Anwendungsforschung des SVR-Linienelektronischen Spannungsreglers in der Niederspannungsverwaltung von 10-kV-Leitungen

Durch die lokale Entwicklung und den industriellen Wandel investieren immer mehr Unternehmen in unterentwickelte Gebiete und errichten dort Fabriken. Aufgrund der unzureichenden Entwicklung des Stromverbrauchs und fehlender Infrastruktur wie Verteilnetze kann der neu hinzugekommene Verbrauch jedoch nur an bestehende ländliche Stromnetzleitungen angeschlossen werden. Die Verteilnetzleitungen in ländlichen Gebieten zeichnen sich durch verstreuten Verbrauch, kleine Leiterdurchmesser und einen zu großen Versorgungsradius aus.

Das Anschluss von neu hinzugekommenem, großem Verbrauch am Ende der Leitung kann zu niedriger Spannung und übermäßigem Systemverlust führen, was die wirtschaftlichen Vorteile des gesamten Systems beeinträchtigt. Die Anwendung eines SVR-Linienautomatikspannungsreglers zur Behandlung von Niederspannungsproblemen in Verteilnetzleitungen kann die Betriebsqualität des Verteilnetzsystems angemessen verbessern und so die Versorgungssicherheit gewährleisten und den Bedarf an Anschluss neuer Verbraucher erfüllen.

1. Arbeitsprinzip des SVR-Automatikspannungsreglers

Die SVR-Speiserautomatikspannungsregelanlage ist eine hochautomatisierte Spannungsregelanlage, die die Ausgangsspannung automatisch anpassen kann. Es handelt sich um einen Drehstromautotransformator. Derzeit können die meisten Produkte die Spannung innerhalb eines Bereichs von -20% bis +20% automatisch anpassen. Diese Anlage kann in der Speisereite entweder in zentraler Position oder im Niederspannungsbereich installiert werden, um die Leitungsspannung effektiv und signifikant zu steuern und somit sicherzustellen, dass den Nutzern eine sichere und stabile Spannung zur Verfügung gestellt wird. Die Anlage besteht in der Regel aus drei Hauptkomponenten, nämlich: Drehstromautotransformator, Drehstrombelastungsumschalter und intelligenter Steuerung.

1.1 Drehstromautotransformator

Die Drehstromautotransformatoranlage besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Reihenwicklung, Parallelschaltung und Steuerwicklung. Von diesen drei Wicklungen enthält die Reihenwicklung mehrere Abschnitte, die alle durch jede Kontaktaufnahme des Belastungsumschalters in Reihe zwischen Eingang und Ausgang geschaltet sind. Das Spannungsverhältnis des Autotransformators kann durch Ändern der Stellung der Abschnitte angepasst werden, um die Spannung angemessen zu regulieren. Die Drehstromparallelschaltung ist eine gemeinsame Wicklung, die selbst ein Magnetfeld ist, das zur Energietransmission verwendet werden kann. Die Steuerwicklung kann die notwendige Energie für den Betrieb des Controllers bereitstellen und auch Abtastsignale liefern.

1.2 Drehstrombelastungsumschalter

Der Drehstrombelastungsumschalter ist ein spezielles Schaltgerät, das auch unter Last Kontaktstellungen wechseln kann. Die Anzahl der Stufen des Umschalters sollte unter vollständiger Berücksichtigung der Lebensdauer des Umschalters und dem Genauigkeitsstandard der Spannungsregelung des Nutzers festgelegt werden, was normalerweise sieben oder neun Stufen betrifft.

1.3 Intelligente Steuerung

Diese Vorrichtung ist hauptsächlich dafür verantwortlich, die vom System übertragenen Spannungsdaten zu erfassen, diese Daten mit dem Sollwert zu vergleichen und dann entsprechende Befehle auszugeben, um den Belastungsumschalter zu steuern und die Spannungsregelung durchzuführen. Das Arbeitsprinzip dieser Anlage ist in Abbildung 1 dargestellt.

