Úvod do řady výkonových elektronických regulátorů napětí (UPQC) - Aplikace Power Grid

 

Problémy s kvalitou napětí byly vždy důležitým ukazatelem pro hodnocení úrovně služeb energetických společností. Mezi běžné problémy s kvalitou napětí patří vysoké a nízké napětí, blikání napětí a harmonické napětí. Mezi nimi jsou zvláště významné problémy s kvalitou vysokého a nízkého napětí, které přímo ovlivňují uživatelskou zkušenost.

Kolísání zátěže na dlouhých vedeních středního napětí- může způsobit kolísání napětí vedoucí ke změnám výstupního napětí transformátoru. V závažných případech může napětí překročit horní nebo dolní mez. Napájení elektrické sítě se vyznačuje výraznými sezónními vzory zatížení, vysoce koncentrovanými obdobími spotřeby elektřiny, nízkými ročními průměrnými mírami zatížení a velkými rozdíly mezi špičkami -k{4}}napětí na výstupech transformátoru. Během období mimo-špičkové zátěže pracují distribuční transformátory při nízké zátěži, což má za následek vyšší napájecí napětí přesahující normální rozsah provozního napětí (198V~235V). To představuje následující hlavní nebezpečí:

1. Urychluje stárnutí izolace elektrických zařízení;

2. Vysoké napětí zabraňuje provozu kompenzace jalového výkonu, nutí distribuční oblast odebírat jalový výkon ze zdroje energie, což zvyšuje ztráty;

3. ohrožuje bezpečnost elektrické sítě a zařízení a představuje značná skrytá nebezpečí;

4. Způsobuje, že se jádro distribučního transformátoru blíží magnetické saturaci, což má za následek zkreslení napětí a generování harmonických.

Během období špičkového zatížení pracují distribuční transformátory při velkém zatížení, dokonce i přetížení, což vede k nízkému napájecímu napětí. Výstupní napětí transformátoru je nízké a uživatelská napětí jsou výrazně nižší než normální rozsah (198V~235V), což představuje vážný problém s nízkým napětím. Nízké napětí má především následující nebezpečí:

1. Snižuje účinnost napájecích a distribučních zařízení;

2. Některé elektrické spotřebiče nelze normálně používat, což vážně ovlivňuje běžnou výrobu a životnost uživatelů.

 

 

V současné době se výzkum v oblasti-systémů přepínačů odboček pro distribuční transformátory zaměřuje hlavně na přepínače odboček s obloukem-bez{2}}zatížení a -zatížení{4}}přepínačů odboček s obloukem. Vnitrostátní chápání obloukových-free on{7}}přepínačů odboček však není-do hloubky a je stále ve fázi průzkumu. V současné době lze technologii obloukových{10}}přepínačů{11}}při zátěži obecně rozdělit na dva typy: -metody přepínačů odboček při zátěži pomocí mechanických spínačů a bezkontaktní{13}}technologii přepínačů odboček{13}}při zátěži, která přímo nahrazuje-přepínač odboček při zátěži tyristorem.

Mezi hlavní problémy s transformátory měnícími se při -zatížení- patří dlouhé cykly úprav, vysoké náklady, pomalá rychlost odezvy, nízká přesnost ovládání, vysoká míra poruch a velké pracovní zatížení údržby. Proto je naléhavě zapotřebí nový-systém přepínání odboček, který zlepší kvalitu výstupního napětí distribučních transformátorů a zvýší spolehlivost napájení.

 

 

Aby se vyřešily problémy s pomalou rychlostí odezvy, nízkou přesností ovládání, vysokou mírou poruch a velkým pracovním zatížením údržby ve výše uvedených -schématech přepínačů odboček při zátěži, je kreativně přijato sériové zařízení s elektronickým přepínačem odboček. Tento systém zahrnuje vstupní jistič QF1, modul AC/DC, modul DC/AC, nízkonapěťový bypass, injektážní transformátor T1, údržbový bypass KM2, vstupní údržbový spínač měniče QF2 a výstupní údržbový předávací spínač KM1.

