Diviegās automātiskās sprieguma regultoru lietošana kalnu elektrotīklos

1. Pārskats

Ainavas elektrotīklos ir ieviesta daudz mazu hidroelektrostaciju, lielāko daļu no tām veidojoši straumes stacijas bez regulēšanas spējas. Šīs stacijas ir savienotas ar to pašu līniju kā elektriskie patērētāji, kas rada noteiktus negatīvus ietekmes uz elektrotīkla darbību. Visizteiksmīgākā problēma starp tām ir sprieguma kvalitātes problēma. Mitrā sezonā mazās hidroelektrostacijas ģenerē enerģiju elektrotīklam, un neveiksme sasniedzt vietējo enerģijas līdzsvaru rada paaugstinātu līnijas spriegumu.

Saussūku laikā, tā kā līnija ir gara, drāta diametrs ir mazs un patēriņš zems, līnijas galveno patērētāju spriegums ir ļoti zems. Tā kā enerģijas ražošana un piegāde notiek uz to pašu līniju, līnijas enerģijas plūsmas virziens ir mainīgs, kas rada ļoti nestabila sprieguma. Ielādējot divvirziena automātiskos sprieguma regultorus ilgās distribūcijas līnijās, var atrisināt sprieguma kvalitātes problēmu. Ņemot vērā ainavas elektrotīklu līniju ar mazām hidroelektrostacijām sprieguma kvalitātes problēmas, šajā rakstā tiek izmantota kā piemērs Bibei līnija no noteiktā Elektrosnabu valdes un piedāvāts jauns divvirziena automātisko sprieguma regultoru risinājums.

1.1 10kV Bibei līnijas pamatinformācija

Kā tipisks ainavas elektrotīklu līniju pārstāvis, 10kV Bibei līnijas pamatinformācija ir atspoguļota tabulā 1 zemāk.

Statistikas parāda, ka 2012. gada elektroenerģijas piegādes teritorijā 39 pārveidotāju sprieguma kvalitātes rādītāji bija tādi, ka maksimālais rādītājs sasniedza 99,8%, minimālais - 54,4%, un tikai 6 pārveidotāju atbilda standarta prasībām attiecībā uz sprieguma kvalitāti, kas veido 15,3%. Maksimālā ierakstītā sprieguma vērtība bija 337V, pārsniedzot atļauto vērtību par 43%. Sprieguma problēma ir acīmredzama, ar biežiem gadījumiem, kad lietotāji saskaras ar elektronisko iekārtu bojājumiem, un daudziem sprieguma sūdzībām.

1.2 Sprieguma Anomaliju Analīze

Galvenie iemesli, kas rada Bibei līnijas sprieguma kvalitātes problēmu, ir šādi:

(1) Aizsprostojums starp mēlnakts un sausā sezonu. Riteņstrāvas hidroelektrēnu darbības režīms ir cieši saistīts ar ūdens plūsmu. Tā kā mazāko hidroelektrēnu instalētā jauda ir daudz lielāka nekā vietējā pieprasījuma jauda, mēlnaktī tie nodrošina lielu pārpalikumu enerģijas piegādi tīklam. Sausā sezonā vietējā piegāde galvenokārt balstās uz tīkla papildinājumu, kas rada nozīmīgu darbības režīma maiņu starp mēlnaktu un sausu sezonu, smagi ietekmējot enerģijas kvalitāti un padarot grūtu sasniegt kvalificētu sprieguma līmeni rajonā.

(2) Trūkst efektīva pārvaldības un monitorēšanas mazajiem hidroelektrēniem. Tā kā vienības jauda ir maza, to skaits ir liels, izplatība plaša, īpašumtiesības dažādas, un operatīvā ietekme no sezona uz sezonu ir nozīmīga, ir grūti sasniegt vienoto monitorēšanu un kontrolēšanu. Tāpēc individuālas pārveidotāju zonu pielāgojumi nesasniedz būtisku sprieguma kvalitātes uzlabojumu.

(3) Grūtības ar pārveidotāju darbību un regulēšanu. Līnijas enerģijas plūsmas virzieni mainās bieži. Mēlnaktī enerģija tiek gatavota tīklam, un pārveidotāji tiek strādāti ar tap changer piemēroti pielāgoti sprieguma samazināšanai, lai nodrošinātu, ka lietotāja gala spriegums neradītu elektronisko iekārtu bojājumus dēļ pārāk augsta līmeņa. Sausā sezonā enerģija tiek apgūta no tīkla, un pārveidotāji tiek strādāti ar tap changer piemēroti pielāgoti sprieguma paaugstināšanai, lai nodrošinātu, ka lietotāja gala spriegums var tikt normāli izmantots, nekļūstot pārāk zems. Tātad, pārveidotāju step-down un step-up operāciju prasības mainās bieži, padarot grūtu veikt koordinētas operatīvās pielāgojumus saskaņā ar enerģijas plūsmas maiņām.

