσκευές δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν κανονικά, επηρεάζοντας σοβαρά την κανονική παραγωγή και τη ζωή των χρηστών.

 

 

Επί του παρόντος, η έρευνα σχετικά με-συστήματα αλλαγής βρύσης φορτίου για μετασχηματιστές διανομής εστιάζει κυρίως στους μετασχηματιστές φόρτωσης-ελεύθερου τόξου σε-εναλλάκτες βρύσης φόρτισης-τύπου σε-εναλλάκτες φόρτωσης. Ωστόσο, η οικιακή κατανόηση του-ελεύθερου τόξου σε-εναλλάκτες βρύσης φορτίου-δεν είναι σε βάθος-και βρίσκεται ακόμα στο στάδιο διερεύνησης. Προς το παρόν, η τεχνολογία arc{10}}type on{11}}tap changer{11}}μπορεί να χωριστεί γενικά σε δύο τύπους: on-μεθόδους αλλαγής βρύσης on load με χρήση μηχανικών διακοπτών και ανέπαφη on{13}}τεχνολογία αλλαγής βρύσης φόρτωσης που αντικαθιστά απευθείας τον on{14}}ap changer με θυρίστορ.

Τα κύρια προβλήματα με την αλλαγή μετασχηματιστών-φορτίου- περιλαμβάνουν μεγάλους κύκλους τροποποίησης, υψηλό κόστος, αργή ταχύτητα απόκρισης, κακή ακρίβεια ελέγχου, υψηλό ποσοστό αστοχίας και μεγάλο φόρτο εργασίας συντήρησης. Ως εκ τούτου, απαιτείται επειγόντως ένα νέο σύστημα αλλαγής πατήματος{{3} για τη βελτίωση της ποιότητας της τάσης εξόδου των μετασχηματιστών διανομής και τη βελτίωση της αξιοπιστίας του τροφοδοτικού.

 

 

Για να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα της αργής ταχύτητας απόκρισης, της κακής ακρίβειας ελέγχου, του υψηλού ποσοστού αστοχίας και του μεγάλου φόρτου εργασίας συντήρησης στα προαναφερθέντα σχήματα αλλαγής βρύσης φορτίου, υιοθετήθηκε δημιουργικά μια σειρά ηλεκτρονικών συσκευών αλλαγής βρύσης ισχύος. Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει έναν διακόπτη εισόδου QF1, μια μονάδα AC/DC, μια μονάδα DC/AC, μια παράκαμψη χαμηλής-τάσης, έναν μετασχηματιστή έγχυσης T1, μια παράκαμψη συντήρησης KM2, έναν διακόπτη συντήρησης εισόδου μετατροπέα QF2 και έναν διακόπτη παράδοσης συντήρησης εξόδου KM1.

 

Η θέση εγκατάστασης φαίνεται στο σχήμα:

Μπλοκ διάγραμμα συστήματος

Ολόκληρο το σύστημα είναι συνδεδεμένο σε σειρά με το ηλεκτρικό δίκτυο, επομένως η πραγματική τάση αντιστάθμισης είναι μόνο η διαφορά μεταξύ της τάσης δικτύου και της τάσης στόχου, επιτυγχάνοντας έτσι την ηλεκτρονική αντιστάθμιση και ανάκτηση τάσης. Η τάση εξόδου του μετατροπέα της μονάδας DCAC συνδέεται στο σύστημα μέσω ενός μετασχηματιστή έγχυσης, επιτρέποντας αντιστάθμιση για υψηλές και χαμηλές τάσεις στο δίκτυο, καθώς και αντιστάθμιση άεργου ισχύος, διασφαλίζοντας τη σταθερότητα της τάσης εξόδου του μετασχηματιστή διανομής. Η μονάδα ACDC συνδέεται παράλληλα με το δίκτυο, επιτρέποντας την αποτελεσματική αντιστάθμιση άεργου ισχύος για το σύστημα, επιτυγχάνοντας πραγματικά πολλαπλές-λειτουργίες. Ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός ισχύος διαθέτει γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και υψηλή ακρίβεια εξόδου. Ο σχεδιασμός της παράκαμψης συντήρησης KM2 διασφαλίζει την αξιοπιστία της τροφοδοσίας κατάντη φορτίου κατά τη συντήρηση του συστήματος, επιτρέποντας την αδιάλειπτη συντήρηση. Και οι δύο μονάδες ACDC και DCAC υιοθετούν αρθρωτό σχεδιασμό, με αποτέλεσμα μικρό συνολικό μέγεθος, μικρό βάρος και εύκολη συντήρηση, μειώνοντας τη λειτουργική πολυπλοκότητα.

 

Υπάρχουν τρεις κύριοι τρόποι λειτουργίας:

1. Η τάση του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας είναι κανονική.

Όταν το QF1/QF2/KM1 είναι κλειστό, η παράκαμψη χαμηλής-πίεσης είναι κλειστή.

Το σύστημα παρακολουθεί την τάση του δικτύου σε πραγματικό χρόνο και δεν λειτουργεί όταν η τάση εξόδου του μετασχηματιστή διανομής είναι κανονική. Αυτή τη στιγμή, η μονάδα ACDC λαμβάνει ισχύ από το δίκτυο, εκτελεί φυσική διόρθωση και τροφοδοτεί τη μονάδα DCAC μέσω του διαύλου DC, ενώ το σύστημα ελέγχου παραμένει σε κατάσταση αναμονής. Στη συνέχεια, η τάση παρέχει ισχύ στο φορτίο μέσω του διακόπτη κυκλώματος εισόδου QF1 και της περιέλιξης του μετασχηματιστή έγχυσης T1. Η παράκαμψη χαμηλής-τάσης κλείνει, προστατεύοντας τον μετασχηματιστή έγχυσης Τ1.

