Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фазалық бұрышты реттейтін трансформатор, фазалық бұрышты реттегіш (PAR, американдық қолдану), фазалық ауысу трансформаторы, фазалық ауыстырғыш (Батыс жағалаудағы американдық қолдану) немесе квадрат бустер (квадро бустер, британдық қолдану) – үш фазалы электр беру желілеріндегі актив қуат ағынын басқаруға арналған трансформатордың ерекше түрі. Көкейкес токпен берілетін желіде, желі арқылы қуат ағыны, желінің жіберу және қабылдау нүктелері арасындағы кернеудің фазалық бұрышының айырмасының синусына пропорционалды. Егер беріліс желісінің екі нүктесі арасында (мысалы, әуе желісі және жер асты кабелі) әртүрлі сыйымдылықтары бар параллель тізбектер болса, фазалық бұрышты тікелей басқару қуат ағынын жолдар арасында бөлуді реттеуге мүмкіндік береді, артық жүктемеге жол бермейді. Квадрат бустерлер артық жүктелген тізбектердегі жүктемені азайту және қуатты тиімді жолдармен қайта бағыттау құралы болып табылады. Сонымен қатар, егер серіктес әдейі түрде қарсы серіктестің жүйесі арқылы маңызды "көзді жоймас энергияның" ағынына себеп болса, қарсы серіктес мұндай "көзді жоймас энергияны" болдырмау үшін фазалық ауыстырғыш орнатуы мүмкін. Мұндай жағдайда қарсы серіктестің тактикалық мақсаты – өзге жүйенің тұрақтылығы есебінен өз жүйесінің тұрақтылығын арттыру болып табылады. Электр жүйесінің тұрақтылығы – демек, сенімділігі – өңірлік немесе ұлттық стратегиялық мақсат болғандықтан, фазалық ауыстырғыш орнату туралы қаупі, көбінесе, бұзушы жүйені өз жүйесіне қажетті өзгерістер енгізуге мәжбүр етеді, бұл бұзушы жүйе арқылы ағып жатқан "көзді жоймас энергияны" айтарлықтай азайтуға немесе жоюға мүмкіндік береді. Квадрат бустердің бастапқы құны жоғары болуы мүмкін: 2 ГВА-тан жоғары номиналды қуаты бар бірлік үшін 4-6 миллион фунт стерлинг (6-9 миллион АҚШ доллары) дейін. Алайда, беру жүйесі операторлары үшін икемділік және жылдамдық, әсіресе, қуатты экономикалық тұрғыдан жіберуді жеңілдету арқасында ұсынылатын пайда, меншік құнын тез өтеуге мүмкіндік береді.
A phase angle regulating transformer, phase angle regulator (PAR, American usage), phase shifting transformer, phase shifter (West coast American usage), or quadrature booster (quad booster, British usage), is a specialised form of transformer used to control the flow of real power on three phase electric transmission networks. For an alternating current transmission line, power flow through the line is proportional to the sine of the difference in the phase angle of the voltage between the transmitting end and the receiving end of the line. Where parallel circuits with different capacities exist between two points in a transmission grid (for example, an overhead line and an underground cable), direct manipulation of the phase angle allows control of the division of power flow between the paths, preventing overload. Quadrature boosters thus provide a means of relieving overloads on heavily laden circuits and re routing power via more favorable paths. Alternately, where an interchange partner is intentionally causing significant "inadvertent energy" to flow through an unwilling interchange partner's system, the unwilling partner may threaten to install a phase shifter to prevent such "inadvertent energy", with the unwilling partner's tactical objective being the improvement of its own system's stability at the expense of the other system's stability. As power system stability—hence reliability—is really a regional or national strategic objective, the threat to install a phase shifter is usually sufficient to cause the offending system to implement the required changes to its own system to greatly reduce or eliminate the "inadvertent energy" flowing through the offended system. The capital cost of a quadrature booster can be high: as much as four to six million GBP (6–9 million USD) for a unit rated over 2 GVA. However, the utility to transmission system operators in flexibility and speed of operation, and, more particularly, facilitating economic dispatch of generation, can soon recover the cost of ownership.
Жұмыс істеу әдісі
Қоректену көзінен алынған кернеу, ең бастысы 90°-қа фазалық ығыстырылып (соның салдарынан квадратта), содан кейін оған қайта қолданылады. Осы арқылы квадрат күшейткіште фазалық бұрыш пайда болады. Дәл осы туындаған фазалық бұрыш белгілі бір тізбектер арқылы қуат ағынына әсер етеді.
By means of a voltage derived from the supply that is first phase shifted by 90° (hence is in quadrature), and then re applied to it, a phase angle is developed across the quadrature booster. It is this induced phase angle that affects the flow of power through specified circuits.
