Investigación da aplicación do regulador automático de tensión de liña SVR na xestión de baixa tensión de liñas de 10 kV

Con o desenvolvemento local e a transferencia industrial, cada vez máis empresas están investindo e instalando fábricas en áreas subdesenvolvidas. No entanto, debido ao desenvolvemento inmaduro da carga eléctrica e ás instalacións de apoio incompletas como as redes de distribución, a nova carga só pode conectarse ás liñas existentes da rede eléctrica rural. As liñas de distribución nas zonas rurais caracterízanse por unha carga dispersa, un diámetro de cable pequeno e un raio de abastecemento de enerxía excesivamente grande.

Conectar a nova carga de gran capacidade ao final da liña pode levar a unha tensión baixa na liña e a unha perda excesiva do sistema, afectando así os beneficios económicos do sistema no seu conxunto. A aplicación do regulador automático de tensión SVR ao tratamento de baixa tensión das liñas de distribución pode mellorar adecuadamente a calidade de operación do sistema de distribución, garantindo así a seguridade do suministro de enerxía e satisfacendo a demanda de conexión da nova carga.

1. Principio de funcionamento do regulador automático de tensión SVR

O equipo de regulación automática de tensión SVR é un dispositivo de regulación de tensión altamente automatizado que pode axustar automaticamente a tensión de saída. É un autotransformador trifásico. Nesta etapa, a maioría dos produtos poden axustar automaticamente a tensión dentro dun rango de -20% a 20%. Este equipo pode instalarse no circuito alimentador, tanto nunha posición intermedia como nunha área de baixa tensión, para axustar e controlar significativamente a tensión da liña, asegurando así o fornecemento de tensión segura e estable para os usuarios. Este equipo xeralmente inclúe tres compoñentes principais, especificamente: un autotransformador trifásico, un interruptor de derivación sobrecarga trifásico e un controlador inteligente.

1.1 Autotransformador trifásico

O equipo de autotransformador trifásico compónese principalmente de tres partes: bobina en serie, bobina en paralelo e bobina de control. Entre estas tres bobinas, a bobina en serie inclúe varias tomas, todas conectadas en serie entre os extremos de entrada e saída a través de cada contacto do interruptor de derivación sobrecarga. A relación de tensión do autotransformador pode axustarse cambiando a posición da toma, para axustar adecuadamente a tensión. A bobina en paralelo trifásica é unha bobina común, que en si mesma é un campo magnético que pode utilizarse para transmitir enerxía. A bobina de control pode proporcionar a enerxía necesaria para o funcionamento do controlador e tamén proporcionar sinais de mostraxe.

1.2 Interruptor de derivación sobrecarga trifásico

O interruptor de derivación sobrecarga trifásico é un dispositivo de conmutación especial que pode cambiar contactos incluso baixo condicións de carga. O número de velocidades do interruptor de derivación debe estabelecerse tendo en conta a vida útil do interruptor de derivación e o estándar de precisión da regulación de tensión do usuario, que xeralmente inclúe sete velocidades e nove velocidades.

1.3 Controlador inteligente

Este dispositivo é principalmente responsable de recopilar os datos de tensión transmitidos polo sistema, comparalos co valor fixado e emitir entón comandos correspondentes para controlar o interruptor de derivación sobrecarga e implementar operacións de regulación de tensión. O principio de funcionamento deste equipo móstrase na Figura 1.

Na Figura 1, A é o terminal de entrada, principalment conectado á fonte de enerxía; a é o terminal de saída, principalment conectado á carga. O controlador inteligente pode detectar a tensión no terminal de saída e comparala coa tensión de referencia. Cando a tensión no terminal de saída se desvia do rango de referencia, o controlador retrasará a operación. Se a duración do retraso e o intervalo de operación cumprin os requisitos pertinentes, o controlador enviará un comando ao interruptor de derivación sobrecarga para controlar a rotación do motor no interruptor de derivación sobrecarga, impulsando así o interruptor de derivación a cambiar entre as tomas. Isto axusta a relación de tensión do transformador para lograr o obxectivo de regulación de tensión automática sobrecarga. O equipo de regulación automática de tensión SVR adopta un modo de tres entradas e tres salidas, correspondendo respectivamente ás tres fases do alimentador de 10 kV, e alcanza o obxectivo a través da operación de conmutación do equipo de regulación de tensión do interruptor. Este equipo non ocupa un espazo grande (xeralmente menos de 10 m²) e é máis cómodo e seguro de localizar.

2. Características do regulador automático de tensión SVR

• Económico e eficiente: O custo de montaxe dun dispositivo de regulador de tensión é aproximadamente de 500.000 yuanes, que é relativamente baixo e asequible. Dado que o equipo adopta o principio de funcionamento dun autotransformador, pode lograrse un mellor efecto de regulación de tensión, alcanzando así o obxectivo de economía e alta eficiencia.

