Sistem Penghantaran AC Fleksibel - Keperluan, Definisi & Jenis

Mengapa Sistem Penghantaran AC Fleksibel Diperlukan?

Dalam sistem penghantaran AC konvensional, kemampuan untuk memindahkan kuasa AC dibatasi oleh beberapa faktor seperti had terma, had kestabilan sementara, had voltan, had arus litar pintas, dan lain-lain. Had ini menentukan kuasa elektrik maksimum yang dapat dihantar dengan cekap melalui saluran penghantaran tanpa menyebabkan kerosakan pada peralatan elektrik dan saluran penghantaran. Ini biasanya dicapai dengan membawa perubahan dalam tata letak sistem kuasa. Walau bagaimanapun, ini tidak dapat dilaksanakan dan cara lain untuk mencapai keupayaan pemindahan kuasa maksimum tanpa perubahan pada susun atur sistem kuasa. Juga dengan pengenalan peranti impedans berubah-ubah seperti kapasitor dan induktor, seluruh tenaga atau kuasa dari sumbernya tidak dipindahkan ke beban, tetapi sebahagian disimpan dalam peranti ini sebagai daya reaktif dan dikembalikan ke sumbernya. Oleh itu, jumlah kuasa sebenar yang dipindahkan ke beban atau daya aktif selalu kurang daripada daya yang nyata atau daya bersih. Untuk penghantaran yang ideal, daya aktif harus sama dengan daya yang jelas. Dengan kata lain, faktor daya (nisbah daya aktif dengan daya nyata) haruslah bersatu. Di sinilah peranan Sistem penghantaran AC Fleksibel.

Sebelum menerangkan mengenai FAKTA, mari kita memberi penerangan mengenai faktor kuasa.

Apakah Faktor Kuasa?

Faktor daya ditakrifkan kerana ia adalah nisbah daya aktif dengan daya nyata dalam litar.

Apa pun faktor daya, sebaliknya, kuasa penjana harus meletakkan mesin untuk memberikan voltan dan arus tertentu. Penjana mesti mempunyai keupayaan untuk menahan voltan dan arus kuasa yang dihasilkan. Nilai faktor daya (PF) adalah antara 0.0 dan 1.0.

Sekiranya faktor daya adalah sifar, aliran arus sepenuhnya reaktif dan daya yang tersimpan dalam beban kembali ke setiap kitaran. Apabila faktor kuasa adalah 1, semua arus yang dibekalkan oleh sumber dimakan oleh beban. Secara amnya, faktor Daya dinyatakan sebagai voltan utama atau ketinggalan.

Litar Ujian Faktor Kuasa Unity

Litar dengan bekalan kuasa 230v dan tercekik semuanya disambung secara bersiri. Kapasitor disambungkan secara selari melalui suis SCR untuk meningkatkan faktor kuasa. Semasa suis by-pass dimatikan, choke bertindak sebagai induktor dan arus yang sama akan mengalir di kedua-dua perintang 10R / 10W. CT digunakan sebagai sisi utama yang disambungkan ke titik umum perintang. Titik CT yang lain menuju ke salah satu titik umum suis DPDT S1. Semasa suis DPDT dipindahkan ke kiri maka penurunan voltan berkadar dengan arus dirasakan olehnya untuk mengembangkan voltan yang meningkat. Penurunan voltan berkadar dengan arus yang tertinggal. Oleh itu, voltan utama dari CT memberikan arus ketinggalan.

Sekiranya digunakan litar kawalan berasaskan mikrokontroler maka akan menerima rujukan arus sifar dan membandingkan dengan rujukan voltan sifar untuk mengira faktor kuasa berdasarkan perbezaan masa mereka. Jadi bergantung pada perbezaan masa yang diperlukan tidak. suis SCR dihidupkan, dengan itu menukar kapasitor tambahan sehingga faktor daya hampir bersatu.

