Регулатори на напрежението, използвани за управление на напрежението в края на разпределителното подаващо устройство

Дефектнотокова защита, свързване и тестване (Юли 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Въведение в контрола на напрежението

Съществуват три основни метода за управление на напрежението в края на разпределителното подаващо устройство - Използвайки контролно оборудване за промяна на напрежението в захранващия край на захранващото устройство или в края на натоварването и чрез контролиране на тока в линията чрез смяна на мощността фактор.

Регулатори на напрежението Използвано управление Напрежението в края на разпределителното подаващо устройство (на снимка: Quad бустер, който регулира изходното напрежение до определено ниво, кредит: Wilson Transformer Company)

При източника на предаване напрежението се контролира от регулаторите на напрежението на генераторите. Оборудването за контрол на напрежението, свързано или към захранващия край, или към края на захранващото устройство, включва:

  1. Изключващи трансформатори,
  2. Трансформатори за смяна на кран,
  3. Бустер трансформатори,
  4. Преместващите регулатори на намотките,
  5. Индукционни регулатори.

Текущите управляващи устройства, предназначени да контролират фактора на мощността, са или статични, или ротационни кондензатори. Ротационните кондензатори рядко се използват винаги в модемните системи за захранване и няма да бъдат обсъждани.

Оборудване за променливо напрежение

Трансформаторите с променлив ток са конструирани така, че изходното напрежение може да се регулира чрез превключвател, за да се увеличи или намали напрежението.

Превключвателите могат да бъдат проектирани така, че да не носят нито един ток в момента, когато се променя стойността на напрежението ( превключвател за изключване на товара ) или да носят пълния номинален ток ( превключвател за товар ).

Обикновено напрежението се променя на стъпки от номиналното напрежение - обикновено 2.5% за разпределение (22/11 kV до 400 волта) трансформатори, но по-фини, например 1.25 - 1.5% за трансформатори в предавателни подстанции с пълен обхват на регулиране до ± 10 % от номиналното изходно напрежение.

Това означава, че за напрежение от 11 kV напрежението на захранващия край може да бъде между 9, 9 kV и 12, 1 kV .

Четките за превключване при товар гарантират, че няма прекъсване на електрозахранването по време на промяната на стойността на напрежението и вследствие на това се предпочита, въпреки че те са много по-скъпи. Когато са инсталирани превключватели за разтоварване на разстояние, захранването трябва да бъде прекъснато за времето, необходимо за промяна на настройката на напрежението.

Обикновено трансформаторите на зони и предавателни станции са снабдени с превключватели за натоварване при натоварване, поради много голям брой клиенти, които биха били засегнати, ако трябваше да бъдат изключени всеки път, когато трябваше да се извърши промяна.

Основните елементи на товара и компенсаторните вериги, използвани за автоматично управление на превключвател за товари, са показани на фигура 1.

По същество тя се състои от реле за наблюдение на напрежението, което ще задейства двигателя на превключвателя за автоматично преместване на позицията на кранчето нагоре или надолу, тъй като напрежението се променя от зададеното желано напрежение. Това зададено ниво обикновено се нарича " плаващо напрежение " на трансформатора или подстанцията.

Релето за напрежение разпознава както изходното напрежение на трансформатора, така и компенсаторното напрежение, което отразява очакваната капка в подаващото устройство, както е показано по-долу.

За да разберете как работи системата, първо разгледайте най-простия случай, когато изходното напрежение на трансформатора задвижва релето .

Изходът на трансформатора се измерва от трансформатора на напрежение. Ако изходното напрежение падне извън зададеното ниво ("плаващо напрежение"), което се дължи на увеличаване на натоварването, релето за регулиране на напрежението ще активира превключвателя и ще промени мястото на включване на трансформатора, за да се повиши напрежението и да се върне изходното напрежение до желаното ниво .

Обратно, при натоварване на товара, изходното напрежение ще започне да се покачва, а релето за регулиране на напрежението ще накара трансформатора да промени едно натискане назад, за да намали напрежението и отново да го върне на желаното ниво.

Също така можем да компенсираме спада на подаващите устройства, излизащи от подстанцията, като циркулираме изхода на токовия трансформатор чрез регулируеми стойности на съпротивлението и съпротивлението (които са зададени така, че да отразяват стойностите на съпротивлението и съпротивлението на подаващото устройство) в схемата за наблюдение на напрежението.

Спадът на модела импеданс Z c в релето за регулиране на напрежението трябва да отразява спада на напрежението в подаващото устройство, ако е правилно настроен.

