1 Introduction
Avec la croissance stable de l'économie nationale, la demande d'électricité augmente. Pour les réseaux ruraux, la hausse des charges, la distribution inégale de l'approvisionnement en électricité et la limitation de la régulation de tension du réseau principal laissent certaines lignes de 10 kV (dépassant les normes nationales de rayon) dans des zones éloignées ou à faible densité de réseau. Ces lignes sont confrontées à une mauvaise qualité de tension, un faible facteur de puissance et de fortes pertes. En raison des contraintes de coûts et d'investissement, la création massive de nœuds haute tension ou l'extension du réseau n'est pas réalisable. Le régulateur de tension automatique pour alimentation 10 kV offre une solution technique pour les problèmes de faible tension sur de longues distances.
2 Principe de fonctionnement du régulateur de tension
Le régulateur automatique SVR comporte un circuit principal (autotransformateur triphasé + changeur de prises sous charge, structure figure 1) et une unité de commande. Son noyau comprend des bobines en dérivation, en série et de commande :
Bobine en série : multi-tapée, connectée entre l'entrée et la sortie via le changeur de prises, ajuste la tension de sortie.
Bobine en dérivation : enroulement commun, génère des champs magnétiques de transfert d'énergie.
Bobine de tension de commande : enroulée sur la bobine en dérivation, alimente le contrôleur/moteur et fournit la tension de mesure.
Logique de fonctionnement : Les positions de prise sur la bobine en série (via le changeur de prises sous charge) modifient les rapports de tours entrée-sortie, ajustant ainsi la tension de sortie. Les commutateurs sous charge ont généralement 7 ou 9 engrenages (sélectionnables par l'utilisateur selon les besoins). Le rapport de tours primaire-secondaire du régulateur correspond à celui des transformateurs, c'est-à-dire :
3 Exemple d'application
3.1 État de la ligne
Une ligne de 10 kV a une longueur de tronc principal de 15,138 km, utilisant deux modèles de conducteurs : LGJ-70mm² et LGJ-50mm². La capacité totale des transformateurs de distribution est de 7260 kVA. Pendant les périodes de charge maximale, la tension côté 220V des transformateurs de distribution au milieu et à l'arrière de la ligne descend jusqu'à 175 V.
Pour la ligne LGJ-70, la résistance par kilomètre est de 0,458 Ω et la réactance par kilomètre est de 0,363 Ω. Alors, la résistance et la réactance de la ligne de la sous-station au poteau 97# du tronc principal sont respectivement :
R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ω
X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ω
Selon la capacité et le taux de charge des transformateurs de distribution de la ligne, la chute de tension de la sous-station au poteau 97# du tronc principal peut être calculée comme suit :
Δu — Chute de tension de la ligne, unité : kV.
R — Résistance de la ligne, unité : Ω.
X — Réactance de la ligne, unité : Ω.
r — Résistance par unité de longueur, unité : Ω.
x — Réactance par unité de longueur, unité : Ω.
P — Puissance active de la ligne, unité : kW.
Q — Puissance réactive de la ligne, unité : kvar.
Alors, la tension au poteau 97# du tronc principal n'est que : 10,4 - 0,77 = 9,63 kV et au poteau 178 peut être calculée comme : 8,42 kV. La tension à l'extrémité de la ligne est : 8,39 kV.
3.2 Solutions
Pour assurer la qualité de la tension, les principales méthodes et mesures de régulation de tension dans les réseaux de distribution moyenne et basse tension comprennent les aspects suivants :
Construire une nouvelle sous-station 35 kV pour raccourcir le rayon d'alimentation des lignes 10 kV.
Remplacer la section des conducteurs pour réduire le taux de charge de la ligne.
Installer une compensation de puissance réactive pour la ligne. Cette méthode a un effet de régulation médiocre pour les situations avec des lignes longues et des charges importantes.
Installer un régulateur de tension automatique SVR pour alimentation. Il a un haut degré d'automatisation, un bon effet de régulation de tension et une utilisation flexible. Ci-dessous, trois méthodes sont utilisées pour comparer les solutions pour améliorer la qualité de la tension à l'extrémité de la ligne de bloc 10 kV.
