Matumizi ya SVR Feeder Automatic Voltage Regulators katika Mitandao ya Maeneo Matalii ya Umeme

1. Utangulizi

Katika miaka ya hivi karibuni, kwa maendeleo mafupi na mawili ya uchumi wa taifa, matumizi ya umeme imeongezeka sana. Katika mitundu ya umeme vilivyokweka katika sehemu za kimataifa, ongezeko la mizigo lenye kufanyika kwa muda, pamoja na upatikanaji usiofaao wa chanzo cha umeme na uwezo mdogo wa kutathmini voliti katika mitundu kuu, imeleta zaidi ya kidetea ya feeders 10 kV—hasa katika eneo lenyenyeku la milima au eneo lenyenyeku ambalo lina mfumo wa umeme mdogo—ambayo inaweza kupatikana zaidi ya kiwango cha kimataifa. Kwa hivyo, ubora wa voliti mwishoni mwa mstari wa 10 kV unahesabiwa, theluthi ya nguvu haijafanikiwa, na matumizi ya mstari yanaweza kuwa juu.

Kwa sababu za ukungu wa fedha ya kujenga mitundu na mazingira ya kupata rasilimali, si rahisi kusolve masuala yote ya ubora mdogo wa voliti katika feeders za 10 kV tu kwa kutumia vifaa vya substation nyingi au kubadilisha mitundu kwa wingi. SVR (Step Voltage Regulator) uliotajwa chini una ofa suluhisho teknikal la kutosha kwa kutatua ubora mdogo wa voliti katika mitalii mbalimbali na mirefu.

2. Sera ya Kazi ya Regulator wa Voliti

SVR (Step Voltage Regulator) regulator wa voliti awamu ana kitengo kikuu na kiondo cha kudhibiti voliti. Kitengo kikuu kinajumuisha transformer autotransformer na on-load tap changer (OLTC), kama linavyoonekana katika Fig. 1.

Mfumo wa regulator winding una shunt winding, series winding, na control voltage winding:

• Series winding ni coil yenye vitu vitumaini vinachukuliwa kati ya input na output kwa njia tofauti za tap changer; inabadilisha voliti ya output moja kwa moja.

• Shunt winding ina kuwa kama winding ya pamoja ya autotransformer, inayafanya magnetic field inayohitajika kwa kutumia energy.

• Control voltage winding, inayofunika kwenye shunt winding, inafanya kazi kama secondary ya shunt coil ili kutumia nguvu za kuzingatia kwa controller na motor, pamoja na kutumia ishara za voliti kwa kugawa.

Sera ya kazi ni ifuatavyo: Kwa kuchanganya taps za series winding kwa nyanja tofauti za on-load tap changer, ratio ya turns kati ya windings za input na output inabadilika kwa kutumia switching ya kihakiki, kwa hivyo kunabadilisha voliti ya output. Kulingana na mahitaji ya matumizi, on-load tap changers mara nyingi huweka kwa viwango vya 7 au 9, inayoweza kutoa wateja vyombo vyoviyovi kwa ajili ya mahitaji ya kutathmini voliti.

Ratio ya turns kati ya primary na secondary windings ya regulator ni sawa na transformer wa kawaida, i.e.:

3.Misalani
3.1 Hali ya Mstari wa Sasa

Mstari wa 10 kV fulani una urefu wa 15.138 km, uliyojengwa kwa mifano miwili: LGJ-70 mm² na LGJ-50 mm². Uwezo wa transformers wa distribution kwa mstari ni 7,260 kVA. Wakiwa katika muda wa mizigo mkubwa, voliti kwenye upande wa 220 V wa transformers wa distribution katika sekta ya msingi hadi mwisho inapungua chini kiasi cha 175 V.

Conductor LGJ-70 ana resistance ya 0.458 Ω/km na reactance ya 0.363 Ω/km. Kwa hivyo, resistance na reactance zote kutoka kwa substation hadi Pole #97 kwenye feeder kuu ni:
R = 0.458 × 6.437 = 2.95 Ω
X = 0.363 × 6.437 = 2.34 Ω

Kulingana na uwezo wa transformer wa distribution na factor wa mizigo kwenye mstari, drop ya voliti kutoka kwa substation hadi Pole #97 kwenye feeder kuu inaweza kuhesabiwa kama

Symbols zinazotumika zinadefiniwa kama ifuatavyo:

• Δu — drop ya voliti kwenye mstari (unit: kV)

• R — resistance ya mstari (unit: Ω)

• X — reactance ya mstari (unit: Ω)

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

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

• P — active power kwenye mstari (unit: kW)

• Q — reactive power kwenye mstari (unit: kvar)

Kwa hivyo, voliti kwenye Pole #97 kwenye feeder kuu ni tu:
10.4 kV − 0.77 kV = 9.63 kV.

Viwazo, voliti kwenye Pole #178 inaweza kuhesabiwa kama 8.42 kV, na voliti kwenye mwisho wa mstari ni 8.39 kV.

3.2 Suluhisho Lililotakribwa

Kwa kuhakikisha ubora wa voliti, njia muhimu za kutathmini voliti kwenye mitundu ya medium na low distribution network ni:

• Kujenga stesheni mpya ya 35 kV ili kupunguza nukta ya huduma ya mpaka wa 10 kV.

