గ్రామీణ వితరణ నెట్వర్క్లలో SVR ఫీడర్ స్వయంగా వోల్టేజ్ నియంత్రకాల ప్రయోగం

1. పరిచయం

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, జాతీయ ఆర్థిక వ్యవస్థ స్థిరమైన మరియు వేగవంతమైన అభివృద్ధితో, విద్యుత్ డిమాండ్ గణనీయంగా పెరిగింది. గ్రామీణ విద్యుత్ గ్రిడ్‌లలో, లోడ్ లో నిరంతరాయ పెరుగుదల, స్థానిక విద్యుత్ సోర్స్‌ల యొక్క అనుచిత పంపిణీ మరియు ప్రధాన గ్రిడ్ లో పరిమిత వోల్టేజ్ నియంత్రణ సామర్థ్యాలతో పాటు, 10 kV పొడవైన ఫీడర్ల సంఖ్య గణనీయంగా ఉంది—ప్రత్యేకించి దూరపు పర్వత ప్రాంతాలు లేదా బలహీనమైన గ్రిడ్ నిర్మాణం కలిగిన ప్రాంతాలలో—వాటి సరఫరా వ్యాసార్థం జాతీయ ప్రమాణాలను మించిపోతుంది. ఫలితంగా, ఈ 10 kV లైన్ల చివరి వద్ద వోల్టేజ్ నాణ్యతను హామీ చేయడం కష్టంగా ఉంటుంది, పవర్ ఫ్యాక్టర్ అవసరాలను తీర్చలేకపోతుంది మరియు లైన్ నష్టాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి.

గ్రిడ్ నిర్మాణానికి సంబంధించిన పరిమిత నిధులు మరియు పెట్టుబడి రాబడి పరిగణనల వంటి పరిమితుల కారణంగా, సంఖ్యాపరంగా ఎక్కువ హై-వోల్టేజ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ సబ్‌స్టేషన్లను ఏర్పాటు చేయడం లేదా గ్రిడ్‌ను అతిగా పొడిగించడం ద్వారా 10 kV డిస్ట్రిబ్యూషన్ ఫీడర్లలో ఉన్న అన్ని తక్కువ వోల్టేజ్ నాణ్యత సమస్యలను పరిష్కరించడం అసాధ్యం. క్రింద పరిచయం చేయబడిన 10 kV ఫీడర్ ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్, పొడవైన సరఫరా వ్యాసార్థం కలిగిన దీర్ఘ దూర డిస్ట్రిబ్యూషన్ లైన్లలో చెడు వోల్టేజ్ నాణ్యతను పరిష్కరించడానికి సాంకేతికంగా సాధ్యమయ్యే పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది.

2. వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ యొక్క పని సూత్రం

SVR (స్టెప్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్) ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ప్రధాన సర్క్యూట్ మరియు వోల్టేజ్ నియంత్రణ కంట్రోలర్‌లతో కూడి ఉంటుంది. ప్రధాన సర్క్యూట్ ఒక మూడు-దశా ఆటోట్రాన్స్ఫార్మర్ మరియు మూడు-దశా ఓన్-లోడ్ ట్యాప్ ఛేంజర్ (OLTC) తో కూడి ఉంటుంది, పటం 1 లో చూపించినట్లు.

రెగ్యులేటర్ వైండింగ్ సిస్టమ్ షంట్ వైండింగ్, సిరీస్ వైండింగ్ మరియు కంట్రోల్ వోల్టేజ్ వైండింగ్‌లను కలిగి ఉంటుంది:

•  సిరీస్ వైండింగ్ ట్యాప్ ఛేంజర్ యొక్క వివిధ కాంటాక్ట్‌ల ద్వారా ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ మధ్య కనెక్ట్ చేయబడిన మల్టీ-ట్యాప్ కాయిల్; ఇది సీధాగా అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రిస్తుంది.

•  షంట్ వైండింగ్ ఆటోట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క సాధారణ వైండింగ్ గా పనిచేస్తుంది, శక్తి బదిలీకి అవసరమైన అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

•  కంట్రోల్ వోల్టేజ్ వైండింగ్, షంట్ వైండింగ్ పై చుట్టబడి, కంట్రోలర్ మరియు మోటార్ కు పని చేయడానికి శక్తిని సరఫరా చేయడానికి మరియు అవుట్‌పుట్ కొలత కొరకు వోల్టేజ్ సిగ్నల్స్ ను అందించడానికి షంట్ కాయిల్ యొక్క సెకనరీ గా పనిచేస్తుంది.

