Fleksibilni prijenosni sustav izmjeničnog napona - potrebe, definicija i vrste

Fleksibilni prijenosni sustav izmjeničnog napona - potrebe, definicija i vrste

Zašto je potreban fleksibilni AC sustav prijenosa?

U konvencionalnom sustavu izmjeničnog napajanja, sposobnost prijenosa izmjenične struje ograničena je s nekoliko čimbenika poput toplinskih ograničenja, prijelazne granice stabilnosti, napona, ograničenja struje kratkog spoja itd. Ta ograničenja definiraju maksimalnu električnu snagu koja se može učinkovito prenijeti kroz dalekovoda bez oštećenja električne opreme i dalekovoda. To se obično postiže izmjenama u rasporedu elektroenergetskog sustava. Međutim, to nije izvedivo i drugi način postizanja maksimalne mogućnosti prijenosa snage bez ikakvih promjena u rasporedu elektroenergetskog sustava. Također uvođenjem uređaja s promjenjivom impedansom poput kondenzatora i prigušnica, cijela energija ili snaga iz izvora ne prenose se u opterećenje, već se dio u tim uređajima pohranjuje kao jalova snaga i vraća u izvor. Stoga je stvarna količina snage koja se prenosi na opterećenje ili aktivna snaga uvijek manja od prividne snage ili neto snage. Za idealan prijenos, aktivna snaga trebala bi biti jednaka prividnoj snazi. Drugim riječima, faktor snage (omjer aktivne snage i prividne snage) trebao bi biti jedinstvo. Tu dolazi uloga fleksibilnog AC sustava prijenosa.



Prije nego što pređemo na pojedinosti o ČINJENICAMA, ukratko o faktoru snage.


Što je faktor snage?

Faktor snage definiran je kao omjer aktivne snage i prividne snage u krugu.





Koji god faktor snage bio, s druge strane, generirajuća snaga trebala bi smjestiti strojeve da isporučuju određeni napon i struju. Generatori moraju biti sposobni izdržati procijenjeni napon i struju proizvedene snage. Vrijednost faktora snage (PF) je između 0,0 i 1,0.

Ako je faktor snage nula, trenutni protok je u potpunosti reaktivan i snaga pohranjena u opterećenju vraća se na svaki ciklus. Kad je faktor snage 1, opterećenje proždire svu struju koju napaja izvor. Općenito, faktor snage izražava se kao vodeći ili zaostali napon.



Ispitni krug faktora snage jedinstva

Krug s napajanjem je 230v, a prigušnica je povezana u seriju. Kondenzatori moraju biti paralelno povezani preko SCR prekidača kako bi se poboljšao faktor snage. Dok je premosnik isključen, prigušnica djeluje kao prigušnica i ista struja će teći u oba otpornika 10R / 10W. CT se koristi kao primarna strana koja je spojena na zajedničku točku otpornika. Druga točka CT-a ide u jednu od uobičajenih točaka DPDT S1 prekidača. Dok se DPDT prekidač pomiče ulijevo, tada se osjeća pad napona proporcionalan struji da bi se povećao napon. Pad napona proporcionalan je zaostaloj struji. Stoga primarni napon s CT-a daje zaostalu struju.


Ako se koristi upravljački krug zasnovan na mikrokontroleru, tada prima referentne vrijednosti nulte struje i uspoređuje se s referentnom vrijednošću nultog napona za izračunavanje faktora snage na temelju njihove vremenske razlike. Dakle, ovisno o potrebnoj vremenskoj razlici br. SCR prekidača su uključeni, čime se prebacuju dodatni kondenzatori dok faktor snage ne bude približno jedinstven.

Prema tome, ovisno o položaju prekidača, može se osjetiti zaostala ili kompenzirana struja, a zaslon u skladu s tim pruža vremensko kašnjenje između napona, struje s prikazom faktora snage.

bez naslova

Što je fleksibilni AC sustav prijenosa (ČINJENICE)?

DO Fleksibilni AC sustav prijenosa odnosi se na sustav koji se sastoji od energetskih elektroničkih uređaja zajedno s uređajima elektroenergetskog sustava za poboljšanje upravljivosti i stabilnosti prijenosnog sustava i povećanje mogućnosti prijenosa snage. Izumom tiristorske sklopke otvorila su se vrata za razvoj uređaja za energetsku elektroniku poznatih kao kontroleri fleksibilnih izmjeničnih sustava (FACTS). Sustav FACT koristi se za osiguravanje upravljanja visokonaponskom stranom mreže ugrađivanjem energetskih elektroničkih uređaja za uvođenje induktivne ili kapacitivne snage u mrežu.

