Примена на двосмерни автоматски регулатори на напон во планински дистрибутивни мрежи

1. Преглед

Мountain распределбените мрежи се опремени со многу малки хидроелектрани, повеќето од кои се станции со текот на реката без регулаторна способност. Овие станции се поврзани со истата линија како и електричните натоварувачи, што доведува до одредени негативни влијанија врз операцијата на електропреспанската мрежа. Најизразен проблем меѓу нив е проблемот со квалитетот на напонот. Во влажниот сезон, малите хидроелектирани генерираат електричество за мрежата, а неуспехот да се постигне локално балансиране на мощноста доведува до повисок напон на линијата. 

Во сувият сезон, поради долгата должина на линијата, мала дијаметар на жичката и ниска натовареност, напонот кај крајните корисници на линијата е екстремно нисок. Бидејќи производството и доставата на енергија се интегрирани на истата линија, правецот на токот на мощноста во линијата е променлив, што резултира со многу нестабилен напон. Инсталирањето на двосмерни автоматски регулатори на напонот во долгите распределбени линии може да реши проблемот со квалитетот на напонот. Со фокус на проблемите со квалитетот на напонот во mountain распределбените линии со малите хидроелектрани, овој труд го зема Биби линијата на одредена Електропреспанска управа како пример и предлага нов тип решението за двосмерен автоматски регулатор на напонот.

1.1 Основни информации за 10кВ Биби линијата

Како типичен претставник на mountain распределбените мрежни линии, основните информации за 10кВ Биби линијата се прикажани во Табела 1 подолу. 

Статистиката за индикаторите на квалификацијата на напонот во 2012 година за 39 дистрибутивни трансформатори во областа на снабдување покажува дека максималниот процент е 99,8%, минималниот е 54,4%, а само 6 дистрибутивни трансформатори ги исполнуваат стандардните барања за квалификација на напонот, што претставува 15,3%. Највисоката запишана вредност на напонот е 337V, што надминува дозволената вредност за 43%. Проблемот со напонот е изразен, со често појавување на повреди на електрични апарати сред корисниците и многу жалби поради напонот.

1.2 Анализа на аномалиите на напонот

Главните причини кои доведоа до проблемот со качеството на напонот на линијата Бибей се следниве:

(1) Изразено спротиворечие помеѓу мокри и суви сезони. Начинот на работа на единичките хидроагрегати е тесно поврзан со притокот на вода. Бидејќи инсталираната капацитет на малите хидроелектрани е многу поголема од капацитетот на оптерење, голема количина на излишна електрична енергија се пренесува на мрежата во мокриот сезон. Во сувата сезона, локалното оптерење со електрична енергија пред сѐ зависи од пополнување од мрежата, што резултира со значителни промени во начинот на работа помеѓу мокри и суви сезони, што сериозно влијае на квалитетот на електричната енергија и прави тешко да се достигне квалификуван ниво на напонот во областа.

(2) Недостаток на ефективно распоредување и надзор за малите хидроелектрани. Забележаната мала капацитет на еднички агрегати, голем број, широка дистрибуција, разновидни права на сопственост, и значителен сезонски утврд на работата на малите хидроелектрани, прави тешко да се постигне унифициран надзор и контрола. Затоа, локалните прилагодувања за индивидуални трансформаторски области имаат незначителен ефект врз подобрувањето на квалитетот на напонот.

(3) Тешка операција и регулација на трансформаторите. Правецот на протокот на линијата често се менува. Во мокриот сезон, се генерира енергија кон мрежата, а дистрибутивните трансформатори се работат со промена на таповите за намалување на напонот за да се осигура дека напонот на корисничката страна не ќе изгори електрични апарати поради прекумерни нивоа. Во сувата сезона, се апсорбира енергија од мрежата, а дистрибутивните трансформатори се работат со промена на таповите за зголемување на напонот за да се осигура дека напонот на корисничката страна може да се користи нормално без да е премногу ниско. Затоа, барањата за намалување и зголемување на напонот на трансформаторите често се менуваат, што прави тешко да се направат прилагодувања во согласност со промените на протокот на енергијата.