• Alta precisión de axuste: Actualmente, o equipo máis común inclúe dispositivos de regulación de tensión automática sobrecarga de siete velocidades e nove velocidades, e o rango de regulación de tensión dunha única velocidade pode chegar a -4% a 4%, facendo que o axuste sexa máis preciso e eficiente, o que é conveniente para a regulación de tensión en varias condicións de traballo.

• Operación altamente flexible: Dado que o equipo de regulación automática de tensión SVR xeralmente está conectado ao alimentador en modo de serie de bypass, pode retirarse facilmente da operación cando sexa necesario, e a función de regulación de tensión tamén pode desactivarse.

• Baixa perda en vacío: Este equipo utiliza principalmente unha estrutura de autotransformador, que non produce grandes perdas en condicións de vacío. Pode adaptarse eficazmente a diversos períodos de consumo máximo de enerxía en zonas rurais, especialmente algunhas horas valle, evitando así eficazmente problemas de perda en vacío.

• Dado que o regulador de tensión está instalado en serie na liña do sistema, o alimentador non pode operar en sobrecarga, para que o fluxo de potencia do alimentador supere a potencia máxima do equipo, o que pode causar danos no equipo.

3. Aplicación do regulador automático de tensión SVR na xestión de baixa tensión das liñas de 10 kV

Actualmente, os reguladores automáticos de voltaxe SVR están instalados en liñas de 10 kV. Tomando como exemplo as liñas AB, BC e CD, analízase a aplicación dos reguladores de voltaxe SVR. Cada liña transporta cargas da rede eléctrica rural. A lonxitude total da liña é longa, hai moitas liñas ramais na liña principal e a carga noha toda a liña non está distribuída de forma uniforme. O seguinte analiza as cambios despois de engadir reguladores automáticos de voltaxe nas liñas.

3.1 Aplicación na Liña AB

Na sección AB da liña de distribución de 10 kV, a lonxitude da liña principal é de 24 km, a lonxitude total da liña é de 117,01 km e o tipo de condutor é LGJ-70. A súa lonxitude excede o estándar de lonxitude especificado e hai moitas liñas ramais na liña principal. Antes da compensación de potencia reactiva, o factor de potencia da liña é aproximadamente 0,9. Para ajustar automaticamente a voltaxe da liña e realizar a distribución racional da enerxía eléctrica, instálase o equipo de regulación automática de voltaxe SVR na liña do sistema. 

Despois de un ano de operación do equipo, a taxa de conformidade da voltaxe no lado de entrada do equipo alcanza o 97,85% e a taxa de calificación da voltaxe no lado de saída alcanza o 100%. Ao engadir o equipo de regulación de voltaxe SVR, a calidade da voltaxe pode ser significativamente optimizada. Nese mes, observándose diferentes puntos de referencia, a voltaxe de entrada e a voltaxe de saída teñen as súas propias tendencias de cambio. 

A partir do gráfico estatístico, descubríuse que a voltaxe da liña AB alcanza o seu valor mínimo ás 9:00, que está por debaixo do 90% da voltaxe nominal. Ba a operación do equipo de regulación de voltaxe, a voltaxe de saída é de 10,02 kV e a amplitud de aumento de voltaxe é aproximadamente 19,86%. Ba a operación do regulador de voltaxe SVR, o valor da voltaxe pode controlarse dentro do rango ideal de 10~10,7 kV. Despois da compensación de potencia reactiva, o factor de potencia nesta área é tan alto como 0,95, poido lograrse o efecto de compensación ideal. No entanto, cando se pon en marcha o capacitor de potencia reactiva a gran escala, a voltaxe é relativamente baixa, xeralmente por debaixo de 9 kV.

3.2 Aplicación na Liña BC

A lonxitude da liña BC é de 20,5 km, a lonxitude total da liña é de 174 km e o tipo de condutor usado é relativamente especial (LGJ-50). Aínda hai moitas liñas ramais na liña principal. O factor de potencia antes da compensación de potencia reactiva da liña é aproximadamente 0,88, polo que se instala o regulador automático de voltaxe SVR nesta liña. Despois dun ano de operación, a taxa de conformidade da voltaxe no terminal de entrada do equipo está preto do 100%, e a voltaxe do terminal de saída tamén está totalmente calificada. 

Despois de engadir o equipo de regulación de voltaxe SVR, a calidade da voltaxe do sistema enteiro aumentou significativamente. A partir da curva de voltaxe medida, pódese ver que a voltaxe desta liña é a máis baixa entre as 20:00 e as 21:00, só 8,07 kV, que está por debaixo do 90% da voltaxe nominal. Debido ao efecto do regulador de voltaxe, a voltaxe de saída é de 9,68 kV e a amplitud de aumento de voltaxe é 20,07%, alcanzando o valor máximo de regulación de voltaxe do 20%.

