В районах с крайне низкой плотностью нагрузки регуляторы напряжения 10 кВ могут обеспечить стабильное электроснабжение.

Длинные линии электропередачи: низкое напряжение и большие колебания напряжения

Согласно "Техническим руководствам по планированию и проектированию распределительных сетей" (Q/GDW 1738–2012), радиус питания 10-киловольтной линии электропередачи должен соответствовать требованиям качества напряжения на конце линии. В принципе, радиус питания в сельской местности не должен превышать 15 км. Однако в некоторых сельских районах фактический радиус питания может превышать 50 км из-за низкой плотности нагрузки, малого и рассеянного спроса на электроэнергию, что приводит к чрезмерно длинным 10-киловольтным линиям. Такая дальнобойная передача энергии неизбежно вызывает значительное снижение напряжения или большие колебания напряжения в средней и дальней части линии. Самым экономически эффективным решением этой проблемы является децентрализованное регулирование напряжения.

Для обеспечения качества напряжения основные методы и меры регулирования напряжения в средневольтных и низковольтных распределительных сетях включают:

• Регулирование напряжения под нагрузкой (OLTC) главных трансформаторов подстанций;

• Регулирование потока реактивной мощности на линии;

• Изменение параметров линии;

• Строительство новых подстанций; 

• Установка автоматических регуляторов напряжения серии SVR для линий питания.

Из этих методов первые четыре часто оказываются экономически неэффективными или непрактичными при применении к конкретным длинным линиям питания. Компания Rockwell Electric Co., Ltd. разработала автоматический регулятор напряжения SVR, который предлагает технически осуществимое, экономически эффективное и легко устанавливаемое решение, предназначенное специально для регулирования напряжения на таких специализированных линиях питания.

Автоматический регулятор напряжения линии состоит из автотрансформатора с девятью выводами, регулятора напряжения под нагрузкой (OLTC) и автоматического контроллера, способного в реальном времени отслеживать напряжение на конце линии в зависимости от изменений нагрузки. Автотрансформатор включает в себя основную обмотку и регулирующую обмотку. Разница напряжения между соседними выводами регулирующей обмотки составляет 2,5%, что обеспечивает общий диапазон регулирования ±20% (то есть 40% в общем). Кроме того, включена вторичная трехфазная обмотка, соединенная треугольником, в основном для подавления третьего гармонического составляющего и для питания автоматического контроллера и механизма OLTC.

На стороне источника основное соединение может переключаться через OLTC между выводами 1 и 9. На стороне нагрузки основное соединение фиксируется в зависимости от требуемого диапазона регулирования:

• Для диапазона регулирования 0% до +20% соединение на стороне нагрузки фиксируется на выводе 1 (вывод 1 становится прямым положением);

• Для диапазона –5% до +15% оно фиксируется на выводе 3 (вывод 3 как прямое положение);

• Для симметричного диапазона –10% до +10% оно фиксируется на выводе 5 (вывод 5 как прямое положение).

Токовые трансформаторы (ТТ) установлены на фазах A и C стороны нагрузки, соединены дифференциально внутри. Напряжения трансформаторы (НТ) также установлены на фазах A и C стороны нагрузки. В конфигурациях с двунаправленным потоком мощности, НТ дополнительно устанавливаются на фазах A и C стороны источника.

Контроллер использует сигналы напряжения и тока со стороны нагрузки в качестве аналоговых входов для принятия решений о переключении выводов. Различные статусные сигналы служат основой для определения операционных состояний и инициирования тревог или защитных действий. На основе основного принципа "обеспечения качественного напряжения при минимизации операций переключения" и применения теории нечеткого управления для размытия границ регулирования была реализована улучшенная стратегия управления. Это эффективно улучшает стабильность напряжения и значительно снижает количество операций переключения.

В автоматическом режиме контроллер регулирует напряжение, изменяя положение вывода:

• Если напряжение на стороне нагрузки остается ниже "эталонного напряжения" на заданный порог в течение определенного времени, контроллер командует OLTC увеличить шаг. После операции вводится период блокировки, предотвращающий дальнейшее переключение.

• После окончания периода блокировки допускается еще одно переключение вывода.

• Обратно, если напряжение на стороне нагрузки остается выше эталонного напряжения на заданную величину в течение указанного времени, контроллер инициирует команду на уменьшение шага, после чего следует аналогичный период блокировки после операции.

В ручном режиме устройство можно зафиксировать на любом выбранном оператором положении вывода.
В удаленном режиме оно принимает команды от удаленного центра управления и работает на положении вывода, указанном удаленной инструкцией.