Введение в управление напряжением
Существует три основных метода, используемых для управления напряжением в конце распределительного устройства подачи. Используя оборудование управления для изменения напряжения на подающем конце питателя или на конце нагрузки и путем управления током в линии путем изменения мощности фактор.
Регуляторы напряжения Используемое управление Напряжение на конце распределительного устройства (на фото: Quad-усилитель, который регулирует выходное напряжение до определенного уровня, кредит: Wilson Transformer Company)
На источнике питания напряжение контролируется регуляторами напряжения на генераторах. Оборудование управления напряжением, подключенное либо на конце подачи, либо на конце нагрузки питателя, будет включать:
- Трансформаторы, переключающие трансмиссию,
- Трансформаторы, переключающие нагрузку на нагрузку,
- Бустерные трансформаторы,
- Регулирующие катушки,
- Индукционные регуляторы.
Токовыми устройствами управления, предназначенными для управления коэффициентом мощности, являются либо статические, либо вращающиеся конденсаторы. Роторные конденсаторы редко используются в современных системах питания и не будут обсуждаться.
Оборудование для смены напряжения
Трансформаторы с изменяющимся положением сконструированы таким образом, что выходное напряжение можно регулировать с помощью переключателя для увеличения или уменьшения напряжения.
Коммутаторы могут быть сконструированы так, чтобы либо не иметь ток в то время, когда изменяется значение напряжения (устройство РПН), либо переносить полный номинальный ток (устройство РПН).
Обычно напряжение изменяется с увеличением номинального напряжения - обычно 2, 5% для распределительных (от 22/11 кВ до 400 вольт) трансформаторов, но более тонкое, например, 1, 25 - 1, 5% для трансформаторов на передающих подстанциях с полным диапазоном настройки до ± 10 % от номинального выходного напряжения.
Это означает, что для линии 11 кВ напряжение на стороне питания может быть между 9, 9 кВ и 12, 1 кВ.
РПН обеспечивают отсутствие перебоев в подаче электроэнергии при изменении значения напряжения и, как следствие, предпочтительнее, хотя они намного дороже. Когда установлены устройства РПН, электропитание должно быть отключено в течение времени, необходимого для изменения настройки напряжения.
Как правило, трансформаторы зонной и трансмиссионной подстанций оснащены переключателями ответвлений на нагрузках из-за очень большого числа клиентов, которые будут затронуты, если их нужно будет отключать каждый раз, когда необходимо произвести изменение отвода.
Основные элементы нагрузки и компенсационные схемы, используемые для автоматического управления устройством РПН, показаны на рисунке 1.
По существу он состоит из реле определения напряжения, которое будет приводить в действие двигатель устройства РПН, чтобы автоматически перемещать положение крана вверх или вниз, когда напряжение изменяется от заданного уровня напряжения. Этот заданный уровень обычно называют « поплавковым напряжением » трансформатора или подстанции.
Реле напряжения определяет выходное напряжение трансформатора плюс компенсирующее напряжение, которое отражает падение, ожидаемое в питателе, как показано ниже.
Чтобы понять, как работает система, сначала рассмотрите простейший случай, когда выходное напряжение трансформатора управляет реле.
Выход трансформатора измеряется трансформатором напряжения. Если выходное напряжение выходит за пределы установленного уровня («поплавковое напряжение») из-за увеличения нагрузки, реле регулирования напряжения активирует устройство РПН и меняет положение одного крана на трансформаторе, чтобы поднять напряжение и вернуть выходное напряжение обратно до желаемого уровня.
И наоборот, по мере того как нагрузка падает, выходное напряжение начнет расти, и реле регулирования напряжения заставит трансформатор изменить один ответный ответ, чтобы снизить напряжение и снова вернуть его на желаемый уровень.
Мы также можем компенсировать падение питателей, выходящих из подстанции, путем циркуляции выходного тока трансформатора тока с помощью регулируемых значений сопротивления и реактивности (которые установлены для отражения значений сопротивления и реактивного сопротивления питателя) в цепи измерения напряжения.
Падение импеданса модели Z c в реле регулирования напряжения должно быть в состоянии правильно отражать падение напряжения в фидере.
