Toepassing van SVR-voeder outomatiese spanteregelaars in plattelandverspreidingsnetwerke
1. Inleiding
In die afgelope jare het die nasionale ekonomie steeds en vinnig ontwikkel, wat gelei het tot 'n beduidende toename in elektrisiteitsvraag. In landelike kragnette het die voortdurende toename in belasting, gekombineer met 'n onredelike verspreiding van plaaslike kragbronne en beperkte spanningaanpassingsvermoëns in die hoofnet, gelei tot 'n groot aantal 10 kV lank voeders—veral in afgeleë berggebiede of gebiede met swak netstrukture—waarvan die voorsieningsradius bo nasionale standaarde uitstreik. Gevolglik is dit moeilik om die spanningkwaliteit aan die einde van hierdie 10 kV lyne te verseker, die kragfaktor voldoen nie aan vereistes nie, en lynverlies bly hoog.
As gevolg van beperkings soos beperkte fonde vir netkonstruksie en oorwegings oor investeringsopbrengste, is dit onprakties om alle lae-spanningkwaliteitprobleme op 10 kV verdeelvoeders slegs deur die inrigting van talryke hoëspanningsverdeelonderstasies of die onnodige uitbreiding van die net op te los. Die 10 kV voeder outomatiese spanningaanpasser wat hieronder bespreek word, bied 'n tegnies haalbare oplossing vir die verbetering van swak spanningkwaliteit op langafstand-verdeellyne met uitgestrekte voorsieningsradiusse.
2. Werkprinsipe van die Spanningaanpasser
Die SVR (Stap Spanningaanpasser) outomatiese spanningaanpasser bestaan uit 'n hoofkring en 'n spanningaanpassingbestuurder. Die hoofkring sluit 'n driefase-automatransformer en 'n driefase-onlaai tapveranderaar (OLTC) in, soos in Figuur 1 getoon.
Die reguleerkringstelsel sluit 'n parallelwindig, 'n reekswindig, en 'n beheerspanningwindig in:
Die reekswindig is 'n multi-tap spoel wat tussen die invoer en uitvoer via verskillende kontakte van die tapveranderaar verbind is; dit reguleer direk die uitvoerspanning.
Die parallelwindig dien as die gemeenskaplike winding van die automatransformer, wat die magtig noodsaaklike veld genereer vir energieoorgang.
Die beheerspanningwindig, wat oor die parallelwindig gewond is, funksioneer as 'n sekondêre van die parallelspoel om bedryfskrag vir die bestuurder en motor te verskaf, sowel as spanningssignale vir uitvoermeting.
Die werkprinsipe is as volg: Deur die tappunte van die reekswindig aan verskillende posisies van die onlaai tapveranderaar te verbind, word die windingverhouding tussen die invoer- en uitvoerwindings deur beheerde skakeling van tapposisies verander, waardoor die uitvoerspanning aangepas word. Afhangende van toepassingsvereistes, word onlaai tapveranderars gewoonlik met 7 of 9 tapposisies gekonfigureer, wat gebruikers in staat stel om die geskikte konfigurasie op grond van aktuele spanningaanpassingsbehoeftes te kies.
Die windingverhouding tussen die primêre en sekondêre windings van die reguleerder is in ooreenstemming met 'n konvensionele transformator, nl.:
3.Toepassingvoorbeeld
3.1 Huidige Lynomstandighede
'n Bepaalde 10 kV verdeellyn het 'n hoofvoederlengte van 15.138 km, opgerig met twee geleider tipes: LGJ-70 mm² en LGJ-50 mm². Die totale kapasiteit van verdeeltransformateurs langs die lyn is 7,260 kVA. Tydens piekbelastingsperiodes daal die spanning aan die 220 V-kant van verdeeltransformateurs in die middel- tot eindsektes van die lyn so laag as 175 V.
Die LGJ-70 geleider het 'n weerstand van 0.458 Ω/km en 'n reaksieweerstand van 0.363 Ω/km. Dus, die totale weerstand en reaksieweerstand van die onderstasie tot Paal #97 op die hoofvoeder is:
R = 0.458 × 6.437 = 2.95 Ω
X = 0.363 × 6.437 = 2.34 Ω
Op grond van die verdeeltransformatorkapasiteit en belastingsfaktor langs die lyn kan die spanningdaling van die onderstasie tot Paal #97 op die hoofvoeder bereken word as
Die simbole wat gebruik word, word gedefinieer as volg:
Δu — spanningdaling langs die lyn (eenheid: kV)
R — lynweerstand (eenheid: Ω)
X — lynreaksieweerstand (eenheid: Ω)
r — weerstand per eenheid lengte (eenheid: Ω/km)
x — reaksieweerstand per eenheid lengte (eenheid: Ω/km)
P — aktiewe mag op die lyn (eenheid: kW)
Q — reaktiewe mag op die lyn (eenheid: kvar)
Dus, is die spanning by Paal #97 op die hoofvoeder slegs:
10.4 kV − 0.77 kV = 9.63 kV.