In Abbildung 1 ist A der Eingang, der hauptsächlich an die Stromquelle angeschlossen ist; a ist der Ausgang, der hauptsächlich an die Last angeschlossen ist. Der intelligente Controller kann die Spannung am Ausgang messen und sie mit der Referenzspannung vergleichen. Wenn die Spannung am Ausgang außerhalb des Referenzbereichs liegt, verzögert der Controller die Operation. Wenn die Verzögerungsdauer und der Betriebsintervall den relevanten Anforderungen entsprechen, sendet der Controller einen Befehl an den Belastungsumschalter, um die Rotation des Motors im Belastungsumschalter zu steuern, um den Umschalter zwischen den Abschnitten zu schalten. Dies passt das Spannungsverhältnis des Transformators an, um das Ziel der belastungsabhängigen automatischen Spannungsregelung zu erreichen. Die SVR-Speiserautomatikspannungsregelanlage verwendet ein Dreieingang-Dreiausgang-Modell, das jeweils den drei Phasen des 10-kV-Speisers entspricht, und erreicht das Ziel durch die Schaltvorgänge der Umschaltspannungsregelanlage. Diese Anlage beansprucht keinen großen Raum (normalerweise weniger als 10 m²) und ist bequemer und sicherer zu platzieren.

2. Merkmale des SVR-Speiserautomatikspannungsreglers

• Wirtschaftlich und effizient: Die Montagekosten einer Spannungsregelanlage betragen etwa 500.000 Yuan, was relativ günstig und erschwinglich ist. Da die Anlage das Arbeitsprinzip eines Autotransformators verwendet, kann sie eine bessere Spannungsregelung erreichen und damit das Ziel von Wirtschaftlichkeit und Effizienz erreichen.

• Hohe Einstellgenauigkeit: Derzeit sind die gängigsten Geräte 7- und 9-Gang-Belastungsumschalter, bei denen der Spannungsregelbereich eines einzelnen Ganges bis zu -4% bis +4% reicht, was die Einstellung präziser und effizienter macht und es erleichtert, die Spannung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen anzupassen.

• Hochflexibler Betrieb: Da die SVR-Speiserautomatikspannungsregelanlage normalerweise in einer Umgehungsreihe an die Speiseleitung angeschlossen ist, kann sie bei Bedarf bequem aus dem Betrieb genommen werden, und ihre Spannungsregelfunktion kann ebenfalls deaktiviert werden.

• Geringe Leerlaufverluste: Diese Anlage verwendet hauptsächlich eine Autotransformatorstruktur, die unter Leerlaufbedingungen keine großen Verluste verursacht. Sie kann effektiv auf verschiedene Spitzenverbrauchsperioden in ländlichen Gebieten reagieren, insbesondere in Nebenzeiten, um so effektiv Leerlaufverlustprobleme zu verhindern.

• Da der Spannungsregler in der Systemleitung in Reihe eingebaut ist, kann die Speiseleitung nicht überlastet arbeiten, sodass der Leistungsfluss der Speiseleitung das maximale Leistungsniveau der Anlage überschreitet, was zu Schäden an der Anlage führen könnte.

3. Anwendung des SVR-Linienautomatikspannungsreglers in der Niederspannungsverwaltung von 10-kV-Leitungen

Derzeit sind SVR-Spannungsregler in 10-kV-Leitungen installiert. Am Beispiel der AB-, BC- und CD-Leitung wird die Anwendung von SVR-Leitungsspannungsreglern analysiert. Jede Leitung trägt Lasten des ländlichen Stromnetzes. Die Gesamtlänge der Leitung ist lang, es gibt viele Nebenleitungen an der Hauptleitung, und die Last in der gesamten Leitung ist ungleichmäßig verteilt. Im Folgenden werden die Veränderungen nach dem Hinzufügen von Spannungsreglern in jeder Leitung analysiert.

3.1 Anwendung in der AB-Leitung

In der AB-Abschnitt der 10-kV-Verteilernetzleitung beträgt die Länge der Hauptleitung 24 km, die Gesamtleitungslänge 117,01 km und der Leiter ist vom Typ LGJ-70. Ihre Länge übersteigt den vorgeschriebenen Längenstandard, und es gibt viele Nebenleitungen an der Hauptleitung. Vor der Blindleistungskompensation beträgt der Leistungsfaktor der Leitung etwa 0,9. Um die Leitungsspannung automatisch zu regeln und eine angemessene Verteilung der elektrischen Energie zu ermöglichen, wurde das SVR-Spannungsregelgerät in der Systemleitung installiert.

