SVR ārpienes automātiskās sprieguma reglētāja lietojums lauku pārraides tīklos

1. Ievads

Pēdējos gados, ar valsts ekonomikas stabilu un straujo attīstību, elektrības pieprasījums ir būtiski pieaugis. Lauku tīklos, ar nepārtrauktu slodzes pieaugumu, kopā ar neraacionālu vietējo enerģijas avotu izkliedi un galvenā tīkla ierobežoto sprieguma regulēšanas spēju, ir radušies daudzi 10 kV ilgi padeves vadi — īpaši attālās kalnu teritorijās vai reģionos ar vājiem tīkla struktūriem — kuru piegādes rādiuss pārsniedz valsts standartus. Tādēļ, šo 10 kV līniju beigu sprieguma kvalitāti ir grūti garantēt, jaudas faktors neatbilst prasībām, un līnijas zudējumi paliek augsti.

Tā kā ir ierobežojumi, piemēram, ierobežota tīkla būvniecības finansēšana un investīciju atdeva apsvērumi, nav praktiski risināt visus zema sprieguma kvalitātes jautājumus 10 kV padeves vadī, tikai izmantojot daudzus augsprieguma pārveidošanas stacijas vai pārmērīgu tīkla paplašināšanu. Zemāk aprakstītais 10 kV padeves vada automātiskais sprieguma regultors piedāvā tehniski iespējamu risinājumu, lai labotu slikto sprieguma kvalitāti ilgos padeves vadī ar paplašinātu piegādes rādiusu.

2. Regultora Darbības Princips

SVR (Step Voltage Regulator) automātiskais sprieguma regultors sastāv no galvenā šķēres un sprieguma regulēšanas kontrollera. Galvenā šķēre ietver trīssfēru autotransformatoru un trīssfēru krājuma tap changer (OLTC), kā to parāda 1. attēls.

Regulētāja virviņu sistēma ietver savienojuma virvi, sērijas virvi un kontrolvirvi:

• Sērijas virvi ir daudztapu spuldze, kas savienota starp ieplūsmu un izplūsmu caur dažādiem tap changer kontaktiem; tā tieši regulē izplūsmas spriegumu.

• Savienojuma virvi darbojas kā autotransformatora kopīgā virvi, veidojot enerģijas pārnešanai nepieciešamo magnetisko lauku.

• Kontrolvirvi, kas apvij savienojuma virvi, darbojas kā savienojuma virves sekundārā daļa, nodrošinot darbības enerģiju kontrollerim un motoram, kā arī sniedzot sprieguma signālus izplūsmas mērīšanai.

Darbības princips ir šāds: Savienojot sērijas virvis ar dažādiem tap changer pozīcijām, maina ieplūsmas un izplūsmas virviņu spalvas attiecību, kontrolējot tap pozīciju maiņu, tādējādi pielāgojot izplūsmas spriegumu. Atkarībā no lietojuma prasībām, krājuma tap changer tiek konfigurēts ar 7 vai 9 tap pozīcijām, ļaujot lietotājiem izvēlēties atbilstošo konfigurāciju atkarībā no faktiskajām sprieguma regulēšanas vajadzībām.

Regulētāja primārā un sekundārā virviņu spalvas attiecība atbilst parastajam transformatoram, proti:

3. Piemērs Lietojumam
3.1 Pašreizējā Līnijas Stāvoklis

Kādam 10 kV padeves vadim ir galvenā padeves garums 15,138 km, kas izgatavots no divām vadiņu tipiem: LGJ-70 mm² un LGJ-50 mm². Vadā esošo pārveidošanas transformatoru kopējā jauda ir 7 260 kVA. Piekstaigā slodžu laikā 220 V pusei pārveidošanas transformatoros vidējā un gala daļā līnijas spriegums pazeminās līdz 175 V.

LGJ-70 vadiņa rezistence ir 0,458 Ω/km un reaktance ir 0,363 Ω/km. Tādējādi, kopējā rezistence un reaktance no pārveidotās stacijas līdz galvenā padeves stiprinājuma #97 ir:
R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ω
X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ω

Balstoties uz pārveidošanas transformatoru jaudu un slodzes koeficientu pa līniju, var aprēķināt sprieguma pazeminājumu no pārveidotās stacijas līdz galvenā padeves stiprinājuma #97

Izmantotie simboli ir definēti šādi:

• Δu — sprieguma pazeminājums pa līniju (mērvienība: kV)

• R — līnijas rezistence (mērvienība: Ω)

• X — līnijas reaktance (mērvienība: Ω)

• r — rezistence vienībai garumam (mērvienība: Ω/km)

• x — reaktance vienībai garumam (mērvienība: Ω/km)

• P — aktīvā jauda pa līniju (mērvienība: kW)

• Q — reaktivā jauda pa līniju (mērvienība: kvar)

Tādējādi, spriegums galvenā padeves stiprinājuma #97 ir tikai:
10,4 kV − 0,77 kV = 9,63 kV.

Līdzīgi, spriegums galvenā padeves stiprinājuma #178 var tikt aprēķināts kā 8,42 kV, un līnijas beigu spriegums ir 8,39 kV.

3.2 Ierosinātie Risinājumi

Lai nodrošinātu sprieguma kvalitāti, vidējsprieguma un zemsprieguma padeves tīklos galvenie sprieguma regulēšanas metodes ietver:

• Jaunā 35 kV pārvadātāja izveide, lai saīsinātu 10 kV piegādes rādiusu.

