Investigación de Aplicación del Regulador Automático de Voltaje en Línea SVR en la Gestión de Baja Tensión de Líneas de 10 kV
Con el desarrollo local y la transferencia industrial, cada vez más empresas están invirtiendo y estableciendo fábricas en áreas subdesarrolladas. Sin embargo, debido al inmaduro desarrollo de la carga eléctrica y a las instalaciones de apoyo incompletas, como las redes de distribución, la carga adicional solo puede conectarse a las líneas de la red eléctrica rural existente. Las líneas de distribución en zonas rurales se caracterizan por una carga dispersa, un diámetro de cable pequeño y un radio de suministro de energía excesivamente grande.
La conexión de una nueva carga de gran capacidad al final de la línea puede llevar a un bajo voltaje de línea y a pérdidas de línea del sistema excesivas, lo que afecta los beneficios económicos del sistema en su totalidad. La aplicación del regulador automático de voltaje SVR para el tratamiento de baja tensión de las líneas de distribución puede mejorar adecuadamente la calidad operativa del sistema de distribución, garantizando así la seguridad del suministro de energía y satisfaciendo la demanda de conexión de la nueva carga.
1. Principio de funcionamiento del regulador automático de voltaje SVR
El equipo de regulación automática de voltaje de alimentación SVR es un dispositivo de regulación de voltaje altamente automatizado que puede ajustar automáticamente el voltaje de salida. Es un autotransformador trifásico. En esta etapa, la mayoría de los productos pueden ajustar automáticamente el voltaje dentro del rango de -20% a 20%. Este equipo puede instalarse en el circuito de alimentación, ya sea en posición central o en la zona de baja tensión, para ajustar y controlar eficazmente el voltaje de la línea, asegurando así la provisión de un voltaje seguro y estable para los usuarios. Este equipo generalmente incluye tres componentes principales, específicamente: autotransformador trifásico, interruptor de tomas trifásico bajo carga y controlador inteligente.
1.1 Autotransformador trifásico
El equipo de autotransformador trifásico se compone principalmente de tres partes: bobina en serie, bobina paralela y bobina de control. Entre estas tres bobinas, la bobina en serie incluye bobinas con varios contactos, todas conectadas en serie entre los extremos de entrada y salida a través de cada contacto del interruptor de tomas bajo carga. La relación de voltaje del autotransformador se puede ajustar cambiando la posición del contacto, para ajustar razonablemente el voltaje. La bobina paralela trifásica es una bobina común, que en sí misma es un campo magnético que se puede usar para transmitir energía. La bobina de control puede proporcionar la energía necesaria para el funcionamiento del controlador y también proporcionar señales de muestreo.
1.2 Interruptor de tomas trifásico bajo carga
El interruptor de tomas trifásico bajo carga es un dispositivo de conmutación especial que puede cambiar los contactos incluso bajo condiciones de carga. El número de engranajes del interruptor de tomas debe establecerse teniendo en cuenta plenamente la vida útil del interruptor de tomas y el estándar de precisión de la regulación de voltaje del usuario, que generalmente incluye siete engranajes y nueve engranajes.
1.3 Controlador inteligente
Este dispositivo se encarga principalmente de recopilar los datos de voltaje transmitidos por el sistema, comparar estos datos con el valor establecido y luego emitir comandos correspondientes para controlar el interruptor de tomas bajo carga y realizar operaciones de regulación de voltaje. El principio de funcionamiento de este equipo se muestra en la Figura 1.
En la Figura 1, A es el terminal de entrada, principalmente conectado a la fuente de alimentación; a es el terminal de salida, principalmente conectado a la carga. El controlador inteligente puede detectar el voltaje en el terminal de salida y compararlo con el voltaje de referencia. Cuando el voltaje del terminal de salida se desvía del rango de referencia, el controlador retrasará la operación. Si la duración del retraso y el intervalo de operación cumplen con los requisitos pertinentes, el controlador enviará un comando al interruptor de tomas bajo carga para controlar la rotación del motor en el interruptor de tomas, impulsando así el cambio de tomas en el interruptor de tomas.
Esto ajusta la relación de voltaje del transformador para lograr el objetivo de la regulación automática de voltaje bajo carga. El equipo de regulación automática de voltaje de alimentación SVR adopta un modo de tres entradas y tres salidas, correspondiente a las tres fases de la alimentación de 10 kV, respectivamente, y logra el objetivo a través de la operación de conmutación del equipo de regulación de voltaje del interruptor. Este equipo no ocupa un espacio grande (generalmente menos de 10 m²) y es más conveniente y seguro de ubicar.
2. Características del regulador automático de voltaje de alimentación SVR
Económico y eficiente: El costo de montaje de un dispositivo de regulador de voltaje es de aproximadamente 500,000 yuanes, lo que es relativamente bajo y asequible. Dado que el equipo adopta el principio de funcionamiento de un autotransformador, puede lograr un mejor efecto de regulación de voltaje, alcanzando así el objetivo de economía y alta eficiencia.