 

Όταν η τάση του δικτύου είναι κανονική, το κύκλωμα τροφοδοσίας

 

2. Μη φυσιολογική τάση δικτύου

Όταν το QF1/QF2/KM1 είναι κλειστό, η παράκαμψη χαμηλής-πίεσης αποσυνδέεται.

Η τάση του δικτύου παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο. Όταν ανιχνευτεί μια ανωμαλία στην τάση εξόδου του μετασχηματιστή διανομής, η παράκαμψη τάσης αποσυνδέεται και η μονάδα του κύριου κυκλώματος τίθεται σε λειτουργία. Αυτή τη στιγμή, ο μετατροπέας της μονάδας DCAC εξάγει τη διαφορική τάση που πρέπει να αντισταθμιστεί, η οποία συνδέεται στο σύστημα μέσω του μετασχηματιστή έγχυσης T1 για την επίτευξη αντιστάθμισης τάσης συστήματος.

 

Κύκλωμα τροφοδοσίας όταν η τάση του δικτύου είναι μη φυσιολογική

 

3. Αντιμετώπιση προβλημάτων εξοπλισμού

Το KM2 είναι κλειστό, το QF2/KM1 είναι ανοιχτό και η παράκαμψη χαμηλής-πίεσης είναι κλειστή.

Σε περίπτωση δυσλειτουργίας του συστήματος, για να διασφαλιστεί η αδιάλειπτη συντήρηση, η σύνδεση παράκαμψης KM2 κλείνει για να τροφοδοτήσει απευθείας το φορτίο με ρεύμα. Στη συνέχεια, τα QF2 και KM1 αποσυνδέονται, οπότε το σύστημα απενεργοποιείται-, επιτρέποντας τη συντήρηση.

Κύκλωμα τροφοδοσίας επισκευής δυσλειτουργίας εξοπλισμού

 

 

1. Υψηλή απόδοση συστήματος και γρήγορη απόκριση: Συνεχής αντιστάθμιση τάσης τριών φάσεων με χρόνο απόκρισης Μικρότερο ή ίσο με 5ms.

2. Πολυ-λειτουργικό: Δυνατότητα αντιστάθμισης υψηλής και χαμηλής τάσης για το ηλεκτρικό δίκτυο, ενώ η πλεονάζουσα χωρητικότητα μπορεί να αντισταθμίσει την άεργο ισχύ, βελτιώνοντας τον συντελεστή ισχύος και αυξάνοντας την οικονομική απόδοση.

3. Υψηλή αξιοπιστία και περιττός σχεδιασμός: Προστασία πολλαπλών-επιπέδων, απλό κύκλωμα, υψηλή αξιοπιστία και χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης.

4. Αρθρωτός σχεδιασμός του τμήματος ισχύος: Βολική συντήρηση, μειώνοντας αποτελεσματικά τον φόρτο εργασίας του προσωπικού συντήρησης και μειώνοντας το κόστος συντήρησης.

5. Ανεξάρτητος σχεδιασμός: Ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής τάσης σειράς ισχύος εγκαθίσταται ανεξάρτητα σε εξωτερικούς χώρους, διευκολύνοντας την κατασκευή-του εργοταξίου.

6. Συντήρηση χωρίς διακοπή ρεύματος: Ο σχεδιασμός του συστήματος επιτρέπει την αδιάλειπτη συντήρηση, διασφαλίζοντας υψηλή αξιοπιστία και ποιότητα της κατάντη παροχής ρεύματος.

 

 

Σύστημα 400V, απευθείας-σχεδιασμός βάσης (στύλος-τοποθετημένος)

 

Φωτογραφίες των πραγματικών αντικειμένων στον χώρο

 

 

Το σύστημα 400V υιοθετεί έναν τύπο άμεσης σύνδεσης.

(2) Τα συστήματα 6kV και 10kV υιοθετούν έναν τύπο ανόδου-(το σύστημα ισχύος 400V χρησιμοποιεί μετασχηματιστές step-επάνω και ανόδου-κάτω για να επιτύχει επιδόσεις δυναμικής ανάκτησης τάσης σε απευθείας σύνδεση των γραμμών μέσης τάσης).

Παράρτημα 1: Μελέτη περίπτωσης 400V 1

Σε μια τοποθεσία στο Bijie, Guizhou, το εποχικό φορτίο είναι σημαντικό, με υψηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά την περίοδο αιχμής του Spring Festival, με αποτέλεσμα μεγάλες διακυμάνσεις στην τάση εξόδου του μετασχηματιστή, που φτάνουν περίπου τα 200V και χαμηλή τάση στην πρίζα του τερματικού. Η σύνδεση ενός έξυπνου ηλεκτρονικού ρυθμιστή τάσης ισχύος σε σειρά στην έξοδο του μετασχηματιστή σταθεροποίησε την τάση εξόδου στα 235 V, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Αυτό βελτίωσε επίσης σημαντικά την τάση στην έξοδο του ακροδέκτη.