پژوهش کاربردی درباره تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار خط SVR در مدیریت ولتاژ پایین خطوط ۱۰ kV

با توسعه محلی و انتقال صنعتی، شرکت‌های بیشتری در مناطق کم‌توسعه سرمایه‌گذاری می‌کنند و کارخانه‌ها را تأسیس می‌نمایند. با این حال، به دلیل نبودن توسعه پرتغال برق و زیرساخت‌های کامل همچون شبکه‌های توزیع، بار جدید تنها می‌تواند به خطوط برق روستایی موجود متصل شود. خطوط توزیع برق در مناطق روستایی با بار پراکنده، قطر سیم کوچک و شعاع تأمین برق بسیار زیاد مشخص می‌شوند.

متصل کردن بار با ظرفیت بالا به انتهای خط می‌تواند منجر به کاهش ولتاژ خط و از دست دادن بیش از حد انرژی در سیستم شود، که در نتیجه بهره‌وری کلی سیستم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. استفاده از تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار SVR برای مدیریت ولتاژ پایین خطوط توزیع می‌تواند کیفیت عملکرد سیستم توزیع را به طور مناسب بهبود بخشد و امنیت تأمین برق را تضمین کند و تقاضای متصل کردن بار جدید را برآورده کند.

۱. اصول عملکرد تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار SVR

تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار SVR یک دستگاه تنظیم ولتاژ با خودکاری بالا است که می‌تواند ولتاژ خروجی را به طور خودکار تنظیم کند. این یک ترانسفورماتور خودکار سه فازی است. در این مرحله، بیشتر محصولات می‌توانند ولتاژ را در محدوده -۲۰٪ تا ۲۰٪ به طور خودکار تنظیم کنند. این تجهیز می‌تواند در مدار فیدر، یا در موقعیت میانی یا در منطقه ولتاژ پایین نصب شود تا به طور موثر ولتاژ خط را تنظیم و کنترل کند، بدین ترتیب تامین ولتاژ ایمن و پایدار برای کاربران تضمین می‌شود. این تجهیز معمولاً شامل سه بخش اصلی است: ترانسفورماتور خودکار سه فازی، تنظیم‌کننده تپی در حالت بار دار سه فازی و کنترل‌کننده هوشمند.

۱.۱ ترانسفورماتور خودکار سه فازی

تجهیزات ترانسفورماتور خودکار سه فازی عمدتاً شامل سه بخش است: پیچه‌های سری، پیچه‌های موازی و پیچه‌های کنترل. از این سه پیچه، پیچه‌های سری شامل پیچه‌هایی با چندین تپی هستند که همه آن‌ها از طریق هر تماس تنظیم‌کننده تپی در حالت بار دار بین ورودی و خروجی سری شده‌اند. نسبت ولتاژ ترانسفورماتور خودکار می‌تواند با تغییر موقعیت تپی تنظیم شود تا ولتاژ به طور مناسب تنظیم شود. پیچه‌های موازی سه فازی یک پیچه مشترک هستند که خود یک میدان مغناطیسی است که می‌تواند برای انتقال انرژی استفاده شود. پیچه‌های کنترل می‌توانند انرژی الکتریکی لازم برای عملکرد کنترل‌کننده و همچنین سیگنال‌های نمونه‌برداری را فراهم کنند.

۱.۲ تنظیم‌کننده تپی در حالت بار دار سه فازی

تنظیم‌کننده تپی در حالت بار دار سه فازی یک دستگاه کلیدزنی خاص است که حتی در شرایط بار دار می‌تواند تماس‌ها را تغییر دهد. تعداد دندانه‌های تنظیم‌کننده تپی باید با در نظر گرفتن عمر مفید تنظیم‌کننده تپی و استاندارد دقت تنظیم ولتاژ کاربر تعیین شود که معمولاً شامل هفت دندانه و نه دندانه است.