Alta precisión de ajuste: Actualmente, los equipos más comunes incluyen dispositivos de regulación automática de voltaje de 7 engranajes y 9 engranajes, y el rango de regulación de voltaje de un solo engranaje puede alcanzar hasta -4% a 4%, lo que hace que el ajuste sea más preciso y eficiente, facilitando la regulación de voltaje en diversas condiciones de trabajo.
Operación altamente flexible: Dado que el equipo de regulación automática de voltaje de alimentación SVR generalmente se conecta a la alimentación en un modo de serie en paralelo, puede sacarse fácilmente de operación cuando sea necesario, y su función de regulación de voltaje también puede desactivarse.
Baja pérdida sin carga: Este equipo utiliza principalmente una estructura de autotransformador, que no produce grandes pérdidas en condiciones sin carga. Puede adaptarse eficazmente a diversos períodos de consumo pico de energía en zonas rurales, especialmente algunos períodos fuera de pico, evitando así eficazmente problemas de pérdida sin carga.
Dado que el regulador de voltaje se instala en la línea del sistema en serie, la alimentación no puede operar en sobrecarga, de manera que el flujo de potencia de la alimentación exceda la potencia máxima del equipo, lo que podría causar daños en el equipo.
3. Aplicación del regulador automático de voltaje de línea SVR en la gestión de baja tensión de líneas de 10 kV
Actualmente, los reguladores de voltaje automáticos de alimentación SVR están equipados en líneas de 10 kV. Tomando como ejemplos las líneas AB, BC y CD, se analiza la aplicación de los reguladores de voltaje de línea SVR. Cada línea lleva cargas de la red eléctrica rural. La longitud total de la línea es larga, hay muchas líneas secundarias en la línea principal y la carga en toda la línea no está distribuida de manera uniforme. A continuación, se analizan los cambios después de agregar reguladores de voltaje automáticos de alimentación en cada línea.
3.1 Aplicación en la Línea AB
En la sección AB de la línea de distribución de 10 kV, la longitud de la línea principal es de 24 km, la longitud total de la línea es de 117.01 km y el tipo de conductor es LGJ-70. Su longitud supera el estándar de longitud especificado y hay muchas líneas secundarias en la línea principal. Antes de la compensación de reactiva, el factor de potencia de la línea es aproximadamente de 0.9. Para ajustar automáticamente el voltaje de la línea y lograr una distribución razonable de la energía eléctrica, se instala el equipo de regulación automática de voltaje de alimentación SVR en la línea del sistema.
Después de que el equipo ha estado en operación durante un año, la tasa de cumplimiento del voltaje en el lado de entrada del equipo alcanza el 97.85% y la tasa de conformidad del voltaje en el lado de salida alcanza el 100%. Al agregar el equipo de regulación de voltaje de alimentación SVR, se puede optimizar significativamente la calidad del voltaje. En un cierto mes, observando diferentes puntos de referencia, el voltaje de entrada y el voltaje de salida tienen sus propias tendencias de cambio.
A partir de la gráfica estadística, se encuentra que el voltaje de la línea AB alcanza su valor más bajo a las 9:00, lo que está por debajo del 90% del voltaje nominal. Bajo la operación del equipo de regulación de voltaje de alimentación, el voltaje de salida es de 10.02 kV y la amplitud del aumento de voltaje es de aproximadamente 19.86%. Bajo la operación del regulador de voltaje de alimentación SVR, el valor de voltaje puede controlarse dentro del rango ideal estándar de 10~10.7 kV. Después de la compensación de reactiva, el factor de potencia en esta área es tan alto como 0.95, lo que puede lograr un efecto de compensación ideal. Sin embargo, cuando el capacitor de potencia reactiva se pone en operación a gran escala, el voltaje es relativamente bajo, generalmente por debajo de 9 kV.
3.2 Aplicación en la Línea BC
La longitud de la línea BC es de 20.5 km, la longitud total de la línea es de 174 km y el tipo de conductor utilizado es relativamente especial (LGJ-50). Todavía hay muchas líneas secundarias en la línea principal. El factor de potencia antes de la compensación de reactiva de la línea es de aproximadamente 0.88, por lo que se instala el regulador automático de voltaje de alimentación SVR en esta línea. Después de 1 año de operación, la tasa de cumplimiento del voltaje del terminal de entrada del equipo se acerca al 100% y el voltaje del terminal de salida también es completamente calificado.
Al agregar el equipo de regulación de voltaje de alimentación SVR, la calidad del voltaje de todo el sistema ha aumentado significativamente. A partir de la curva de voltaje medida, se puede ver que el voltaje de esta línea es el más bajo entre las 20:00~21:00, solo 8.07 kV, lo que está por debajo del 90% del voltaje nominal. Debido al efecto del regulador de voltaje de alimentación, el voltaje de salida es de 9.68 kV y la amplitud del aumento de voltaje es de 20.07%, alcanzando el valor estándar máximo de regulación de voltaje del 20%.