Oleh itu, bergantung pada kedudukan suis, seseorang dapat merasakan arus ketinggalan atau arus yang dikompensasi dan paparan memberikan kelewatan masa antara voltan, arus dengan paparan faktor daya.

Apa itu Sistem Penghantaran AC Fleksibel (FAKTA)?

KE Sistem penghantaran AC yang fleksibel merujuk kepada sistem yang terdiri daripada peranti elektronik kuasa bersama dengan peranti sistem kuasa untuk meningkatkan kebolehkendalian dan kestabilan sistem penghantaran dan meningkatkan keupayaan pemindahan kuasa. Dengan penemuan suis thyristor, membuka pintu untuk pengembangan peranti elektronik kuasa yang dikenali sebagai pengawal sistem penghantaran AC Fleksibel (FAKTA). Sistem FACT digunakan untuk memberikan kebolehkendalian dari sisi voltan tinggi rangkaian dengan memasukkan alat elektronik daya untuk memperkenalkan daya induktif atau kapasitif dalam rangkaian.

4 Jenis Pengawal FAKTA

• Pengawal Siri: Pengawal Siri terdiri daripada kapasitor atau reaktor yang memperkenalkan voltan secara bersiri dengan talian. Mereka adalah alat impedans berubah-ubah. Tugas utama mereka adalah untuk mengurangkan induktiviti saluran penghantaran. Mereka membekalkan atau menggunakan daya reaktif yang berubah-ubah. Contoh pengawal siri adalah SSSC, TCSC, TSSC, dll.
• Pengawal Shunt: Pengawal Shunt terdiri daripada peranti impedans berubah seperti kapasitor atau reaktor yang memperkenalkan arus bersiri dengan garis. Tugas utama mereka adalah mengurangkan kapasiti saluran penghantaran. Arus yang disuntikkan dalam fasa dengan voltan talian. Contoh pengawal shunt adalah STATCOM, TSR, TSC, SVC.
• Pengawal Shunt-Series: Pengawal ini memperkenalkan arus dalam siri menggunakan pengawal siri dan voltan dalam shunt menggunakan pengawal shunt. Contohnya ialah UPFC.
• Pengawal Siri-Siri : Pengawal ini terdiri daripada gabungan pengawal siri dengan setiap pengawal memberikan pampasan siri dan juga mentransfer kuasa sebenar sepanjang garis. Contohnya ialah IPFC.

2 Jenis Pengawal Siri

• Kapasitor siri terkawal Thyristor (TCSC): Kapasitor siri terkawal Thyristor (TCSC) menggunakan penerus terkawal silikon untuk menguruskan bank kapasitor yang dihubungkan secara bersiri dengan garis. Ini membolehkan utiliti untuk memindahkan lebih banyak kuasa pada talian yang ditentukan. Secara amnya terdiri daripada thyristor secara bersiri dengan induktor dan disambungkan ke kapasitor. Ia boleh berfungsi dalam mod penyekat di mana thyristor tidak dicetuskan dan arus hanya melalui kapasitor. Ia boleh berfungsi dalam mod pintasan di mana arus dipintas ke thyristor dan seluruh sistem berperilaku sebagai rangkaian impedans shunt.

• Pampasan Segerak Siri Statik : SSSC hanyalah versi siri STATCOM. Ini tidak digunakan dalam aplikasi komersial sebagai pengawal bebas. Mereka terdiri daripada sumber voltan segerak secara bersiri dengan garis sehingga memperkenalkan voltan pampasan secara bersiri dengan garis. Mereka dapat meningkatkan atau menurunkan penurunan voltan di sepanjang talian.

