1. مقدمه
در سالهای اخیر، با توسعه پایدار و سریع اقتصاد ملی، تقاضای برق به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در شبکههای برق روستایی، افزایش مداوم بار، همراه با توزیع غیرمنطقی منابع برق محلی و قابلیت تنظیم ولتاژ محدود در شبکه اصلی، منجر به وجود تعداد قابل توجهی خطوط فیدر ۱۰ کیلوولت- خصوصاً در مناطق کوهستانی دوردست یا مناطق با ساختار شبکه ضعیف- شده است که شعاع تأمین آنها از استانداردهای ملی تجاوز میکند. بنابراین، کیفیت ولتاژ در انتهای این خطوط ۱۰ کیلوولت دشوار است، عامل توان نمیتواند نیازهای مورد نظر را برآورده کند و تلفات خط بالا میماند.
به دلیل محدودیتهایی مانند کمبود بودجه ساخت شبکه و در نظر گرفتن بازگشت سرمایه، حل تمام مشکلات کیفیت ولتاژ پایین در خطوط فیدر توزیع ۱۰ کیلوولت فقط با استفاده از چندین زیرстанسیون توزیع ولتاژ بالا یا تمدید بیش از حد شبکه عملی نیست. تنظیمکننده ولتاژ خودکار ۱۰ کیلوولت که در ادامه معرفی میشود، راهحل فنی قابل قبولی برای حل مشکل کیفیت ولتاژ ضعیف در خطوط توزیع با شعاع تأمین بلند ارائه میدهد.
2. اصول کار تنظیمکننده ولتاژ
تنظیمکننده ولتاژ خودکار SVR (Step Voltage Regulator) شامل مدار اصلی و کنترلکننده تنظیم ولتاژ است. مدار اصلی شامل یک ترانسفورماتور خودکار سهفازی و یک تغییردادنکننده تپ پر بار (OLTC) سهفازی است، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است.
سیستم پیچک تنظیمکننده شامل پیچک موازی، پیچک سری و پیچک ولتاژ کنترلی است:
پیچک سری یک پیچک چند تپی است که بین ورودی و خروجی از طریق تماسهای مختلف تغییردادنکننده تپ متصل میشود؛ این پیچک به طور مستقیم ولتاژ خروجی را تنظیم میکند.
پیچک موازی به عنوان پیچک مشترک ترانسفورماتور خودکار عمل میکند و میدان مغناطیسی لازم برای انتقال انرژی را تولید میکند.
پیچک ولتاژ کنترلی که بر روی پیچک موازی پیچیده شده است، به عنوان ثانویه پیچک موازی برای تأمین توان کنترلکننده و موتور، همچنین ارائه سیگنالهای ولتاژ برای اندازهگیری خروجی عمل میکند.
اصول کار به این صورت است: با اتصال تپهای پیچک سری به موقعیتهای مختلف تغییردادنکننده تپ، نسبت تپ بین پیچکهای ورودی و خروجی از طریق تغییر کنترلشده موقعیت تپها تغییر میکند، بنابراین ولتاژ خروجی تنظیم میشود. بر اساس نیازهای کاربردی، تغییردادنکنندههای تپ معمولاً با ۷ یا ۹ موقعیت تپ کنفیگوره میشوند، که به کاربران اجازه میدهد کنفیگوراسیون مناسب را بر اساس نیازهای واقعی تنظیم ولتاژ انتخاب کنند.
نسبت تپ بین پیچکهای اولیه و ثانویه تنظیمکننده با نسبت تپ یک ترانسفورماتور معمولی مطابقت دارد، یعنی:
3. مثال کاربردی
3.1 شرایط فعلی خط
یک خط توزیع ۱۰ کیلوولت با طول فیدر اصلی ۱۵.۱۳۸ کیلومتر، با استفاده از دو نوع هادی LGJ-70 میلیمتر مربع و LGJ-50 میلیمتر مربع ساخته شده است. ظرفیت کل ترانسفورماتورهای توزیع در امتداد خط ۷۲۶۰ کیلوواط است. در دورههای بار پیک، ولتاژ در سمت ۲۲۰ ولت ترانسفورماتورهای توزیع در بخشهای میانی تا انتهای خط به پایینترین حد ۱۷۵ ولت میرسد.
