Pamamaraan ng SVR Feeder Automatic Voltage Regulators sa Mga Pamumuhay na Distribution Networks

1. Pagkakatawan

Sa mga nakaraang taon, habang patuloy at mabilis na umuunlad ang ekonomiya ng bansa, ang pangangailangan sa kuryente ay lubhang lumago. Sa mga rural na grid ng kuryente, ang patuloy na pagtaas ng load, kasama ang hindi makatwirang pamamahagi ng lokal na mga pinagmulan ng kuryente at limitadong kakayahan sa pag-ayos ng voltage sa main grid, ay nagresulta sa malaking bilang ng 10 kV long feeders—lalo na sa mga malalayong bundok o lugar na may mahinang struktura ng grid—na ang radius ng supply ay lumampas sa pambansang pamantayan. Bilang resulta, mahirap matiyak ang kalidad ng voltage sa dulo ng mga 10 kV lines, ang power factor ay hindi nasasakop, at ang line losses ay nananatiling mataas.

Dahil sa mga limitasyon tulad ng limitadong pondo para sa konstruksyon ng grid at mga pag-aaral sa balik-bayad ng investment, hindi praktikal na solusyunan ang lahat ng isyu ng mababang kalidad ng voltage sa 10 kV distribution feeders lamang sa pamamagitan ng pag-deploy ng maraming high-voltage distribution substations o sa pamamagitan ng pag-extend ng grid nang sobra. Ang 10 kV feeder automatic voltage regulator na ipinakilala sa ibaba ay nagbibigay ng teknikal na viable na solusyon para sa pagtugon sa mababang kalidad ng voltage sa mga long-distance distribution lines na may extended supply radii.

2. Pamamaraan ng Paggana ng Voltage Regulator

Ang SVR (Step Voltage Regulator) automatic voltage regulator ay binubuo ng main circuit at voltage regulation controller. Ang main circuit ay binubuo ng three-phase autotransformer at three-phase on-load tap changer (OLTC), tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Ang winding system ng regulator ay binubuo ng shunt winding, series winding, at control voltage winding:

• Ang series winding ay isang multi-tap coil na konektado sa pagitan ng input at output sa pamamagitan ng iba't ibang contact ng tap changer; ito ay direktang nagregulate ng output voltage.

• Ang shunt winding ay gumagamit bilang common winding ng autotransformer, na nagbibigay ng magnetic field na kinakailangan para sa transfer ng enerhiya.

• Ang control voltage winding, na inihanda sa ibabaw ng shunt winding, ay gumagamit bilang secondary ng shunt coil upang magbigay ng operating power para sa controller at motor, at magbigay rin ng voltage signals para sa output measurement.

Ang working principle ay gayon: Sa pamamagitan ng pagkonekta ng taps ng series winding sa iba't ibang posisyon ng on-load tap changer, ang turns ratio sa pagitan ng input at output windings ay binabago sa pamamagitan ng controlled switching ng tap positions, kaya nababago ang output voltage. Batay sa mga pangangailangan ng application, ang on-load tap changers ay karaniwang nakakonfigure sa 7 o 9 tap positions, na nagbibigay ng opsyon sa mga user na pumili ng angkop na configuration batay sa aktwal na pangangailangan ng voltage regulation.

Ang turns ratio sa pagitan ng primary at secondary windings ng regulator ay katugma sa conventional transformer, i.e.:

3.Halimbawa ng Application
3.1 Kasalukuyang Kalagayan ng Line

Isang tiyak na 10 kV distribution line ay may main feeder length na 15.138 km, na ginawa gamit ang dalawang uri ng conductor: LGJ-70 mm² at LGJ-50 mm². Ang kabuuang kapasidad ng mga distribution transformers sa buong line ay 7,260 kVA. Sa panahon ng peak load, ang voltage sa 220 V side ng mga distribution transformers sa gitna-hanggang dulo ng line ay bumababa hanggang 175 V.

Ang conductor na LGJ-70 ay may resistance na 0.458 Ω/km at reactance na 0.363 Ω/km. Kaya, ang kabuuang resistance at reactance mula sa substation hanggang Pole #97 sa main feeder ay:
R = 0.458 × 6.437 = 2.95 Ω
X = 0.363 × 6.437 = 2.34 Ω

Batay sa kapasidad ng distribution transformer at load factor sa buong line, ang voltage drop mula sa substation hanggang Pole #97 sa main feeder ay maaaring makalkula bilang

Ang mga simbolo na ginamit ay inilalarawan bilang sumusunod:

• Δu — voltage drop sa buong line (unit: kV)

• R — line resistance (unit: Ω)

• X — line reactance (unit: Ω)

• r — resistance per unit length (unit: Ω/km)

• x — reactance per unit length (unit: Ω/km)

• P — active power sa line (unit: kW)

• Q — reactive power sa line (unit: kvar)

Kaya, ang voltage sa Pole #97 sa main feeder ay tanging:
10.4 kV − 0.77 kV = 9.63 kV.

Sinasabi, ang voltage sa Pole #178 ay maaaring makalkula bilang 8.42 kV, at ang voltage sa dulo ng line ay 8.39 kV.

3.2 Propesyunal na Solusyon

Upang matiyak ang kalidad ng voltage, ang pangunahing mga paraan ng voltage regulation sa medium- at low-voltage distribution networks ay kinabibilangan ng:

• Pagtatayo ng bagong 35 kV substation upang maikliin ang radius ng 10 kV supply.