(4) Главниот трансформатор на горната нивоа на снабдување ги применува таповите без отчитување со мали број на тапови и ограничена област на регулација.

2. Примена на двосмерни трансформатори за регулација на напонот

2.1 Избор на решенија

Со проучување на карактеристиките на функционирање на планинските дистрибутивни мрежи со голем број на малите хидроелектрани и анализа на применимоста на постојачките методи за регулација на напонот, овој труд избира решението за двосмерен автоматски регулатор на напонот со силна оперативност и добра практичност.

2.2 Принцип и ефекти на двосмерни трансформатори за регулација на напон

2.2.1 Раден принцип на автоматски двосмерен регулатор на напон

Автоматски двосмерен регулатор на напон се состои од четири главни делови: трофаазен аутотрансформаторски регулатор на напон, трофаазен регулатор на напон под натоварување, контролер и модул за идентификација на поток на мощност. Модулот за идентификација на поток на мощност го детектира насоката на стројмот за да идентификува насоката на потокот на линијата и ја испраќа оваа сигнал до контролерот. Контролерот прави одлука дали да повиси или понизи напонот врз основа на сигнали за напон и строј, па потоа го контролира работата на моторот во регулаторот на напон под натоварување за да го приведе на работа регулаторот на напон за менување на контакти. Ова го менува соодношението на бројот на обиколки на трансформаторот за да се постигне автоматска регулација на напон под натоварување. Трофаазниот регулатор на напон под натоварување го прилагодува соодношението на обиколките на трансформаторот за да се измени неговиот излезн напон.

2.2.2 Анализа на теоретски ефекти

Суво Сезон:Промените во напонот на линијата пред и по инсталирањето на BSVR се прикажани на Слика 1.

Токму во сувото сезон, по инсталирањето на двосмерниот регулатор на напон BSVR, напоните на крајот на главната линија и на секоја грана се зголемуваат. Ова решава проблемот со неквалификуван напон на линијата и гарантира качеството на користење на електричеството за корисниците на линијата во сувото сезон.

Влажно Сезон:Напоните на различни точки на линијата пред и по инсталирањето на BSVR во влажното сезон се прикажани на Слика 2.

Токму во влажното сезон, инсталирањето на двосмерниот регулатор на напон BSVR ги зголемува напоните на крајот на главната линија и на секоја грана. Не само што гарантира нормалната преносна способност од малите хидроелектрани станции кон мрежата, туку и гарантира качеството на користење на електричеството за корисниците во средните и задни делови на линијата.

2.3 Ефекти од примената

Според реалните услови на линијата, двосмерниот регулатор на напон е инсталиран на Колона 63 на главната линија со капацитет од 3000kVA. Забележувајќи ги реалните услови на сувото и влажното сезон комплетно, опсегот на прилагодување на регулаторот е избран како -15% до +15%.

Квалитетот на напонот на оваа линија е значително подобрен. Не само што намалува прагот на напон за малите хидроелектрани станции за да пренесуваат енергија кон главната мрежа (така што хидроелектраните не треба да го зголемуваат напонот прекумерно), туку и го зголемува напонот на почетниот дел на линијата преку регулаторот. Ова гарантира дека хидроелектраните можат да го внесуваат електричеството во мрежата, истовремено зголемувајќи процентот на квалифицирани напони за корисниците на линијата и гарантирајќи безбедна и стабилна работа на електропреплетението.

3. Заклучок

Кога двосмерната автоматска уредба за регулација на напон се примени на линии кои се снабдуваат од малите хидроелектрани станции, и теоретските пресметки и практичката примената покажуваат дека инсталирањето на двосмерен автоматски регулатор на напон може значително да подобри квалитетот на напонот, комплетно решавајќи конфликтот во регулацијата на напонот помеѓу сувото и влажното сезон.