పని సూత్రం ఇలా ఉంది: సిరీస్ వైండింగ్ యొక్క ట్యాప్‌లను ఓన్-లోడ్ ట్యాప్ ఛేంజర్ యొక్క వివిధ స్థానాలకు కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా, ట్యాప్ స్థానాల నియంత్రిత స్విచ్చింగ్ ద్వారా ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వైండింగ్‌ల మధ్య టర్న్స్ నిష్పత్తిని మార్చడం ద్వారా అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను సర్దుబాటు చేస్తారు. అప్లికేషన్ అవసరాల ప్రకారం, ఓన్-లోడ్ ట్యాప్ ఛేంజర్‌లు సాధారణంగా 7 లేదా 9 ట్యాప్ స్థానాలతో కూర్చబడతాయి, వాస్తవ వోల్టేజ్ నియంత్రణ అవసరాల ఆధారంగా సరైన కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఎంచుకోవడానికి వాడుకరులకు అనుమతిస్తాయి.

రెగ్యులేటర్ యొక్క ప్రాథమిక మరియు ద్వితీయ వైండింగ్‌ల మధ్య టర్న్స్ నిష్పత్తి సాంప్రదాయ ట్రాన్స్ఫార్మర్ వలె ఒకే విధంగా ఉంటుంది, అంటే:

3.అప్లికేషన్ ఉదాహరణ
3.1 ప్రస్తుత లైన్ పరిస్థితులు

ఒక 10 kV డిస్ట్రిబ్యూషన్ లైన్ యొక్క ప్రధాన ఫీడర్ పొడవు 15.138 km, LGJ-70 mm² మరియు LGJ-50 mm² అనే రెండు కండక్టర్ రకాలతో నిర్మించబడింది. లైన్ వెంట ఉన్న డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల మొత్తం సామర్థ్యం 7,260 kVA. పీక్ లోడ్ కాలాలలో, లైన్ యొక్క మధ్య మరియు చివరి ప్రాంతాలలో ఉన్న డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల యొక్క 220 V వైపు వోల్టేజ్ 175 V కి తగ్గుతుంది.

LGJ-70 కండక్టర్ యొక్క నిరోధం 0.458 Ω/km మరియు రియాక్టెన్స్ 0.363 Ω/km. కాబట్టి, సబ్‌స్టేషన్ నుండి ప్రధాన ఫీడర్ పై #97 పోల్ వరకు మొత్తం నిరోధం మరియు రియాక్టెన్స్ ఇలా ఉంటాయి:
R = 0.458 × 6.437 = 2.95 Ω
X = 0.363 × 6.437 = 2.34 Ω

లైన్ వెంట ఉన్న డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ సామర్థ్యం మరియు లోడ్ ఫ్యాక్టర్ ఆధారంగా, సబ్‌స్టేషన్ నుండి ప్రధాన ఫీడర్ పై #97 పోల్ వరకు ఉన్న వోల్టేజ్ డ్రాప్ ని లెక్కించవచ్చు

ఉపయోగించిన చిహ్నాలు ఇలా నిర్వచించబడ్డాయి:

• Δu — లైన్ వెంట వోల్టేజ్ డ్రాప్ (యూనిట్: kV)

• R — లైన్ నిరోధం (యూనిట్: Ω)

• X — లైన్ రియాక్టెన్స్ (యూనిట్: Ω)

• r — యూనిట్ పొడవుకు నిరోధం (యూనిట్: Ω/km)

• x — యూనిట్ పొడవుకు రియాక్టెన్స్ (యూనిట్: Ω/km)

• P — లైన్ పై ఉన్న సక్రియ శక్తి (యూనిట్: kW)

• Q — లైన్ పై ఉన్న ప్రతిచర్య శక్తి (యూనిట్: kvar)

అందువల్ల, ప్రధాన ఫీడర్ పై #97 పోల్ వద్ద వోల్టేజ్ కేవలం:
10.4 kV − 0.77 kV = 9.63 kV.