4 vrste kontrolera ČINJENICE

  • Serijski kontroleri: Serijski kontroleri sastoje se od kondenzatora ili reaktora koji uvode napon u seriju s vodom. Oni su uređaji s promjenjivom impedancijom. Njihov je glavni zadatak smanjiti induktivnost dalekovoda. Opskrbljuju ili troše promjenjivu jalovu snagu. Primjeri serijskih kontrolera su SSSC, TCSC, TSSC itd.
  • Shunt kontroleri: Shunt kontroleri sastoje se od uređaja s promjenjivom impedancijom poput kondenzatora ili reaktora koji uvode struju u seriju s vodom. Njihov je glavni zadatak smanjiti kapacitivnost dalekovoda. Ubrizgana struja je u fazi s mrežnim naponom. Primjeri šantovskih regulatora su STATCOM, TSR, TSC, SVC.
  • Kontrolori serije Shunt: Ovi regulatori uvode struju u seriju pomoću serijskih regulatora i napon u ranžiranju pomoću upravljača za šante. Primjer je UPFC.
  • Kontroleri serijske serije : Ovi kontroleri sastoje se od kombinacije serijskih kontrolera sa svakim kontrolerom koji pruža serijsku kompenzaciju i također prenose stvarnu snagu duž linije. Primjer je IPFC.

2 vrste serijskih kontrolera

  • Tiristorski kontrolirani serijski kondenzator (TCSC): Tiristorski upravljani serijski kondenzator (TCSC) koristi silikonski kontrolirane ispravljače za upravljanje serijom kondenzatora povezanih linijom. To omogućuje uslužni program za prijenos veće snage na određenoj liniji. Općenito se sastoji od tiristora u nizu s prigušnicom i spojenih preko kondenzatora. Može raditi u načinu blokiranja gdje se tiristor ne pokreće i struja prolazi samo kroz kondenzator. Može raditi u zaobilaznom načinu rada gdje se struja zaobilazi na tiristor, a cijeli se sustav ponaša kao mreža impedancije šanta.
  • Sinhroni kompenzatori statičke serije : SSSC je jednostavno serijska verzija STATCOM-a. Ne koriste se u komercijalnim aplikacijama kao neovisni kontroleri. Sastoje se od sinkronog izvora napona u nizu s vodom tako da uvodi kompenzacijski napon u seriji s vodom. Oni mogu povećati ili smanjiti pad napona na vodi.

2 paralelna kontrolera

  • Statički varijabilni kompenzatori : Kompenzator statičke varijable najprimitivniji je i prva generacija FACTS regulatora. Ovaj se kompenzator sastoji od brze tiristorske sklopke koja kontrolira reaktor i / ili kondenzatorske banke ranžiranja kako bi se osigurala dinamička kompenzacija šanta. Općenito se sastoje od šantovski povezanih uređaja s promjenjivom impedancijom čiji se izlaz može podesiti pomoću elektroničkih prekidača snage kako bi se u vod stvorio kapacitivni ili induktivni otpor. Može se postaviti na sredinu linije kako bi se povećala maksimalna sposobnost prijenosa snage, a može se postaviti i na kraj linije kako bi se nadoknadile razlike zbog opterećenja.

3 vrste SVC su

  1. TSR (tiristorski preklopni reaktor) : Sastoji se od induktivno spojene prigušnice čija se impedancija postupno kontrolira pomoću tiristorskog prekidača. Tiristor se puca samo pod kutovima od 90 i 180 stupnjeva.
  2. TSC (tiristorski preklopni kondenzator) : Sastoji se od šanta spojenog kondenzatora čija se impedancija postupno kontrolira pomoću tiristora. Način kontrole pomoću SCR-a jednak je onome kod TSR-a.
  3. TCR (tiristorski kontrolirani reaktor) : Sastoji se od indukcijskog priključka prigušnice čija se impedancija kontrolira SCR metodom odgode kuta paljenja, pri čemu se pucanje tiristora kontrolira što uzrokuje varijaciju struje kroz prigušnicu.
  • STATCOM (statički sinkroni kompenzator) : Sastoji se od izvora napona koji može biti izvor istosmjerne energije ili kondenzator ili prigušnica čiji se izlaz može kontrolirati pomoću tiristora. Koristi se za apsorpciju ili stvaranje reaktivne snage.

Serijski kontrolni kontroler - Objedinjeni kontroler protoka snage:

Kombinacija su STATCOM-a i SSSC-a, tako da se oba kombiniraju pomoću zajedničkog istosmjernog izvora i pružaju aktivnu i reaktivnu serijsku kompenzaciju. Upravlja svim parametrima izmjeničnog napajanja.

