Tarmoqqa ulangan va tarmoqdan ajratilgan mikrotarmoqlar: Asosiy farqlar va jihozlar talablari

Mikrotarmoqlarning ikkita asosiy ishlash rejimi mavjud: tarmoqqa ulangan va tarmoqdan ajratilgan. Ularning boshqaruv mantiqasi, jihoz tanlovi va himoya sozlamalari jihatidan farqlari aniqdir. Bu farqlarga tushunish loyihaning dastlabki bosqichida jihoz tanlashning asosidir.

1. Ikki turdagi mikrotarmoqlarning qanday ishlashi

Tarmoqqa ulangan ishlash rejimida mikrotarmoq umumiy ulanish nuqtasi (PCC) orqali tashqi asosiy tarmoqqa ulanadi. Asosiy tarmoq kuchlanish va chastotani barqaror saqlash vazifasini bajaradi. Mikrotarmoq ichidagi tarqatilgan generatorlar va energiya saqlash tizimlari tarmoqqa mos keladi va asosan hamkorlik qiladi, lekin uni qo'llab-quvvatlamaydi. Tashqi tarmoq juda katta kuchlanish manbai va chastota manbai sifatida xizmat qiladi va mikrotarmoqdagi tebranishlarni yutadi.

Tarmoqdan ajratilgan ishlash rejimida PCC uziladi va mikrotarmoq kichik mustaqil quvvat tizimi sifatida ishlay boshlaydi. Tashqi manba mavjud emas. Mikrotarmoqdagi energiya saqlash qurilmalari, PV, dizel generatorlar va boshqa manbalar o'zlarining kuchlanishini va chastotasini o'zlarining hisobiga o'rnatishlari va ishlab chiqarish bilan yukni doimiy ravishda muvozanatlashlari kerak. Boshqaruv usuli tarmoqni kuzatishdan faol qo'llab-quvvatlashga o'tadi va murakkablik sezilarli darajada oshadi.

Ikki rejim o'rtasida o'tish rejalashtirilgan va rejalashtirilmagan o'tishga bo'linadi. Rejalashtirilgan o'tishda tayyorgarlik vaqti mavjud: avvalo ichki ishlab chiqarish va yukni sozlash mumkin, so'ngra mikrotarmoq silliq uziladi. Rejalashtirilmagan o'tish ko'pincha tarmoq nosozligi bilan keltirib chiqariladi. Nosozlik aniqlangandan keyin boshqaruv qurilmasi tezda uzilishi kerak va energiya saqlash yoki rezerv manba yukni qabul qiladi, shuningdek, kichik tizimning ortiqcha yuklanib, vayron bo'lib ketishini oldini olish uchun ba'zi no-muhim yuklar uziladi. Tarmoqdan tashqari ishlashdan tarmoqqa ulanishga qaytishda avvalo kuchlanish, chastota va fazaning sinxronizatsiyasi amalga oshirilishi kerak. Aks holda, qo'shilish paytida sakrash tok hosil bo'ladi va uskunaga zarar yetishi mumkin.

2. Qo'llab-quvvatlovchi quvvat yetishmovchiligi davrida tarmoqdan tashqari ishlashning texnik qiyinchiliklari

Foydalanuvchi quvvati uzilganda va tizim tarmoqdan tashqari ishlashga o'tganda eng katta o'zgarish shundaki tizim inertsiyasi yo'qoladi asosiy tarmoqda ko'plab aylanuvchi moslamalar mavjud bo'lib, ular tabiiy ravishda inersiya ta'minlaydi va sudden yuk o'zgarishlariga bog'liq chastota o'zgarishlarini yumshatadi. Oftop mikrotarmoq kichik hajmda bo'ladi va energiya saqlash konvertorlari kabi quvvat elektronik qurilmalari shu fizik inersiyani ta'minlay olmaydi. Chastota va kuchlanish buzilishlarga nisbatan tezroq va kattaroq amplitudada javob beradi.

Bu uchta aniq muammo keltirib chiqaradi. Birinchidan, chastota va kuchlanishni tez tartibga solish . Oftop rejimida energiya saqlash konvertori tarmoqqa ulanish rejimidagi (grid-following) rejimdan tarmoqni shakllantirish rejimiga (grid-forming) o'tishi kerak va faol ravishda kuchlanish hamda chastota referensini o'rnatishi kerak. Bu tarmoqqa ulangan holda boshqarishga nisbatan ancha qiyinroq. Ikkinchidan, rejalashtirilmagan o'tishning silliqlik darajasi . Agar o'tish paytida kuchlanish yoki chastota juda ko'p pasaysa, nozik yuklar uzilishi yoki shikastlanishi mumkin. Shu sababli, o'tishni boshqarish millisekundlar ichida holatni aniqlab, strategiyani o'zgartirishni talab qiladi. Uchinchidan, tarmoqning yerlangan tizimidagi o'zgarishlar tarmoqqa ulangan paytda, yerlanganlik asosiy tarmoq tomonidan tartibga solinadi. Tarmoqdan chiqqandan keyin yerlanganlik usuli o'zgarishi mumkin, bu esa avtomatik himoya ishlashining to'g'riligiga va noto'g'ri tok yo'nalishiga bevosita ta'sir qiladi.

