Fleksibelt AC-overføringssystem - behov, definisjon og typer

Hvorfor er det nødvendig med et fleksibelt vekselsystem?

I et konvensjonelt vekselstrømsoverføringssystem er evnen til å overføre vekselstrøm begrenset av flere faktorer som termiske grenser, forbigående stabilitetsgrense, spenningsgrense, kortslutningsstrømgrense osv. Disse grensene definerer den maksimale elektriske effekten som effektivt kan overføres gjennom uten å forårsake skade på elektrisk utstyr og overføringslinjer. Dette oppnås normalt ved å bringe endringer i kraftsystemoppsettet. Dette er imidlertid ikke mulig og en annen måte å oppnå maksimal kraftoverføringsevne uten noen endringer i kraftsystemoppsettet. Også med introduksjonen av enheter med variabel impedans som kondensatorer og induktorer overføres ikke hele energien eller kraften fra kilden til belastningen, men en del lagres i disse enhetene som reaktiv effekt og returneres til kilden. Dermed er den faktiske mengden kraft som overføres til lasten eller den aktive effekten alltid mindre enn den tilsynelatende effekten eller nettoeffekten. For ideell overføring, bør den aktive kraften være lik den tilsynelatende kraften. Med andre ord, kraftfaktoren (forholdet mellom aktiv kraft og tilsynelatende kraft) skal være enhet. Det er her rollen som et fleksibelt vekselstrømsoverføringssystem kommer.

Før vi går til detaljer om FAKTA, la oss orientere om effektfaktoren.

Hva er Power Factor?

Effektfaktoren er definert som forholdet mellom aktiv effekt og tilsynelatende effekt i kretsen.

Uansett hvilken effektfaktor er, derimot, skal genereringskraften plassere maskiner til å levere en spesifikk spenning og strøm. Generatorene må ha evnen til å tåle den vurderte spenningen og strømmen til produsert kraft. Effektfaktorverdien (PF) er mellom 0,0 og 1,0.

Hvis effektfaktoren er null, er strømmen fullstendig reaktiv, og kraften som er lagret i lasten, går tilbake til hver syklus. Når effektfaktoren er 1, blir hele strømmen som leveres av kilden, fortært av lasten. Generelt uttrykkes effektfaktoren som ledende eller forsinket spenning.

Unity Power Factor Test Circuit

Kretsen med strømforsyning er 230v og en choke er koblet i serie. Kondensatorer må kobles parallelt gjennom SCR-brytere for å forbedre effektfaktoren. Mens by-pass-bryteren er av, fungerer choken som en induktor, og den samme strømmen vil strømme i begge 10R / 10W-motstandene. En CT brukes som den primære siden som er koblet til motstandens felles punkt. Det andre punktet i CT går til et av de vanlige punktene i en DPDT S1-bryter. Mens DPDT-bryteren flyttes til venstre, blir spenningsfallet proporsjonalt med strømmen registrert for å utvikle økt spenning. Spenningsfallet er proporsjonalt med den forsinkede strømmen. Dermed gir primærspenningen fra CT forsinket strøm.

Hvis brukt mikrokontrollerbasert styringskrets mottar null strømreferanser og sammenlignes med nullspenningsreferansen for å beregne effektfaktoren basert på deres tidsforskjell. Så avhengig av tidsforskjellen som kreves nei. av SCR-brytere er slått på, og derved bytter ekstra kondensatorer til effektfaktoren er nær enhet.

Avhengig av bryterposisjonen, kan man således oppdage den forsinkede strømmen eller den kompenserte strømmen, og skjermen gir deretter tidsforsinkelsen mellom spenninger, strøm med effektfaktordisplay.

Hva er Flexible AC Transmission System (FACTS)?

TIL Fleksibelt vekselstrømsoverføringssystem refererer til systemet som består av kraftelektroniske enheter sammen med kraftsystemenheter for å forbedre overføringssystemets kontrollerbarhet og stabilitet og øke kapasiteten for kraftoverføring. Med oppfinnelsen av tyristorbryteren, åpnet døren for utvikling av kraftelektroniske enheter kjent som Flexible AC transmission systems (FACTS) controllers. FACT-systemet brukes til å gi kontrollerbarheten til høyspenningssiden av nettverket ved å inkorporere kraftelektroniske enheter for å introdusere induktiv eller kapasitiv kraft i nettverket.