۱.۳ کنترل‌کننده هوشمند

این دستگاه عمدتاً مسئول جمع‌آوری داده‌های ولتاژ ارسالی توسط سیستم، مقایسه این داده‌ها با مقدار تنظیم شده و سپس صدور دستورالعمل‌های مربوطه برای کنترل تنظیم‌کننده تپی در حالت بار دار برای اجرای عملیات تنظیم ولتاژ است. اصول عملکرد این تجهیز در شکل ۱ نشان داده شده است.

در شکل ۱، A ورودی اصلی است که عمدتاً به منبع برق متصل می‌شود؛ a خروجی اصلی است که عمدتاً به بار متصل می‌شود. کنترل‌کننده هوشمند می‌تواند ولتاژ خروجی را تشخیص دهد و آن را با ولتاژ مرجع مقایسه کند. وقتی ولتاژ خروجی از محدوده مرجع خارج شود، کنترل‌کننده عملیات را با تأخیر انجام می‌دهد. اگر مدت تأخیر و فاصله عملیاتی الزامات مربوطه را برآورده کند، کنترل‌کننده دستورالعملی را به تنظیم‌کننده تپی در حالت بار دار ارسال می‌کند تا چرخاندن موتور در تنظیم‌کننده تپی را کنترل کند، بدین ترتیب تنظیم‌کننده تپی را میان تپی‌ها تغییر می‌دهد.

این عملیات نسبت ولتاژ ترانسفورماتور را تنظیم می‌کند تا هدف تنظیم ولتاژ خودکار در حالت بار دار را برساند. تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار SVR از مدل سه ورودی و سه خروجی استفاده می‌کنند که به ترتیب به سه فاز خط فیدر ۱۰ کیلوولت متناظر هستند و از طریق عملیات کلیدزنی تجهیزات تنظیم ولتاژ هدف را می‌رسانند. این تجهیزات فضای زیادی را اشغال نمی‌کنند (معمولاً کمتر از ۱۰ متر مربع) و مکان‌یابی آن‌ها راحت‌تر و ایمن‌تر است.

۲. ویژگی‌های تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار SVR

• اقتصادی و کارآمد: هزینه مونتاژ یک دستگاه تنظیم‌کننده ولتاژ حدود ۵۰۰,۰۰۰ یوان است که نسبتاً پایین و قابل تحمل است. چون این تجهیزات از اصول عملکرد یک ترانسفورماتور خودکار استفاده می‌کنند، می‌توانند اثر تنظیم ولتاژ بهتری داشته باشند و به این ترتیب هدف اقتصادی و کارآمدی را برسانند.

• دقت تنظیم بالا: در حال حاضر، تجهیزات معمول شامل تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار ۷ دندانه‌ای و ۹ دندانه‌ای هستند و محدوده تنظیم ولتاژ یک دندانه می‌تواند تا -۴٪ تا ۴٪ برسد، که تنظیم را دقیق‌تر و کارآمدتر می‌کند و برای تنظیم ولتاژ در شرایط مختلف کاربردی است.

• عملکرد بسیار انعطاف‌پذیر: چون تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار SVR معمولاً در حالت سری旁白：请注意，根据您的要求，我将继续使用波斯语（波斯-阿拉伯字母）进行翻译。以下是剩余部分的翻译：

  عملکرد بسیار انعطاف‌پذیر: چون تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار SVR معمولاً به مدار فیدر با حالت旁白结束，继续翻译：

  عملکرد بسیار انعطاف‌پذیر: چون تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار SVR معمولاً به مدار فیدر به صورت سری بازیابی متصل می‌شوند، می‌توان آن‌ها را در صورت نیاز به راحتی از مدار خارج کرد و همچنین عملکرد تنظیم ولتاژ آن‌ها را غیرفعال کرد.

• زیان بدون بار کم: این تجهیزات عمدتاً از ساختار ترانسفورماتور خودکار استفاده می‌کنند که در شرایط بدون بار زیان‌های بزرگی ایجاد نمی‌کنند. می‌توانند به طور مؤثر به دوره‌های مختلف ذروه مصرف برق در مناطق روستایی، به ویژه در برخی از دوره‌های غیر ذروه، تطبیق پیدا کنند و به طور مؤثر از مشکلات زیان بدون بار جلوگیری کنند.

