Inleiding tot serie vermogenselektronische spanningsregelaars (UPQC) - Toepassing op elektriciteitsnet

 

Problemen met de spanningskwaliteit zijn altijd een belangrijke indicator geweest voor het evalueren van het serviceniveau van energieleveranciers. Veelvoorkomende problemen met de spanningskwaliteit zijn onder meer hoge en lage spanning, spanningsflikkering en spanningsharmonischen. Hiervan zijn vooral problemen met de kwaliteit van de hoge en lage spanning prominent aanwezig, die rechtstreeks van invloed zijn op de gebruikerservaring.

Belastingvariaties op lange middenspanningslijnen- kunnen spanningsschommelingen veroorzaken, wat leidt tot veranderingen in de uitgangsspanning van de transformator. In ernstige gevallen kan de spanning de boven- of ondergrens overschrijden. De elektriciteitsvoorziening wordt gekenmerkt door aanzienlijke seizoensgebonden belastingspatronen, zeer geconcentreerde perioden van elektriciteitsverbruik, lage jaarlijkse gemiddelde belastingspercentages en grote piek-tot- dalspanningsverschillen bij transformatoruitgangen. Tijdens dal-piekbelastingperioden werken distributietransformatoren onder lichte belasting, wat resulteert in hogere voedingsspanningen die het normale bedrijfsspanningsbereik (198V~235V) overschrijden. Dit brengt de volgende belangrijkste gevaren met zich mee:

1. Versnelt de isolatieveroudering van elektrische apparatuur;

2. Hoge spanning verhindert de werking van blindvermogencompensatie, waardoor het distributiegebied gedwongen wordt reactief vermogen uit de stroombron te halen, waardoor de verliezen toenemen;

3. Brengt de veiligheid van het elektriciteitsnet en de apparatuur in gevaar en brengt aanzienlijke verborgen gevaren met zich mee;

4. Zorgt ervoor dat de kern van de distributietransformator de magnetische verzadiging nadert, wat resulteert in spanningsvervorming en harmonische generatie.

Tijdens piekbelastingsperioden werken distributietransformatoren onder zware belasting, zelfs overbelasting, wat leidt tot een lage voedingsspanning. De uitgangsspanning van de transformator is laag en de stroomafwaartse gebruikersspanningen zijn aanzienlijk lager dan het normale bereik (198V~235V), wat een ernstig laagspanningsprobleem oplevert. Laagspanning brengt hoofdzakelijk de volgende gevaren met zich mee:

1. Het vermindert de efficiëntie van stroomvoorziening- en distributieapparatuur;

2. Sommige elektrische apparaten kunnen niet normaal worden gebruikt, waardoor de normale productie en levensduur van de gebruiker ernstig worden aangetast.

 

 

Momenteel richt het onderzoek naar -lastaftakwisselsystemen voor distributietransformatoren zich vooral op boog-vrij op-lastaftakwisselaars en boog-type op-lastaftakwisselaars. Het binnenlandse begrip van boog-free on-load tap changers is echter niet diepgaand-en bevindt zich nog in de verkennende fase. Op dit moment kan de boog-type on-load tap changer-technologie grofweg worden onderverdeeld in twee typen: on-load tap changer-methoden met behulp van mechanische schakelaars en contactloze on-load tap changer-technologie die de on-load tap changer rechtstreeks vervangt door een thyristor.

De belangrijkste problemen bij het -load tap-verwisselen van transformatoren zijn onder meer lange aanpassingscycli, hoge kosten, lage reactiesnelheid, slechte regelnauwkeurigheid, hoog uitvalpercentage en grote onderhoudswerkzaamheden. Daarom is er dringend behoefte aan een nieuw aftakkingssysteem om de kwaliteit van de uitgangsspanning van distributietransformatoren te verbeteren en de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te vergroten.

 

 

Om de problemen van een trage responssnelheid, een slechte regelnauwkeurigheid, een hoog uitvalpercentage en een grote onderhoudswerklast in de bovengenoemde on-load tap changer-schema's aan te pakken, is op creatieve wijze gebruik gemaakt van een serieel elektrisch aangedreven tap-wisselaarapparaat. Dit systeem omvat een ingangsstroomonderbreker QF1, een AC/DC-module, een DC/AC-module, een laagspanningsbypass, een injectietransformator T1, een onderhoudsbypass KM2, een onderhoudsschakelaar voor de ingang van de omvormer QF2 en een overdrachtsschakelaar voor uitgangsonderhoud KM1.

 

De installatielocatie wordt weergegeven in de afbeelding:

Systeem blokschema

Het hele systeem is in serie verbonden met het elektriciteitsnet, dus de werkelijke compensatiespanning is alleen het verschil tussen de netspanning en de doelspanning, waardoor online spanningscompensatie en -herstel wordt bereikt. De uitgangsspanning van de omvormer van de DCAC-module wordt via een injectietransformator in het systeem gekoppeld, waardoor compensatie voor hoge en lage spanningen in het elektriciteitsnet mogelijk is, evenals compensatie van reactief vermogen, waardoor de stabiliteit van de uitgangsspanning van de distributietransformator wordt gegarandeerd. De ACDC-module is parallel aangesloten op het elektriciteitsnet, waardoor een effectieve compensatie van reactief vermogen voor het systeem mogelijk is, waardoor werkelijk multifunctionele functionaliteit wordt bereikt. De vermogenselektronische apparatuur beschikt over een hoge responssnelheid en een hoge uitgangsnauwkeurigheid. Het KM2-ontwerp voor de onderhoudsbypass garandeert de betrouwbaarheid van de stroomafwaartse stroomvoorziening van de belasting tijdens systeemonderhoud, waardoor ononderbroken onderhoud mogelijk is. Zowel de ACDC- als de DCAC-modules hebben een modulair ontwerp, wat resulteert in een kleine totale omvang, een laag gewicht en eenvoudig onderhoud, waardoor de operationele complexiteit wordt verminderd.