4 typer FAKTA-kontrollere

• Seriekontrollere: Seriekontrollere består av kondensatorer eller reaktorer som introduserer spenning i serie med linjen. De er variable impedansanordninger. Deres viktigste oppgave er å redusere induktiviteten til overføringslinjen. De leverer eller forbruker variabel reaktiv kraft. Eksempler på seriekontrollere er SSSC, TCSC, TSSC, etc.
• Shunt-kontrollere: Shunt-kontrollere består av enheter med variabel impedans som kondensatorer eller reaktorer som innfører strøm i serie med linjen. Deres viktigste oppgave er å redusere kapasitiviteten til overføringslinjen. Den injiserte strømmen er i fase med linjespenningen. Eksempler på shuntkontrollere er STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Shunt-serien kontrollere: Disse kontrollerne introduserer strøm i serie ved hjelp av seriekontrollerne og spenning i shunt ved hjelp av shunt-kontrollerne. Et eksempel er UPFC.
• Serieseriekontrollere : Disse kontrollerne består av en kombinasjon av seriekontrollere med hver kontroller som gir seriekompensasjon og også overfører reell kraft langs linjen. Et eksempel er IPFC.

2 typer seriekontrollere

• Tyristorstyrt seriekondensator (TCSC): Thyristor-kontrollert seriekondensator (TCSC) bruker silisiumstyrte likerettere til å administrere en kondensatorbank som er koblet i serie med en linje. Dette tillater verktøy for å overføre mer strøm på en spesifisert linje. Den består vanligvis av tyristorene i serie med en induktor og koblet over en kondensator. Den kan fungere i blokkeringsmodus der tyristoren ikke utløses og strømmen bare går gjennom kondensatoren. Det kan fungere i bypass-modus der strømmen blir omgått til tyristoren og hele systemet oppfører seg som et shuntimpedansnettverk.

• Statisk serie synkronkompensatorer : SSSC er rett og slett en serieversjon av STATCOM. Disse brukes ikke i kommersielle applikasjoner som uavhengige kontrollere. De består av den synkrone spenningskilden i serie med linjen slik at den introduserer en kompenserende spenning i serie med linjen. De kan øke eller redusere spenningsfallet over linjen.

2 parallelle kontrollere

• Statisk variabel kompensator : Statisk variabel kompensator er den mest primitive og første generasjonen av FACTS-kontroller. Denne kompensatoren består av en rask tyristorbryter som styrer en reaktor og / eller shuntkapasitiv bank for å gi dynamisk shuntkompensasjon. De består vanligvis av shunt-tilkoblede enheter med variabel impedans hvis utgang kan justeres ved hjelp av kraftelektroniske brytere, for å innføre kapasitiv eller induktiv reaktans i linjen. Den kan plasseres midt på linjen for å øke den maksimale kraftoverføringsevnen og kan også plasseres på enden av linjen for å kompensere for variasjoner på grunn av belastning.

3 typer SVC er

1. TSR (Thyristor Switched Reactor) : Den består av en shunt-tilkoblet induktor hvis impedans kontrolleres gradvis ved hjelp av en Thyristor-bryter. Thyristor avfyres kun i vinkler på 90 og 180 grader.
2. TSC (Thyristor Switched Kondensator) : Den består av en shunt-tilkoblet kondensator hvis impedans kontrolleres trinnvis ved hjelp av en tyristor. Kontrollmåten ved bruk av SCR er den samme som TSR.
3. TCR (Thyristor Controlled Reactor) : Den består av en shunt-tilkoblet induktor hvis impedans styres av skytevinkelforsinkelsesmetoden til SCR der avfyringen av Thyristor styres og forårsaker en variasjon i strømmen gjennom induktoren.

• STATCOM (statisk synkron kompensator) : Den består av en spenningskilde som kan være en likestrømskilde eller en kondensator eller en induktor hvis utgang kan styres ved hjelp av en tyristor. Den brukes til å absorbere eller generere reaktiv effekt.

En serie-shuntkontroller - enhetlig strømningsregulator:

De er en kombinasjon av STATCOM og SSSC slik at begge kombineres ved hjelp av en vanlig likestrømskilde og gir både aktiv og reaktiv seriekompensasjon. Den styrer alle parametrene for vekselstrømoverføringen.

