מהן השיטות לוויסות מתח בשנאים?

ניתן להתאים את שיטת ויסות מתח השנאי בהתבסס על הפעלת השנאי (מופעל), וניתן לחלק אותה לשתי קטגוריות עיקריות: כיבוי-וויסות מתח עומס ו--וויסות מתח עומס.

1. עקרון ליבה
ללא קשר לשיטה שבה נעשה שימוש, העיקרון הבסיסי הוא להתאים את מתח המוצא על ידי שינוי יחס הסיבובים של פיתול המתח הגבוה-של השנאי.
הנוסחה מתבטאת כך: V1/V2 ≈ N1/N2

כאן, V1 ו-V2 הם המתחים של הפיתולים הראשוניים (הצד המתח-גבוה) והמשני (הצד המתח הנמוך-), ו-N1 ו-N2 הם מספר הסיבובים התואם.
על ידי שינוי מספר הסיבובים N1 בצד המתח הגבוה-, ניתן לשמור על מתח המוצא המשני V2 יציב גם אם מתח הרשת V1 משתנה במידה מסוימת. הסיבה שוויסות המתח מתבצע בדרך כלל בצד-המתח הגבוה היא שהזרם קטן יותר, מה שהופך את המגעים של מתג הברז לקלים יותר לייצור ולאורך זמן-.

2. שיטות עיקריות לוויסות מתח
(1). Off-Load Tap Changer (נקרא גם No-Load Tap Changer או Power-Regulation Voltage Off)
שיטת פעולה:יש לשנות את מיקום הברז באופן ידני בזמן שהשנאי כבוי לחלוטין ומנתק מהרשת.
עקרון עבודה:פיתול המתח הגבוה- מצויד במספר ברזים (בדרך כלל 3 או 5), כגון מתח נקוב, +5%, -5% וכו'. ברזים אלו מחוברים למחליף ברזים. כאשר יש צורך בכוונון מתח, המתג מופעל לאחר הכיבוי כדי לבחור ברז אחר, ובכך לשנות את יחס הסיבובים.
מאפיינים:

• יתרונות:מבנה פשוט, עלות נמוכה, אמינות גבוהה.
• חסרונות:מצריך כיבוי-במתח במהלך כוונון מתח, המשפיע על המשכיות אספקת החשמל, ואינו יכול להתאים באופן אוטומטי-בזמן אמת בהתאם לשינויי עומס.

תרחישי יישום:מתאים למצבים עם דרישות יציבות מתח נמוך, כגון שנאי חלוקה שבהם שינויי עומס עונתיים הם מינוריים או רשתות חשמל כפריות. התאמות מבוצעות על ידי חשמלאים לפני תקופות ביקוש לחשמל נמוך או שיא.

(2) מופעל-טען מחליף ברז (נקרא גם Load Tap Changer)
שיטת פעולה:ניתן לשנות את מיקום הברז באופן אוטומטי או ידני בזמן שהשנאי פועל בעומס, להשגת ויסות מתח ללא הפרעה.
עקרון עבודה:זוהי הטכנולוגיה המורכבת והקריטית ביותר. הליבה שלו היא מחליף הברז-על עומס, המורכב משני חלקים:

• בורר:אחראי לבחירה מראש של ההקשה הבאה מבלי להפריע בזרם.
• מתג מפנה:אחראי להעברת זרם העומס במהירות מהמגע הנוכחי למגע שנבחר מראש ברגע שבו הזרם כמעט אפס (בדרך כלל בנקודת האפס- הנוכחית).

כדי למנוע הפסקת זרם וקשת יתר במהלך המיתוג, נגדי מעבר (או כורים) משמשים לשאת זרם מחזורי באופן זמני. תהליך המעבר של מחליפי ברז עומס מודרניים-מושלם תוך עשרות אלפיות שניות, עם השפעה מינימלית על אספקת החשמל.
מאפיינים:
יתרונות:התאמת מתח אינה דורשת כיבוי-, מה שמבטיח אספקת חשמל רציפה ויציבות מתח. ניתן לשילוב עם מערכות בקרה אוטומטיות לוויסות מתח מדויק-בזמן אמת.
חסרונות:מבנה מורכב מאוד, דרישות ייצור גבוהות, יקר, ודורש תחזוקה משמעותית.
תרחישי יישום: מתאים לתרחישים עם דרישות איכות חשמל גבוהות, כגון תחנות משנה במרכז עירוני, תחנות הגדלת-גנרטור או אספקת חשמל למשתמשים תעשייתיים חשובים, מה שמבטיח שתנודות המתח יישארו בסטנדרטים הלאומיים.

3. שיטות אחרות לוויסות מתח עזר או מיוחד
בנוסף לשתי שיטות המיינסטרים שהוזכרו לעיל שמשנות את יחס הסיבובים, ישנן כמה שיטות עזר:

(1) ווסת מתח מסדרה:
שנאי אוטומטי מחובר בסדרה על קו ההולכה, ומתח המוצא שלו מותאם כדי לפצות על נפילות מתח לאורך הקו. זה לא משנה ישירות את יחס הסיבובים של השנאי הראשי אלא למעשה "מכוונן מחדש" את מתח הרשת.

(2)מתח נוסף-שנאי ויסות:
שנאי נוסף לוויסות-מתח (שנאי סדרה) מתווסף מחוץ לשנאי הראשי. על ידי התאמת המתח של שנאי עזר זה, ניתן לפצות על שינוי מתח המוצא של השנאי הראשי. גישה זו מפרידה את מנגנון ויסות המתח המורכב מגוף השנאי הראשי.

(3) ויסות מתח אלקטרוניקה (ממץ VAR סטטי/SVG, מפצה סינכרוני סטטי/STATCOM וכו'):
זוהי טכנולוגיה מתקדמת ברשתות חשמל מודרניות. הוא אינו משנה ישירות את יחס הסיבובים של השנאי, אלא מווסת את רמת המתח בצמתי רשת על ידי הזרקה או קליטה מהירה של הספק תגובתי באמצעות מכשירים אלקטרוניים עם הספק- גבוה (כגון IGBTs). התגובה שלו מהירה במיוחד (בסולם אלפיות השנייה), משמשת בעיקר לתמיכה במתח דינמי ושיפור יציבות המערכת.