అదే విధంగా, #178 పోల్ వద్ద వోల్టేజ్ 8.42 kV గా లెక్కించవచ్చు, మరియు లైన్ చివరి వద్ద ఉన్న వోల్టేజ్ 8.39 kV.

3.2 ప్రతిపాదిత పరిష్కారాలు

వోల్టేజ్ నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి, మధ్యస్థ మరియు తక్కువ వోల్టేజ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో ప్రాథమిక వోల్టేజ్ నియంత్రణ పద్ధతులు ఇవి:

• ప్రసరణ వ్యాసార్థం 10 kV ను తగ్గించడానికి 35 kV ఉప-స్టేషన్‌ను కొత్తగా నిర్మించడం.

• లైన్ లోడింగ్‌ను తగ్గించడానికి పెద్ద అడ్డుకుండా ప్రాంతం గల కండక్టర్‌లతో భర్తీ చేయడం.

• లైన్-ఆధారిత రియాక్టివ్ పవర్ కంపెన్సేషన్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం—అయితే, ఇది ఎక్కువ లోడ్ గల పొడవైన లైన్‌లకు తక్కువ ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.

• SVR ఫీడర్ ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం, ఇది అధిక ఆటోమేషన్, అద్భుతమైన వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్ పనితీరు మరియు సౌలభ్యంగా ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను అందిస్తుంది.

క్రింద, 10 kV "Fakuai" ఫీడర్ లో లైన్ చివరి వోల్టేజ్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి మూడు ప్రత్యామ్నాయ పరిష్కారాలు పోల్చబడ్డాయి.

3.2.1 కొత్త 35 kV ఉప-స్టేషన్ నిర్మాణం

అంచనా ఫలితం: ఒక కొత్త ఉప-స్టేషన్ ప్రసరణ వ్యాసార్థాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, లైన్ చివరి వోల్టేజ్‌ను పెంచుతుంది మరియు మొత్తం పవర్ నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది. ఇది చాలా ప్రభావవంతంగా ఉన్నప్పటికీ, ఈ పరిష్కారం పెద్ద పెట్టుబడిని అవసరం చేస్తుంది.

3.2.2 10 kV ప్రధాన ఫీడర్‌ను అప్‌గ్రేడ్ చేయడం

లైన్ పారామితులను మార్చడం ప్రధానంగా కండక్టర్ అడ్డుకుండా ప్రాంతాన్ని పెంచడం ఉంటుంది. చిన్న కండక్టర్ లైన్‌లు గల అల్ప జనాభా ప్రాంతాలలో, మొత్తం వోల్టేజ్ డ్రాప్‌లో నిరోధక నష్టాలు ప్రధానంగా ఉంటాయి; అందువల్ల, కండక్టర్ నిరోధాన్ని తగ్గించడం వోల్టేజ్ మెరుగుదలకు గమనించదగిన ప్రయోజనాన్ని ఇస్తుంది. ఈ అప్‌గ్రేడ్ తో, లైన్ చివరి వోల్టేజ్ 8.39 kV నుండి 9.5 kV కు పెంచవచ్చు.

3.2.3 SVR ఫీడర్ ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ఇన్‌స్టాలేషన్

#161 పోల్ క్రింద ఉన్న తక్కువ వోల్టేజ్ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి 10 kV ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ఒకటి ఇన్‌స్టాల్ చేయబడుతుంది.
అంచనా ఫలితం: లైన్ చివరి వోల్టేజ్ 8.39 kV నుండి 10.3 kV కు పెంచబడుతుంది.

పోల్చి విశ్లేషణ చేసినప్పుడు, ఐచ్ఛికం 3 అత్యంత ఆర్థికంగా మరియు ఆచరణాత్మకంగా ఉంటుంది.

SVR ఫీడర్ ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్ సిస్టమ్ మూడు-దశ ఆటోట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క టర్న్స్ నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను స్థిరపరుస్తుంది, ఇది కొన్ని కీలక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది:

• పూర్తిగా ఆటోమేటిక్, లోడ్ వద్ద వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్.