• Badilisha vifaa vya kutumia nguvu zaidi ili kupunguza ongezeko la mstari.

• Weka mzunguko wa kukutana na nguvu za mstari—lakini njia hii ni chache kwa mitambo mrefu na wenye mizigo mengi.

• Weka mfumo wa kudhibiti volita au SVR wa kiotomatiki, ambao una upatikanaji mkali, ufanisi mzuri wa kudhibiti volita, na uwezo wa kuwekewa.

Hapa chini, tumechanganya tatu za suluhisho za kuboresha ubora wa volita mpaka wa mwisho wa mpaka wa 10 kV "Fakuai" wanaweza kutambuliwa.

3.2.1 Kujenga Stesheni Mpya ya 35 kV

Matokeo yaliyotarajiwa: Stesheni mpya itapunguza sana nukta ya huduma, kuridhi volita ya mwisho, na kuboresha ubora wa umeme wazi. Ingawa suluhisho hili lina faida nyingi, linahitaji malipo mengi.

3.2.2 Kuimarisha Mfumo Mkuu wa 10 kV

Kubadilisha parameta za mstari kuu ni kuuangalia kubadilisha ukubwa wa vifaa. Kwa maeneo yenye watu wachache na mitambo madogo, upungufu wa resistance unadhibiti tofauti kubwa ya volita; kwa hiyo, kupunguza resistance ya vifaa kunaweza kuboresha volita kwa kutosha. Na imara hii, volita ya mwisho inaweza kuridhi kutoka 8.39 kV hadi 9.5 kV.

3.2.3 Weka Mfumo wa Kudhibiti Volita au SVR wa Kiotomatiki

Imeweka kudhibiti volita au SVR moja ya 10 kV ili kutatua matatizo ya volita chache chini ya Pole #161.
Matokeo yaliyotarajiwa: Volita ya mwisho inaweza kuridhi kutoka 8.39 kV hadi 10.3 kV.

Tathmini ya kulinganisha inatafsiriwa Option 3 ni ile inayofaa zaidi na rahisi kutumika.

Mfumo wa kudhibiti volita au SVR wa kiotomatiki huwastabisha volita ya mwisho kwa kubadilisha uwiano wa viwanja vya autotransformer wa miwili mitatu, akibeba faida muhimu kadhaa:

• Kudhibiti volita kwa kiotomatiki, kwenye mizigo.

• Inatumia autotransformer wa miwili mitatu uliounganishwa kama nyota—ukubwa ndogo na uwezo mkubwa (≤2000 kVA), inayofaa kwa kutumika kati ya pole na pole.

• Umbizo wa kudhibiti asili: −10% hadi +20%, chenye kutosha kufikia mahitaji ya volita.

Kulingana na hesabu za hisabati, inatafsiriwa kuiweka kudhibiti volita au SVR-5000/10-7 (0 hadi +20%) moja kwenye mstari mkuu. Baada ya iwekezaji, volita kwenye Pole #141 inaweza kuridhi:

U₁₆₁ = U × (10/8) = 10.5 kV

ambapo:

• U₁₆₁ = volita kwenye sehemu ya iwekezaji baada ya kuanzishwa

• 10/8 = uwiano wa viwanja wa juu wa kudhibiti unaotegemea na utenganisho wa 0 hadi +20%

Utendaji wa jiji umehesabiwa kwamba mfumo wa SVR unaelezea kwa kutosha mabadiliko ya volita ya ingiza na kukabiliana na volita ya mwisho, ukitembelea ubora wa kutosha katika kurekebisha volita chache.

3.2.4 Tathmini ya Faide

Ingawa kujenga stesheni mpya au kubadilisha vifaa, kutumia kudhibiti volita au SVR unapunguza sana gharama za kiwango. Hii si tu kurekebisha volita ya mstari kufikia viwango vya taifa—kutoa faida kubwa kwa jamii—lakini pia, kwa mizigo moto, hutumia nguvu chache kwa kurekebisha volita, kwa hiyo kupunguza nguvu za mstari na kufikia uchumi. Hii hutengeneza ufanisi wa kiuchumi wa umeme.

4. Mwisho

Kwa mitandao ya umeme wa desa kwenye eneo lenye uzalishaji wa mizigo mdogo kwa muda mrefu—hasa ambavyo hakuna chanzo cha umeme karibu, na mitambo mrefu, nguvu nyingi, mizigo mengi, na hakuna majengo mpya ya 35 kV yanayopanga—tumia kudhibiti volita au SVR wa kiotomatiki unapatikana kama suluhisho bora. Hii inaweza kutolea au kupunguza kujenga stesheni mpya ya 35 kV na kurekebisha volita chache na kupunguza upotofu wa nguvu. Tangu gharama za kiwango zake ni chache kuliko asilimia kumi ya gharama za kujenga stesheni mpya ya 35 kV, suluhisho la SVR linatoa faida kubwa kwa jamii na kiuchumi na litumaini liko kwa kila mtu kwa kutumika kwa umeme wa desa.