2 Pengawal Selari

• Pampasan Pemboleh ubah Statik : Pampasan pemboleh ubah statik adalah pengawal FAKTA generasi paling primitif dan pertama. Kompensator ini terdiri daripada suis thyristor pantas yang mengawal reaktor dan / atau bank kapasitif shunt untuk memberikan pampasan shunt dinamik. Mereka biasanya terdiri dari alat impedans pemboleh ubah yang dihubungkan shunt yang outputnya dapat disesuaikan menggunakan suis elektronik kuasa, untuk memperkenalkan reaktansi kapasitif atau induktif dalam talian. Ia dapat ditempatkan di tengah-tengah garisan untuk meningkatkan kemampuan pemindahan daya maksimum dan juga dapat ditempatkan di ujung garis untuk mengimbangi variasi akibat beban.

3 Jenis SVC adalah

1. TSR (Reaktor Bertukar Thyristor) : Ini terdiri dari induktor yang dihubungkan shunt yang impedansnya dikendalikan secara bertahap menggunakan suis Thyristor. Thyristor ditembak pada sudut 90 dan 180 darjah sahaja.
2. TSC (Kapasitor Bertukar Thyristor) : Ini terdiri daripada kapasitor yang dihubungkan shunt yang impedansnya dikendalikan secara bertahap menggunakan Thyristor. Cara kawalan menggunakan SCR adalah sama dengan kaedah TSR.
3. TCR (Reaktor Terkawal Thyristor) : Ini terdiri daripada induktor yang dihubungkan shunt yang impedansnya dikendalikan oleh kaedah penundaan sudut tembak SCR di mana penembakan Thyristor dikendalikan menyebabkan perubahan arus melalui induktor.

• STATCOM (Pemadat Segerak Statik) : Ini terdiri daripada sumber voltan yang boleh menjadi sumber tenaga DC atau kapasitor atau induktor yang outputnya dapat dikendalikan menggunakan Thyristor Ia digunakan untuk menyerap atau menghasilkan daya reaktif.

Pengawal Seri-Shunt- Pengawal Aliran Kuasa Bersatu:

Mereka adalah gabungan STATCOM dan SSSC sehingga kedua-duanya digabungkan menggunakan sumber dc biasa dan memberikan kompensasi garis siri aktif dan reaktif. Ia mengawal semua parameter penghantaran kuasa AC.

Kawalan Voltan Steady-State menggunakan SVC untuk Sistem Penghantaran AC Fleksibel

Untuk menghasilkan denyutan voltan persilangan sifar, kita memerlukan isyarat voltan dan arus digital. Isyarat voltan dari sesalur diambil dan diubah menjadi berdenyut DC oleh penyearah jambatan dan diberikan kepada pembanding yang menghasilkan isyarat voltan digital. Begitu juga, isyarat arus ditukar menjadi isyarat voltan dengan mengambil penurunan voltan arus beban melintasi perintang. Isyarat AC ini akan ditukar semula menjadi isyarat digital sebagai isyarat voltan. Kemudian isyarat voltan dan arus digital ini dihantar ke mikrokontroler. Mikrokontroler akan mengira perbezaan masa antara titik voltan dan arus persilangan sifar, yang nisbahnya berkadar langsung dengan faktor kuasa dan menentukan julat di mana daya tersebut. Dengan cara yang sama, menggunakan Thyristor switched reaktor (TSR) juga denyutan voltan sifar silang dapat dihasilkan untuk peningkatan kestabilan voltan.

Sistem Penghantaran AC Fleksibel oleh SVC

Sistem Penghantaran AC Fleksibel oleh SVC

Litar di atas dapat digunakan untuk meningkatkan faktor daya saluran transmisi menggunakan SVC. Ia menggunakan kapasitor beralih thyristor (TSC) berdasarkan pampasan shunt yang dikendalikan dengan betul dari mikrokontroler yang diprogramkan. Ini berguna untuk meningkatkan faktor kuasa. Sekiranya beban induktif disambungkan, faktor daya ketinggalan kerana arus beban tertinggal. Untuk mengimbangi ini, kapasitor shunt disambungkan, yang menarik arus yang membawa voltan sumber. Maka peningkatan faktor kuasa akan dibuat. Jeda masa antara voltan sifar dan nadi arus sifar dijana dengan sewajarnya oleh penguat operasi dalam mod pembanding yang dimasukkan ke siri mikrokontroler 8051.

