Bidirektív automatikus feszültségállítók alkalmazása hegyi elosztóhálózatokban

1. Áttekintés

A hegyi elosztó hálózatokban számos kis vízellátási állomány található, amelyek közül a legtöbb áramlás-alapú állomány, melyek nincsenek szabályozási kapacitással ellátva. Ezek az állományok ugyanarra a vonalra vannak csatlakoztatva, mint az elektromos terhelések, ami bizonyos negatív hatást gyakorol a hálózat működésére. A legjelentősebb probléma közöttük a feszültségminőség problémája. Az esős időszakban a kis vízellátási állományok elektromotort termelnek, és a helyi energiaegyensúly hiánya miatt a vonalfeszültség emelkedik.

A száraz időszakban a hosszú vonal, a kis drótméret és az alacsony terhelés miatt a vonal végén lévő felhasználóknál a feszültség rendkívül alacsony. Mivel a termelés és a szolgáltatás ugyanazon a vonalon van integrálva, a vonal energiáramának iránya változó, ami eredményez nagyon instabil feszültséget. Hosszú elosztó vonalakon bidirektionális automatikus feszültségellenőrzők telepítése megoldhatja a feszültségminőség problémáját. A hegyi elosztó vonalak kis vízellátási állományai által okozott feszültségminőség problémákra összpontosítva, ebben a tanulmányban a Bizonyos Elektromos Energiatársaság Bibei vonalát használjuk példaként, és egy újfajta bidirektionális automatikus feszültségellenőrző megoldást javasolunk.

1.1. A 10kV Bibei vonal alapvető adatai

A 10kV Bibei vonal, mint a hegyi elosztó hálózat vonalainak tipikus képviseletének, alapvető adatait látjuk az alábbi 1. táblázatban.

A 2012-es feszültségi minőségi mutatók statisztikája a szolgáltatási terület 39 átalakítójának esetében azt mutatja, hogy a legmagasabb arány 99,8%, a legalacsonyabb pedig 54,4%, és csak 6 átalakító felel meg a feszültségi minőségi követelményeknek, amelyek 15,3%-ot tesznek ki. A legnagyobb feljegyzett feszültségérték 337V, ami 43%-kal meghaladja a megengedett értéket. A feszültségprobléma kifejezetten jelentős, gyakran fordul elő az elektronikus berendezések károsodása a felhasználóknál, valamint számos feszültségkeluhanás.

1.2 A feszültséganomáliák elemzése

A Bibei-áramvonal feszültségminőség-problémáját okozó főbb tényezők a következők:

(1) Kiemelkedő ellentét a vízest és szárazságos időszakok között. A vizesenergia-állomások működési módja szorosan kapcsolódik a vízbeáramlásra. Mivel a kis vizesenergia-állomások telepített teljesítménye sokkal nagyobb, mint a terhelési képesség, nagy mennyiségű elektromos energia kerül a hálóba a vízes időszakban. A száraz időszakban a helyi energiellátás terhelése nagyrészt a háló raktárással történik, ami erőteljes változást jelent a működési módok között a vízes és száraz időszakok között, ami súlyosan befolyásolja az áramminőséget, és nehézzé teszi, hogy a régió feszültségszintje elérje a megfelelő szintet.

(2) Hiányosság a kis vizesenergia-állomások hatékony ütemezésében és figyelésében. A kis vizesenergia-állomások kis egységes kapacitása, nagy mennyisége, széles eloszlása, diverz tulajdonjogi struktúrája, valamint a működésükre gyakorolt jelentős szezonális hatás miatt nehéz egyesített figyelést és irányítást biztosítani. Ezért a helyi beavatkozások kevésbé hatékonyak a feszültségminőség javításában.

(3) Nehézségek az átalakítók működésének és szabályozásának. Az áramirány gyakran változik. A vízes időszakban energia termelődik a hálóba, és az átalakítók csökkentési állapotban működnek, hogy a felhasználói oldali feszültség túl magas ne legyen, és így nem égetse ki a berendezéseket. A száraz időszakban energia kerül a hálóból, és az átalakítók növelési állapotban működnek, hogy a felhasználói oldali feszültség normálisan használható legyen, és ne legyen túl alacsony. Így a le- és felfogó műveletekhez tartozó igények gyakran változnak, ami nehézségeket okoz a műveletek finomhangolásában a hálózati áramirány változásainak alkalmazkodásához.