• چون تنظیم‌کننده ولتاژ به صورت سری در خط سیستم نصب شده است، مدار فیدر نمی‌تواند در حالت بار بیش از حد کار کند، به طوری که جریان برق فیدر از بیشترین توان تجهیزات بیشتر شود که ممکن است منجر به خرابی تجهیزات شود.

۳. کاربرد تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار SVR در مدیریت ولتاژ پایین خطوط ۱۰ کیلوولت

در حال حاضر، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار خط SVR در خطوط ۱۰ کیلوولت نصب شده‌اند. با توجه به خطوط AB، BC و CD به عنوان مثال، استفاده از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خط SVR مورد تحلیل قرار می‌گیرد. هر خط بارهای شبکه برق روستایی را منتقل می‌کند. طول کل خط بلند است، شاخه‌های زیادی در خط اصلی وجود دارد و بار در کل خط به صورت یکنواخت توزیع نشده است. در ادامه تغییرات پس از افزودن تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار خط در هر خط تحلیل می‌شود.

۳.۱ استفاده در خط AB

در بخش AB خط توزیع ۱۰ کیلوولت، طول خط اصلی ۲۴ کیلومتر، طول کل خط ۱۱۷.۰۱ کیلومتر و نوع هادی LGJ-70 است. طول آن از استاندارد طول مشخص شده فراتر رفته و شاخه‌های زیادی در خط اصلی وجود دارد. قبل از جبران بار غیرفعال، ضریب توان خط حدود ۰.۹ است. برای تنظیم خودکار ولتاژ خط و توزیع مناسب انرژی الکتریکی، تجهیزات تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خودکار خط SVR در خط سیستم نصب شده است.

پس از یک سال عملیاتی بودن تجهیزات، درصد موافقت ولتاژ در سمت ورودی تجهیزات به ۹۷.۸۵٪ می‌رسد و درصد کیفیت ولتاژ در سمت خروجی به ۱۰۰٪ می‌رسد. با افزودن تجهیزات تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط SVR، کیفیت ولتاژ به طور قابل توجهی بهبود یافته است. در یک ماه خاص، با توجه به نقاط مرجع مختلف، ولتاژ ورودی و خروجی روندهای تغییر خاص خود را دارند.

از نمودار آماری مشخص شده است که ولتاژ خط AB در ساعت ۹:۰۰ به کمترین مقدار خود می‌رسد که کمتر از ۹۰٪ ولتاژ اسمی است. تحت عملکرد تجهیزات تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط، ولتاژ خروجی ۱۰.۰۲ کیلوولت است و دامنه‌ی افزایش ولتاژ حدود ۱۹.۸۶٪ است. تحت عملکرد تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط SVR، مقدار ولتاژ می‌تواند در محدوده‌ی استاندارد ایده‌آل ۱۰~۱۰.۷ کیلوولت کنترل شود. پس از جبران بار غیرفعال، ضریب توان در این منطقه به ۰.۹۵ می‌رسد که می‌تواند اثر جبران ایده‌آل را به دست آورد. اما وقتی خازنهای بزرگ بار غیرفعال در حال عملیات هستند، ولتاژ نسبتاً پایین است و معمولاً کمتر از ۹ کیلوولت است.

۳.۲ استفاده در خط BC

طول خط BC ۲۰.۵ کیلومتر، طول کل خط ۱۷۴ کیلومتر و نوع هادی استفاده شده نسبتاً خاص (LGJ-50) است. هنوز شاخه‌های زیادی در خط اصلی وجود دارد. ضریب توان خط قبل از جبران بار غیرفعال حدود ۰.۸۸ است، بنابراین تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خودکار خط SVR در این خط نصب شده است. پس از یک سال عملیاتی بودن، درصد موافقت ولتاژ در سمت ورودی تجهیزات به ۱۰۰٪ نزدیک می‌شود و ولتاژ سمت خروجی نیز کاملاً کیفیت دارد.

