Şebekenin Trafik Polisi: Faz Kaydıran Bir Transformatör, Gücü Gerilimi Değil, Faz Değiştirerek Nasıl Yönlendirir?

giriiş

İki şehir arasında iki paralel otoyol düşünün. Yükü dengelemeyi tercih ettiğinizde bile, trafik doğal olarak daha geniş, daha düzgün bir yola yığılırken diğer yol neredeyse boş kalır. Bir AC güç şebekesi de aynı şeyi yapar: elektrik, operatörün gerçekte istediği yolu değil, en az empedanslı yolu izler. Faz açısı regülatörü veya Britanya'da "dörtlü güçlendirici" olarak da adlandırılan faz kaydırma transformatörü (PST) , şebekenin trafik polisidir. Gerilimin boyutunu değiştirmeden, gerilim dalgasının zamanlamasını değiştirerek gücü az kullanılan koridora yönlendirir.

Prensip ve Türleri

Bir AC hattındaki aktif güç kabaca P = (V₁·V₂ / X)·sin(δ ± α) şeklinde akar; burada δ, iki uç arasındaki doğal açıdır ve α, PST'nin eklediği ekstra kaymadır. PST, hat voltajıyla 90° faz dışı (karesel olarak) küçük bir voltaj enjekte eder; karesel voltajın ortaya çıkan fazörü döndürdüğünü ve bu hattaki gücü artıran veya azaltan kontrol edilebilir bir α açısı oluşturduğunu da ekliyoruz.

Fiziksel olarak, bir PST genellikle iki bağlı transformatörden oluşur (IEEE C57.135 / IEC 62032'ye göre): karesel voltajı türeten bir heyecan verici (şönt) ünite ve büyüklüğünü ayarlayan bir yükte kademe değiştirici (OLTC) ve ayrıca onu enjekte eden hat ile seri olarak bağlanan bir seri (güçlendirici) ünite . Her dokunma adımı açıyı yaklaşık 1–1,5° kaydırır; ters çevirme anahtarı hem "ilerletme" hem de "geciktirme" sağlar. Tasarımlar simetrik (yük voltajı her açıda kaynak voltajına eşit kalır) ve asimetrik (yük büyüklüğü açıya göre değişir) ve tek çekirdekli veya iki çekirdekli yapılara ayrılır.

Uygulama Örneği

Bir şehri besleyen iki paralel 400 kV hattı düşünün: A Hattı %95 yükteyken B Hattı %40 yüktedir. Hat B'ye 750 MVA, ±25° PST kurmak ve fazını ilerletmek, Hat A'dan B'ye onlarca megawatt çeker, her ikisini de dengeler ve maliyetli yeni bir hattı erteler. Almanya'daki TenneT gibi şebeke operatörleri, yenilenebilir döngü akışlarını yönetmek için Siemens PST'lerini kullanıyor ve Hollanda, ithalatı 30°'ye kadar yeniden yönlendiren 1.000 MVA Meeden PST'yi çalıştırıyor. Tipik değerler 110–765 kV'da 200–1.800 MVA'yı kapsar ve kaydırma aralıkları kabaca ±20° ila ±40°'dir (özel üniteler ±70°'yi aşar).

Yaygın Yanlış Kanı ve Eğlenceli Gerçek

Yanlış kanı: "PST yalnızca voltajı değiştiren bir transformatördür." Simetrik birimler için geçerli değildir; gerilim büyüklüğü esasen değişmez; değişen şey faz açısıdır . Saf voltaj regülasyonu reaktif gücü hareket ettirir; PST'nin faz kayması gerçek (aktif) gücü hareket ettirir. İkisini karıştırmak klasik bir tasarım hatasıdır.

Eğlenceli gerçek: PST'yi yeterince sert bir şekilde vurduğunuzda hattındaki güç nötr yönünden tamamen tersine dönebilir - Wikipedia 100 MW örneği, kontrollü hattın akış çevirme işaretiyle paralel yola yönlendirilen 23 MW'ı gösterir. Cihaz o kadar önemli ki, tek bir PST sınır ötesi enerji ticaretini yeniden şekillendirebilir.

Kaynaklar: IEEE C57.135 / IEC 62032; Vikipedi "Dörtlü güçlendirici"; IEEE Teknoloji Gezgini; Lund Üniversitesi PST tasarım tezi; Siemens Enerji; BOMwiki (ELIA Monceau PST).