Pagsisilbing ng mga SVR Feeder Automatic Voltage Regulators sa Mga Pamamahalaang Distribusyon sa Kagubatan

1. Pagpapakilala

Sa mga nakaraang taon, kasabay ng matatag at mabilis na pag-unlad ng pambansang ekonomiya, ang pangangailangan sa kuryente ay lumaki nang significante. Sa mga ruralelectric grids, ang patuloy na pagtaas ng load, kasama ang hindi makatwirang distribusyon ng lokal na mga pinagmulan ng kuryente at limitadong kakayahan sa voltage regulation sa pangunahing grid, ay nagresulta sa malaking bilang ng 10 kV long feeders—lalo na sa mga malalayong bundok o rehiyong may mahinang grid structure—kung saan ang supply radius ay lumampas sa pambansang pamantayan. Bilang resulta, mahirap tiyakin ang kalidad ng voltage sa dulo ng mga 10 kV lines, ang power factor ay hindi nasasapat, at ang line losses ay nananatiling mataas.

Dahil sa mga limitasyon tulad ng limitadong pondo para sa grid construction at mga pag-iisip tungkol sa investment return, hindi praktikal na lutasin ang lahat ng isyu sa mababang kalidad ng voltage sa 10 kV distribution feeders lamang sa pamamagitan ng pag-deploy ng maraming high-voltage distribution substations o pag-extend ng grid nang sobra. Ang 10 kV feeder automatic voltage regulator na ipinakilala sa ibaba ay nagbibigay ng teknikal na viable na solusyon para sa mababang kalidad ng voltage sa mga long-distance distribution lines na may extended supply radii.

2. Pagsasagawa ng Prinsipyong Voltage Regulator

Ang SVR (Step Voltage Regulator) automatic voltage regulator ay binubuo ng main circuit at voltage regulation controller. Ang main circuit ay binubuo ng three-phase autotransformer at three-phase on-load tap changer (OLTC), tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Ang winding system ng regulator ay kasama ang shunt winding, series winding, at control voltage winding:

• Ang series winding ay isang multi-tap coil na konektado sa pagitan ng input at output sa pamamagitan ng iba't ibang contacts ng tap changer; ito ay direktang regulador ng output voltage.

• Ang shunt winding ay gumagamit bilang common winding ng autotransformer, na lumilikha ng magnetic field na kinakailangan para sa energy transfer.

• Ang control voltage winding, na inihulma sa itaas ng shunt winding, ay gumagana bilang secondary ng shunt coil upang magbigay ng operating power para sa controller at motor, at magbigay ng voltage signals para sa output measurement.

Ang prinsipyong pagsasagawa ay ganito: Sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga taps ng series winding sa iba't ibang posisyon ng on-load tap changer, ang turns ratio sa pagitan ng input at output windings ay binabago sa pamamagitan ng controlled switching ng tap positions, kaya nababago ang output voltage. Batay sa mga pangangailangan ng aplikasyon, ang on-load tap changers ay karaniwang nakonfigure sa 7 o 9 tap positions, na nagbibigay-daan sa mga user na pumili ng angkop na konfigurasyon batay sa aktwal na pangangailangan sa voltage regulation.

Ang turns ratio sa pagitan ng primary at secondary windings ng regulator ay katugma sa conventional transformer, i.e.:

3.Halimbawa ng Aplikasyon
3.1 Kasalukuyang Kalagayan ng Line

Isang tiyak na 10 kV distribution line ay may main feeder length na 15.138 km, na itinayo gamit ang dalawang uri ng conductor: LGJ-70 mm² at LGJ-50 mm². Ang kabuuang kapasidad ng mga distribution transformers sa buong line ay 7,260 kVA. Sa panahon ng peak load, ang voltage sa 220 V side ng mga distribution transformers sa gitna-hanggang dulo ng line ay bumababa hanggang 175 V.

Ang LGJ-70 conductor ay may resistance na 0.458 Ω/km at reactance na 0.363 Ω/km. Kaya, ang kabuuang resistance at reactance mula sa substation hanggang sa Pole #97 sa main feeder ay:
R = 0.458 × 6.437 = 2.95 Ω
X = 0.363 × 6.437 = 2.34 Ω

Batay sa kapasidad ng distribution transformer at load factor sa buong line, ang voltage drop mula sa substation hanggang sa Pole #97 sa main feeder ay maaaring makalkula bilang

Ang mga simbolo na ginamit ay inilalarawan bilang sumusunod:

• Δu — voltage drop sa buong line (unit: kV)

• R — line resistance (unit: Ω)

• X — line reactance (unit: Ω)

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

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

• P — active power sa line (unit: kW)

• Q — reactive power sa line (unit: kvar)

Kaya, ang voltage sa Pole #97 sa main feeder ay lang:
10.4 kV − 0.77 kV = 9.63 kV.

Katulad nito, ang voltage sa Pole #178 ay maaaring makalkula bilang 8.42 kV, at ang voltage sa dulo ng line ay 8.39 kV.

