Примена на автоматски регулатори за напон SVR Feeder во селски распределителни мрежи

1. Вовед

Во последните години, со стабилниот и брз развој на националната економија, барањето за електрична енергија значително се зголемило. Во селските електрични мрежи, непрекинатиот растечки притисок, комбиниран со несоодветна дистрибуција на локални извори на енергија и ограничени капацитети за регулација на напонот во главната мрежа, доведе до значителен број на долго-размерни линии од 10 кВ—особено во отдалечени планински области или области со слаби мрежни структури—чиј радиус на достава надминува националните стандарди. Како резултат, качеството на напонот на крајот на овие линии од 10 кВ е тешко за осигурување, факторот на мощност не ги исполнува барањата, а загубите на линијата се високи.

Због ограничувањата како што се ограничените средства за градеж на мрежи и размислувањето за враќање на инвестицијата, не е практично да се реши сите проблеми со низок напон на дистрибутивните линии од 10 кВ само со употреба на многу подстанции за дистрибуција на висок напон или со прешироко проширнување на мрежата. Автоматскиот регулатор на напон за линии од 10 кВ, прикажан подолу, пружа технички постижлив решенија за справување со лошото качество на напонот на долгите дистрибутивни линии со широк радиус на достава.

2. Принцип на работа на регулаторот на напон

Автоматскиот регулатор на напон SVR (Step Voltage Regulator) се состои од главна кола и контролер за регулација на напон. Главната кола вклучува трифазен аутотрансформатор и трифазен на-нагрузка променувач на контакти (OLTC), како што е прикажано на Слика 1.

Системот на обмотките на регулаторот вклучува паралелна обмотка, сериесна обмотка и обмотка за контрола на напон:

• Сериесната обмотка е мулти-тап котла поврзана помеѓу входот и излезот преку различни контакти на променувачот на контакти; таа директно регулира излезниот напон.

• Паралелната обмотка служи како заедничка обмотка на аутотрансформаторот, генерирајќи магнетно поле неопходно за пренос на енергија.

• Обмотката за контрола на напон, намотана над паралелната обмотка, функционира како вторична обмотка на паралелната котла за достава на оперативна моќ за контролерот и моторот, како и за достава на сигнал за напон за мерење на излезот.

Принципот на работа е следниве: Со поврзување на таповите на сериесната обмотка на различни позиции на променувачот на контакти, со контролирано сврттање на позициите на таповите, се менува односот на бројот на виткови помеѓу входната и излезната обмотка, со тоа ја регулира излезниот напон. Зависно од потребите на примената, променувачите на контакти на-нагрузка типички се конфигурираат со 7 или 9 позиции на тапови, што овозможува корисниците да изберат соодветна конфигурација според реалните потреби за регулација на напонот.

Односот на бројот на виткови помеѓу первичната и вторичната обмотка на регулаторот е согласен со онога на конвенционален трансформатор, т.е.:

3. Пример за применување
3.1 ТRENUTNI УСЛОВИ НА ЛИНИЈАТА

Една дистрибутивна линија од 10 кВ има должина на главната линија од 15,138 км, изградена со два типа проводници: LGJ-70 мм² и LGJ-50 мм². Общата капацитет на дистрибутивните трансформатори по линијата е 7,260 кВА. Во периоди на висок притисок, напонот на страната од 220 В на дистрибутивните трансформатори во средината и крајот на линијата се поништува до 175 В.

Проводникот LGJ-70 има отпор од 0,458 Ω/км и реактивен отпор од 0,363 Ω/км. Значи, тоталниот отпор и реактивен отпор од подстанцијата до колоната #97 на главната линија се:
R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ω
X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ω

Базирано на капацитетот на дистрибутивните трансформатори и факторот на притисок по линијата, може да се пресмета напонскиот пад од подстанцијата до колоната #97 на главната линија како

Симболите кои се користат се дефинирани како следи:

• Δu — напонски пад по линијата (единица: кВ)

• R — отпор на линијата (единица: Ω)

• X — реактивен отпор на линијата (единица: Ω)

• r — отпор по единица должина (единица: Ω/км)

• x — реактивен отпор по единица должина (единица: Ω/км)

• P — активна моќ на линијата (единица: кВ)

• Q — реактивна моќ на линијата (единица: квар)

Значи, напонот на колоната #97 на главната линија е само:
10,4 кВ − 0,77 кВ = 9,63 кВ.

Слично, напонот на колоната #178 може да се пресмета како 8,42 кВ, а напонот на крајот на линијата е 8,39 кВ.