transformatorlar, elektr uzlatgichlar va himoya tizimlari uchun turli talablar

Transformatorlar

Tarmoqqa ulangan arxitekturada transformator quvvati asosan mikrotarmoq va tarmoq o'rtasidagi almashinuv quvvatiga qarab belgilanadi, shuningdek, vektor guruh hamda nisbat tarmoq kuchlanishiga moslashtiriladi. Tarmoqdan uzilgan arxitekturada transformator past yuklama va ta'sirli yuklamalarda ham kuchlanishni barqaror saqlashi kerak, shu sababli kuchlanishni tartibga solish qobiliyati va impedans loyihasiga qo'shimcha talablar qo'yiladi. Qisqa tutashuv quvvati cheklangan holatlarda transformator impedansi shuningdek, avariya tokini cheklashda yordam beradi. Zhongmengning taqsimot transformatorlari hamda quruq turdagi transformatorlari mikrotarmoq quvvati va yuk xususiyatlariga mos ravishda vektor guruhlari hamda kuchlanishni tartibga solish konfiguratsiyalarini sozlash imkonini beradi va ikkala arxitektura uchun turli ustuvorliklarga moslashadi.

O'chirish uskunalari

Tarmoqqa ulanish va tarmoqdan ajratilish operatsiyasi chegarasi odatda PCC da o'rnatiladi. Ushbu nuqtadagi tugma ikki tomonlama uzish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak: u tarmoq ishlamaganda tezda uzilishi kerak, chunki bu mikrotarmoqning nosoz tarmoqqa quvvatni qaytarib yuborishini oldini oladi; shuningdek, tarmoqdan ajratilish rejimida ishlash kerak bo'lganda ham ishonchli ravishda ochilishi kerak. Zhongmengning yuqori va past kuchlanishli elektr jihozlari hamda oldindan yig'ilgan kabina uskunalari zavodda oldindan yig'ilgan va sinovdan o'tkazilgan. Ob'ektga faqat simlarni ulash kerak bo'ladi, bu esa tezda joriy etiladigan mikrotarmoq loyihalariga mos keladi.

Himoya tizimlari

Bu ikkita arxitektura o'rtasidagi eng katta farq joylashgan soha. Tarmoqqa ulangan ishlash rejimida avariya tokini asosan asosiy tarmoq ta'minlaydi va qisqa tutashuv tokining darajasi nisbatan yuqori bo'ladi. Tarmoqdan ajratilgan ishlash rejimiga o'tgandan keyin qisqa tutashuv tokini faqat mikrotarmoqdagi tarqoq manbalar ta'minlaydi va bu qiymat tarmoqqa ulangan holatdagi qiymatning faqat bir qismi bo'lishi mumkin. Agar himoya sozlamalari hali ham tarmoqqa ulangan sharoitlar uchun sozlangan bo'lsa, rele avtomatik ravishda tarmoqdan ajratilgan rejimda avariyalarni aniqlay olmaydi va ishlamay qolishi mumkin. Shuning uchun himoya tizimi ikkala rejimda ham moslashuvchanlikka ega bo'lishi kerak yoki kamida rejim o'zgarganda himoya sozlamalari guruhlarini almashtirish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak. Tarmoq interfeysi ham tarmoq tomonidagi va mikrotarmoq tomonidagi avariyalarni qamrab olish uchun ikki tomonlama himoyaga ega bo'lishi kerak. Zhongmengning himoya va boshqaruv qurilmalari to'liq paket sifatida elektr uzlatish apparatlari va transformatorlar bilan integratsiya qilinishi mumkin, bu esa turli yetkazib beruvchilardan kelgan jihozlarning koordinatsiyasidagi xavfni kamaytiradi.

4. O‘zgaruvchan tok tarmog‘i tizimlaridagi kuchlanish, chastota va yuklanish o‘zgarishlari muammolari

O‘zgaruvchan tok tarmog‘i tizimlarida kuchlanish va chastota asosiy tarmoq tomonidan qo‘llab-quvvatlanmaydi. Ular energiya saqlash konvertorlari yoki dizel generatorlari kabi asosiy boshqaruv manbalarining haqiqiy vaqtda tartibga solinadi. Oddiy ishlatish maqsadi chastotani 50 Gs yaqinida va kuchlanishning yuklanishlar uchun qabul qilinadigan chegarada qolishini ta’minlashdir. Biroq amaliy ishlatishda quyosh panellari chiqish quvvatidagi o‘zgarishlar hamda katta yuklanishlarning yoqilishi va o‘chirilishi ikkalasi ham buzilishlarga sabab bo‘ladi.

