РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрена существующая схема управления напряжением устройством РПН, а также новые методы управления напряжением.

ABSTRACT

In this article discusses the existing voltage control circuit for the on-load tap-changer as well as new voltage control methods.

Ключевые слова: Системы, устройство, регулирования, напряжения, трансформатора, электрооборудование, надежность.

Keywords: Systems, device, regulation, voltage, transformer, electrical equipment, reliability.

РПН (устройство регулирования напряжения под нагрузкой) представляет собой устройство для регулировки амплитуды фазного напряжения. По сравнению с устройством регулирования напряжения без нагрузки, РПН обладает характеристиками большого диапазона регулирования напряжения и отсутствием отключения во время процесса, что имеет незаменимые преимущества в улучшении качества электроэнергии и обеспечении экономичной работы энергосистемы. В наше время широко используются механические устройства РПН, но есть все еще некоторые неизбежные недостатки, такие как сложные механизмы, электрическая дуга, медленный ответ и т. д [1, с. 69].

Улучшение структуры и рабочих характеристик РПН трансформатора, адаптация его к новым требованиям, развития электросетей, использование быстроразвивающейся технологии силовой электроники для создания устройства РПН распределительного трансформатора и повышения производительности механических устройств РПН неизбежная тенденция в будущем. Рассмотрим несколько технологических маршрутов РПН и проанализируем тенденции и перспективы развития [2, с. 45].

Как важные показатели мощности диапазон и размер колебаний напряжения непосредственно влияют на производительность, эффективность и срок службы электрооборудования. Электрооборудование спроектировано и изготовлено в соответствии с номинальным напряжением, при котором достигается оптимизация. Избыточное смещение напряжения не только негативно для нормальной работы пользователя, но также не способствует безопасному и экономичному функционированию энергосистемы. Слишком низкое напряжение увеличит потери в сети и может даже повредить стабильную работу системы. Если напряжение слишком высокое, то это повредит уровень изоляции электрооборудования и увеличит потери на корону, возникающие в высоковольтной сети. Напряжения в электрической сети соответствуют предписанным стандартам, и для регулировки напряжения необходимы стратегии регулирования напряжения. [2]. Принцип регулировки напряжения показан на рисунке 1. Электрическая энергия, вырабатываемая генератором G, отправляется пользователю через повышение напряжения, линию передачи и понижение напряжения. Предположим, что пропускная способность линии передачи, потери в сети и мощность возбуждения трансформатора игнорируются. Параметры трансформатора были уменьшены до стороны высокого напряжения. Общее сопротивление трансформатора и линии для людей. Общее реактивное сопротивление X. Напряжение на доступном узле нагрузки:

Формула (1) показывает, что для изменения напряжения узла нагрузки можно изменить напряжение на клеммах генератора, параметры R и X линии, активную P и реактивную мощность Q линии, коэффициент увеличения 1n и коэффициент понижения 2n.

Рисунок 1. Схема регулировки напряжения

Регулирование напряжения трансформатора существенно меняет отношение n, которое делится на бесступенчатое регулирование напряжения и ступенчатое регулирование напряжения. Первое обычно используется в местах с низким уровнем напряжения и небольшой емкостью. Ступенчатое регулирование напряжения осуществляется путем изменения количества обмоток трансформатора. Меняется число витков, а затем меняется соотношение, чтобы стабилизировать выходное напряжение вторичной обмотки. Ступенчатое регулирование напряжения трансформатора включает в себя: ПБВ (переключение без возбуждения) и РПН. Первый заключается в изменении коэффициента напряжения трансформатора в случае сбоя питания (первичная сторона отключена от сети), а затем регулировка напряжения вторичной обмотки. Пошаговое регулирование напряжения под нагрузкой означает, что трансформатор оснащен отводом на определенной обмотке и отводом изменение завершается, когда вторичная сторона подключена к нагрузке. Когда изменение ответвления выполнено, часть обмотки снимается или подключается для изменения количества витков обмотки [3, с.14].

