Úvod do série výkonových elektronických regulátorov napätia (UPQC) - Aplikácia napájacej siete

 

Problémy s kvalitou napätia boli vždy dôležitým ukazovateľom pre hodnotenie úrovne služieb spoločností dodávajúcich energiu. Bežné problémy s kvalitou napätia zahŕňajú vysoké a nízke napätie, blikanie napätia a harmonické napätie. Medzi týmito problémami s kvalitou vysokého a nízkeho napätia sú obzvlášť významné a priamo ovplyvňujú používateľskú skúsenosť.

Zmeny zaťaženia na dlhých vedeniach stredného napätia- môžu spôsobiť kolísanie napätia, čo vedie k zmenám výstupného napätia transformátora. V závažných prípadoch môže napätie prekročiť hornú alebo dolnú hranicu. Dodávka elektrickej siete sa vyznačuje výraznými sezónnymi vzormi zaťaženia, obdobiami vysoko koncentrovanej spotreby elektrickej energie, nízkymi ročnými priemernými mierami zaťaženia a veľkými rozdielmi medzi špičkovými -až{4}} napätiami na výstupoch transformátorov. Počas obdobia mimo{6}}špičkového zaťaženia fungujú distribučné transformátory pri nízkej záťaži, čo vedie k tomu, že vyššie napájacie napätie prekračuje normálny rozsah prevádzkového napätia (198V~235V). To predstavuje nasledujúce hlavné nebezpečenstvá:

1. Urýchľuje starnutie izolácie elektrických zariadení;

2. Vysoké napätie zabraňuje prevádzke kompenzácie jalového výkonu, čím núti distribučnú oblasť čerpať jalový výkon zo zdroja energie, čím sa zvyšujú straty;

3. ohrozuje bezpečnosť elektrickej siete a zariadení, čo predstavuje významné skryté nebezpečenstvá;

4. Spôsobuje, že jadro distribučného transformátora sa priblíži k magnetickej saturácii, čo má za následok skreslenie napätia a tvorbu harmonických.

Počas obdobia špičkového zaťaženia distribučné transformátory pracujú pri veľkom zaťažení, dokonca preťažení, čo vedie k nízkemu napájaciemu napätiu. Výstupné napätie transformátora je nízke a následné užívateľské napätia sú výrazne nižšie ako normálny rozsah (198V~235V), čo predstavuje vážny problém s nízkym napätím. Nízke napätie má hlavne tieto nebezpečenstvá:

1. Znižuje účinnosť napájacích a distribučných zariadení;

2. Niektoré elektrické spotrebiče nemožno normálne používať, čo vážne ovplyvňuje bežnú výrobu a životnosť používateľov.

 

 

V súčasnosti sa výskum v oblasti-systémov prepínačov odbočiek so záťažou pre distribučné transformátory zameriava najmä na prepínače odbočiek s oblúkom-bez{2}}nabíjania a{3}}zapínaním{4}}prepínačov odbočiek s oblúkom. Domáce chápanie oblúkových-free on{7}}prepínačov odbočiek však nie je-do hĺbky a je stále v štádiu prieskumu. V súčasnosti možno technológiu prepínača odbočiek{10}}oblúkového typu so zapnutým{11}}záťažom vo všeobecnosti rozdeliť na dva typy: metódy prepínača odbočiek so zapnutým{12}}záťažom pomocou mechanických spínačov a bezkontaktnú{13}}technológiu prepínača so zapnutým{11}}záťažom, ktorá priamo nahrádza-prepínač odbočiek pri zaťažení tyristorom.

Medzi hlavné problémy s transformátormi meniacimi sa pri -nabíjaní odpichov{1}} patria dlhé cykly úprav, vysoké náklady, pomalá rýchlosť odozvy, nízka presnosť riadenia, vysoká miera zlyhania a veľké pracovné zaťaženie údržby. Preto je naliehavo potrebný nový-systém prepínania odbočiek na zlepšenie kvality výstupného napätia distribučných transformátorov a zvýšenie spoľahlivosti napájania.

 

 

Na riešenie problémov s pomalou rýchlosťou odozvy, slabou presnosťou ovládania, vysokou mierou zlyhania a veľkým pracovným zaťažením údržby vo vyššie uvedených-schémach prepínačov odbočiek pri zaťažení sa kreatívne používa sériový výkonný elektronický prepínač odbočiek. Tento systém zahŕňa vstupný istič QF1, modul AC/DC, modul DC/AC, nízkonapäťový bypass, vstrekovací transformátor T1, údržbový bypass KM2, vstupný údržbový spínač meniča QF2 a výstupný údržbový prepínač KM1.