Рисунок 1a - Схемы нагрузки и управления
Рисунок 1b - диаграммы фаз нагрузок и схем управления
Где:
| Основные схемы | Цепи управления | ||
| E S | Отправляющее напряжение | e T | Выходное напряжение трансформатора напряжения |
| E Z | Линейное падение напряжения | e C | Уменьшение напряжения компенсатора |
| E R | Получающее конечное напряжение | e V | Регулируемое напряжение реле |
| R L | Линейное сопротивление | R C | Сопротивление компенсатора |
| X L | Реактивное сопротивление линии | X C | Реактивное сопротивление компенсатора |
| I L | Ток нагрузки | i C | Вторичный ток ТТ |
Реле контроля напряжения теперь приведет к изменению трансформатора в ответ на изменения напряжения на нагрузке на конце фидера, а не только на клеммах трансформаторов на подстанции. Когда нагрузка увеличивается, это будет означать, что краны будут меняться раньше, чем путем измерения только выходного напряжения трансформатора, а выходное напряжение трансформатора будет выше, но на конце нагрузки питателя напряжение будет поддерживаться на желаемом уровне.
Это видно на диаграмме фазора на рисунке 1.
Выходной сигнал трансформатора напряжения e t является отражением E S, напряжением клемм трансформатора зоны. Вычитая из фаз напряжения напряжение на фазе e z, которое пропорционально линейному падению напряжения E Z, результирующее напряжение ev (которое управляет приводным механизмом устройства РПН) будет представлять напряжение нагрузки E R для всех условий, Эта компенсация падения напряжения в линии называется «компенсация падения линии» («LDC»). Обычно он устанавливается как процентное повышение напряжения при определенном значении нагрузки трансформатора.
Таким образом, если LDC равен нулю, реле регулирования напряжения трансформатора будет менять отводы исключительно на напряжение клемм трансформатора. Когда LDC установлен на некотором положительном значении, реле регулирования напряжения трансформатора будет менять краны на основе напряжения клеммы трансформатора, за исключением значения напряжения падения линии.
Типы регуляторов напряжения
Регуляторы
Простейший и наиболее часто используемый метод повышения напряжения на распределительных линиях далеко, где пропускная способность не является проблемой, но где изменение напряжения является чрезмерным (например, сельские питатели) через автоматический трансформатор, как правило, просто (но не точно), называемый «регулятор напряжения» (поскольку, как мы обсудим ниже, существует множество типов регуляторов).
Автотрансформатор имеет одну общую катушку вместо отдельных первичных и вторичных катушек, как с традиционными трансформаторами.
Выходное напряжение может быть увеличено за счет увеличения числа оборотов выходного крана или уменьшения («задержек») за счет меньшего количества оборотов в положении выходного отвода, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 - Регулятор напряжения (автоматический трансформатор)
Отводы автоматически изменяются с помощью переключателя РПН, описанного выше. Другим устройством для управления напряжением, которое может использоваться само по себе или в сочетании с трансформатором, является регулятор, из которых два типа:
- Регуляторы индукционного напряжения
- Регуляторы напряжения катушки
Индукционный регулятор состоит из статора и ротора и сконструирован аналогично индуктивному двигателю с намотанным ротором с гибкими соединениями, идущими от ротора, который не вращается.
Угловое положение (стационарного) вала относительно корпуса статора можно контролировать с помощью редукторного колеса с ручным или моторным приводом.
Регулятор индукционного напряжения
Одна обмотка (статор) шунтируется по линиям, которым необходимо управлять их напряжением, в то время как другая обмотка (ротор) соединена последовательно с грузовой или воздушной линией. В зависимости от относительных угловых положений статора и ротора шунтовая обмотка вызывает напряжение (v 1) в последовательную обмотку, где наведенное напряжение может находиться в фазе с напряжением в системе или может быть до 180 ° не в фазе, В результате выходное напряжение может изменяться по величине между диапазоном:
(V + v 1) до (V - v 1)
где:
- V - входное напряжение
- v 1 - введенное последовательное напряжение
Нормальная трехфазная компоновка имеет тот недостаток, что она вводит фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями при всех значениях, кроме полного повышения и полной выдержки. Это не имеет никакого значения при использовании в отдельных поставках, но исключает его использование в взаимосвязанных сетях.
Регулятор подвижной катушки сконструирован с двумя парами тесно соединенных шунтирующих и последовательных катушек A 1 - S 1 и A 2 - S 2 соответственно, как показано на рисунке 3 ниже.
Рисунок 3 - Схема регулятора подвижной катушки
Четыре катушки установлены на общей магнитной цепи, а движущаяся катушка М расположена поверх них. Движущаяся катушка М коротко замыкается на себя, а в ее пределах перемещается одна или другая из пары неподвижных катушек.
Шунтовые катушки A 1 и A 2 соединены с их добавкой полярности напряжения, а серии катушек S 1 и S 2 имеют свои напряжения в оппозиции. Взаимная индуктивность короткозамкнутой катушки M в верхнем положении уменьшает напряжение на A 1 до минимума и увеличивает его на A 2 до максимума.
В этом случае напряжение, индуцированное в S 1, является минимальным и что в S 2 является максимумом. Диапазон регулирования выходного напряжения зависит от отношений S 2: A 2 и S 1: A 1.