Jevn spenningskontroll ved bruk av SVC for fleksible vekselstrømsoverføringssystemer

For å generere nullkryssende spenningspulser trenger vi digitaliserte spennings- og strømsignaler. Spenningssignalet fra strømnettet blir tatt og konverteres til pulserende DC av bro likeretter og blir gitt til en komparator som genererer det digitale spenningssignalet. Tilsvarende blir strømsignalet omgjort til spenningssignalet ved å ta spenningsfallet til laststrømmen over en motstand. Dette vekselstrømssignalet blir igjen konvertert til det digitale signalet som spenningssignal. Deretter sendes denne digitaliserte spennings- og strømsignalene til mikrokontrolleren. Mikrokontrolleren beregner tidsforskjellen mellom nullkryssingspunktene for spenning og strøm, hvis forhold er direkte proporsjonalt med effektfaktoren og bestemmer rekkevidden kraften er i. På samme måte kan bruk av Thyristor-koblet reaktor (TSR) også genereres nullkors spenningspulser for forbedring av spenningsstabiliteten.

Fleksibelt AC-overføringssystem av SVC

Fleksibelt AC-overføringssystem av SVC

Ovennevnte krets kan brukes til å forbedre kraftfaktoren til overføringslinjer ved bruk av SVC. Den bruker tyristorkoblede kondensatorer (TSC) basert på shuntkompensasjon som er behørig styrt fra en programmert mikrokontroller. Dette er nyttig for å forbedre effektfaktoren. Hvis den induktive belastningen er tilkoblet, henger effektfaktoren på grunn av laststrømforsinkelsen. For å kompensere for dette er en shuntkondensator koblet til, som trekker strøm som fører kildespenningen. Da vil forbedringen i effektfaktor bli gjort. Tidsforsinkelsen mellom nullspenning og nullstrømimpulser genereres behørig av operasjonsforsterkere i komparatormodus som mates til 8051-serien av mikrokontrollere.

Ved hjelp av FACTS-kontrolleren kan den reaktive effekten styres. Sub-synkron resonans (SSR) er et fenomen som kan assosieres med seriekompensasjon under visse ugunstige forhold. SSR-eliminering kan gjøres ved hjelp av FACTS-kontrollere. Fordelene med FACTS-enhetene er mange som en økonomisk fordel, økt forsyningskvalitet, økt stabilitet, etc.

Et problem med fleksibelt overføringssystem for vekselstrøm og en måte å løse det på

For en fleksibel overføring av vekselstrøm , er solid state-enheter ofte innlemmet i kretsene som brukes til forbedring av effektfaktoren og for å heve grensene for vekselstrømsoverføringssystemet. En stor ulempe er imidlertid at disse enhetene er ikke-lineære og induserer harmoniske i utgangssignalet til systemet.

For å fjerne harmonene som er opprettet på grunn av inkludering av elektroniske kraftenheter i AC-overføringssystemet, er det nødvendig å bruke aktive filtre som kan være strømkilder for strømkilder eller et spenningskildestrømfilter. Førstnevnte innebærer å gjøre AC sinusformet. Teknikken er å enten direkte kontrollere strømmen eller kontrollere utgangsspenningen til filterkondensatoren. Dette er spenningsregulering eller indirekte strømstyringsmetode. De aktive effektfiltrene injiserer en strøm som er lik i størrelse, men motsatt i fase til den harmoniske strømmen som blir trukket av belastningen, slik at disse to strømene avbryter hverandre og kildestrømmen er helt sinusformet. Aktivt effektfilter inneholder elektroniske kraftenheter for å produsere harmoniske strømkomponenter som avbryter de harmoniske strømkomponentene i utgangssignalet på grunn av de ikke-lineære belastningene. Generelt består Active Power-filtrene av en kombinasjon av en isolert bipolær transistor og en diode drevet av en DC-buss kondensator. Det aktive filteret styres ved hjelp av en indirekte strømstyringsmetode. IGBT eller Insulated Gate Bipolar Transistor er en spenningsstyrt bipolar aktiv enhet som inneholder funksjonene til både BJT og MOSFET. For AC-overføringssystemet kan et shunt aktivt filter eliminere harmoniske, forbedre effektfaktoren og balansere belastningene.