Nach einem Jahr Betrieb erreicht die Spannungseinhaltsquote auf der Eingangseite des Geräts 97,85 %, und die Spannungseignungsquote auf der Ausgangseite beträgt 100 %. Durch das Hinzufügen des SVR-Spannungsregelgeräts kann die Spannungsqualität erheblich optimiert werden. In einem bestimmten Monat zeigen verschiedene Referenzpunkte jeweils unterschiedliche Veränderungstrends der Eingangs- und Ausgangsspannung.

Aus dem statistischen Diagramm geht hervor, dass die Spannung der AB-Leitung um 9:00 Uhr den niedrigsten Wert erreicht, was unter 90 % der Nennspannung liegt. Unter dem Betrieb des Spannungsregelgeräts beträgt die Ausgangsspannung 10,02 kV, und die Spannungssteigerungsamplitude beträgt etwa 19,86 %. Unter dem Betrieb des SVR-Spannungsreglers kann der Spannungswert innerhalb des idealen Standardbereichs von 10 bis 10,7 kV gehalten werden. Nach der Blindleistungskompensation beträgt der Leistungsfaktor in diesem Bereich 0,95, was einen idealen Kompensationseffekt erzielt. Allerdings fällt die Spannung bei großflächiger Inbetriebnahme des Blindleistungskondensators relativ gering aus, meist unter 9 kV.

3.2 Anwendung in der BC-Leitung

Die Länge der BC-Leitung beträgt 20,5 km, die Gesamtleitungslänge 174 km, und der verwendete Leiter ist vergleichsweise speziell (LGJ-50). Es gibt immer noch viele Nebenleitungen an der Hauptleitung. Der Leistungsfaktor vor der Blindleistungskompensation der Leitung beträgt etwa 0,88, daher wurde ein SVR-Spannungsregelgerät auf dieser Leitung installiert. Nach einem Jahr Betrieb nähert sich die Spannungseinhaltsquote am Eingang des Geräts 100 %, und die Spannung am Ausgang ist ebenfalls vollständig qualifiziert.

Durch das Hinzufügen des SVR-Spannungsregelgeräts hat sich die Spannungsqualität des gesamten Systems erheblich verbessert. Aus der gemessenen Spannungskurve geht hervor, dass die Spannung dieser Leitung zwischen 20:00 und 21:00 Uhr am niedrigsten ist, nur 8,07 kV, was unter 90 % der Nennspannung liegt. Aufgrund der Wirkung des Spannungsreglers beträgt die Ausgangsspannung 9,68 kV, und die Spannungssteigerungsamplitude beträgt 20,07 %, was dem maximalen Spannungsregelstandardwert von 20 % entspricht.

3.3 Anwendung in der CD-Leitung

Die Länge der Hauptleitung der CD-Leitung beträgt 14 km, die Gesamtleitungslänge 153,98 km, und der spezifische Leiter ist vom Typ LGJ-70. Der Leistungsfaktor vor der Blindleistungskompensation der Leitung beträgt 0,9, so dass ein SVR-Spannungsregler (Modell: SVR-2000/10-7) auf dem Mast installiert werden kann. Nach einem Jahr Betrieb nähert sich die Spannungseinhaltsquote am Eingang des Geräts 100 %, und die Spannung am Ausgang ist sehr standardmäßig, sie erreicht 99,86 %.

Das Hinzufügen des SVR-Spannungsregelgeräts optimiert die Spannungsqualität erheblich, jedoch ist die Spannungsebene am Eingang leicht unzureichend, um den 100 %-Standard vollständig zu erfüllen. Aus der beobachteten Spannungskurve geht hervor, dass es zwei deutliche Spannungsabfallperioden in der CD-Leitung an diesem Tag gibt: 8:00 bis 10:00 Uhr und 19:00 bis 21:00 Uhr. Ihre Eingangsspannungswerte liegen alle unter 9 kV. Während dieser Periode erreicht die Spannung um 20:00 Uhr den tiefsten Wert, nur 7,77 kV (nur 78 % der Nennspannung). Die Verwendung des SVR-Spannungsreglers kann dazu beitragen, dass die Spannung ausgeglichen und stabil ist.

Allerdings erreicht die Ausgangsspannung um 20:00 Uhr 8,82 kV, was immer noch im Zustand einer niedrigen Spannung ist. Die Spannungssteigerungsamplitude des Geräts beträgt 12,51 %, was nahezu dem Standardwert von 15 % entspricht. Aus der Analyse des tatsächlichen Betriebsstatus und -effekts der oben genannten Spannungsregler lässt sich schließen, dass die gewählten Regler auch bei Extremwerten den Standard erfüllen, sodass sie als qualifiziert gelten können.

