Analyse van reactief vermogen in voedingssysteem

Analyse van reactief vermogen in energiesysteem

Reactief vermogen is een denkbeeldige kracht, maar toch is het nodig in het energiesysteem. Als het reactieve vermogen te hoog is in het Power System, kan de spanning stijgen en in geval van een tekort aan reactief vermogen kan de spanning laag zijn. In dit artikel zullen we verschillende aspecten van blindvermogen uitleggen, wat zijn rol is in Power System en hoe het in het Power System kan worden geïnjecteerd.

Basisprincipes van spanning en reactief vermogen in voedingssysteem:

Het is wenselijk dat de spanning in het voedingssysteem overal 1 per eenheid (pu) is (maar het is hoogst onmogelijk om dit te handhaven). Controle van blindvermogen en grootte van spanning zijn bijna co-gerelateerde woorden; op dezelfde manier zijn de controle van het actieve vermogen en de hoek van de spanning bijna co-gerelateerde woorden. Overweeg figuur 1. Bus-1 is verbonden met een oneindige bus met een lange transmissielijn. Over het algemeen stroomt actief vermogen van een hoge spanningshoek naar een lagere spanningshoek en reactief vermogen vloeit van een hogere spanningsgrootte naar een lagere spanningsgrootte. Dus in figuur 1 zullen actieve en reactieve stroom beide van bus-1 naar bus-2 stromen (in enkele gevallen hangt het ook af van andere factoren).

Analyse van reactief vermogen in synchrone generator:

Beschouw een eenvoudig equivalent circuit van Synchronous Generator (SG) zoals weergegeven in figuur 2. De klemspanning is 1∠0, of we kunnen zeggen dat SG rechtstreeks is verbonden met een oneindige bus.

Opgemerkt moet worden dat reactief vermogen denkbeeldig vermogen is zodat het kan worden geleverd of geabsorbeerd door SG. Als E_f kleiner is dan ‘1’ (d.w.z. E_f t ), dan zullen we zeggen dat het met een lage excitatie werkt (d.w.z. de gelijkstroom in de veldwikkeling is laag); In dat geval kan SG blindvermogen verbruiken. Als E_f is meer dan '1' (d.w.z. E_f>V_t ), dan zullen we zeggen dat het met een hoge excitatie werkt (d.w.z. de gelijkstroom in de veldwikkeling is hoog); In dat geval kan SG blindvermogen leveren.

Actieve kracht wordt echte kracht genoemd. SG levert altijd actief vermogen; dus u kunt begrijpen waarom de rotorhoek plus is in het geval van een synchrone generator en het is min in het geval van een synchrone motor.

Vergelijking "Input =output + verliezen" is geldig voor elke machine. Voor SG is de vergelijking "Mechanische invoer =elektrische uitvoer (werkelijk vermogen) + verliezen".

Zoals hierboven beschreven, als SG met hoge excitatie werkt, kan het reactief vermogen genereren, d.w.z. SG zal het reactieve vermogen aan het systeem leveren. In feite, wat er gebeurt, is het slechts een energie-uitwisseling tussen generator en belasting. (Stel dat de belasting een inductiemotor is. Er zal dus een energie-uitwisseling zijn tussen SG en inductiemotor; of we kunnen zeggen dat SG reactief vermogen genereert en inductiemotor het reactieve vermogen verbruikt; maar het zijn slechts conventies, reactief vermogen is denkbeeldig stroom kan dus niet worden opgewekt of verbruikt).

In de boeken van Power System wordt, om complexe macht te berekenen, de formule S=VI* genoemd. Als formule S=V*I wordt gebruikt, kan hetzelfde resultaat worden gevonden, behalve dat het teken van blindvermogen wordt omgekeerd. Dus, Electrical Engineering Scholars hebben de formule S=VI* afgerond en de tweede formule weggegooid. Waarom ze de eerste formule hebben gekozen in plaats van de tweede, probeer jezelf te analyseren aan de hand van dit artikel.

Vanaf figuur 3 kun je gemakkelijk begrijpen waarom actief vermogen echte kracht wordt genoemd en reactief vermogen imaginaire kracht.

Eén diagram van SG wordt getoond in figuur 4 . Deze figuur spreekt ook voor zich.