 

Místo instalace je znázorněno na obrázku:

Blokové schéma systému

Celý systém je zapojen do série s elektrickou sítí, takže skutečné kompenzační napětí je pouze rozdílem mezi síťovým napětím a cílovým napětím, čímž je dosaženo online kompenzace a obnovy napětí. Výstupní napětí střídače DCAC modulu je připojeno do systému přes injekční transformátor, což umožňuje kompenzaci vysokého a nízkého napětí v síti a také kompenzaci jalového výkonu, zajišťující stabilitu výstupního napětí distribučního transformátoru. Modul ACDC je připojen paralelně k síti, což umožňuje účinnou kompenzaci jalového výkonu systému a skutečně dosahuje více-funkčnosti. Výkonová elektronika se vyznačuje vysokou rychlostí odezvy a vysokou přesností výstupu. Konstrukce údržbového bypassu KM2 zajišťuje spolehlivost napájení zátěže po proudu během údržby systému, což umožňuje nepřerušovanou údržbu. Moduly ACDC i DCAC mají modulární konstrukci, což má za následek malé celkové rozměry, nízkou hmotnost a snadnou údržbu, což snižuje provozní složitost.

 

Existují tři hlavní provozní režimy:

1. Napětí elektrické sítě je normální.

Když je QF1/QF2/KM1 uzavřen, nízkotlaký obtok se uzavře.

Systém monitoruje síťové napětí v reálném čase a nepracuje, když je výstupní napětí distribučního transformátoru normální. Modul ACDC v tomto okamžiku odebírá energii ze sítě, provádí přirozenou rektifikaci a napájí modul DCAC přes DC sběrnici, zatímco řídicí systém zůstává v pohotovostním režimu. Napětí pak dodává energii zátěži přes vstupní jistič QF1 a vinutí vstřikovacího transformátoru T1. Nízkonapěťový bypass se uzavře a chrání injekční transformátor T1.

 

Když je síťové napětí normální, obvod napájení

 

2. Abnormální síťové napětí

Když je QF1/QF2/KM1 zavřený, nízkotlaký obtok je odpojen-.

Síťové napětí je monitorováno v reálném čase. Když je zjištěna abnormalita na výstupním napětí distribučního transformátoru, napěťový bypass se odpojí a modul hlavního obvodu je uveden do provozu. V tomto okamžiku invertor modulu DCAC vydává diferenciální napětí, které je třeba kompenzovat, které je připojeno do systému přes injekční transformátor T1, aby se dosáhlo kompenzace systémového napětí.

 

Napájecí obvod, když je síťové napětí abnormální

 

3. Odstraňování problémů se zařízením

KM2 je zavřený, QF2/KM1 je otevřený a nízkotlaký obtok je uzavřen-.

V případě poruchy systému, aby byla zajištěna nepřetržitá údržba, se uzavře bypassová přípojka KM2 pro přímé napájení zátěže. Poté jsou QF2 a KM1 odpojeny a v tomto okamžiku je systém de-odpojen od napájení, což umožňuje údržbu.

Oprava poruchy zařízení napájecího obvodu

 

 

1. Vysoká účinnost systému a rychlá odezva: Nepřetržitá třífázová kompenzace napětí s dobou odezvy menší nebo rovnou 5 ms;

2. Multi-funkční: Schopné vysokonapěťové a nízkonapěťové kompenzace pro rozvodnou síť, zatímco nadbytečná kapacita může kompenzovat jalový výkon, zlepšit účiník a zvýšit ekonomickou účinnost;

3. Vysoká spolehlivost a redundantní design: Více-úrovňová ochrana, jednoduché obvody, vysoká spolehlivost a nízké nároky na údržbu;

4. Modulární konstrukce výkonové části: Pohodlná údržba, účinně snižuje pracovní zátěž personálu údržby a snižuje náklady na údržbu;

5. Nezávislý design: Sériový napájecí elektronický regulátor napětí je instalován nezávisle venku, což usnadňuje-výstavbu na místě;

6. Údržba bez přerušení napájení: Konstrukce systému umožňuje nepřetržitou údržbu a zajišťuje vysokou spolehlivost a kvalitu následného napájení.

 

 

400V systém, přímá-montáž (montáž na tyč-)

 

Fotky skutečných položek na místě

 

 

Systém 400 V využívá typ přímého připojení;

(2) Systémy 6kV a 10kV používají stupňovitý-typ (400V napájecí systém používá stupňovité{5}}zvýšení a{6}}snižovací transformátory k dosažení online dynamické obnovy napětí vedení vysokého napětí).

Příloha 1: Případová studie 400 V 1

V místě v Bijie, Guizhou, je sezónní zatížení značné, s vysokou spotřebou elektřiny během hlavní sezóny jarních festivalů, což má za následek velké kolísání výstupního napětí transformátoru, dosahující až kolem 200 V, a nízké napětí na výstupu terminálu. Zapojením inteligentního výkonového elektronického regulátoru napětí do série na výstupu transformátoru se výstupní napětí stabilizovalo na 235 V, jak je znázorněno na obrázku níže. To také výrazně zlepšilo napětí na výstupu terminálu.