Yuk o'zgarishi off-grid tizim uchun eng to'g'ridan-to'g'ri sinovdir. Nisbatan katta dvigatel ishga tushganda, tizim kuchlanishi bir zumda pasayishi mumkin. Bulutli ob-havo tufayli PV chiqish kuchi birdanlikda pasayganda, chastota oshishi mumkin. Off-grid boshqaruv shunday doimiy buzilishlar ostida barqaror qolishi kerak. Shu bilan birga, akkumulyator energiya saqlash tizimi tezda quvvatni to'ldirib va chiqarib, tebranishlarni yumshatishga majbur bo'ladi; zarur bo'lganda, ba'zi no-muhim yuklarni ustuvorlik asosida uzib tashlash kerak. Standartlar allaqachon off-griddan tarmoqqa o'tish vaqti 10 ms dan oshmasligini talab qiladi, lekin bu boshqaruv qurilmalari va o'chirgichlar javob tezligiga juda yuqori moslik talablarini qo'yadi.

5. Loyihaning dastlabki bosqichida tasdiqlanadigan elektr parametrlari

Dastlabki bosqich parametrlari qanchalik aniq bo'lsa, jihozlarni tanlash va himoya sozlamalarini belgilashda qayta ishlash shunchalik kam bo'ladi. Avvalo quyidagi parametrlar tasdiqlanishi kerak:

Qisqa tutashuv tok darajasi. Maksimal va minimal qisqa tutashuv toklari alohida-alohida tarmoqqa ulangan va tarmoqdan ajratilgan holatlarda olinadi. Tarmoqqa ulangan rejimda ular tarmoq va tarqatilgan manbalar tomonidan birgalikda ta'minlanadi. Tarmoqdan ajratilgan rejimda ular faqat tarqatilgan manbalar tomonidan ta'minlanadi. Bu ikkisi bir necha marta farq qilishi mumkin. Bu to'g'ridan-to'g'ri elektr uskunalari uzish quvvatini tanlash va himoya sozlamalarini belgilash asosidir.

Yerlangan usul. Tarmoq tomonidagi va mikrotarmoq tomonidagi yerlangan usullar muvofiqlashtirilishi kerak. Neytralni yerlangan usul bitta fazali yer qisqa tutashuv tokining kattaligini va yo'nalishini aniqlaydi va shuningdek, transformator vektor guruhini tanlashga ham ta'sir qiladi. Tarmoqdan ajratilgan ishlashdan keyin yerlangan sharoitlar o'zgarishi mumkin, shu sababli ulanishdan oldin va keyin yerlangan tartib loyihalash bosqichida aniqlanishi kerak.

Transformator parametrlari. Bular nominal quvvat, kuchlanish nisbati, vektor guruh, impedans kuchlanishi va kuchlanishni tartibga solish usulini o'z ichiga oladi. Quvvat mikrotarmoq va tashqi tarmoq o'rtasidagi maksimal doimiy almashinuv quvvati bo'yicha tanlanadi; shuningdek, avtonom rejimda ta'sir yuklarini ishga tushirish qobiliyati ham tekshiriladi.

Garmonik xususiyatlari. Invertorlar va chiziqli bo'lmagan yuklarning garmonik spektri, tartibi va tarkibi oldindan ma'lum bo'lishi kerak. Garmoniklar quvvat sifatini ta'sirlaydi va qo'shimcha transformator isishiga hamda kondensator rezonansiga sabab bo'lishi mumkin. Tanlash jarayonida mos garmonikga chidash qobiliyati yoki kamaytirish choralari tanlanadi.

Ruxsat etilgan chastota va kuchlanish oralig'i. Tarmoqqa ulangan va avtonom holatlardagi ishlash chegaralari hamda ulanishni o'zgartirish paytidagi ruxsat etilgan o'tish o'zgarishlari aniqlanishi kerak. Bu ko'rsatkichlar bevosita konvertorni boshqarish strategiyasi va himoya sozlamalarini belgilaydi.

Yuklarning tasnifi va maksimal ta'sir yuklari. Off-grid tizimda cheklangan quvvat mavjud. Muhim va muhim bo'lmagan yuklarni ajratish kerak, shuningdek, eng katta yagona dvigatelning ishga tushirish usuli va ishga tushirish tokini tasdiqlash kerak. Bu energiya saqlash konvertorining ortiqcha yuklamaga chidamliligi va off-grid yukni tashlash strategiyasining chegara qiymatini belgilaydi.