Stacionarna regulacija napona pomoću SVC-a za fleksibilne prijenosne sustave izmjenične struje

Fleksibilna cir

Za generiranje impulsa napona koji prelaze nulu trebaju nam digitalizirani naponski i strujni signali. Signal napona iz mreže uzima se i mostovskim ispravljačem pretvara u pulsirajuću istosmjernu struju i daje se usporedbi koja generira digitalni signal napona. Slično tome, strujni signal pretvara se u naponski signal uzimajući pad napona struje opterećenja na otporniku. Ovaj AC signal ponovno će se pretvoriti u digitalni signal kao naponski signal. Tada se ovi digitalizirani naponski i strujni signali šalju mikrokontroleru. Mikrokontroler će izračunati vremensku razliku između nultih točaka presijecanja napona i struje, čiji je omjer izravno proporcionalan faktoru snage i određuje raspon snage. Na isti način, pomoću reaktora s preklopnim tiristorima (TSR) mogu se generirati i nul-križni naponski impulsi za poboljšanje stabilnosti napona.

Fleksibilni prijenosni sustav izmjeničnog napona tvrtke SVC

Fleksibilni prijenosni sustav izmjeničnog napona tvrtke SVC

Fleksibilni prijenosni sustav izmjeničnog napona tvrtke SVC

Gornji sklop može se koristiti za poboljšanje faktora snage prijenosnih vodova pomoću SVC-a. Koristi tiristorske kondenzatore (TSC) koji se temelje na kompenzaciji šanta, uredno kontroliranoj od programiranog mikrokontrolera. Ovo je korisno za poboljšanje faktora snage. Ako je induktivno opterećenje povezano, faktor snage zaostaje zbog zaostajanja struje opterećenja. Da bi se to nadoknadilo, priključen je ranžirni kondenzator koji crpi struju koja vodi napon izvora. Tada će se postići poboljšanje faktora snage. Vremensko kašnjenje između nultog napona i nultog strujnog impulsa uredno generiraju operativna pojačala u načinu usporedbe koja se napajaju na mikrokontrolere serije 8051.

Korištenjem kontrolera FACTS može se kontrolirati reaktivna snaga. Subsinkrona rezonancija (SSR) pojava je koja se može povezati sa serijskom kompenzacijom pod određenim nepovoljnim uvjetima. Eliminacija SSR-a može se izvršiti pomoću FACTS kontrolera. Prednosti uređaja FACTS mnoge su poput financijske koristi, povećane kvalitete opskrbe, povećane stabilnosti itd.

Problem fleksibilnog prijenosnog sustava izmjeničnog napona i način da se to riješi

Za fleksibilni prijenos izmjeničnog napajanja , SSD uređaji često su ugrađeni u krugove koji se koriste za poboljšanje faktora snage i za podizanje granica AC sustava prijenosa. Međutim, glavni nedostatak je taj što su ovi uređaji nelinearni i induciraju harmonike u izlaznom signalu sustava.

Da biste uklonili harmonike stvorene zbog uključivanja energetskih elektroničkih uređaja u sustav izmjeničnog naizmjeničnog napona, potrebno je koristiti aktivne filtre koji mogu biti filtri struje ili naponi. Prvi uključuje stvaranje AC sinusoidnog. Tehnika je bilo izravno kontrolirati struju ili kontrolirati izlazni napon kondenzatora filtra. Ovo je metoda regulacije napona ili neizravne struje. Filteri s aktivnom snagom ubrizgavaju struju koja je jednake veličine, ali fazno suprotna od harmoničke struje koju vuče opterećenje, tako da se ove dvije struje međusobno poništavaju, a izvorna struja je potpuno sinusna. Aktivni filtri snage uključuju energetske elektroničke uređaje za proizvodnju komponenata harmonijske struje koje poništavaju komponente harmonične struje izlaznog signala zbog nelinearnih opterećenja. Općenito se aktivni filtri snage sastoje od kombinacije izoliranog bipolarnog tranzistora i diode koje napaja kondenzator istosmjerne sabirnice. Aktivnim filtrom upravlja se metodom neizravne struje. IGBT ili Bipolarni tranzistor s izoliranim vratima je naponski kontrolirani bipolarni aktivni uređaj koji uključuje značajke i BJT-a i MOSFET-a. Za sustav izmjeničnog napajanja izmjenični aktivni filtar može eliminirati harmonike, poboljšati faktor snage i uravnotežiti opterećenja.