4. Vorteile und Nutzen des SVR-Spannungsregelgeräts

Dieses Spannungsregelgerät erreicht hauptsächlich eine stabile Steuerung der Ausgangsspannung durch die Anpassung des Transformationsverhältnisses des Drehstrom-Selbstinduktionstransformators. In der praktischen Anwendung zeigt es die folgenden Vorteile:

• Es ermöglicht eine vollständige automatische, effiziente und belastbare Spannungsregelung.

• Der Transformator selbst verwendet einen sternverkoppelten Drehstrom-Selbstinduktionstransformator, der eine große Kapazität und ein relativ kleines Volumen hat und auf Doppelmasten montiert werden kann.

• Der Spannungsregelbereich liegt in der Regel zwischen -10 % und 20 %, was die Spannungsanforderungen erfüllt. Gemäß relevanter theoretischer Analysen und Berechnungen kann der SVR-Spannungsregler entsprechend den spezifischen Eigenschaften und den tatsächlichen Bedingungen der Leitungen in verschiedenen Abschnitten installiert werden. Nach der Installation dieses Reglers kann die Spannung flexibel auf 10,5 kV angepasst werden.

Eine große Anzahl praktischer Beispiele beweist, dass das SVR-Speisegerät für die automatische Spannungsregelung mit seiner hohen Grad an Automatisierung und intelligenten Funktionen in der Lage ist, die Schwankungen der Eingangsspannung dynamisch zu verfolgen, wodurch eine relativ stabile Leistung der konstanten Ausgangsspannung gewährleistet wird und das Problem der Niederspannung effektiv überwunden wird. Nach der Installation der SVR-Spannungsregelanlage in der Niederspannungsleitung kann im Vergleich zum Bau einer neuen Umspannanlage durch den Austausch von Leitern die Kapitalinvestition effektiv gesteuert werden, was dazu beiträgt, die Leitungsspannung effektiv zu kontrollieren, und auch auf die entsprechenden nationalen Behörden reagiert, wodurch bessere soziale und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.

Wenn die Leitungslast konstant bleibt, kann durch die Erhöhung der Leitungsspannung der Leitungsstrom effektiv gesteuert werden, was die Leitungsverluste stark reduziert, die Effizienz der Stromübertragung verbessert und schließlich das Ziel der Energieeinsparung und Verlustreduzierung erreicht. Im Vergleich zum Bau einer neuen Umspannanlage steuert der SVR-Spannungsregler durch den Austausch von Leitern die Kapitalnutzung effektiv, sodass die Spannung der gesamten Systemleitung erhöht wird, was den relevanten nationalen Branchenvorschriften entspricht, ideale wirtschaftliche Vorteile erzielt und auch bestimmte soziale Vorteile bringt. Wenn die Leitungslast stabil bleibt, kann durch die Erhöhung der Leitungsspannung der Leitungsstrom effektiv gesteuert werden, was die Leitungsverluste in einem gewissen Maße kontrolliert, das Ziel der Energieeinsparung und Verlustreduzierung erreicht, die wirtschaftlichen Vorteile des Energieversorgungsunternehmens aufrechterhält und dessen wirtschaftliche Verluste effektiv unterdrückt, wodurch der Gesamtwirtschaftsprofit verbessert wird.

5. Schlussfolgerung

In Gebieten mit begrenztem Lastentwicklungsraum, wenigen Energiequellen, großem Versorgungsradius, schwerwiegenden Leitungsverlusten, hoher Last und ohne geplanten 35 kV-Umspannwerken in naher Zukunft, ist es geeignet, SVR-Speisegeräte für die automatische Spannungsregelung zu installieren, um Probleme bei der Systembetriebsführung zu kontrollieren. Dies kann nicht nur die Probleme der Spannungsqualität effektiv kontrollieren, sondern auch die Leitungsverluste minimieren, um ideale wirtschaftliche und soziale Vorteile zu erzielen. Die Anwendung dieser Ausrüstung kann auch Kosten effektiv kontrollieren, die Betriebswirtschaftlichkeit des Energiesystems verbessern und ideale soziale Vorteile schaffen.