Қаулы
Квадраттуралық бустер әдетте екі бөлек трансформатордан тұрады: шунт блогы және сериялық блогы. Шунты блогының орамдары фазаларға параллель қосылған, сондықтан ол желілік кернеуге қатысты 90°-қа ығысқан шығыс кернеуін тудырады. Оның шығысы сериялық блокқа кіріс ретінде беріледі, ол негізгі тізбекке тікелей қосылғандықтан, фазалық ығысқан компонентті қосады. Осылайша, жалпы шығыс кернеуі – желілік кернеу мен 90° квадраттуралық компоненттің векторлық қосындысы болып табылады. Шунты блогындағы түйреуіштер квадраттуралық компонентінің шамасын, демек квадраттуралық бустердегі фазалық ығысу шамасын реттеуге мүмкіндік береді. Квадраттуралық бустері бар тізбектегі ток күші артырылуы (көбейту түйреуіші) немесе азайытылуы (азайту түйреуіші) мүмкін. Жүйелік жағдайларға байланысты, ток күші өз орталық түйреуіш бағытынан толығымен кері қайтарылуы мүмкін.
A quadrature booster typically consists of two separate transformers: a shunt unit and a series unit. The shunt unit has its windings connected across the phases, so it produces output voltages shifted by 90° with respect to the supply. Its output is then applied as input to the series unit, which, because its secondary winding is in series with the main circuit, adds the phase shifted component. The overall output voltage is hence the vector sum of the supply voltage and the 90° quadrature component. Tap connections on the shunt unit allow the magnitude of the quadrature component to be controlled, and thus the magnitude of the phase shift across the quadrature booster. The flow on the circuit containing the quadrature booster may be increased (boost tapping) or reduced (buck tapping). Subject to system conditions, the flow may even be bucked enough to completely reverse from its neutral tap direction.
Эффекттің көрінісі
Төмендегі біржолды сызбада 100 МВт генераторлық жүктеме жүйесіне екі параллель беріліс желісі көрсетілген, олардың бірі 1-ден 19-ға дейінгі аралықта реттелетін төртбұрышты күшейткішпен (көлеңкеленген сұр түспен) жабдықталған. Сол жақтағы суретте төртбұрышты күшейткіш 10-шы нүктедегі орталық положениде орналасқан және 0° фазалық бұрышы бар. Осылайша, ол тізбек арқылы қуат ағынына әсер етпейді және екі желі де 50 МВт-тан бірдей жүктеме алады. Оң жақтағы суретте дәл осы желі көрсетілген, бірақ қуат ағынын төмендету үшін төртбұрышты күшейткіш төмендетілген. Нәтижесінде пайда болған теріс фазалық бұрыш 23 МВт жүктемені параллель тізбекке аударды, ал жалпы жүктеме 100 МВт-та өзгеріссіз қалды. (Бұл жерде қолданылған мәндер шартты екенін ескеріңіз; нақты фазалық бұрыш пен жүктеме ауысуы төртбұрышты күшейткіш пен беріліс желілерінің параметрлеріне байланысты болады.) Күтілетін әсер керісінше: табиғи түрде біреуі ауыр, біреуі жеңіл жүктелген желілерде қуатты теңестіру.
The one line diagram below shows the effect of tapping a quadrature booster on a notional 100 MW generator load system with two parallel transmission lines, one of which features a quadrature booster (shaded grey) with a tap range of 1 to 19. In the left image, the quadrature booster is at its centre tap position of 10 and has a phase angle of 0°. It thus does not affect the power flow through its circuit and both lines are equally loaded at 50 MW. The right image shows the same network with the quadrature booster tapped down so as to buck the power flow. The resulting negative phase angle has diverted 23 MW of loading onto the parallel circuit, while the total load supplied is unchanged at 100 MW. (Note that the values used here are hypothetical; the actual phase angle and transfer in load would depend upon the parameters of the quadrature booster and the transmission lines.) The intended effect is opposite: equalizing power on lines where naturally one would be heavily loaded and one would be lightly loaded.
Орнатылған құрылғылар
Солтүстік және Оңтүстік Германияны байланыстыратын электр желілері Солтүстік теңізде орналасқан жел электр станциялары өндірген қуатты жеткізуге жеткіліксіз. Чехиялық ČEPS желілік операторы 2017 жылдың 17 қаңтарында Градец қосалқы станциясында екі фазалық ауыстырғыш трансформатордан тұратын кедергі жүйесін пайдалануға енгізді. Құрылыстың жалпы құны шамамен 75 миллион еуроны құрады. Фазалық ауыстырғыш трансформаторларды орнату Германиядан келетін жасыл электр энергиясының ағынын реттеу және басқару үшін қажет болды. Германияның 50 Hertz желілік операторы 2018 жылдың қаңтар айында Рёрсдорф қосалқы станциясында екі фазалық ауыстырғыш трансформаторды пайдалануға енгізді. Рёрсдорф және Градец қосалқы станциялары екі 400 кВ желісі арқылы байланысқан.
The power lines connecting Northern and Southern Germany are insufficient to transfer the power produced by the wind power plants located in the North Sea. The Czech transmission network operator ČEPS put a barrier system with two phase shifting transformers into operation in the Hradec substation on January 17, 2017. The total costs for the plant were around €75 million. The installation of the phase shifting transformers was necessary in order to regulate and control the flow of green electricity from Germany. The German transmission system operator 50 Hertz put two phase shifting transformers into operation in the Röhrsdorf substation in January 2018. The Röhrsdorf and Hradec substations are connected via two 400 kV lines.