Фигура 1а - схеми на натоварване и управление

Фигура 1b - Фазорни диаграми на веригите за натоварване и управление

Където:

Основни схеми Контролни схеми
E SИзпращащо крайно напрежениеe TИзходно напрежение на трансформатор на напрежение
E ZНамаляване на мрежовото напрежениеe CНамаляване на напрежението на компенсатора
E RПолучаване на крайно напрежениеe VРегулиране на напрежението на релето
R LСъпротивление на линиятаR CСъпротивление на компенсатора
X LЛинейно съпротивлениеX CКомпенсаторно съпротивление
Аз съмЗаредете токi CТоков вторичен ток

Релето за засичане на напрежението сега ще причини трансформатор да промени крановете в отговор на колебанията в напрежението при натоварването в края на подаващото устройство, а не само на клемите на трансформаторите в подстанцията. Когато товарът се увеличава, това би означавало, че крановете ще се променят по-рано, отколкото чрез наблюдение само на изходното напрежение на трансформатора, а изходното напрежение на трансформатора ще бъде по-високо, но в края на захранващото устройство напрежението ще се поддържа на желаното ниво.

Това може да се види във фазова диаграма на фигура 1.

Изходът на трансформатора на напрежението e t е отражение на E S, напрежението на зоната на трансформаторната зона. Чрез изваждане от фазовото напрежение на фаза на напрежението, което е пропорционално на падащото напрежение на напрежението E Z, резултантното напрежение ev (което управлява механизма на задвижване на превключвателя) ще представлява натоварващото напрежение E R за всички условия,

Тази компенсация за спада на напрежението в линията се нарича "компенсация на линията" ("LDC") . Обикновено се определя като процентно усилване на напрежението при определена стойност на натоварването на трансформатора.

Накратко, ако LDC е нула, релето за регулиране на напрежението на трансформатора ще промени захранването само на напрежението на трансформаторния терминал. Когато LDC е настроен на някаква положителна стойност, релето за регулиране на напрежението на трансформатора ще промени батериите на базата на напрежението на трансформаторния терминал, по-малко от стойността на напрежението на изпускане на линията.

Видове регулатори на напрежението

регулатори

Най-простият и най-често използван метод за повишаване на напрежението по разпределителните линии, където капацитетът не е проблем, но където вариацията на напрежението е прекомерна (напр. Селскостопански захранващи устройства), се извършва чрез автоматичен трансформатор, обикновено просто (но не точно) "регулатор на напрежението" (защото, както ще разгледаме по-долу, има много видове регулатори).

Автомобилният трансформатор има една обща намотка вместо отделни първични и вторични намотки, както при традиционните трансформатори.

Изходното напрежение може да се увеличи, като има повече завъртания на изходния кран или намален ("изкривен"), като има по-малко завои в изходното положение на кранчето, както е показано на фигура 2.

Фигура 2 - Регулатор на напрежението (автотрансформатор)

Кранчетата се променят автоматично от описания по-горе превключвател за натоварване. Друго устройство за управление на напрежението, което може да се използва самостоятелно или във връзка с трансформатор, е регулатор, от който съществуват два типа:

  • Индукционни регулатори на напрежението
  • Регулатори на напрежение на серпентините

Индукционният регулатор се състои от статор и ротор и е конструиран по подобен начин на индукционния двигател на навития ротор с гъвкави връзки, идващи от ротора, който не се върти.

Ъгловото положение на (неподвижния) вал по отношение на корпуса на статора може да се контролира посредством ръчно или моторно задвижвано колело.

Индукционен регулатор на напрежението

Една намотка (статор) е свързана с шунт през линиите, които се нуждаят от контролиране на напрежението, докато другата намотка (ротор) е свързана последователно с товара или въздушната линия. В зависимост от относителните ъглови позиции на статора и ротора, шунтиращата намотка предизвиква напрежение (v1) в серийната намотка, където индуцираното напрежение може да бъде във фаза със системното напрежение или може да бъде до 180 ° от фаза,

Резултатът е, че изходното напрежение може да варира в размер между обхвата:

(V + v 1 ) до (V - v 1 )

където:

  • V е входното напрежение
  • v 1 е инжектираното серийно напрежение

Нормалното трифазно устройство има недостатъка, че въвежда фазово отместване между входното и изходното напрежение при всички стойности, с изключение на пълното усилване и пълния док . Това няма никакво значение, когато се използва за индивидуално снабдяване, но изключва използването му на взаимосвързани мрежи.

Регулатор на движеща се бобина е конструиран с две двойки близко свързани двойки и серийни бобини A 1 - S 1 и A 2 - S 2 съответно, както е показано на фигура 3 по - долу.

Фигура 3 - Обработка на регулатор на подвижна бобина

Четирите намотки са монтирани на обща магнитна верига и на върха им е поставена движеща семолка М. Подвижната бобина М е късо съединение в себе си и в нейните граници на движение се намира една или друга двойка неподвижни намотки.

Шунтовите бобини А1 и А2 са свързани с тяхната добавка за полярна полярност, а серийните намотки S1 и S2 имат напрежение в противоположност. Взаимната индуктивност на късо съединение намотка M, когато е в горната позиция, намалява напрежението в А1 до минимум и се увеличава, че през А2 до максимум.

В този случай напрежението, индуцирано в S1, е минимално и това в S2 е максимално. Диапазонът на управление на изходното напрежение зависи от съотношенията на S 2 : A 2 и S 1 : A 1 .