• Pārklājumu aizvietošana ar lielāku priekšsekciju, lai samazinātu līnijas slodzes.

• Reaktīvo jaudas kompensācijas ierīču uzstādīšana — tomēr šis paņēmiens ir mazāk efektīvs ilgām līnijām ar lielu slodzi.

• SVR krājuma automātiskā sprieguma regultora iestādīšana, kas piedāvā augstu automatizāciju, izcilu sprieguma regulācijas veiktspēju un elastīgu ieviešanu.

Lūk, salīdzinājums starp trim alternatīvajiem risinājumiem, lai uzlabotu beigu līnijas sprieguma kvalitāti 10 kV "Fakuai" krājumā.

3.2.1 Jauna 35 kV pārvadātāja izveide

Gaidāmais rezultāts: jauns pārvadātājs būtiski saīsinātu piegādes rādiusu, paaugstinātu beigu līnijas spriegumu un uzlabotu kopējo enerģijas kvalitāti. Lai gan šis risinājums ir ļoti efektīvs, tā realizācija prasa nozīmīgu investīciju.

3.2.2 10 kV galvenā krājuma modernizācija

Līnijas parametru maiņa galvenokārt ietver pārklājumu priekšsekcijas palielināšanu. Rīkoties blakus apdzīvotās teritorijās ar mazu pārklājumu, pretestības zudējumi dominē vispārējā sprieguma pazemināšanā; tāpēc pārklājuma pretestības samazināšana nodrošina uzticamu sprieguma uzlabojumu. Ar šo modernizāciju beigu līnijas spriegumu var paaugstināt no 8,39 kV līdz 9,5 kV.

3.2.3 SVR krājuma automātiskā sprieguma regultora iestādīšana

Viens 10 kV automātiskais sprieguma regultors tiek iestatīts, lai atrisinātu zemo spriegumu problēmas pēc stabiņa Nr. 161.
Gaidāmais rezultāts: beigu līnijas spriegumu var paaugstināt no 8,39 kV līdz 10,3 kV.

Salīdzinošais analīze parāda, ka variants 3 ir ekonomiskākais un praktiskākais.

SVR krājuma automātiskā sprieguma regultora sistēma stabilizē izvades spriegumu, pielāgojot trīs fāžu automatraukuma spēka attiecību, piedāvājot vairākas galvenās priekšrocības:

• Pilnībā automātiska, uzslodzes sprieguma regulācija.

• Izmanto zvaigznaini savienoto trīs fāžu automatraukumu — kompakta izmēra un augsta jaudas (≤2000 kVA), piemērots stabiņu starpā iestatīšanai.

• Parastais regulācijas diapazons: −10% līdz +20%, pietiekami, lai apmierinātu sprieguma prasības.

Balstoties uz teorētiskajiem aprēķiniem, ieteikts iestatīt vienu SVR-5000/10-7 (0 līdz +20%) automātisko sprieguma regultoru galvenajā krājumā. Pēc iestatīšanas stabiņa Nr. 141 spriegumu var paaugstināt līdz:

U₁₆₁ = U × (10/8) = 10,5 kV

kur:

• U₁₆₁ = regultora iestatīšanas punktā gaidāmais spriegums pēc uzsākšanas

• 10/8 = maksimālā spēka attiecība regultoram ar 0 līdz +20% pielāgošanas diapazonu

Laika operācijas apliecina, ka SVR sistēma uzticami seko ieejas sprieguma mainīgumiem un uztur stabila izvades spriegumu, demonstrējot pierādītu efektivitāti zemu spriegumu mazināšanā.

3.2.4 Ieguvumu analīze

Salīdzinājumā ar jauna pārvadātāja izveidi vai pārklājumu aizvietošanu, SVR sprieguma regultora izmantošana būtiski samazina kapitāla izdevumus. Tas ne tikai paaugstinās līnijas spriegumu, lai atbilstu valsts standartiem — nodrošinot stipras sociālas labklājības ieguvumus, bet arī, nemainot slodzes, samazina līnijas strāvu, paaugstinot spriegumu, tādējādi samazinot līnijas zudējumus un sasniegdam enerģijas taupību. Tas uzlabo enerģijas piegādātāja ekonomisko efektivitāti.

4. Secinājumi

Lauksaimnieciskajām elektrotīklu tīkliem, kur nākotnes slodzes izaugsme ir ierobežota — īpaši tādos, kur nav tuvākiem enerģijas avotiem, ar ilgu piegādes rādiusu, augstiem līnijas zudējumiem, smagu slodzi un bez plānotiem 35 kV pārvadātājiem nākamajos gados — SVR krājuma automātisko sprieguma regultoru izmantošana piedāvā piesaistījošu alternatīvu. Tā ļauj atlikt vai izbeigt 35 kV pārvadātāju izveidi, efektīvi risinot zemu sprieguma kvalitāti un samazinot enerģijas zudējumus. Ņemot vērā, ka tās investīciju izmaksas ir mazākas par desmit daļu jauna 35 kV pārvadātāja izmaksām, SVR risinājums nodrošina nozīmīgas sociālas un ekonomiskas labklājības ieguvumus un ir augsti ieteikts plašai izmantošanai lauku enerģijas tīklos.