• Pagsasalitunaw ng mga conductor na may mas malaking cross-sectional area upang mabawasan ang load ng linya.

• Pagsasaayos ng reactive power compensation na batay sa linya—ngunit, ang paraan na ito ay hindi gaanong epektibo para sa mahahabang linya na may mabigat na load.

• Pagsasagawa ng SVR feeder automatic voltage regulator, na nagbibigay ng mataas na automatikong pag-aayos, mahusay na performance sa pag-aayos ng volted, at fleksibleng deployment.

Sa ibaba, ang tatlong alternatibong solusyon para sa pagpapabuti ng kalidad ng volted sa dulo ng linya sa 10 kV "Fakuai" feeder ay pinaghihikayat.

3.2.1 Pagtatayo ng Bagong 35 kV Substation

Inaasahan na resulta: Ang isang bagong substation ay makakapagtala ng mahusay na pagkakamaliit ng radius ng supply, pagtaas ng volted sa dulo ng linya, at pagpapabuti ng pangkalahatang kalidad ng enerhiya. Bagama't napakahusay nito, ang solusyong ito ay nangangailangan ng malaking investment.

3.2.2 Pag-upgrade ng 10 kV Main Feeder

Ang pagbabago ng mga parameter ng linya ay pangunahing tumutukoy sa pagtaas ng cross-section ng conductor. Para sa mga lugar na may kaunti lang tao at may maliit na conductor, ang resistive losses ang sumasala sa kabuuang pagbaba ng volted; kaya, ang pagbabawas ng resistance ng conductor ay nagbibigay ng napakalaking pagbabago sa volted. Sa pamamagitan ng upgrade na ito, ang volted sa dulo ng linya ay maaaring itaas mula 8.39 kV hanggang 9.5 kV.

3.2.3 Pagsasagawa ng SVR Feeder Automatic Voltage Regulator

Isang 10 kV automatic voltage regulator ang isinasagawa upang tugunan ang isyu ng mababang volted sa bahagi ng linya na nasa ilalim ng Pole #161.
Inaasahan na resulta: Ang volted sa dulo ng linya ay maaaring itaas mula 8.39 kV hanggang 10.3 kV.

Ang pagsusuri ng paghahambing ay nagpapakita na ang Opsyon 3 ang pinakamakapupwesto at praktikal.

Ang SVR feeder automatic voltage regulation system ay nagpapatatag ng output volted sa pamamagitan ng pag-aayos ng turns ratio ng isang three-phase autotransformer, na nagbibigay ng maraming mahalagang mga pangunguna:

• Fully automatic, on-load voltage regulation.

• Gumagamit ng star-connected three-phase autotransformer—compact na sukat at mataas na capacity (≤2000 kVA), angkop para sa pole-to-pole installation.

• Karaniwang range ng pag-aayos: −10% hanggang +20%, sapat upang matugunan ang mga pangangailangan sa volted.

Batay sa teoretikal na kalkulasyon, inirerekomenda ang pag-install ng isang SVR-5000/10-7 (0 hanggang +20%) automatic voltage regulator sa main feeder. Matapos ang installation, ang volted sa Pole #141 ay maaaring itaas hanggang:

U₁₆₁ = U × (10/8) = 10.5 kV

kung saan:

• U₁₆₁ = volted sa punto ng installation ng regulator pagkatapos ng commissioning

• 10/8 = maximum turns ratio ng isang regulator na may 0 hanggang +20% adjustment range

Ang field operation ay nagpatunay na ang SVR system ay maaring mag-track ng mga pagbabago ng input volted at panatilihin ang stable na output volted, nagpapakita ng epektibong pagtugon sa mitigasyon ng mababang volted.

3.2.4 Pagsusuri ng Benepisyo

Kumpara sa pagtatayo ng bagong substation o pagpalit ng mga conductor, ang pag-deploy ng SVR voltage regulator ay siyentipikong binabawasan ang capital expenditure. Hindi lamang ito nagtaas ng volted ng linya upang matugunan ang pambansang pamantayan—na nagbibigay ng malaking social benefits—ngunit, sa constant load conditions, ito rin ay nagbabawas ng current ng linya sa pamamagitan ng pagtaas ng volted, kaya nagbabawas ng line losses at nagpapahusay ng energy savings. Ito ay nagpapataas ng ekonomiko na epektibidad ng utility.

4. Conclusion

Para sa mga rural distribution networks sa mga lugar na may limitadong future load growth—lalo na sa mga lugar na walang malapit na power sources, may mahabang supply radii, mataas na line losses, mabigat na loading, at walang plano para sa 35 kV substations sa malapit na hinaharap—ang paggamit ng SVR feeder automatic voltage regulators ay nagbibigay ng compelling na alternative. Ito ay nagbibigay ng kakayahan na mapag-antay o mapawalang-bisa ang pagtatayo ng 35 kV substation habang epektibong sinusolusyunan ang mababang kalidad ng volted at nagbabawas ng energy losses. Dahil ang investment cost nito ay mas mababa kaysa sa isang sampung bahagi ng isang bagong 35 kV substation, ang SVR solution ay nagbibigay ng significant na social at economic benefits at inirerekomenda para sa widespread na adoption sa mga rural power grids.