Upravljanje napajanjem transformatora

Izjava o problemu:

1. Kronični visoki napon najčešće se može pripisati prekomjernoj korekciji pada napona na komunalnom prijenosnom i distribucijskom sustavu. Pad napona na električnim vodičima česta je situacija bilo gdje. No, na mjestima s niskom gustoćom električnog opterećenja, kao što su prigradska i ruralna područja, dugački vod vodiča povećava problem.

2. Impedancija dovodi do smanjenja napona duž duljine vodiča kako se protok struje povećava kako bi udovoljio potražnji. Da bi korigirao pad napona, uslužni program koristi regulatore napona za promjenu slavine pod opterećenjem (OLTC) i regulatore napona za kompenzaciju pada napona (LDC) za pojačavanje (podizanje) ili smanjivanje napona.

3. Kupci najbliži OLTC-u ili LDC-u mogu iskusiti prenapon dok komunalno poduzeće pokušava prevladati pad napona vodiča za one kupce na udaljenom kraju linije.

4. Na mnogim se mjestima utjecaj pada napona pogođenog opterećenjem vidi kao dnevne fluktuacije koje rezultiraju najvišim nivoima napona u vrijeme najniže potražnje opterećenja.

5. Zbog vremenskih promjena opterećenja i širenja, nelinearnost uzrokuje velike smetnje, ući će u sustav koji će ući i u potrošačke vodove, a cijeli sustav je nezdrav.

6. Manje tipičan uzrok problema visokog napona uzrokuju lokalni transformatori koji su podešeni da pojačavaju napon kako bi nadoknadili smanjenu razinu napona. To se najčešće događa u objektima s velikim opterećenjima na kraju razvodnih vodova. Kada rade velika opterećenja, održava se normalna razina napona, ali kada se opterećenja isključe, razine napona se povećavaju.

7. Tijekom čudnih događaja transformator izgara zbog preopterećenja i kratkog spoja u njihovom namotu. Također, temperatura ulja se povećava zbog povećanja razine struje koja teče kroz njihove unutarnje namote. To rezultira neočekivanim porastom napona, struje ili temperature u distribucijskom transformatoru.

8. Električni uređaji dizajnirani su da rade na određenom standardnom naponu za proizvod kako bi se postigle određene razine performansi, učinkovitosti, sigurnosti i pouzdanosti. Rukovanje električnim uređajem iznad navedenog raspona napona može dovesti do problema kao što su kvar, isključenje, pregrijavanje, preuranjeni kvar itd. Na primjer, može se očekivati ​​kraći radni vijek tiskane ploče kada radi iznad nazivnog napona za duga razdoblja.

Transformator

Transformator

Riješenje:

  1. Dizajn sustava temeljenog na mikrokontroleru je nadgledanje kolebanja napona na ulaznoj / izlaznoj strani transformatora i prikupljanje podataka u stvarnom vremenu.
  2. Razvoj automatske izmjene slavine transformatora pomoću servo / koračnih motora.
  3. Sustav bi trebao podići alarm za vrijeme praga napona ili u nuždi.
  4. Sustav bi trebao biti pouzdan, robustan.
  5. Sustav se može ugraditi na vanjske transformatore.
  6. Dizajn kontinuiranog praćenja temperature ulja u distribucijskim transformatorima usporedit će se prema nazivnim vrijednostima i pobrinut će se odgovarajuće djelovanje.
  7. Korištenje uređaja kao što su Automatski napon stabilizira (AVR-ovi), Stabilizatori energetskog sustava, ČINJENICE itd. U mreži elektroenergetskog sustava.

Tehnička izvedivost:

Sustav za bilježenje podataka na bazi mikrokontrolera (MDLS):

MDLS ne zahtijeva dodatni hardver i omogućuje odabir količine podataka i vremenskih intervala između njih. Prikupljeni podaci mogu se lako izvesti na računalo putem serijskog porta. MDLS je vrlo kompaktan jer zapošljava nekoliko integriranih krugova. Odabrani MDLS dizajn trebao bi zadovoljiti sljedeće zahtjeve

  1. Trebao bi se lako programirati.
  2. Korisnik mora biti u mogućnosti odabrati stope mjerenja.
  3. Trebao bi napraviti sigurnosnu kopiju podataka kad je sys napajanje trenutno prekinuto ili u potpunosti uklonjeno.
  4. Trebao bi biti u mogućnosti izvesti podatke na računalo putem serijskog priključka.
  5. Trebao bi biti jednostavan i jeftin.

Nadam se da ste iz gornjeg članka razumjeli koncept fleksibilnog izmjeničnog prijenosa. Ako imate pitanja u vezi s ovim konceptom ili električnim i elektronički projekti ostavite odjeljak komentara ispod.

Foto kredit