 

Er zijn drie belangrijke bedrijfsmodi:

1. De spanning van het elektriciteitsnet is normaal.

Wanneer QF1/QF2/KM1 gesloten is, is de lagedruk-bypass gesloten.

Het systeem bewaakt de netspanning in realtime en werkt niet wanneer de uitgangsspanning van de distributietransformator normaal is. Op dit moment haalt de ACDC-module stroom uit het elektriciteitsnet, voert natuurlijke gelijkrichting uit en levert stroom aan de DCAC-module via de DC-bus, terwijl het besturingssysteem in de stand-bymodus blijft. De spanning levert vervolgens stroom aan de belasting via de ingangsstroomonderbreker QF1 en de wikkeling van de injectietransformator T1. De laag-bypass sluit en beschermt de injectietransformator T1.

 

Wanneer de netspanning normaal is, wordt het voedingscircuit ingeschakeld

 

2. Abnormale netspanning

Wanneer QF1/QF2/KM1 gesloten is, is de lagedrukbypass uitgeschakeld.

De netspanning wordt realtime gemonitord. Wanneer er een afwijking wordt gedetecteerd bij de uitgangsspanning van de distributietransformator, wordt de spanningsbypass uitgeschakeld en wordt de hoofdcircuitmodule in werking gesteld. Op dit moment voert de DCAC-module-omvormer de differentiële spanning uit die moet worden gecompenseerd, die via de injectietransformator T1 in het systeem wordt gekoppeld om systeemspanningscompensatie te bereiken.

 

Voedingscircuit wanneer de netspanning abnormaal is

 

3. Problemen met apparatuur oplossen

KM2 is gesloten, QF2/KM1 is open en de lagedruk-bypass is gesloten.

Om ononderbroken onderhoud te garanderen, wordt bij een systeemstoring de bypass-aansluiting KM2 gesloten, zodat de belasting rechtstreeks van stroom wordt voorzien. Vervolgens worden QF2 en KM1 losgekoppeld, waarna het systeem wordt uitgeschakeld-, waardoor onderhoud mogelijk is.

Apparatuurstoring, reparatie voedingscircuit

 

 

1. Hoge systeemefficiëntie en snelle respons: continue drie- fasespanningscompensatie met een responstijd van minder dan of gelijk aan 5 ms;

2. Multi-functioneel: geschikt voor compensatie van hoge en lage spanningen voor het elektriciteitsnet, terwijl overtollige capaciteit reactief vermogen kan compenseren, waardoor de arbeidsfactor wordt verbeterd en de economische efficiëntie wordt vergroot;

3. Hoge betrouwbaarheid en redundant ontwerp: bescherming op meerdere- niveaus, eenvoudige schakelingen, hoge betrouwbaarheid en lage onderhoudsvereisten;

4. Modulair ontwerp van het vermogensgedeelte: handig onderhoud, waardoor de werklast van onderhoudspersoneel effectief wordt verminderd en de onderhoudskosten worden verlaagd;

5. Onafhankelijk ontwerp: de elektronische spanningsregelaar uit de serie wordt onafhankelijk buiten geïnstalleerd, waardoor de bouw op- locatie wordt vergemakkelijkt;

6. Onderhoud zonder stroomonderbreking: Het systeemontwerp maakt ononderbroken onderhoud mogelijk, waardoor een hoge betrouwbaarheid en kwaliteit van de stroomafwaartse stroomvoorziening wordt gegarandeerd.

 

 

400 V-systeem, ontwerp voor directe- montage (op paal- gemonteerd)

 

Foto's van de daadwerkelijke items ter plaatse

 

 

Het 400V-systeem maakt gebruik van een direct verbindingstype;

(2) De 6kV- en 10kV-systemen gebruiken een step{3}}up-type (het 400V-voedingssysteem maakt gebruik van step-up- en step-down-transformatoren om online dynamische spanningsherstelprestaties van middenspanningslijnen te bereiken).

Bijlage 1: Casestudy 400V 1

Op een locatie in Bijie, Guizhou, is de seizoensbelasting aanzienlijk, met een hoog elektriciteitsverbruik tijdens het hoogseizoen van het Lentefestival, wat resulteert in grote schommelingen in de uitgangsspanning van de transformator, die zo laag kan zijn als ongeveer 200 V, en een lage spanning bij de terminaluitgang. Door een intelligente vermogenselektronische spanningsregelaar in serie aan te sluiten op de uitgang van de transformator, werd de uitgangsspanning op 235 V gestabiliseerd, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Dit verbeterde ook aanzienlijk de spanning aan de terminaluitgang.