پس از افزودن تجهیزات تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط SVR، کیفیت ولتاژ کل سیستم به طور قابل توجهی افزایش یافته است. از نمودار ولتاژ اندازه‌گیری شده، مشخص است که ولتاژ این خط در ساعات ۲۰:۰۰~۲۱:۰۰ کمترین مقدار خود را دارد که فقط ۸.۰۷ کیلوولت است و کمتر از ۹۰٪ ولتاژ اسمی است. به دلیل تأثیر تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط، ولتاژ خروجی ۹.۶۸ کیلوولت و دامنه‌ی افزایش ولتاژ ۲۰.۰۷٪ است که به حداکثر مقدار تنظیم ولتاژ ۲۰٪ می‌رسد.

۳.۳ استفاده در خط CD

طول خط اصلی خط CD به ۱۴ کیلومتر می‌رسد، طول کل خط به ۱۵۳.۹۸ کیلومتر می‌رسد و نوع هادی خاص LGJ-70 است. ضریب توان خط قبل از جبران بار غیرفعال به ۰.۹ می‌رسد، بنابراین تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خودکار SVR (مدل: SVR-2000/10-7) می‌تواند روی دکل خط نصب شود. پس از یک سال عملیاتی بودن، درصد موافقت ولتاژ در سمت ورودی تجهیزات به ۱۰۰٪ نزدیک می‌شود و ولتاژ سمت خروجی نیز بسیار استاندارد است و به ۹۹.۸۶٪ می‌رسد.

افزودن تجهیزات تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط SVR به طور قابل توجهی کیفیت ولتاژ را بهبود می‌بخشد، اما سطح ولتاژ در سمت ورودی کمی کافی نیست تا به ۱۰۰٪ استاندارد کامل برسد. از نمودار ولتاژ مشاهده شده، دو دوره‌ی واضح کاهش ولتاژ در خط CD در آن روز وجود دارد: ۸:۰۰~۱۰:۰۰ و ۱۹:۰۰~۲۱:۰۰. مقادیر ولتاژ ورودی آنها همه کمتر از ۹ کیلوولت هستند. در این دوره، ولتاژ در ساعت ۲۰:۰۰ به کمترین مقدار خود می‌رسد که فقط ۷.۷۷ کیلوولت (فقط ۷۸٪ ولتاژ اسمی) است. استفاده از تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خط SVR می‌تواند ولتاژ را متوازن و پایدار کند.

با این حال، ولتاژ خروجی در ساعت ۲۰:۰۰ به ۸.۸۲ کیلوولت می‌رسد که هنوز در حالت ولتاژ پایین است. دامنه‌ی افزایش ولتاژ تجهیزات ۱۲.۵۱٪ است که به طور کلی به مقدار استاندارد ۱۵٪ می‌رسد. از تحلیل وضعیت عملیاتی و اثرات واقعی تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خط فوق، حتی در مواجهه با مقادیر حدی، دامنه‌ی افزایش ولتاژ می‌تواند استاندارد را برآورده کند، بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که تنظیم‌کننده‌های انتخاب شده کیفیت دارند.

۴. مزایا و فواید تجهیزات تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خودکار خط SVR

این تجهیزات تنظیم ولتاژ عمدتاً با تنظیم نسبت تبدیل ترانسفورماتور خودکار سه‌فاز ولتاژ خروجی را به صورت پایدار کنترل می‌کنند. در کاربرد عملی، مزایای زیر را نشان می‌دهند:

• می‌تواند تنظیم ولتاژ خودکار، کارآمد و تحت بار را به طور کامل انجام دهد.

• خود ترانسفورماتور از نوع ترانسفورماتور خودکار سه‌فاز ستاره‌ای است که ظرفیت بزرگ و حجم نسبتاً کوچک دارد و می‌تواند روی دو ستون نصب شود.