هادی LGJ-70 دارای مقاومت ۰.۴۵۸ اهم/کیلومتر و واکنش ۰.۳۶۳ اهم/کیلومتر است. بنابراین، مقاومت کل و واکنش از زیراستانسیون تا ستون شماره ۹۷ در فیدر اصلی به این صورت است:
R = ۰.۴۵۸ × ۶.۴۳۷ = ۲.۹۵ اهم
X = ۰.۳۶۳ × ۶.۴۳۷ = ۲.۳۴ اهم
بر اساس ظرفیت ترانسفورماتورهای توزیع و عامل بار در امتداد خط، کاهش ولتاژ از زیراستانسیون تا ستون شماره ۹۷ در فیدر اصلی میتواند محاسبه شود
نمادهای استفاده شده به این صورت تعریف میشوند:
Δu — کاهش ولتاژ در طول خط (واحد: کیلوولت)
R — مقاومت خط (واحد: اهم)
X — واکنش خط (واحد: اهم)
r — مقاومت در واحد طول (واحد: اهم/کیلومتر)
x — واکنش در واحد طول (واحد: اهم/کیلومتر)
P — توان فعال در خط (واحد: کیلووات)
Q — توان راکتیو در خط (واحد: کیلووار)
بنابراین، ولتاژ در ستون شماره ۹۷ در فیدر اصلی فقط:
۱۰.۴ کیلوولت − ۰.۷۷ کیلوولت = ۹.۶۳ کیلوولت است.
به طور مشابه، ولتاژ در ستون شماره ۱۷۸ میتواند به ۸.۴۲ کیلوولت محاسبه شود و ولتاژ در انتهای خط ۸.۳۹ کیلوولت است.
برای تضمین کیفیت ولتاژ، روشهای اصلی تنظیم ولتاژ در شبکههای توزیع متوسط و کم ولتاژ شامل:
د ۳۵ کيلوولت برق خونې جوړول تر چې د ۱۰ کيلوولت د سپلائي شعاع کوټ کړي.
د لوړې کروست سيکشنال ساحې سره د موصلاتو بدلول تر چې د لائن بار کم شي.
د لائن په اساس د رياکтив ځواک د معاوضې لګول—کوم چې دا طريقه برايه ده د اوږدو لانیو لپاره چې زياته بار لري.
د يوې SVR فیډر اتوماتيك وولتاج ريجولاتور لګول، کوم چې د اتوماسيون لوړه کچه، عالي وولتاج ريجوليشن کارونه، او ل flexibility فعال دي.
لاندي، د ۱۰ کيلوولت "فکوي" فیډر په بشپړه کې د وولتاج کيفيت بهريان ته ترلاسه کولو لپاره دري بدلي حلول مقايسه شوي دي.
منتظره پايلي: يوه نوې برق خونه به د سپلائي شعاع ډير کوټ کړي، د خط پاسه وولتاج راپورته کړي، او د ټولې برق کيفيت بهريان ته ورسوي. دا حلونه ډير مؤثر دی، که څه هم دا حلونه د لوړې سرچينې ته اړتيا لري.
د لائن د پارامېټرونو بدلول باندې چمتووالی د موصلاتو د کروست سيکشن باندې ډيرشوي. د کمزوري ژوروالو سيمو لپاره چې د کوچني موصلاتو لانۍ وي، د مقاومت د تلفاتو برخه د ټول وولتاج ټيټوالي ته مهمه برخه لري؛ نو دا چې د موصل مقاومت کم شي، د وولتاج بهريان ته ښکاره وده راولي. د دې ارتقاي سره، د خط پاسه وولتاج له ۸.۳۹ کيلوولت څخه تر ۹.۵ کيلوولت پورې راپورته کېدلی شي.