In het veld zoeken of gelijkspanning (of gelijkstroom stroom) hoog is, dan zal SG meer reactief vermogen leveren. Dus misschien denkt u misschien dat gelijkstroom van veldwikkeling wordt omgezet in reactief vermogen. Het is een groot misverstand onder studenten. Let op:meer gelijkspanning in veldwikkeling betekent meer gelijkstroom, en dit vermogen wordt verbruikt als I ² R-verliezen in de veldwikkelingsweerstand 'R'. Er wordt geen gelijkstroom in het veldcircuit omgezet in blindvermogen. Naarmate de gelijkstroom toeneemt, neemt het reactieve vermogen dat door SG wordt geleverd toe, betekent dit dat de energie-uitwisseling van de generator wordt verhoogd met de belasting. In het geval van hoge gelijkstroom in veldwikkeling, zal de flux in inductantie van veldwikkeling hoog zijn, het zal helpen om reactief vermogen te genereren door SG.

• Gerelateerde post: Waar zijn de gekleurde luchtmarkeringsballen op hoogspanningskabels voor?

Beschouw figuur-1 nog eens. Als de excitatie van SG wordt verhoogd, zullen er twee dingen gebeuren

1. (i) Generator zal meer reactief vermogen leveren
2. (ii) de klemspanning (magnitude) zal toenemen (zoals eerder gezegd is de controle van het reactieve vermogen en de grootte van de spanning bijna verwante woorden).

Als er een overmaat aan reactief vermogen in het voedingssysteem is dan neemt de spanning toe, dan is dit omgekeerd. Op die basis moeten lezers ook proberen het Ferranti-effect te begrijpen. [In geval van Ferranti-effect is de ontvangende eindspanning hoger dan de zendende eindspanning. Het komt voor zonder belasting (of belasting is erg minder). Het grootste deel van de belasting in het voedingssysteem is een inductieve belasting. Dus in onbelaste omstandigheden neemt het inductieve effect af en domineert de shuntcapaciteit (natuurlijke shuntcapaciteiten in de lucht). Condensator genereert reactief vermogen en probeert daarom de spanning te verhogen]

In de boeken van Electrical Machines staat dat bij een leidende PF-belasting (d.w.z. bij capacitieve belasting), een transformator een negatieve spanningsregeling kan hebben; Lezers zouden deze regel ook moeten proberen te begrijpen met behulp van dit artikel. Merk op dat de capacitieve belasting probeert de spanning te verhogen. Stel dat je een transformator hebt met een wikkelverhouding van 1:1, de aangelegde spanning is 100 V, de klemspanning is 102 V, dan is de spanningsregeling van de transformator gewoon -2%. Bij capacitieve belasting is het mogelijk. Fresher's zullen misschien verbaasd zijn hoe de klemspanning van de transformator meer kan zijn dan de aangelegde spanning, ze moeten proberen het te analyseren.

• Gerelateerde post: Waarom is elektrische stroomtransmissie een veelvoud van 11, d.w.z. 11kV, 22kV, 66kV enz.?

Shuntcompensatie en seriecompensatie:

Twee termen 'Shuntcompensatie' en 'Seriecompensatie' worden vaak gebruikt in Power System. 'Shuntcompensatie' regelt blindvermogen en 'Seriecompensatie' regelt actief vermogen. Shuntcompensatie kan een eenvoudige condensator zijn in de shunt van de transmissielijn of een Shunt FACTS-apparaat. Seriecompensatie kan een eenvoudige condensator zijn in serie met de transmissielijn of een serie FACTS-apparaten.

Overweeg formule (Het is een zeer bekende formule, daarom wordt hier geen gedetailleerde uitleg gegeven). 'X' is de reactantie van de transmissielijn. Deze formule is afgeleid, ervan uitgaande dat de weerstand van de transmissielijn verwaarloosbaar is. Als een eenvoudige seriecondensator in de transmissielijn wordt gestoken (of tussen bus-1 en bus-2 in figuur 1), dan kunnen we zeggen dat het seriecompensatie is. Door de waarde van de seriecondensator te regelen, kunnen we de 'X' regelen, vandaar dat 'P' kan worden bestuurd. Je kunt ook zien dat 'P' gerelateerd is aan 'δ'. (Zoals eerder geschreven zijn besturing van 'P' en 'spanningshoek' nauw verwante woorden).