Zhongmeng mahsulotlarini integratsiya qilish nuqtalari: Yuqoridagi parametrlar oxir-oqibat aniq jihozlarga joriy etilishi kerak. Taqsimot transformatorlari kuchlanishni o'zgartirish va impedans mosligini boshqaradi. Avariya qurilmalari (switchgear) PCC-ni ochish/yopish va zanjirni himoya qilish vazifasini bajaradi. Maxsus ishlab chiqilgan taqsimot jihozlari transformatorlar, avariya qurilmalari (switchgear), himoya va boshqaruv, shuningdek, monitoringni oldindan yig'iladigan kabinalarga yoki yer osti transformator stansiyalariga birlashtiradi; bu esa maydonda jihozlarni bir-biriga moslashtirishda xatoliklarni kamaytiradi. Agar loyihaning dastlabki bosqichida qisqa tutashuv toklari, ulanish usuli, garmoniklar va yuk xususiyatlari aniqlangan bo'lsa, to'liq jihozlar haqiqiy ishlash sharoitlariga mos ravishda maxsus ishlab chiqilishi mumkin, standart mahsulotlarga passiv moslashish o'rniga.

6. Ishlatilish sahalariga misollar

7. Tez-tez beriladigan savollar

Savol: Tarmoqqa ulangan va tarmoqdan mustaqil mikrotarmoqlar o'rtasidagi asosiy farq nimada?

Javob: Asosiy farq boshqaruv mantiqida. Tarmoqqa ulangan rejimda tashqi asosiy tarmoq kuchlanish va chastota etalonini beradi va mikrotarmoq tarmoqqa mos keladi. Tarmoqdan mustaqil rejimda mikrotarmoq o'z kuchlanish va chastotasini ichki energiya saqlash tizimlari va generatorlar orqali o'rnatishi kerak, bu esa boshqaruvni ancha murakkab qiladi.

Savol: Nima uchun ikkala arxitektura o'rtasida himoya tizimi farq qiladi?

J: Qisqa tutashuv tok darajalari keskin farq qiladi. Tarmoqqa ulangan rejimda asosiy tarmoq yuqori avariya tokini ta'minlaydi. Tarmoqdan ajratilgan rejimda faqat tarqoq manbalar avariya tokini ta'minlaydi, bu esa tarmoqqa ulangan qiymatning faqat bir qismi bo'lishi mumkin. Tarmoqqa ulangan sharoitlar uchun mo'ljallangan himoya sozlamalari tarmoqdan ajratilgan rejimda avariyalarni aniqlay olmasligi mumkin, shuning uchun moslashuvchan himoya yoki o'zgaruvchan sozlamalar guruhlaridan foydalanish talab qilinadi.

S: Tarmoqdan ajratilgandan tarmoqqa ulanishga o'tishda qanday o'tkazish vaqti talab qilinadi?

J: Sanoat standartlari tarmoqdan ajratilgandan tarmoqqa ulanishga o'tish vaqtini 10 ms dan ortiq bo'lmasligini talab qiladi. Bu boshqaruv qurilmalari va o'chirgichlar tezligiga juda yuqori talablarni qo'yadi va qayta ulanishdan oldin kuchlanish, chastota va fazaning aniq sinxronizatsiyasini talab qiladi.

S: Mikrotarmoqda transformatorlar qanday vazifani bajaradi?

A: Transformatorlar mikrotarmoq va tashqi tarmoq oʻrtasidagi kuchlanishni oʻzgartirish hamda impedans mosligini taʼminlaydi. Tarmoqdan ajratilgan rejimda ular shuningdek, past yuk va taʼsirli yuk sharoitlarida kuchlanish barqarorligini saqlashlari kerak. Transformator impedansi qisqa tutashuv quvvati cheklangan holatlarda avariya tokini cheklashga ham yordam beradi.

S: Mikrotarmoq loyihasining dastlabki bosqichida qanday elektr parametrlari tasdiqlanishi kerak?

J: Asosiy parametrlar quyidagilardan iborat: ikkala rejimdagi qisqa tutashuv tok darajalari, ulanish usuli, transformator parametrlari (quvvati, nisbati, vektor guruhu, impedansi), garmonik xususiyatlari, ruxsat etilgan chastota va kuchlanish oraligʻi hamda maksimal taʼsirli yuk bilan birga yuklarning toifalari. Ushbu parametrlarni dastlab tasdiqlash uskunalar tanlovi va himoya sozlamalarini belgilashda qayta ishlashni kamaytiradi.