стимулатори

Друга по-рядка често срещана техника за извършване на малки настройки на линейно напрежение използва линейни трансформатори. Съществуват два типа споразумения:

  1. В трансформатори за фазово усилване
  2. Квадратура (четири) бустер трансформатори

Функционален трансформатор за регулиране на фазите се използва за впръскване на променливо напрежение в електрическа верига за регулиране на напрежението . Това оборудване ще бъде използвано там, където е желателно да се получи допълнителен контрол на напрежението по линиите, когато се натоварват, и няма желание да се закупи нов трансформатор.

Типична схема на намотката за усилвател на фазата е показана на фигура 4. Активните проводници на трифазната система са обозначени съответно с AA ', BB', CC ' и съответните нива на напрежението са показани на фазовата диаграма.

Фигура 4 - Настройка на намотката на отделен трансформатор за напрежение, регулиращ напрежението в напрежение

Три серийни трансформатора "a" имат вторичните си намотки "b", свързани в линиите A-A ', B-B', C-C '. Първичните намотки на тези трансформатори "c" се възбуждат от променливите изходи на трифазния трансформатор "е", чиито първични намотки са свързани през линия ABC в звездна конфигурация.

Промяната на превключвателя "x" между клемите "d" и "f" ще промени напрежението, инжектирано в линиите A-A ', B-B', C-C 'през трансформаторите "a".

Устройствата за усилване на квадратура или блоковете за фазово ъглово управление впръскват напрежение с основен компонент при 900 електрически към съществуващото мрежово напрежение. Това се постига чрез комбиниране на напрежения от различни фази вместо една и съща фаза .

Общ метод за взаимно свързване е показан на фигура 5. Те са по същество вариант на усилвателя във фаза, описан по-горе.

Фигура 5 - Настройка на навиване на трансформатор за фазов ъгъл на преместване - квадратурен усилвател

Чрез преместване на механизма "x" от терминала "g" на "f" ще се увеличи ("boost") и когато преминавате от "g" на "d" ").

Може да се изисква оборудване за фазово регулиране на ъгъла, когато две вериги с различни импеданси, носещи променливи товари, са свързани в две точки на системата . Започвайки от точката, в която линиите имат своите краища свързани помежду си и другите краища на линиите са разединени, различните импеданси на линиите означават, че ще има фазова разлика между двете напрежения в другите краища на линиите, текущ.

Това изместване на фазите ще варира, тъй като натоварването на двете линии на захранващото устройство варира. Когато двете захранващи линии са свързани в системата, разликата в напреженията, дължаща се на фазовото преместване в техните краища, ще доведе до протичане на циркулационен ток.

Когато се използва усилвател на квадратура в края на една от тези линии , е възможно да се промени разпределението на тока в захранващите устройства и да се сведат до минимум циркулиращите токове .

Корекция на фактора на мощността

Докато управлението на напрежението чрез трансформатори с променлив ток е обичайният метод в разпределителните системи, коригиращите кондензатори на фактора на мощността също могат да окажат влияние върху регулирането на напрежението .

Фазовата диаграма Фигура 6 илюстрира ефектите върху регулирането на напрежението чрез добавяне на кондензатори към товара и по този начин промяна на фактора на мощността .

Стойностите на напрежението, доставено без кондензатори, са показани с пълни линии (E S ) и с кондензатори, които намаляват ъгъла на текущото закъснение от Φ до Φ 1, с пунктирани линии (E S1 ). Забележете как E S1 е по-малък от E S, т.е. регулирането на напрежението е по-малко.

Фигура 6 - Фазова диаграма на напрежението

За напреженията преди свързването на кондензаторите:

  • OI = ток на натоварване при некоригиран фазов ъгъл
  • OE R = напрежение на приемане или натоварване
  • E R E S = спад в напрежението на линията, дължащ се на тока на линията I
  • OE S = изпращане на крайното напрежение

Когато кондензатори са свързани "в фаза" компонент на натоварване ток I остава същата, но квадратура компонент е намалена, което води до нов товар ток I.

Ако се приеме, че натоварващото напрежение ER остава постоянно, то:

  • OI 1 = натоварващ ток при коригиран фазов ъгъл
  • OE R = напрежение на приемане или натоварване
  • E R E S1 = спад в напрежението на линията вследствие на тока на линията I1
  • OE S1 = ново крайно напрежение за изпращане

Може да се види, че фазорът OE S1 е по-малък от OE S и по този начин се изисква по-ниско напрежение в края на изпращането, за да се поддържа постоянно напрежение на натоварването. Нормалната практика е постоянното напрежение да се поддържа постоянно и кондензаторите да се включват и изтласкват в приемния край, за да се регулира крайното напрежение на приемника.

Референция // Проектиране на разпределителни системи от Chisholm Institute of TAFE

Свързани електрически ръководства и статии

ТЪРСЕНЕ: Статии, софтуер и ръководства