• Gerelateerde post:Inleiding tot harmonischen en het effect van harmonischen op het voedingssysteem

Methoden voor het injecteren van reactief vermogen in het voedingssysteem:

Als de spanning in het transmissiesysteem lager is dan 1 pu, moet reactief vermogen in het systeem worden geïnjecteerd. Hieronder vindt u verschillende methoden voor het injecteren/absorberen van reactief vermogen in het voedingssysteem:

1. Besturing van DC-excitatie van SG, zoals hierboven in dit artikel uitgelegd,
2. Shuntcondensatoren (om blindvermogen te leveren en de spanning te verhogen),
3. Shunt-inductoren (om het reactieve vermogen te verbruiken en de spanning te verlagen), in het geval van een Ferranti-effect (d.w.z. wanneer de belasting erg laag is en de ontvangende eindspanning hoog kan zijn), wordt deze gebruikt.
4. TCR-FC of TCR-TSC (het is een op impedantie gebaseerd FACTS-apparaat),
5. STATCOM (Het is een FACTS-apparaat op basis van een spanningsbronconverter). STATCOM of statische synchrone compensator is een elektronisch vermogensapparaat dat gebruik maakt van gecommuteerde apparaten zoals IGBT, GTO enz. om de reactieve stroomstroom door een stroomnetwerk te regelen en daardoor de stabiliteit van het stroomnetwerk te vergroten. STATCOM is een shunt FACTS-controller, d.w.z. het is in shunt aangesloten op de lijn. Aanvankelijk heette het STATCON in plaats van STATCOM. Het is een lid van de Flexible AC Transmission System (FACTS)-familie van apparaten en heeft veel onderzoekspotentieel. Het installeren van een STATCOM op een of meer geschikte punten in een net zal de spanningsstabiliteit verbeteren en een soepel spanningsprofiel behouden onder verschillende netwerkomstandigheden. Het vermogen om actieve filtering uit te voeren is ook erg handig voor verbeteringen in de stroomkwaliteit.
6. In windmolenparken wordt een inductiegenerator gebruikt, het is een enkelvoudig opgewonden machine (d.w.z. het heeft geen veldwikkeling). Reactieve vermogensregeling in een inductiegenerator is dus niet mogelijk; daarom wordt in dit geval, om reactief vermogen te leveren, STATCOM veel gebruikt. STATCOM is geïnstalleerd op de klemmen van de inductiegenerator als een shuntcontroller. Dit onderwerp heeft ook een groot onderzoekspotentieel.

Gerelateerd bericht:Wat is shuntreactor - typen, constructie en toepassingen

Zoals in dit artikel geschreven, is 'shuntcompensatie' gerelateerd aan blindvermogenregeling, het is te zien dat in de bovenstaande methoden van 2-6, dit allemaal de shuntcontrollers zijn.

Zoals eerder gezegd is reactief vermogen denkbeeldig vermogen, dus transmissielijnen zijn bedoeld om actief vermogen te leveren. Het is een vraag waarom we reactief vermogen in het Power System injecteren. Het antwoord is dat generatoren, transmissielijnen, transformatoren enz. een verwaarloosbare weerstand hebben in vergelijking met hun inductieve reactantie, dus we kunnen zeggen dat het transmissiesysteem een ​​inductief circuit is. Het verbruikt reactief vermogen, dus om dit te compenseren moeten we reactief vermogen leveren.

Met andere woorden, om een ​​vlak spanningsprofiel te behouden (d.w.z. om overal spanning 1 pu te handhaven), in een transmissiesysteem, is een goede regeling van het reactieve vermogen noodzakelijk. Om overmatige transmissie van reactief vermogen te voorkomen; opwekking en verbruik van blindvermogen moeten zo dicht mogelijk bij elkaar liggen; anders resulteert dit in een ongepast spanningsprofiel.

Over de auteur

Dr. Vipin Jain behaalde in 1992 een Bachelor of Engineering aan de Nagpur University, Master of Technology in 2007, Ph.D. Diploma in 2017 van de Universiteit van Delhi. Hij heeft een lange onderwijs- en industriële ervaring. Hij is sinds december 2007 een faculteitslid van de afdeling Elektrotechniek, Bharat Institute of Technology, Meerut (UP), India. Tot nu toe zijn er meer dan twintig onderzoekspapers door hem gepubliceerd. Hij is energie-auditor gecertificeerd door Bureau of Energy Efficiency, Government of India.

Gerelateerd bericht:

• Herstel van het voedingssysteem – uitval, instorting van spanning en schakelprogramma's
• HV- en MV-schakelaarscheiders en isolatoren in voedingssysteem
• Corona-effect en ontlading in transmissielijnen en stroomsysteem
• Wat is elektrisch vermogen? Soorten elektrische energie en hun eenheden