Dengan menggunakan pengawal FAKTA daya reaktif dapat dikawal. Sub synchronous resonance (SSR) adalah fenomena yang boleh dikaitkan dengan pampasan siri dalam keadaan buruk tertentu. Penghapusan SSR dapat dilakukan dengan menggunakan pengawal FAKTA. Kelebihan peranti FACTS adalah seperti faedah kewangan, peningkatan kualiti bekalan, peningkatan kestabilan, dll.

Masalah dengan Sistem Penghantaran AC Fleksibel dan cara untuk menyelesaikannya

Untuk penghantaran kuasa AC yang fleksibel , peranti keadaan pepejal sering dimasukkan dalam litar yang digunakan untuk peningkatan faktor kuasa dan untuk meningkatkan had sistem penghantaran AC. Walau bagaimanapun, kelemahan utama adalah bahawa peranti ini tidak linier dan mendorong harmonik dalam isyarat output sistem.

Untuk menghilangkan harmonik yang dibuat kerana kemasukan peranti elektronik kuasa dalam sistem transmisi AC, diperlukan untuk menggunakan penapis aktif yang boleh menjadi penapis kuasa sumber semasa atau penapis kuasa sumber voltan. Yang pertama melibatkan pembuatan AC sinusoidal. Tekniknya adalah dengan mengawal arus secara langsung atau mengawal voltan keluaran kapasitor penapis. Ini adalah kaedah voltan atau kaedah kawalan Arus Tidak Langsung. Penapis daya aktif menyuntikkan arus yang sama besarnya tetapi bertentangan dalam fasa dengan arus harmonik yang ditarik oleh beban, sehingga kedua-dua arus saling membatalkan dan arus sumber benar-benar sinusoidal. Penapis daya Aktif menggabungkan peranti elektronik kuasa untuk menghasilkan komponen arus harmonik yang membatalkan komponen arus harmonik dari isyarat output kerana beban tidak linear. Secara amnya, penapis daya Aktif terdiri daripada gabungan transistor bipolar pintu bertebat dan diod yang dikuasakan oleh kapasitor bas DC. Penapis aktif dikendalikan menggunakan kaedah kawalan arus Tidak Langsung. IGBT atau Insulated Gate Bipolar Transistor adalah peranti aktif bipolar terkawal voltan yang menggabungkan ciri-ciri kedua BJT dan MOSFET. Untuk sistem penghantaran AC, penapis aktif shunt dapat menghilangkan harmonik, meningkatkan faktor kuasa dan mengimbangkan beban.

Pengurusan Kuasa Transformer

Pernyataan masalah:

1. Voltan tinggi kronik paling sering disebabkan oleh pembetulan berlebihan untuk penurunan voltan pada sistem penghantaran dan pengedaran utiliti. Kejatuhan voltan pada konduktor elektrik adalah keadaan biasa di mana sahaja. Tetapi, di lokasi dengan kepadatan beban elektrik yang rendah, seperti kawasan pinggir bandar dan luar bandar, arus konduktor yang panjang membesar masalah.

2. Impedansi menyebabkan voltan menurun sepanjang panjang konduktor kerana aliran arus meningkat untuk memenuhi permintaan. Untuk membetulkan kejatuhan voltan, utiliti menggunakan pengatur voltan menukar paip beban (OLTC) dan pengatur voltan pemampasan penurunan (LDC) untuk meningkatkan (menaikkan) atau meningkatkan (menurunkan) voltan.

3. Pelanggan yang terdekat dengan OLTC atau LDC boleh mengalami voltan berlebihan kerana utiliti tersebut berusaha mengatasi penurunan voltan konduktor bagi pelanggan tersebut di hujung talian.