3.2 Inirerekomendang Solusyon

Upang tiyakin ang kalidad ng voltage, ang mga pangunahing paraan ng voltage regulation sa medium- at low-voltage distribution networks ay kinabibilangan ng:

• Pagtatayo ng bagong 35 kV substation upang maikliin ang radius ng supply ng 10 kV.

• Papalit ng mga conductor na may mas malaking cross-sectional area upang mabawasan ang loading ng linya.

• Pag-install ng line-based reactive power compensation—ngunit, ang paraan na ito ay mas kaunti ang katangian para sa mga mahabang linya na may matibay na load.

• Pag-install ng isang SVR feeder automatic voltage regulator, na nagbibigay ng mataas na awtomatikong pag-aadjust, mahusay na pamamahala ng voltage, at flexible na deployment.

Sa ibaba, tatlong alternatibong solusyon para mapabuti ang kalidad ng voltage sa dulo ng linya ng 10 kV "Fakuai" feeder ay isinasalaysay.

3.2.1 Pagtatayo ng Bagong 35 kV Substation

Inaasahang resulta: Ang bagong substation ay makakapag-ikli ng lubhang ang radius ng supply, taas ng voltage sa dulo ng linya, at mapapabuti ang pangkalahatang kalidad ng kuryente. Habang napakataas ang epektividad nito, kinakailangan nito ng malaking puhunan.

3.2.2 Pag-upgrade ng 10 kV Main Feeder

Ang pag-modify ng mga parameter ng linya ay pangunahing umiiral sa pagtaas ng cross-section ng conductor. Para sa mga lugar na may kaunting populasyon at maliit na conductor lines, ang resistive losses ang nagdomina sa kabuuang voltage drop; kaya, ang pagbawas ng resistance ng conductor ay nagbibigay ng malinaw na pag-improve ng voltage. Sa pamamagitan ng upgrade na ito, maaaring itaas ang voltage sa dulo ng linya mula 8.39 kV hanggang 9.5 kV.

3.2.3 Pag-install ng isang SVR Feeder Automatic Voltage Regulator

Isang 10 kV automatic voltage regulator ang inilalapat upang tugunan ang mga isyu ng mababang voltage downstream ng Pole #161.
Inaasahang resulta: Maaaring itaas ang voltage sa dulo ng linya mula 8.39 kV hanggang 10.3 kV.

Ang pag-analisa ng komparasyon ay nagpapakita na ang Opsyon 3 ang pinakamaka-epekto at praktikal.

Ang SVR feeder automatic voltage regulation system ay nagpapanatili ng stable output voltage sa pamamagitan ng pag-adjust ng turns ratio ng isang three-phase autotransformer, na nagbibigay ng ilang pangunahing benepisyo:

• Fully automatic, on-load voltage regulation.

• Gumagamit ng star-connected three-phase autotransformer—compact size at mataas na capacity (≤2000 kVA), na angkop para sa pole-to-pole installation.

• Typical regulation range: −10% hanggang +20%, sapat upang tugunan ang mga requirement ng voltage.

Batay sa teoretikal na kalkulasyon, inirerekomenda ang pag-install ng isang SVR-5000/10-7 (0 hanggang +20%) automatic voltage regulator sa main feeder. Matapos ang installation, maaaring itaas ang voltage sa Pole #141 sa:

U₁₆₁ = U × (10/8) = 10.5 kV

kung saan:

• U₁₆₁ = voltage sa installation point ng regulator pagkatapos ng commissioning

• 10/8 = maximum turns ratio ng isang regulator na may 0 hanggang +20% adjustment range

Napatunayan ng field operation na ang SVR system ay nagsisilbing reliyable na sumusunod sa mga variation ng input voltage at nagpapanatili ng stable output voltage, nagpapakita ng proven effectiveness sa mitigasyon ng mababang voltage.

3.2.4 Analisis ng Benepisyo

Kumpara sa pagtatayo ng bagong substation o pagpalit ng mga conductor, ang pag-deploy ng isang SVR voltage regulator ay siyentipikong binabawasan ang capital expenditure. Hindi lamang ito nagtataas ng line voltage upang tugunan ang pambansang standards—na nagbibigay ng malakas na social benefits—ngunit, sa constant load conditions, ito ay binabawasan ang line current sa pamamagitan ng pagtaas ng voltage, kaya nababawasan ang line losses at nagkakaroon ng enerhiya savings. Ito ay nagpapahusay ng economic efficiency ng utility.

4. Kasimpulan

Para sa mga rural distribution networks sa mga lugar na may limitadong future load growth—lalo na ang mga walang malapit na power sources, may mahabang supply radii, mataas na line losses, matibay na loading, at walang planadong 35 kV substations sa malapit na panahon—ang paggamit ng SVR feeder automatic voltage regulators ay nagbibigay ng compelling alternative. Ito ay nagbibigay-daan sa deferment o pag-eliminate ng construction ng 35 kV substation habang epektibong sinusulong ang mababang kalidad ng voltage at nagbabawas ng energy losses. Dahil ang investment cost nito ay mas mababa sa isang sampung bahagi ng isang bagong 35 kV substation, ang SVR solution ay nagbibigay ng significant social at economic benefits at highly recommended para sa widespread adoption sa mga rural power grids.