3.2.1 Schéma de construction d'une nouvelle sous-station 35 kV
Analyse de l'effet attendu : La construction d'une nouvelle sous-station peut raccourcir le rayon d'alimentation, améliorer la tension terminale des lignes plus longues et améliorer la qualité de l'alimentation. Ce schéma peut bien résoudre le problème de tension, mais l'investissement est relativement important.
3.2.2 Schéma de reconstruction de la ligne principale 10 kV
La modification des paramètres de la ligne consiste principalement à augmenter la section des conducteurs. Pour les lignes avec des utilisateurs dispersés et des sections de conducteurs petites, la composante de résistance dans la chute de tension représente une proportion relativement importante. Par conséquent, réduire la résistance des conducteurs peut atteindre un certain effet de régulation de tension. La tension terminale 10 kV peut être ajustée de 8,39 kV à 9,5 kV.
3.2.3 Schéma d'installation d'un régulateur de tension automatique SVR pour alimentation
Installer 1 ensemble de régulateurs de tension automatiques 10 kV pour résoudre le problème de faible tension à l'extrémité de la ligne après le poteau 161.
Analyse de l'effet attendu : La tension terminale 10 kV peut être ajustée de 8,39 kV à 10,3 kV.
Après une analyse comparative, la troisième solution est la plus économique et pratique. L'ensemble de dispositifs de régulation de tension automatique SVR pour alimentation stabilise la tension de sortie en ajustant le rapport de tours de l'autotransformateur triphasé et présente les avantages majeurs suivants :
Il permet une régulation de tension entièrement automatique et sous charge. Le transformateur lui-même adopte un autotransformateur triphasé en étoile, qui a une grande capacité et un petit volume et peut être installé entre deux poteaux (S ≤ 2000 KVA).
La plage de régulation est généralement -10% ~ +20%, ce qui peut répondre aux exigences de tension.
Selon les calculs théoriques, il est recommandé d'installer un régulateur de tension automatique SVR pour alimentation de modèle SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) sur la ligne principale. Après l'installation du régulateur, la tension maximale du poteau 141 peut être ajustée à :
U161=U×10/8=10,5 kV
Dans la formule :
L'exploitation a prouvé que la fonction et les performances de l'ensemble de dispositifs de régulation de tension automatique SVR pour alimentation, qui suit automatiquement les variations de la tension d'entrée pour garantir une tension de sortie constante, sont très stables et efficaces dans la gestion des tensions basses.
3.2.4 Analyse des bénéfices
L'utilisation du régulateur de tension SVR sur la ligne économise une grande quantité de fonds comparativement à la construction d'une nouvelle sous-station ou au remplacement des conducteurs. Non seulement la tension de la ligne est augmentée pour répondre aux réglementations nationales, générant de bons bénéfices sociaux ; lorsque la charge de la ligne reste inchangée, l'augmentation de la tension de la ligne réduit le courant de ligne, réduisant ainsi, dans une certaine mesure, les pertes de ligne, atteignant l'objectif de réduction des pertes et d'économie d'énergie, et améliorant les bénéfices économiques de l'entreprise.
4 Conclusion
Pour les zones avec un potentiel de croissance de charge limité, en particulier les réseaux ruraux comportant des lignes 10 kV longues — où les points d'alimentation sont insuffisants, les rayons d'alimentation sont grands, les pertes de ligne sont élevées, les charges sont surchargées et aucune alimentation en sous-station 35 kV n'est disponible à court ou moyen terme — le régulateur de tension automatique SVR pour alimentation offre une solution. Il résout les problèmes de qualité de tension basse et de pertes d'énergie électrique élevées sans avoir besoin de construire ou de retarder la construction de sous-stations 35 kV.
Cette approche apporte des bénéfices sociaux et économiques significatifs. De plus, avec un coût d'investissement d'environ un dixième de celui de la construction d'une nouvelle sous-station 35 kV, le SVR est hautement recommandé pour les applications de réseau rural.
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