Gelykso, kan die spanning by Paal #178 bereken word as 8.42 kV, en die spanning by die lyn-einde is 8.39 kV.
3.2 Voorgestelde Oplossings
Om spanningkwaliteit te verseker, sluit die primêre spanningaanpassingmetodes in medium- en laespangingroepnette in:
Die bou van 'n nuwe 35 kV-onderskakelstasie om die 10 kV-toevoerradius te verkort.
Die vervanging van geleiders met groter doorsnee-areas om lynbelasting te verminder.
Die installasie van lyngebaseerde reaktiewe kragkompensasie—hoewel hierdie metode minder effektief is vir langer lyne met swaar belastings.
Die installasie van 'n SVR-voeder outomatiese spanningsregelaar, wat hoë outomatisering, uitstekende spanningsreguleringsprestasie en buigsame inrigting bied.
Hieronder word drie alternatiewe oplossings vir die verbetering van die eindspanningkwaliteit aan die 10 kV "Fakuai" voeder vergelyk.
3.2.1 Nuwe 35 kV-onderskakelstasie Bou
Verwagte uitkoms: 'n Nuwe onderskakelstasie sal die toevoerradius beduidend verkort, die eindspanning verhoog, en die algehele kragkwaliteit verbeter. Alhoewel baie effektief, vereis hierdie oplossing 'n groot kapitaalinvordering.
3.2.2 Opgradering van die 10 kV-hoofvoeder
Lynparameters word hoofsaaklik aangepas deur die geleiderdoorsnee te verhoog. Vir dunbevolkte areas met klein-geleiderlyne, domineer weerstandverlies die totale spanningsdaling; dus, die vermindering van geleiderweerstand verskaf 'n merkbare spanningsverbetering. Met hierdie opgradering kan die eindspanning van 8.39 kV na 9.5 kV verhoog word.
3.2.3 Installasie van 'n SVR-voeder outomatiese spanningsregelaar
Een 10 kV outomatiese spanningsregelaar word geïnstalleer om lae-spanningsprobleme agter Paal #161 te hanteer.
Verwagte uitkoms: Die eindspanning kan van 8.39 kV na 10.3 kV verhoog word.
Vergelykende analise wys dat Opsie 3 die mees ekonomies en prakties is.
Die SVR-voeder outomatiese spanningsregulasiesisteem stabiliseer die uitgangsspanning deur die spoelingverhouding van 'n driefase autotransformer aan te pas, en bied verskeie sleutelvoordele:
Volledig outomaties, belading-spanningsregulering.
Gebruik 'n ster-gekonstrueerde driefase autotransformer—kompakte grootte en hoë kapasiteit (≤2000 kVA), geskik vir paal-tot-paal installasie.
Tipiese reguleringsbereik: −10% tot +20%, voldoende om spanningsvereistes te bevredig.
Gebaseer op teoretiese berekeninge, word daar aanbeveel dat een SVR-5000/10-7 (0 tot +20%) outomatiese spanningsregelaar op die hoofvoeder geïnstalleer word. Na installasie kan die spanning by Paal #141 verhoog word tot:
U₁₆₁ = U × (10/8) = 10.5 kV
waar:
U₁₆₁ = spanning by die regelaarinstallasiepunt na kommissie
10/8 = maksimum spoelingverhouding van 'n regelaar met 0 tot +20% aanpasbare bereik
Veldoperasie het bevestig dat die SVR-sisteem betroubaar invoerspanningsvariasies volg en stabiele uitgangsspanning handhaaf, wat bewys is dat dit doeltreffend is in lae-spanningsverligting.
3.2.4 Voordeel Analise
In vergelyking met die bou van 'n nuwe onderskakelstasie of die vervanging van geleiders, verminder die inrigging van 'n SVR-spanningsregelaar kapitaalaanbesteding beduidend. Dit verhoog nie net lynspanning om nasionale standaarde te bevredig—wat sterk sosiale voordele lewer—maar ook, onder konstante belastings, verminder dit lynstroom deur spanning te verhoog, daardoor lynverliesse te verminder en energiebesparings te behaal. Dit verhoog die ekonomiese doeltreffendheid van die nutsmaatskappy.
4. Gevolgtrekking
Vir plattelandstoedieningsnetwerke in areas met beperkte toekomstige belastingsgroei—veral dié sonder nabye kragbronne, met langer toevoerradii, hoë lynverliesse, swaar belastings, en geen beplande 35 kV-onderskakelstasies in die nabye toekoms—bied die gebruik van SVR-voeder outomatiese spanningsregelaars 'n oortuigende alternatief. Dit maak dit moontlik om die bou van 35 kV-onderskakelstasies uit te stel of te elimineer terwyl dit effektief lae-spanningskwaliteit oplos en energieverliesse verminder. Aangesien die beleggingskoste minder as een tiende van 'n nuwe 35 kV-onderskakelstasie is, lewer die SVR-oplossing beduidende sosiale en ekonomiese voordele en word dit sterk aanbeveel vir wydverspreide toepassing in plattelandselektrisiteitsnetwerke.