4. Di banyak lokasi, kesan penurunan voltan yang didorong oleh beban dilihat sebagai turun naik harian yang mengakibatkan tahap voltan menjadi yang tertinggi pada saat permintaan beban terendah.

5. Oleh kerana beban yang berbeza-beza waktu dan penyebaran tidak linear menyebabkan gangguan besar akan masuk ke dalam sistem yang juga akan masuk ke dalam garis pengguna menyebabkan keseluruhan sistem tidak sihat.

6. Penyebab masalah voltan tinggi yang kurang biasa disebabkan oleh transformer tempatan yang telah ditetapkan untuk meningkatkan voltan untuk mengimbangi tahap voltan yang dikurangkan. Ini paling kerap berlaku di kemudahan dengan beban berat di hujung talian pengedaran. Ketika beban berat beroperasi, tahap voltan normal dipertahankan tetapi ketika beban dimatikan, tahap voltan naik.

7. Semasa kejadian pelik, pengubah terbakar kerana beban berlebihan dan litar pintas dalam penggulungannya. Juga, suhu minyak meningkat kerana peningkatan tahap arus yang mengalir melalui belitan dalaman mereka. Ini mengakibatkan kenaikan voltan, arus atau suhu yang tidak dijangka dalam pengubah pengedaran.

8. Peranti elektrik dirancang untuk beroperasi pada voltan standard tertentu untuk produk untuk mencapai tahap prestasi, kecekapan, keselamatan, dan kebolehpercayaan yang ditentukan. Mengendalikan peranti elektrik di atas julat tahap voltan yang ditentukan boleh menyebabkan masalah seperti kerosakan, pemadaman, pemanasan berlebihan, kegagalan pramatang, dan lain-lain. Contohnya, papan litar bercetak dijangka mempunyai jangka hayat yang lebih pendek apabila dikendalikan di atas voltan pengenalnya untuk jangka masa panjang.

Pengubah

Penyelesaian:

1. Reka bentuk sistem berasaskan Mikrokontroler adalah untuk memantau turun naik voltan pada sisi input / output transformer dan memperoleh data masa nyata.
2. Perkembangan perubahan transformer automatik menggunakan motor servo / stepper.
3. Sistem harus meningkatkan penggera semasa tahap voltan ambang atau kecemasan.
4. Sistemnya mestilah kasar yang boleh dipercayai.
5. Sistem ini boleh dipasang pada transformer luar.
6. Reka bentuk pemantauan berterusan suhu minyak transformer pengedaran akan dibandingkan dengan nilai yang diberi nilai dan tindakan yang sesuai akan dilakukan.
7. Penggunaan peranti seperti penstabil voltan automatik (AVR), penstabil sistem kuasa, FAKTA, dll dalam rangkaian sistem kuasa.

Kelayakan Teknikal:

Sistem Pencatat Data Berasaskan Mikrokontroler (MDLS):

MDLS tidak memerlukan perkakasan tambahan dan membolehkan pemilihan jumlah data dan selang waktu di antara mereka. Data yang dikumpulkan dapat dieksport dengan mudah ke PC melalui port bersiri. MDLS sangat padat kerana menggunakan beberapa litar bersepadu. Reka bentuk MDLS yang dipilih harus memenuhi syarat berikut

1. Ia mesti diprogramkan dengan mudah.
2. Pengguna mesti dapat memilih kadar pengukuran.
3. Ia harus membuat sandaran data apabila kuasa sy terganggu atau dikeluarkan sepenuhnya.
4. Ia harus dapat mengeksport data ke PC melalui port bersiri.
5. Ia semestinya sederhana dan murah.

Saya harap anda telah memahami konsep penghantaran AC fleksibel dari artikel di atas. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan mengenai konsep ini atau elektrikal dan projek elektronik tinggalkan bahagian komen di bawah.

Kredit Foto

• Cir fleksibel oleh kerja matematik