РОЗДІЛ 2
Розроблення ЗАКОНІВ регулювання напруги
2.1. Розроблення закону регулювання напруги силового трансформатора з пристроєм
РПН
На вузлових підстанціях електричної мережі реалізується закон зустрічного
регулювання напруги, у відповідності з яким на шинах вузлової підстанції
підтримується номінальна напруга Uном при мінімальних навантаженнях, а з ростом
навантаження з метою компенсації втрат напруги в елементах мережі цю напругу
підвищують до 1,05Uном. Для ступінчатого регулювання пристроями РПН такий закон
можна записати у вигляді [60]:
(2.1)
де Кm – коефіцієнт трансформації трансформатора з РПН;
u(t) – приведена напруга на шинах підстанції з урахуванням струмової
компенсації;
uн.з, uв.з – нижня і верхня границі його зони нечутливості, які задаються з
умов надійності;
Uу – уставка регулятора, яка відповідає номінальній напрузі Uном на шинах
підстанції;
U(t) – поточне значення цієї напруги;
Imin – струм, що знімається з шин підстанції в режимі мінімуму навантаження;
I(t) – поточне значення цього струму;
Uн.н – напруга на шинах низької напруги трансформатора;
Ui – напруга, що індукується в обмотці високої напруги трансформатора при
підключенні і-го відгалуження;
К1 – коефіцієнт, який характеризує чутливість регулятора;
К2 – коефіцієнт, який визначає нахил характеристики зустрічного регулювання:
; (2.2)
Imax – струм навантаження в режимі максимуму.
В умовах експлуатації намагаються по можливості зменшити кількість перемикань
відгалужень трансформатора, свідомо ідучи на деяке зниження якості регулювання,
але збільшуючи тим самим надійність. З цією метою закон регулювання синтезують
нечутливим до короткочасних коливань напруги і орієнтують його тільки на
відпрацювання відхилень, що досягається введенням у вираз (2.1) часової
затримки tз і логічної умови, які перетворюють цей вираз до виду:
(2.3)
де tз – час затримки сигналу.
Для того, щоб підвищити стійкість регулювання, в закон (2.3) ввели додаткову
логічну умову, основану на врахуванні знаку похідної огинаючої Uог регульованої
напруги U(t). Ця умова дає змогу не проводити перемикання відгалужень
трансформатора, якщо регульований параметр знаходиться поза зоною нечутливості
регулятора, але під впливом зовнішніх факторів сам прямує до зони. Закон
регулювання в даному випадку запишеться так:
де – похідна огинаючої контрольованої напруги.
Однак вищевказаний закон не передбачає швидкої реакції регулятора на значне
відхилення контрольованої напруги, внаслідок чого тривалий час напруга на
навантаженні має ненормоване значення із-за затримки сигналу керування на час
tз. В результаті змінюється режим роботи споживачів, що призводить до
недовипуску продукції, зниження її якості, а іноді до виробничого браку
[61, 62]. Тому доцільно доповнити закон регулювання (2.4) додатковою умовою,
яка б дозволяла виконувати перемикання пристрою РПН без часу затримки сигналу
tз, коли контрольована напруга має значення, що суттєво відрізняється від Uном.
З урахуванням такої умови закон регулювання буде мати такий вигляд:
де DU = Uв.з – Uном = Uном – Uн.з;
Uв.з, Uн.з – напруга електричної мережі, яка відповідає верхній і нижній
границям зони нечутливості регулятора, що задається з умов надійності;
uв.з1, uн.з1 – верхня і нижня границі зони нечутливості, обумовленої якістю
регулювання напруги;
tрег – час регулювання, на протязі якого значення напруги повертається в зону
нечутливості, обумовлену надійністю роботи системи.
2.2. Розроблення закону регулювання для дворівневої системи регулювання напруги
Обмеження кількості перемикань пристрою РПН призводить до підвищення надійності
регулювання напруги, але не підвищує якість регулювання. До того ж, пристрої
РПН встановлюються в основному на районних підстанціях і регулювання напруги
проводиться для великої кількості споживачів, виходячи з сумарного струму
навантаження. Але в кінці кожної лінії напруга на споживачах весь час
змінюється внаслідок зміни струму навантаження в лінії.
На кінцевих підстанціях (наприклад, 10/0,4 кВ) встановлюються трансформатори з
перемиканням без збудження (ПБЗ) [12]. Перемикання регулювальних відгалужень
цих трансформаторів можливе лише при відключенні трансформатора від мережі.
Тому перемикання проводять лише кілька разів на рік.
В останні роки стрімкий розвиток силової напівпровідникової техніки призвів до
створення силових ключів на великі напруги і струми [63, 64]. Порівняно з
механічним пристроєм РПН такі прилади мають високу надійність і значно кращу
ремонтопридатність [65, 66]. Це надає можливість створення пристрою РПН для
трансформаторів з ПБЗ, який характеризується високою швидкодією, значним
ресурсом і відносно невеликою вартістю.
На рис. 2.1 приведена функціональна схема системи регулювання напруги за
допомогою трансформатора з ПБЗ і напівпровідникового пристрою РПН.
Напруга на вторинній обмотці трансформатора вимірюється за допомогою датчика
напруги ДН, а струм навантаження – датчиком струму ДС. За цими даними блок
керування розраховує значення відхилення напруги на споживачах від номінальної
і в залежності від цього значення дає команду на відкривання одного з
напівпровідникових силових ключів К. Оскільки одне відгалуження змінює напругу
на 2,5%, то діапазон регулювання складає ±5%. Блок керування реалізує закон
регулювання напруги (2.3). Запропонований спосіб регулювання напруги на
кінцевих підстанціях опубліковано в [67].
Рис. 2.1. Функціональна схема системи регулювання напруги
трансформатора з ПБЗ
Для зменшення кількості перемикань пристрою РПН трансформатора районної
підстанції запропоновано об’єднати регулятори напруги на кінцевих підстанціях з
регулятором напруги
- Київ+380960830922