3.3 Aplicación en la Línea CD
La longitud de la línea principal de la línea CD alcanza los 14 km, la longitud total alcanza los 153.98 km y el tipo de conductor específico es LGJ-70. El factor de potencia antes de la compensación de reactiva de la línea alcanza 0.9, por lo que se puede instalar el regulador automático de voltaje SVR (modelo: SVR-2000/10-7) en el poste de la línea. Después de un año de operación, la tasa de cumplimiento del voltaje del terminal de entrada del equipo se acerca al 100% y el voltaje del terminal de salida también es muy estándar, alcanzando el 99.86%.
Al agregar el equipo de regulación de voltaje de alimentación SVR, se optimiza significativamente la calidad del voltaje, pero el nivel de voltaje en el terminal de entrada es ligeramente insuficiente para cumplir plenamente con el estándar del 100%. A partir de la curva de voltaje observada, se puede ver que hay dos períodos distintos de caída de voltaje en la línea CD ese día: 8:00~10:00 y 19:00~21:00. Sus valores de voltaje de entrada son todos inferiores a 9 kV. Durante este período, el voltaje a las 20:00 alcanza el mínimo, solo 7.77 kV (solo 78% del voltaje nominal). El uso del regulador de voltaje de alimentación SVR puede promover que el voltaje sea equilibrado y estable.
Sin embargo, el voltaje de salida a las 20:00 alcanza 8.82 kV, que aún está en un estado de bajo voltaje. La amplitud del aumento de voltaje del equipo es de 12.51%, básicamente alcanzando el valor estándar del 15%. A partir del análisis del estado y efecto real de operación de los reguladores de voltaje de alimentación anteriores, incluso cuando se encuentran con valores extremos, la amplitud del aumento de voltaje puede cumplir con el estándar, por lo que se puede concluir que los reguladores de voltaje seleccionados son calificados.
4. Ventajas y Beneficios del Equipo de Regulación Automática de Voltaje de Alimentación SVR
Este equipo de regulación de voltaje logra principalmente un control estable del voltaje de salida mediante el ajuste de la relación de transformación del autotransformador trifásico. En la aplicación práctica, muestra las siguientes ventajas:
Puede realizar completamente la regulación de voltaje automática, eficiente y bajo carga.
El transformador en sí mismo adopta un autotransformador trifásico conectado en estrella, que tiene una gran capacidad y un volumen relativamente pequeño, y puede ser erigido en dobles postes.
El rango de regulación de voltaje suele estar entre -10% y 20%, lo que puede satisfacer los requisitos de voltaje. Según el análisis teórico y cálculo relevantes, el regulador automático de voltaje de alimentación SVR puede instalarse según las características específicas y las condiciones reales de las líneas en diferentes secciones. Después de instalar este regulador de voltaje, el voltaje puede ajustarse flexiblemente a 10.5 kV.
Un gran número de ejemplos prácticos demuestran que el conjunto completo de equipos de regulación automática de voltaje SVR para alimentadores tiene un alto grado de funciones de automatización e inteligencia, puede rastrear dinámicamente la fluctuación del voltaje de entrada, lo que asegura un rendimiento relativamente estable del voltaje de salida constante y supera eficazmente el problema de bajo voltaje. Después de instalar el equipo de regulación de voltaje SVR en la línea de baja tensión, en comparación con la construcción de una nueva subestación, la sustitución de conductores puede controlar eficazmente la inversión de capital, controlando así efectivamente el voltaje de la línea, y también respondiendo a los departamentos nacionales relevantes, lo que trae mejores beneficios sociales y económicos.
Cuando la carga de la línea permanece constante, al aumentar el voltaje de la línea, se controla eficazmente la corriente de la línea, controlando así enormemente la pérdida de la línea, mejorando la eficiencia de transmisión de energía y finalmente logrando el objetivo de ahorro de energía y reducción de pérdidas. En comparación con la construcción de una nueva subestación, el regulador de voltaje SVR controla eficazmente el uso de capital mediante la actualización de conductores, de modo que el voltaje de toda la línea del sistema se incrementa, cumpliendo con las regulaciones de la industria nacional relevante, logrando beneficios económicos ideales y también trayendo ciertos beneficios sociales. Cuando la carga de la línea permanece estable, al aumentar el voltaje de la línea, se puede controlar eficazmente la corriente de la línea, controlando así la pérdida de la línea hasta cierto punto, logrando el objetivo de ahorro de energía y reducción de pérdidas, manteniendo los beneficios económicos de la empresa de suministro de electricidad y suprimiendo eficazmente su pérdida económica, mejorando así el beneficio económico general.
5. Conclusión
En áreas con espacio limitado para el desarrollo de la carga, pocos diseños de fuentes de energía, radio de suministro de energía grande, pérdida de línea grave, carga pesada y sin planes de subestación de 35 kV en el futuro cercano, es adecuado instalar equipos de regulación automática de voltaje SVR para alimentadores para controlar los problemas de operación del sistema. Esto no solo puede controlar eficientemente el problema de calidad del voltaje, sino también minimizar la pérdida de línea, obteniendo así beneficios económicos y sociales ideales. La aplicación de este equipo también puede controlar eficazmente los costos, mejorar la eficiencia operativa del sistema de energía y crear beneficios sociales ideales.
