En áreas de ultra baja densidad de carga, los reguladores de voltaje de 10 kV pueden garantizar un suministro de energía estable.

Distribución de Líneas Eléctricas de Larga Distancia: Baja Tensión y Grandes Fluctuaciones de Voltaje

Según las "Directrices Técnicas para la Planificación y Diseño de Redes de Distribución" (Q/GDW 1738–2012), el radio de suministro de una línea de distribución de 10 kV debe cumplir con los requisitos de calidad de voltaje al final de la línea. En principio, el radio de suministro en áreas rurales no debe superar los 15 km. Sin embargo, en algunas regiones rurales, el radio de suministro real puede extenderse más allá de 50 km debido a la baja densidad de carga, la demanda de electricidad pequeña y dispersa, lo que resulta en alimentadores de 10 kV excesivamente largos. Esta transmisión de energía a larga distancia inevitablemente causa un voltaje significativamente bajo o grandes fluctuaciones de voltaje en la mitad y el extremo de la línea. La solución más económica a este problema es la regulación de voltaje descentralizada.

Para garantizar la calidad del voltaje, los principales métodos y medidas de regulación de voltaje en redes de distribución de media y baja tensión incluyen:

• Cambio de tomas bajo carga (OLTC) de transformadores principales de subestaciones;

• Ajuste del flujo de potencia reactiva en la línea;

• Modificación de los parámetros de la línea;

• Construcción de nuevas subestaciones; 

• Instalación de reguladores automáticos de voltaje de alimentador SVR-series.

Entre estos, los primeros cuatro enfoques suelen ser económicamente ineficientes o poco prácticos cuando se aplican a líneas de alimentación específicamente largas. Rockwell Electric Co., Ltd. ha desarrollado el Regulador Automático de Voltaje de Alimentador SVR, que ofrece una solución técnicamente viable, rentable y fácil de instalar diseñada específicamente para la regulación de voltaje en tales alimentadores dedicados.

El regulador automático de voltaje de línea consta de un autotransformador con nueve tomas, un cambiador de tomas bajo carga (OLTC) y un controlador automático capaz de rastrear el voltaje al final de la línea en tiempo real según las variaciones de carga. El autotransformador comprende un devanado principal y un devanado de regulación. La diferencia de voltaje entre tomas adyacentes en el devanado de regulación es del 2.5%, proporcionando un rango total de regulación de ±20% (es decir, 40% en total). Además, se incluye un devanado secundario de tres fases conectado en delta, principalmente para suprimir armónicos de tercer orden y suministrar energía al controlador automático y al mecanismo OLTC.

En el lado de fuente, la conexión principal puede ser conmutada a través del OLTC entre las tomas 1 a 9. En el lado de carga, la conexión principal está fija según el rango de regulación requerido:

• Para un rango de regulación de 0% a +20%, la conexión del lado de carga está fija en la toma 1 (la toma 1 se convierte en la posición directa);

• Para un rango de –5% a +15%, está fija en la toma 3 (toma 3 como directa);

• Para un rango simétrico de –10% a +10%, está fija en la toma 5 (toma 5 como directa).

Se instalan transformadores de corriente (CTs) en las fases A y C del lado de carga, conectados internamente en configuración diferencial. También se instalan transformadores de tensión (VTs) en las fases A y C del lado de carga. En configuraciones con flujo de potencia bidireccional, se instalan VTs adicionales en las fases A y C del lado de fuente.

El controlador utiliza señales analógicas de tensión y corriente del lado de carga para tomar decisiones de cambio de tomas. Varios señales de estado sirven como base para identificar los estados operativos y desencadenar alarmas o acciones de protección. Basándose en el principio fundamental de “asegurar un voltaje calificado mientras se minimizan las operaciones de cambio de tomas”, y empleando la teoría de control difuso para difuminar los límites de regulación, se ha implementado una estrategia de control mejorada. Esto mejora eficazmente la estabilidad del voltaje y reduce significativamente el número de cambios de tomas.

En modo automático, el controlador ajusta la posición de la toma para regular el voltaje:

• Si el voltaje del lado de carga permanece por debajo del “voltaje de referencia” por un umbral preestablecido durante un período definido, el controlador ordena al OLTC subir de toma. Después de la operación, se aplica un período de bloqueo para evitar más conmutaciones.

• Una vez que expira el intervalo de bloqueo, se permite otro cambio de toma.

• Por el contrario, si el voltaje del lado de carga permanece por encima del voltaje de referencia por un margen establecido durante un tiempo especificado, el controlador inicia una orden de bajada de toma, seguida de un período de bloqueo similar después de la operación.

En modo manual, el dispositivo puede fijarse en cualquier posición de toma seleccionada por el operador.
En modo remoto, acepta comandos desde un centro de control remoto y opera en la posición de toma especificada por la instrucción remota.