(4) A felsőbb szintű ellátó átalakító kis lépcsőzetű, tehermentes fázisváltóval rendelkezik, aminek korlátozott szabályozási tartománya van.

2. A kétirányú feszültség-szabályozó átalakítók alkalmazása

2.1 Megoldások kiválasztása

A hegyi hálózatok működési jellemzőinek tanulmányozása, ahol sok kis vizesenergia-állomás található, valamint a meglévő feszültség-szabályozási módszerek alkalmazhatóságának elemzése során ebben a cikkben egy kétirányú automatikus feszültség-szabályozó megoldást választottunk, amely erős operatív képességgel és jó gyakorlati alkalmazhatósággal bír.

2.2 Kétirányú feszültségállító transzformátorok működési elve és hatásai

2.2.1 A kétirányú tápellátó automatikus feszültségállító működési elve

A kétirányú tápellátó automatikus feszültségállító főleg négy részből áll: egy háromfázisú automata feszültségállító transzformátor, egy háromfázisú terhelés alatt működő csapáshelyváltó, egy irányító, valamint egy áramirány azonosító modul. Az áramirány azonosító modul észleli az áram irányát, hogy azonosítsa a vonalban lévő teljesítményáram irányát, majd ezt a jelet elküldi az irányítónak. Az irányító megállapítja, hogy a feszültséget növelni vagy csökkenteni kell-e a feszültség- és áramjelek alapján, majd irányítja a motor működését a terhelés alatt működő csapáshelyváltóban, hogy a csapáshelyváltó csapáshelyeit váltogasson. Ez változtatja a transzformátor sarkcsavarainak arányát, így elérve a terhelés alatti automatikus feszültségállítást. A háromfázisú terhelés alatt működő csapáshelyváltó a transzformátor sarkcsavarainak arányát módosítja, hogy a kimeneti feszültséget változtassa.

2.2.2 Elméleti hatás elemzése

Szárnyas időszak: A BSVR telepítés előtti és utáni vonalfeszültségek változása látható az 1. ábrán.

A szárnyas időszakban, a BSVR kétirányú feszültségállító telepítése után a fővonallal és minden ágazat végén lévő feszültségek növekedtek. Ez megoldotta a vonalfeszültség nem megfelelő minőségének problémáját, és biztosította a vonalon lévő felhasználók számára a szárnyas időszakban a villamos energiával kapcsolatos minőséget.

Vizes időszak: A vonal különböző pontjainak feszültségei a BSVR telepítés előtt és után a vizes időszakban láthatók a 2. ábrán.

A vizes időszakban a BSVR kétirányú feszültségállító telepítése javította a fővonallal és minden ágazat végén lévő feszültségeket. Nem csak garantálta a kis vízenergiaállomásokból a hálózatra történő normális energiaátvitelt, de biztosította a vonal középső és hátsó részén lévő felhasználók energiafelhasználásának minőségét is.

2.3 Alkalmazási hatások

A vonal tényleges feltételeinek megfelelően a kétirányú feszültségállítót a fővonal 63. oszlopán telepítették, 3000kVA kapacitással. A szárnyas és vizes időszakok tényleges feltételeinek összevetése alapján a szabályozó beállítási tartományát -15% és +15% között választották.

A vonal feszültségminősége jelentősen javult. Nem csak lecsökkentette a kis vízenergiaállomások által a főhálózathoz továbbított energia küszöbfeszültségét (így a vízenergiaállomásoknak nem kell túlzottan emelniük a feszültséget), hanem a szabályozó segítségével növelte a vonal kezdő szakaszának feszültségét. Ez lehetővé teszi, hogy a vízenergiaállomások energiát továbbíthassanak a hálózatra, ugyanakkor növeli a vonalon lévő ügyfelek feszültségminőségét, és garantálja a hálózat biztonságos és stabil működését.

3. Összegzés

Amikor a kétirányú automatikus feszültségállító eszköz alkalmazása kis vízenergiaállomásoktól ellátott vonalakra kerül sor, mind elméleti számítások, mind gyakorlati alkalmazások szerint a kétirányú tápellátó automatikus feszültségállító telepítése jelentősen javíthatja a feszültségminőséget, komolyan megoldva a vizes és szárnyas időszakok közötti feszültségállítási konfliktust.