Transformator Power Management

Problemstilling:

1. Kronisk høyspenning kan oftest tilskrives overdreven korreksjon for spenningsfall på overførings- og distribusjonssystemet. Spenningsfall på elektriske ledere er en vanlig situasjon hvor som helst. Men på steder med lav elektrisk belastningstetthet, som forsteder og landlige områder, forstørrer lange lederløp problemet.

2. Impedans får spenningen til å avta langs lengden på en leder når strømmen øker for å dekke behovet. For å korrigere en spenningsfall, bruker verktøyet belastningsendrende spenningsregulatorer (OLTC) og linjedråkkompenserende spenningsregulatorer (LDC) for å øke (heve) eller spenne (senke) spenningen.

3. Kunder nærmest en OLTC eller LDC kan oppleve overspenning når verktøyet prøver å overvinne lederspenningsfall for de kundene ytterst på linjen.

4. På mange steder blir virkningen av lastdrevet spenningsfall sett på som daglige svingninger som resulterer i at spenningsnivået er det høyeste på tidspunktet for lavest lastbehov.

5. På grunn av tidsvarierende belastning og forplantning forårsaker ikke-linearitet store forstyrrelser i systemet som også vil komme inn i forbrukerlinjene fører til at hele systemet er usunt.

6. En mindre typisk årsak til høyspenningsproblemer er forårsaket av lokale transformatorer som er satt til å øke spenningen for å kompensere for reduserte spenningsnivåer. Dette skjer oftest ved anlegg med tung belastning på slutten av distribusjonslinjene. Når de tunge belastningene er i drift, opprettholdes et normalt spenningsnivå, men når lastene er slått av, skyter spenningsnivået opp.

7. Under rare hendelser blir transformatoren utbrent på grunn av overbelastning og kortslutning i viklingen. Oljetemperaturen øker også på grunn av økningen i strømnivået som strømmer gjennom deres indre viklinger. Dette resulterer i en uventet økning i spenning, strøm eller temperatur i distribusjonstransformatoren.

8. Elektriske apparater er designet for å fungere ved en viss standard spenning for at produktet skal oppnå spesifiserte nivåer av ytelse, effektivitet, sikkerhet og pålitelighet. Betjening av et elektrisk apparat over det angitte spenningsnivåområdet kan føre til problemer som funksjonsfeil, nedstenging, overoppheting, for tidlig svikt etc. For eksempel kan et kretskort forventes å ha kortere levetid når det brukes over nominell spenning i lange perioder.

Transformator

Løsning:

1. Utformingen av et mikrokontrollerbasert system er å overvåke spenningssvingningene på inngangs- / utgangssiden av transformatoren og skaffe sanntidsdata.
2. Utvikling av automatisk utskifting av transformator ved hjelp av servomotorer.
3. Systemet skal alarmere under terskelspenningsnivåer eller i nødstilfeller.
4. Systemet skal være pålitelig og robust.
5. Systemet kan monteres på utendørs transformatorer.
6. Utformingen av kontinuerlig overvåking av oljetemperaturen til distribusjonstransformatorer vil sammenligne med nominelle verdier, og den tilsvarende handlingen vil ta vare.
7. Bruk av enheter som automatisk spenningsstabilisering (AVR), kraftsystemstabilisatorer, FAKTA osv. I kraftsystemnettverket.

Teknisk gjennomførbarhet:

Microcontroller Based Data Logger System (MDLS):

MDLS krever ingen ekstra maskinvare og tillater valg av datamengde og tidsintervallene mellom dem. De innsamlede dataene kan enkelt eksporteres til en PC via en seriell port. MDLS er veldig kompakt fordi den bruker noen få integrerte kretser. Et MDLS-design som er valgt, skal oppfylle følgende krav

1. Den skal være lett programmerbar.
2. Brukeren må kunne velge målerater.
3. Den skal sikkerhetskopiere data når strømmen blir øyeblikkelig avbrutt eller fjernet helt.
4. Den skal kunne eksportere data til en PC via en seriell port.
5. Det skal være enkelt og billig.

Jeg håper du har forstått konseptet med fleksibel vekselstrømoverføring fra artikkelen ovenfor. Hvis du har spørsmål om dette konseptet eller det elektriske og elektroniske prosjekter la kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditt

• Fleksibel cir by matteverk