3.2 Предложени решенија

За да се осигура качеството на напонот, основните методи за регулација на напон во средновисоконапонските и низконапонските дистрибутивни мрежи вклучуваат:

• Изградба на нова подстанција од 35 кВ за скраћување полупречника на снабдевање со 10 кВ.

• Замена на проводници со поголеми пресечни површини за намалување на оптерењето на линиите.

• Инсталација на компенсација на реактивна моќ на база на линиите - меѓутоа, овој метод е помалку ефективен за долги линии со тешки оптерења.

• Инсталација на автоматски регулатор на напон SVR, кој нуди висока аутоматизација, одлични перформанси во регулацијата на напонот и флексибилна инсталација.

Подолу, три алтернативни решенија за подобрување на квалитетот на напонот на крајот на линијата за 10 кВ „Факуаи“ се споредуваат.

3.2.1 Изградба на нова подстанција од 35 кВ

Очекуван резултат: Нова подстанција би значително скратила полупречникот на снабдевање, подигнала напонот на крајот на линијата и подобрила генералниот квалитет на електричната енергија. Иако многу ефективно, ова решение бара значителни инвестиција.

3.2.2 Обнова на главната линија од 10 кВ

Модификација на параметрите на линијата воведувајќи ја зголемувањето на пресечната површина на проводниците. За области со ретко население и мали проводници, губитокот од отпор доминира во целосниот пад на напонот; затоа, намалувањето на отпорот на проводниците дава забележливо подобрување на напонот. Со оваа обнова, напонот на крајот на линијата може да се подигне од 8,39 кВ до 9,5 кВ.

3.2.3 Инсталација на автоматски регулатор на напон SVR

Еден автоматски регулатор на напон од 10 кВ е инсталиран за справување со проблемите со ниски напони надвор од колоната #161.
Очекуван резултат: Напонот на крајот на линијата може да се подигне од 8,39 кВ до 10,3 кВ.

Споредната анализа покажува дека Опција 3 е најекономична и практична.

Системот за автоматска регулација на напон SVR стабилизира излезните напони со прилагодување на односот на бројот на витка на трифазен аутотрансформатор, што нуди неколку клучни предности:

• Полната аутоматска, регулација на напон под налоз.

• Користи трифазен аутотрансформатор со звездесто поврзување - компактен размер и голема капацитет (≤2000 кВА), пригоден за инсталација помеѓу колони.

• Стандардна област на регулација: −10% до +20%, доволно за исполнување на барањата за напон.

На основа на теоретски пресметки, препорачува се инсталација на еден автоматски регулатор на напон SVR-5000/10-7 (0 до +20%) на главната линија. После инсталацијата, напонот на колоната #141 може да се подигне до:

U₁₆₁ = U × (10/8) = 10,5 кВ

каде:

• U₁₆₁ = напон на местото на инсталација на регулаторот по употреба

• 10/8 = максимален однос на бројот на витка на регулатор со опсег на прилагодување 0 до +20%

Терентната операција ја потврдила тоа дека системот SVR надежно следи варијациите на входниот напон и го одржува стабилниот излезн напон, демонстрирајќи доказана ефикасност во намалување на ниските напони.

3.2.4 Анализа на предности

Споредено со изградбата на нова подстанција или замена на проводници, инсталацијата на регулатор на напон SVR значително ги намалува капиталните инвестиции. Не само што го подигнува напонот на линијата до国家标准要求翻译成马其顿语，以下是继续的翻译：

националните стандарди—доставувајќи значителни социјални предности—туку и, под константни услови на оптерење, го намалува напонот на линијата со подигнување на напонот, што ги намалува губитоците на линиите и го достигнува штета на енергија. Ова го подобрува економската ефикасност на компанијата.

4. Заклучок

За распределбени мрежи во селските области, каде што бидниот пораст на оптерењето е ограничен—особено каде што недостасува блиска источна на енергија, има долг полупречник на снабдевање, високи губитоци на линиите, тешко оптерење и нема плановани подстанции од 35 кВ во блиската иднина—користењето на автоматски регулатори на напон SVR на фидерија предлага привлечен альтернативен. Тоа овозможува одложување или елиминација на изградба на подстанција од 35 кВ, додека ефективно се решаваат проблемите со ниски напони и се намалуваат губитоците на енергија. Затоа што инвестицијата на SVR решение е помала од една децима од нова подстанција од 35 кВ, решението SVR доставува значителни социјални и економски предности и е силно препорачливо за широка употреба во селските електрични мрежи.