бустеры
Другой менее распространенный метод для небольших корректировок линейных напряжений использует линейные усилительные трансформаторы. Существует два типа соглашений:
- В фазовых бустерных трансформаторах
- Квадратурные (четырехъядерные) усилительные трансформаторы
Трансформатор с регулировкой фазы в фазе используется для ввода переменного напряжения в линейную схему для регулирования напряжения. Это оборудование будет использоваться там, где желательно получить дополнительное управление напряжением на линиях при загрузке, и нет желания покупать новый трансформатор.
Типичная схема обмотки для усилителя в фазе показана на рисунке 4. Активные проводники трехфазной системы обозначены соответственно AA ', BB', CC ', а соответствующие уровни напряжения показаны на фазовой диаграмме.
Рисунок 4 - Устройство обмоток отдельного синфазного стабилизатора напряжения
Трансформаторы трех серий «a» имеют свои вторичные обмотки «b», соединенные в линии A-A ', B-B', C-C '. Первичные обмотки этих трансформаторов «c» возбуждаются от переменных выходов трехфазного трансформатора «e», первичные обмотки которого связаны по линии ABC в конфигурации звезд.
Изменение переключателя 'x' между клеммами d на f изменит напряжение, введенное в линии A-A ', B-B', C-C 'через трансформаторы' a '.
Квадратурные ускорители или модули управления фазным углом обеспечивают напряжение, имеющее основной компонент, равный 900 электрическим, к существующему линейному напряжению. Это достигается за счет объединения напряжений из разных фаз вместо одной фазы.
Общий метод взаимосвязи показан на рисунке 5. Они представляют собой, по существу, вариацию усилителя в фазе, описанного выше.
Рисунок 5 - Обмотка трансформатора с фазовым углом - квадратурный усилитель
Путем перемещения механизма «x» устройства РПН с клеммы «g» на «f» будет увеличено линейное напряжение («повышение»), и при переходе от «g» в «d» линейное напряжение будет уменьшено («доллар» «).
Оборудование контроля фазового угла может потребоваться, если две цепи разных импедансов, несущих переменные нагрузки, соединены в двух точках системы. Начиная с того момента, когда линии соединяются друг с другом, а остальные концы линий отключены, различные сопротивления линии означают, что будет разность фаз между двумя напряжениями на других концах линий, когда каждая из них несет текущий.
Это смещение фазы будет меняться в зависимости от нагрузки на две линии подачи. Когда две питающие линии подключены к системе, разница в напряжениях из-за смещения фаз на их концах приведет к протеканию циркулирующего тока.
Когда в конце одной из этих линий используется квадратурный усилитель, можно изменить распределение тока в питателях и минимизировать любые оборотные токи.
Корректировка коэффициента мощности
В то время как управление напряжением с помощью трансформаторов смены трансформатора является обычным методом в распределительных системах, конденсаторы с коррекцией коэффициента мощности также могут влиять на регулирование напряжений.
Фейсорная диаграмма На рисунке 6 показаны эффекты регулирования напряжения путем добавления конденсаторов к нагрузке и, таким образом, изменения коэффициента мощности.
Значения напряжения, подаваемого без подключенных конденсаторов, показаны в полных линиях (E S) и конденсаторах, что уменьшает угол задержки тока от Φ до Φ 1 в пунктирных линиях (E S1). Обратите внимание, что E S1 меньше E S, т.е. регулировка напряжения меньше.
Рисунок 6 - Фазовая диаграмма напряжения
Для напряжений до подключения конденсаторов:
- OI = ток нагрузки при некорректированном фазовом угле
- OE R = принимаемое напряжение или напряжение нагрузки
- E R E S = падение напряжения в сети из-за линейного тока I
- OE S = передающее конечное напряжение
Когда конденсаторы подключены, компонент «в фазе» тока нагрузки I остается неизменным, но квадратурная составляющая уменьшается, что приводит к новому току нагрузки I.
Предполагая, что напряжение нагрузки ER остается постоянным, тогда:
- OI 1 = ток нагрузки при скорректированном фазовом угле
- OE R = принимаемое напряжение или напряжение нагрузки
- E R E S1 = падение напряжения в сети из-за тока линии I1
- OE S1 = новое передающее конечное напряжение
Можно видеть, что фазовый OE S1 меньше, чем OE S, и поэтому на отправляющем конце требуется более низкое напряжение, чтобы поддерживать постоянное напряжение нагрузки. Нормальная практика заключается в том, чтобы сохранить постоянное напряжение отправки и переключать входные и выходные конденсаторы на приемном конце для регулировки выходного напряжения приемника.
Ссылка // Проектные системы распределения ресурсов Chisholm Institute of TAFE