Квадратурный усилитель
Трансформатор , регулирующий фазовый угол , регулятор фазового угла ( PAR , американское использование), фазосдвигающий трансформатор , фазовращатель (американское использование на западном побережье) или квадратурный усилитель ( квадратурный усилитель , британское использование), представляет собой специализированную форму трансформатора , используемого для управления переток активной мощности по трехфазным сетям электропередачи .
Для линии передачи переменного тока поток мощности через линию пропорционален синусу разности фазового угла напряжения между передающим концом и принимающим концом линии. [1] Там, где между двумя точками сети передачи существуют параллельные цепи с разной мощностью (например, воздушная линия и подземный кабель), прямое манипулирование фазовым углом позволяет контролировать разделение потока мощности между путями, предотвращая перегрузку. [2] Таким образом, квадратурные усилители обеспечивают средства снятия перегрузок в сильно нагруженных цепях и перенаправления мощности по более выгодным путям.
С другой стороны, если партнер по обмену намеренно вызывает протекание значительной «непреднамеренной энергии» через систему не желающего этого партнера по обмену, не желающий этого партнер может пригрозить установить фазовращатель, чтобы предотвратить такую «непреднамеренную энергию», при этом тактической целью нежелающего партнера является улучшение стабильности своей системы за счет стабильности другой системы. [ оригинальное исследование? ] Поскольку стабильность энергосистемы – а, следовательно, и надежность – на самом деле является региональной или национальной стратегической целью, угрозы установки фазовращателя обычно достаточно, чтобы заставить систему-нарушитель внести необходимые изменения в свою собственную систему, чтобы значительно уменьшить или устранить «непреднамеренные энергозатраты». "протекающий через оскорбленную систему.
Капитальные затраты на квадратурный усилитель могут быть высокими: от четырех до шести миллионов фунтов стерлингов (6–9 миллионов долларов США) за установку мощностью более 2 ГВА . Однако полезность для операторов систем передачи в гибкости и скорости работы, и, в частности, в облегчении экономичного распределения генерации, может вскоре окупить стоимость владения.
Метод работы
[ редактировать ]
Посредством напряжения, получаемого от источника питания, которое сначала сдвигается по фазе на 90° (следовательно, находится в квадратуре ), а затем повторно подается на него, фазовый на квадратурном усилителе создается угол. Именно этот наведенный фазовый угол влияет на поток мощности через определенные цепи .
Договоренность
[ редактировать ]Квадратурный усилитель обычно состоит из двух отдельных трансформаторов: шунтирующего и последовательного . Обмотки шунтирующего блока соединены между собой поперек фаз, поэтому он создает выходные напряжения, смещенные на 90° относительно источника питания. Его выход затем подается в качестве входного сигнала на последовательный блок, который, поскольку его вторичная обмотка включена последовательно с основной цепью, добавляет сдвинутую по фазе составляющую. Таким образом, общее выходное напряжение представляет собой векторную сумму напряжения питания и квадратурной составляющей 90°.
Отводные соединения на шунтирующем блоке позволяют контролировать величину квадратурной составляющей и, следовательно, величину фазового сдвига на квадратурном усилителе. Поток в контуре, содержащем квадратурный усилитель, можно увеличить ( повышающий отвод ) или уменьшить ( понижающий отвод ). В зависимости от условий системы поток может даже измениться настолько, что полностью поменяется на противоположное от нейтрального направления отвода.
Иллюстрация эффекта
[ редактировать ]показано На приведенной ниже однолинейной диаграмме влияние включения квадратурного усилителя на воображаемую систему генератор-нагрузка мощностью 100 МВт с двумя параллельными линиями передачи , одна из которых оснащена квадратурным усилителем (заштрихован серым) с диапазоном ответвлений от 1 до 19.
На левом изображении квадратурный усилитель находится в центральном положении отвода 10 и имеет фазовый угол 0°. Таким образом, это не влияет на поток мощности через цепь, и обе линии одинаково загружены по 50 МВт. На правом изображении показана та же сеть с отключенным квадратурным усилителем, чтобы уменьшить поток мощности. В результате отрицательный фазовый угол переключил 23 МВт нагрузки на параллельную цепь, в то время как общая подаваемая нагрузка осталась неизменной и составила 100 МВт. (Обратите внимание, что используемые здесь значения являются гипотетическими; фактический фазовый угол и передача нагрузки будут зависеть от параметров квадратурного усилителя и линий передачи.)
Предполагаемый эффект противоположный: выравнивание мощности на линиях, где, естественно, одна из них будет сильно загружена, а другая — слабо.
Установленные объекты
[ редактировать ]Линий электропередач, соединяющих Северную и Южную Германию, недостаточно для передачи электроэнергии, вырабатываемой ветряными электростанциями, расположенными в Северном море. [3] [4] Таким образом, энергия течет через чешскую систему передачи, вызывая большие нагрузки на чешскую сеть и ставя под угрозу безопасную работу сети. [4] Чешский оператор сети электропередачи ČEPS ввел в эксплуатацию барьерную систему с двумя фазосдвигающими трансформаторами на подстанции Градец . 17 января 2017 года [4] [5] Общие затраты на завод составили около 75 миллионов евро. Установка фазосдвигающих трансформаторов была необходима для регулирования и контроля потока зеленой электроэнергии из Германии. [6] Немецкий оператор системы электропередачи 50 Hertz в январе 2018 года ввел в эксплуатацию два фазосдвигающих трансформатора на подстанции Рёрсдорф. Подстанции Рёрсдорф и Градец соединены двумя линиями 400 кВ. [4]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Библиография
- Види, Д. (1988). Электроэнергетические системы . Уайли. ISBN 978-0-471-97677-6 .
- Гайл, А. Патерсон, В. (1977). Электроэнергетические системы том 1 . Пергамон. ISBN 978-0-08-021729-1 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- Примечания
- ^ «Критерии равной площади» стабильности энергосистемы требуют, чтобы этот угол был меньше 90 градусов, поэтому для практических целей этот угол будет значительно меньше 90 градусов.
- ^ Уиди, Б.М. (1972), Электроэнергетические системы (второе изд.), Лондон: John Wiley and Sons, стр. 127–128 , ISBN. 978-0-471-92445-6
- ^ Кораб, Р.; Овчарек, Р. (2016). «Влияние фазосдвигающих трансформаторов на трансграничные потоки электроэнергии в регионе Центральной и Восточной Европы» . Вестник Польской академии технических наук . 64 : 127–133. дои : 10.1515/bpasts-2016-0014 .
- ^ Перейти обратно: а б с д «Чехия вводит в эксплуатацию первые фазовращатели» .
- ^ «Чехия вводит в действие барьерную систему против немецкой «зеленой» электроэнергии | Новости | finanzen.net» . www.finanzen.net . Архивировано из оригинала 18 января 2017 г.
- ^ «Потоки электроэнергии в Чехию улучшились: газета ZfK для городского хозяйства» . www.zfk.de. Архивировано из оригинала 23 января 2018 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Фазосдвигающие трансформаторы: принципы и применение (обзорная статья и практический пример)
- Фазосдвигающие трансформаторы: принципы и применение (книга Джона Виндерса, CRC Press, 12 апреля 2002 г.)