 

Miesto inštalácie je znázornené na obrázku:

Bloková schéma systému

Celý systém je zapojený do série s napájacou sieťou, takže skutočné kompenzačné napätie je iba rozdiel medzi sieťovým napätím a cieľovým napätím, čím sa dosiahne online kompenzácia a obnovenie napätia. Výstupné napätie meniča DCAC modulu je privedené do systému cez vstrekovací transformátor, čo umožňuje kompenzáciu vysokého a nízkeho napätia v sieti, ako aj kompenzáciu jalového výkonu, čím sa zabezpečuje stabilita výstupného napätia distribučného transformátora. Modul ACDC je zapojený paralelne so sieťou, čo umožňuje efektívnu kompenzáciu jalového výkonu systému a skutočne dosahuje viacúčelovú funkčnosť. Výkonová elektronika sa vyznačuje vysokou rýchlosťou odozvy a vysokou presnosťou výstupu. Dizajn údržbového bypassu KM2 zaisťuje spoľahlivosť napájacieho zdroja záťaže počas údržby systému, čo umožňuje neprerušovanú údržbu. Moduly ACDC aj DCAC majú modulárny dizajn, výsledkom čoho sú malé celkové rozmery, nízka hmotnosť a jednoduchá údržba, čím sa znižuje prevádzková zložitosť.

 

Existujú tri hlavné prevádzkové režimy:

1. Napätie elektrickej siete je normálne.

Keď je QF1/QF2/KM1 zatvorený, nízkotlakový-obtok je uzavretý.

Systém monitoruje sieťové napätie v reálnom čase a nepracuje, keď je výstupné napätie distribučného transformátora normálne. V tomto čase modul ACDC odoberá energiu zo siete, vykonáva prirodzené usmernenie a napája modul DCAC cez zbernicu DC, pričom riadiaci systém zostáva v pohotovostnom režime. Napätie potom dodáva energiu do záťaže cez vstupný istič QF1 a vinutie vstrekovacieho transformátora T1. Nízkonapäťový bypass sa zatvorí a ochráni vstrekovací transformátor T1.

 

Keď je sieťové napätie normálne, napájací obvod

 

2. Abnormálne sieťové napätie

Keď je QF1/QF2/KM1 zatvorený, nízkotlakový-obtok je odpojený.

Sieťové napätie je monitorované v reálnom čase. Keď sa zistí abnormalita na výstupnom napätí distribučného transformátora, napäťový bypass sa odpojí a modul hlavného obvodu sa uvedie do prevádzky. V tomto čase invertor modulu DCAC vydáva diferenciálne napätie, ktoré je potrebné kompenzovať, ktoré je pripojené do systému cez vstrekovací transformátor T1, aby sa dosiahla kompenzácia systémového napätia.

 

Napájací obvod, keď je sieťové napätie abnormálne

 

3. Riešenie problémov so zariadením

KM2 je zatvorený, QF2/KM1 je otvorený a nízkotlakový-obtok je zatvorený.

V prípade poruchy systému, aby sa zabezpečila neprerušovaná údržba, sa premostenie KM2 uzavrie, aby bolo možné priamo napájať záťaž. Potom sú QF2 a KM1 odpojené a v tomto bode je systém odpojený od napájania-, čo umožňuje údržbu.

Oprava poruchy zariadenia napájacieho obvodu

 

 

1. Vysoká účinnosť systému a rýchla odozva: Nepretržitá trojfázová kompenzácia napätia s dobou odozvy 5 ms alebo menej;

2. Multi-funkčné: Schopné vysokonapäťovej a nízkonapäťovej kompenzácie pre elektrickú sieť, pričom nadbytočná kapacita môže kompenzovať jalový výkon, zlepšiť účinník a zvýšiť ekonomickú efektívnosť;

3. Vysoká spoľahlivosť a redundantný dizajn: Viac{1}}úrovňová ochrana, jednoduché obvody, vysoká spoľahlivosť a nízke nároky na údržbu;

4. Modulárny dizajn výkonovej časti: Pohodlná údržba, efektívne zníženie pracovného zaťaženia personálu údržby a zníženie nákladov na údržbu;

5. Nezávislý dizajn: Sériový napájací elektronický regulátor napätia je inštalovaný samostatne vonku, čo uľahčuje-výstavbu na mieste;

6. Údržba bez prerušenia napájania: Konštrukcia systému umožňuje neprerušovanú údržbu, zaisťuje vysokú spoľahlivosť a kvalitu následného napájania.

 

 

400 V systém, dizajn s priamou-montážou (na tyč-montáž)

 

Fotografie skutočných položiek na mieste

 

 

400V systém využíva typ priameho pripojenia;

(2) Systémy 6kV a 10kV využívajú typ stupňovania-(400V napájací systém používa transformátory stupňovania{5}}nahor a{6}}znižovania na dosiahnutie online dynamického obnovenia napätia vedení vysokého napätia).

Príloha 1: Prípadová štúdia 400 V 1

Na mieste v Bijie, Guizhou, je sezónne zaťaženie značné, s vysokou spotrebou elektriny počas hlavnej sezóny jarných sviatkov, čo má za následok veľké kolísanie výstupného napätia transformátora, dosahujúceho až okolo 200 V, a nízkeho napätia na výstupe terminálu. Zapojenie inteligentného výkonového elektronického regulátora napätia do série na výstup transformátora stabilizovalo výstupné napätie na 235V, ako je znázornené na obrázku nižšie. To tiež výrazne zlepšilo napätie na výstupe terminálu.