• محدوده‌ی تنظیم ولتاژ معمولاً بین -۱۰٪ و ۲۰٪ است که می‌تواند نیازهای ولتاژ را برآورده کند. بر اساس تحلیل‌های نظری و محاسبات مربوطه، تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ خودکار خط SVR می‌تواند بر اساس ویژگی‌ها و شرایط واقعی خطوط مختلف نصب شود. پس از نصب این تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ، می‌توان ولتاژ را به طور انعطاف‌پذیر به ۱۰.۵ کیلوولت تنظیم کرد.

تعداد زیادی از نمونه‌های عملی ثابت کرده است که مجموعه تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار فیدر SVR دارای درجه بالایی از خودکارسازی و قابلیت‌های هوشمند است، می‌تواند به صورت پویا نوسانات ولتاژ ورودی را دنبال کند، بنابراین عملکرد نسبتاً پایدار ولتاژ خروجی ثابت را تضمین می‌کند و مشکل ولتاژ پایین را مؤثر برطرف می‌کند. پس از نصب تجهیزات تنظیم ولتاژ SVR در خطوط با ولتاژ پایین، در مقایسه با ساخت یک زیرстанسیون جدید، تعویض هادی‌ها می‌تواند سرمایه‌گذاری را مؤثر کنترل کند، بنابراین ولتاژ خط را مؤثر کنترل می‌کند و همچنین به بخش‌های مربوطه کشور پاسخ می‌دهد، بنابراین منافع اجتماعی و اقتصادی بهتری را به همراه می‌آورد.

هنگامی که بار خط ثابت می‌ماند، با افزایش ولتاژ خط، جریان خط به طور مؤثر کنترل می‌شود، بنابراین خطات خط را به طور قابل توجهی کنترل می‌کند، کارایی انتقال انرژی را افزایش می‌دهد و در نهایت هدف صرفه‌جویی در انرژی و کاهش ضرر را می‌رساند. در مقایسه با ساخت یک زیرستانسیون جدید، تنظیم‌کننده ولتاژ SVR با به‌روزرسانی هادی‌ها سرمایه‌گذاری را به طور مؤثر کنترل می‌کند، به طوری که ولتاژ کل خط سیستم افزایش می‌یابد که مطابق با مقررات صنعتی مربوطه کشور است، منافع اقتصادی ایده‌آلی را می‌رساند و همچنین منافع اجتماعی معینی را به همراه دارد. هنگامی که بار خط ثابت می‌ماند، با افزایش ولتاژ خط، جریان خط به طور مؤثر کنترل می‌شود، بنابراین خطات خط را تا حدی کنترل می‌کند، هدف صرفه‌جویی در انرژی و کاهش ضرر را می‌رساند، منافع اقتصادی شرکت تأمین‌کننده برق را حفظ می‌کند و ضررهای اقتصادی آن را مؤثر سرکوب می‌کند، بنابراین منافع اقتصادی کلی را بهبود می‌بخشد.

۵. نتیجه‌گیری

در مناطقی که فضای توسعه بار محدود است، تعداد کمی منابع تولید برق وجود دارد، شعاع تأمین برق بزرگ است، خطات خط جدی است، بار سنگین است و در آینده نزدیک برنامه‌ای برای ساخت زیرستانسیون ۳۵ کیلوولتی وجود ندارد، مناسب است که تجهیزات تنظیم ولتاژ خودکار فیدر SVR نصب شود تا مشکلات عملیات سیستم کنترل شود. این کار نه تنها می‌تواند مشکل کیفیت ولتاژ را به طور مؤثر کنترل کند بلکه خطات خط را نیز به حداقل برساند، تا منافع اقتصادی و اجتماعی ایده‌آلی به دست آید. استفاده از این تجهیزات می‌تواند هزینه‌ها را نیز به طور مؤثر کنترل کند، کارایی عملیات سیستم برق را افزایش دهد و منافع اجتماعی ایده‌آلی ایجاد کند.