(4) Augstāka līmeņa piegādes galvenais pārveidotājs izmanto bezslodzes tap mainīšanu ar mazu tap skaitu un ierobežoto regulēšanas diapazonu.

2. Divvirziena Automātiskā Sprieguma Regulētāja Izmantošana

2.1 Risinājumu Izvēle

Pētot kalnu elektrosietu darbības raksturlielus ar lielu mazu hidroelektrēnu skaitu un analizējot esošo sprieguma regulēšanas metožu piemērotību, šajā darbā tiek izvēlēts divvirziena automātiskā sprieguma regulētāja risinājums ar stipru operatīvu un labu praktiskumu.

2.2 Divu virzienos strādājošo sprieguma reglētāju princips un efekts

2.2.1 Divu virzienos strādājoša krājkrātuves automātiskā sprieguma reglētāja darbības princips

Divvirziena krājkrātuves automātiskais sprieguma reglētājs galvenokārt sastāv no četriem daļējiem: trīs fāžu avtomātisks sprieguma reglētājs, trīs fāžu uzslodzes tapas maiņas līdzeklis, kontrolleris un strāvas plūsmas identifikācijas modulis. Strāvas plūsmas identifikācijas modulis izmanto strāvas virziena detektāru, lai noteiktu līnijas strāvas plūsmas virzienu, un nosūta šo signālu kontrollerim. Kontrolleris, balstoties uz sprieguma un strāvas signāliem, pieņem lēmumu par sprieguma paaugstināšanu vai samazināšanu, pēc tam kontrolē motoru, kas atrodas uzslodzes tapas maiņas ierīcē, lai pārslodzinātu tappunktus. Tas maina transformatora viju attiecību, lai sasniegtu uzslodzes automātisko sprieguma reglēšanu. Trīs fāžu uzslodzes tapas maiņas līdzeklis regulē transformatora viju attiecību, lai mainītu to izvades spriegumu.

2.2.2 Teorētiska efekta analīze

Sauss sezonas laikā: Līnijas sprieguma izmaiņas pirms un pēc BSVR instalēšanas ir parādītas 1. diagrammā.

Sausā sezonā, pēc BSVR divvirziena sprieguma reglētāja instalēšanas, tiek paaugstināti spriegumi galvenā līnijas beigās un katra sānu līnijā. Tas risina problēmu ar nepiemērotu līnijas spriegumu un nodrošina elektroenerģijas patēriņa kvalitāti līnijas lietotājiem sausā sezonā.

Lielstraujas sezonas laikā: Dažādi punkti līnijas pirms un pēc BSVR instalēšanas lielstraujas sezonā ir parādīti 2. diagrammā.

Lielstraujas sezonā, pēc BSVR divvirziena sprieguma reglētāja instalēšanas, tiek paaugstināti spriegumi galvenā līnijas beigās un katrā sānu līnijā. Tas ne tikai nodrošina normālo enerģijas pārraides no maziem hidroelektrostacijām uz tīklu, bet arī garantē elektroenerģijas patēriņa kvalitāti līnijas vidusdaļā un aizmugurē esošajiem lietotājiem.

2.3 Lietošanas efekts

Atkarībā no līnijas faktiskajām apstākļiem, divvirziena sprieguma reglētājs tika instalēts galvenā līnijas 63. stabiņā ar jaudu 3000 kVA. Ņemot vērā gan sausā, gan lielstraujas sezonā esošos apstākļus, reglētāja pielāgošanas diapazons tika izvēlēts no -15% līdz +15%.

Šīs līnijas sprieguma kvalitāte ir būtiski uzlabojusies. Tas ne tikai samazina mazo hidroelektrostaciju sprieguma slieksni, lai pārraidītu enerģiju galvenajam tīklam (tādējādi hidroelektrostacijām nav nepieciešams pārāk daudz paaugstināt spriegumu), bet arī paaugstinās spriegumu līnijas sākuma daļā, izmantojot reglētāju. Tas nodrošina, ka hidroelektrostacijas var pārraidīt enerģiju tīklā, vienlaikus palielinot klientu līnijā sprieguma kvalifikācijas rādītāju un nodrošinot drošu un stabila tīkla darbību.

3. Secinājums

Kad divvirziena automātiskais sprieguma reglētājs tiek piemērots līnijām, ko sniedz mazās hidroelektrostacijas, gan teorētiskie aprēķini, gan praktiskā lietošana liecina, ka divvirziena krājkrātuves automātiskā sprieguma reglētāja instalēšana ļoti uzlabo sprieguma kvalitāti, visaptveroši risinot sprieguma reglēšanas konfliktu starp sausu un lielstraujas sezonu.