Новая технология регулирования напряжения под нагрузкой Ввиду недостатков и проблем традиционного механического устройства РПН, ученые провели много исследований и предложили множество новых регуляторов напряжения под нагрузкой. По характеристикам отводов этих устройств их можно в основном разделить на два типа: механический улучшенный тип и силовой электронный тип переключателя. Скорость переключения в основном определяется временем работы механического переключателя. Следовательно, механически модифицированное устройство РПН может решить проблему искрения во время переключения, но структура все еще сложна, цикл действия длинный, а скорость отклика относительно низкая [5], и напряжение не может быть быстро отрегулировано. Силовой электронный переключатель устройства РПН С 1990-х годов ученые начали изучать устройство РПН типа силового электронного переключателя, которое улучшило скорость реакции регулирования напряжения при регулировании напряжения под нагрузкой. Были изучены топологии и типы силовой электроники. Ученые в 2010 году предложили новый тип твердотельного устройства РПН на основе силового электронного переключателя. Схема использует тиристор в качестве переключающего устройства и использует микроконтроллер AVR для управления им методом дискретной модуляции. Рисунок 2 - принципиальная схема бесконтактного РПН с управляемой схемой переключения. В схеме I K1- K6, K0 представляют собой тиристорные переключатели, QF - это механический переключатель, а R0 и R - переходные резисторы, которые используются для предотвращения повреждения трубки переключателя, вызванного импульсным током возбуждения, и для балансировки напряжения, Преимущество этой схемы состоит в том, что можно реализовать переключение без дуги, потери на переключение малы, скорость переключения высока, и переключение может выполняться часто [4, с. 11], [5, с. 28].

Недостатком является то, что тиристор также используется для передачи тока нагрузки в нормальных условиях, а надежность работы низкая. Каждая из ветвей K22-K0 и K21 несет частичный ток, ток на тиристор уменьшается, что делает схему более надежной, но требует вдвое больше тиристоров [6, с. 81].

Рисунок 2. Принципиальная схема силового электронного переключателя I (слева) и II (справа)

Сравнение характеристик в разных устройствах РПН. В настоящее время большинство устройств РПН по-прежнему использует тип механического контакта, который имеет следующие недостатки: искрение легко происходит во время переключения, действие и скорость отклика медленные, время действия переключения не может быть точно отрегулировано, частота отказов высока, а объем технического обслуживания велик. Процесс переходного процесса во время передачи может быть вредным для безопасной работы сети. Быстрое развитие дисциплин в области силовой электроники привело исследователей к совершенствованию дугогасящей среды и приступило к изучению структуры переключателей и принципа перехода. [7, с. 81].

Новое устройство РПН, основанный на технологии силовой электроники, стало отечественным и зарубежным благодаря своей долговечности, экономичности и частой настройке. Полностью электронное устройство РПН обычно соединяет обмоточный отвод и силовой электронный переключатель, состоящий из мощного антипараллельного тиристора, и осуществляет регулирование напряжения путем управления включением-выключением трубки переключателя.[1-9].

Список литературы:

1. Nabiev M.B., Khomidzhonov Z.M., Latipova M.I., Abdullaev A.A., Ergashev K.R., Rakhimov M.F. Obtaining and researching of thermoelectric semiconductor materials for high-efficienting thermoelectric generators with an increased efficiency coefficient // Проблемы Науки. 2019. №12-2 (145). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obtaining-and-researching-of-thermoelectric-semiconductor-materials-for-high-efficienting-thermoelectric-generators-with-an-increased (дата обращения: 20.12.2021).
2. Эргашев К.Р., Абдуллаев А.А., Переходные процессы на источниках питания светодиодов и методы их устранения // Universum: технические науки. 2020. №12-5 (81). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perehodnye-protsessy-na-istochnikah-pitaniya-svetodiodov-i-metody-ih-ustraneniya (дата обращения: 15.12.2021).
3. Эргашев К.Р., Абдуллаев А.А. Импульсный источник питания для светодиодных осветителей // Universum: технические науки. 2020. №12-5 (81). URL:https://cyberleninka.ru/article/n/impulsnyy-istochnik-pitaniya-dlya-svetodiodnyh-osvetiteley (дата обращения: 06.11.2021).
4. Жабборов Т.К., Насретдинова Ф.Н., Бойназаров Б.Б., Эргашев К.Р. Электрические цепи содержащие нелинейные элементы и методы их расчёта // Вестник науки и образования, 2019. № 19 (73).Часть 2. С. 10-13.
5. Бойназаров Б. Б. Методы регулировки напряжения //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. – 2021. – С. 58.
6. Абдумажид М.Х., Эргашев К.Р., Абдуллаев А.А. Разработка цифровой модели энергосистемы для проведения испытаний устройств автоматика ликвидации асинхронного режима (алар) //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. – 2021. – Т. 92. – №. 11. – С. 81.
7. Эргашев К. Р. У., Абдуллаев А. А. У. Переходные процессы на источниках питания светодиодов и методы их устранения //Universum: технические науки. – 2020. – №. 12-5 (81).
8. Электронный ресурс https://www.google.com