• స్టార్-కనెక్టెడ్ మూడు-దశ ఆటోట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఉపయోగిస్తుంది—చిన్న పరిమాణం మరియు అధిక సామర్థ్యం (≤2000 kVA), పోల్-టు-పోల్ ఇన్‌స్టాలేషన్ కు అనువుగా ఉంటుంది.

• సాధారణ రెగ్యులేషన్ పరిధి: −10% నుండి +20%, వోల్టేజ్ అవసరాలను తీర్చడానికి సరిపోతుంది.

సైద్ధాంతిక లెక్కింపుల ఆధారంగా, ప్రధాన ఫీడర్ లో SVR-5000/10-7 (0 to +20%) ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ఒకదాన్ని ఇన్‌స్టాల్ చేయడం సిఫార్సు చేయబడింది. ఇన్‌స్టాలేషన్ తర్వాత, #141 పోల్ వద్ద వోల్టేజ్ పెంచబడుతుంది:

U₁₆₁ = U × (10/8) = 10.5 kV

ఇక్కడ:

• U₁₆₁ = ప్రారంభించిన తర్వాత రెగ్యులేటర్ ఇన్‌స్టాలేషన్ బిందువు వద్ద వోల్టేజ్

• 10/8 = 0 నుండి +20% సర్దుబాటు పరిధి గల రెగ్యులేటర్ యొక్క గరిష్ఠ టర్న్స్ నిష్పత్తి

స్వీకృత ఫీల్డ్ ఆపరేషన్ SVR సిస్టమ్ ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ మార్పులను స్థిరంగా ట్రాక్ చేసి, స్థిరమైన అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను నిర్వహిస్తుందని నిరూపించింది, ఇది తక్కువ వోల్టేజ్ తగ్గింపులో నిరూపితమైన ప్రభావవంతతను చూపిస్తుంది.

3.2.4 ప్రయోజన విశ్లేషణ

కొత్త ఉప-స్టేషన్ నిర్మాణం లేదా కండక్టర్‌లను భర్తీ చేయడంతో పోల్చితే, SVR వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ ను ఉపయోగించడం మూలధన ఖర్చులను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. ఇది జాతీయ ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా లైన్ వోల్టేజ్‌ను పెంచడమే కాకుండా—బలమైన సామాజిక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది—స్థిరమైన లోడ్ పరిస్థితుల కింద, వోల్టేజ్ పెంచడం ద్వారా లైన్ కరెంట్‌ను తగ్గిస్తుంది, దీని వల్ల లైన్ నష్టాలు తగ్గి, శక్తి ఆదా చేయబడుతుంది. ఇది సంస్థ యొక్క ఆర్థిక సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది.

4. ముగింపు

స్వల్ప భవిష్యత్ లోడ్ పెరుగుదల ఉన్న పల్లె ప్రాంతాల పంపిణీ నెట్‌వర్క్‌లకు—ప్రత్యేకించి సమీపంలో పవర్ సోర్స్‌లు లేకుండా, పొడవైన ప్రసరణ వ్యాసార్థాలు, అధిక లైన్ నష్టాలు, భారీ లోడింగ్ మరియు త్వరలో 35 kV ఉప-స్టేషన్‌లు ప్లాన్ చేయబడకపోతే—SVR ఫీడర్ ఆటోమేటిక్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌ల ఉపయోగం ఒక ఆకర్షణీయమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని అందిస్తుంది. ఇది 35 kV ఉప-స్టేషన్ నిర్మాణాన్ని వాయిదా వేయడానికి లేదా తొలగించడానికి అనుమతిస్తుంది, అదే సమయంలో తక్కువ వోల్టేజ్ నాణ్యత మరియు శక్తి నష్టాలను ప్రభావవంతంగా పరిష్కరిస్తుంది. దీని పెట్టుబడి ఖర్చు కొత్త 35 kV ఉప-స్టేషన్ కంటే పదవ వంతు కంటే తక్కువ ఉండడం వల్ల, SVR పరిష్కారం గణనీయమైన సామాజిక మరియు ఆర్థిక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది మరియు పల్లె విద్యుత్ గ్రిడ్‌లలో విస్తృతంగా అవలంబించడానికి బాగా సిఫార్సు చేయబడింది.