يو ۱۰ کيلوولت اتوماتيك وولتاج ريجولاتور د #۱۶۱ ستونزې د ننواتو وولتاج ستونزو حلولو لپاره لګول شوی دی.
منتظره پايلي: د خط پاسه وولتاج له ۸.۳۹ کيلوولت څخه تر ۱۰.۳ کيلوولت پورې راپورته کېدلی شي.
د مقايسوي تحليل ښيي چې اختيار ۳ يې ډير اقتصادي او عملي دی.
د SVR فیډر اتوماتيك وولتاج ريجوليشن سيسټم د دوو فازو اتومېټرانسفارمر د ټرنز نسبت تنظيم کولو له لارې د وولتاج ثبات راولي، چې څو مهمه فضيلتونه لري:
بشپړه اتوماتيك، د بار په حال کې د وولتاج ريجوليشن.
د ستري سره متصل شوي دوو فازو اتومېټرانسفارمر کارول – کوچنی حجم او لوړ ظرفيت (≤۲۰۰۰ کيلوولت آمپر)، د ستونزو تر منځ د لګولو لپاره مناسب.
د تنظيم عامه کچه: −۱۰٪ الی +۲۰٪، چې د وولتاج غوښتنو ته کافي وي.
د تيوريتيکل محاسباتو له مخې، توصيه کيږي چې يو SVR-5000/10-7 (۰ الی +۲۰٪) اتوماتيك وولتاج ريجولاتور د اصلي فیډر پر بحره ولګول شي. د لګولو وروسته، د #۱۴۱ ستونزې وولتاج به راپورته شي تر:
U₁₆₁ = U × (10/8) = 10.5 kV
چيرې چې:
U₁₆₁ = د ريجولاتور د لګولو ځای ته د وولتاج د بهر ته راتلل وروسته
۱۰/۸ = د يو ريجولاتور د ۰ الی +۲۰٪ د تنظيم کچې ته د اعظمي ټرنز نسبت
د ميدان عمل ثابت کړی چې د SVR سيسټم可靠 طور سره د داخلېدونکي وولتاج تغيرونه تعقيب کوي او د وولتاج ثبات ساتي، چې د کمه وولتاج د کمولو په اثربخشي کې ثابت شوی دی.
۳.۲.۴ د فايدې تحليل
د يوې نوي برق خونې د جوړولو يا د موصلاتو د بدلولو سره مقايسه کول، د SVR وولتاج ريجولاتور د سرچينې د خرچ ډير کموي. دا نه يوازي وولتاج راپورته کوي تر چې ملي معيارونه ته ورسېږي—چې ډير اجتماعي فايدې راولي—بلکه د بار د ثابت حالتونو په شرط کې، د وولتاج راپورته کولو له امله د لائن کرنت کموي، نو د لائن تلفات کم کوي او د انرژي د خونديتوب ته رسېږي. دا د برق شرکت د اقتصادي کاروونکي بهريان ته ورسوي.
۴. پايله
د هغه سيمو د روستالو برق وېش نيټورکونو لپاره چې د راتلونکي بار د واټن محدوده وي—خصوصاً هغه چې د نږدې برق منابعو په نشتوالي، اوږده سپلائي شعاع، لوړه لائن تلفات، سنگين بار، او د نږدې دوران کې د ۳۵ کيلوولت برق خونې د جوړولو پلان نه لري—د SVR فیډر اتوماتيك وولتاج ريجولاتورونو کارول یوه قوي بدلي دي. دا اجازه ورکوي چې د ۳۵ کيلوولت برق خونې جوړول ودرېدو او يا حذف شي، د کمه وولتاج کيفيت مؤثره حل کړي او د انرژي تلفات کم کړي. چون چې د دې سرچينه خرچ يې د يوه نوي ۳۵ کيلوولت برق خونې يو دهم څخه کم دی، نو د SVR حلونه ډير اجتماعي او اقتصادي فايدې راولي او د روستالو برق نيټورکونو کې د ډيره استعمال ته ډيره توصيه کيږي.