3.3 Aplicación na Liña CD

A lonxitude da liña principal da liña CD alcanza os 14 km, a lonxitude total alcanza os 153,98 km e o tipo específico de condutor é LGJ-70. O factor de potencia antes da compensación de potencia reactiva da liña alcanza 0,9, polo que se pode instalar o regulador automático de voltaxe SVR (modelo: SVR-2000/10-7) no poste da liña. Despois dun ano de operación, a taxa de conformidade da voltaxe no terminal de entrada do equipo está preto do 100% e a voltaxe do terminal de saída tamén é moi estándar, alcanzando o 99,86%. 

Engadir o equipo de regulación de voltaxe SVR optimiza significativamente a calidade da voltaxe, pero o nivel de voltaxe no terminal de entrada é levemente insuficiente para cumprir completamente o estándar do 100%. A partir da curva de voltaxe observada, pódese ver que hai dous períodos distintos de caída de voltaxe na liña CD ese día: 8:00~10:00 e 19:00~21:00. Os valores de voltaxe de entrada están todos por debaixo de 9 kV. Durante este período, a voltaxe ás 20:00 alcanza o seu valor máis baixo, só 7,77 kV (só 78% da voltaxe nominal). O uso do regulador de voltaxe SVR pode promover que a voltaxe sexa equilibrada e estable. 

No entanto, a voltaxe de saída ás 20:00 alcanza 8,82 kV, que aínda está en estado de voltaxe baixo. A amplitud de aumento de voltaxe do equipo é 12,51%, case alcanzando o valor estándar do 15%. A partir da análise do estado real de operación e do efecto dos reguladores de voltaxe mencionados anteriormente, mesmo cando se atopan con valores extremos, a amplitud de aumento de voltaxe pode cumprir o estándar, polo que pódese concluir que os reguladores de voltaxe seleccionados son calificados.

4. Ventajas e Beneficios do Equipamento de Regulación Automática de Voltaxe SVR

Este equipo de regulación de voltaxe realiza principalmente un control estable da voltaxe de saída mediante a axuste da relación de transformación do autotransformador trifásico. Na aplicación práctica, mostra as seguintes ventajas: 

• Pode realizar completamente a regulación automática, eficiente e sobrecarga da voltaxe. 

• O propio transformador adopta un autotransformador trifásico conectado en estrela, que ten unha capacidade grande e un volume relativamente pequeno, e pode ser erixido en postes dobreiros. 

• O rango de regulación de voltaxe é xeralmente entre -10% e 20%, que pode satisfacer os requisitos de voltaxe. Segundo o análise teórica e cálculos pertinentes, o regulador automático de voltaxe SVR pode instalarse segundo as características específicas e as condicións reais das liñas en diferentes seccións. Despois de instalar este regulador de voltaxe, a voltaxe pode axustarse flexiblemente a 10,5 kV. 

Un gran número de exemplos prácticos demostran que o conxunto de equipos de regulación automática de tensión SVR para alimentadores ten un alto grao de automatización e funcións inteligentes, podendo seguir dinamicamente as fluctuacións da tensión de entrada, asegurando así un rendemento relativamente estable da tensión de saída constante, e superando eficazmente o problema de baixa tensión. Despois de instalar o equipo de regulación de tensión SVR na liña de baixa tensión, comparado coa construción dunha nova subestación, a substitución dos conductores pode controlar eficazmente a inversión de capital, controlando así a tensión da liña de forma eficaz e respondendo aos departamentos nacionais correspondentes, trazendo así mellores beneficios sociais e económicos.

Cando a carga da liña permanece constante, ao aumentar a tensión da liña, o corrente da liña é controlada eficazmente, controlando así en gran medida a perda da liña, mellorando a eficiencia de transmisión de enerxía e finalmente logrando o obxectivo de aforro e redución de perdas. Comparado coa construción dunha nova subestación, o regulador de tensión SVR controla eficazmente o uso de capital mediante a actualización dos conductores, de xeito que a tensión de toda a liña do sistema aumenta, cumpriendo así as normas da industria nacional correspondente, logrando beneficios económicos ideais e tamén trazendo certos beneficios sociais. Cando a carga da liña permanece estable, ao aumentar a tensión da liña, a corrente da liña pode ser controlada eficazmente, controlando así a perda da liña ata certo punto, logrando o obxectivo de aforro e redución de perdas, mantendo os beneficios económicos da empresa suministradora de enerxía e suprimindo eficazmente a súa perda económica, mellorando así o beneficio económico global.

5. Conclusión

En áreas con espazo limitado para o desenvolvemento da carga, poucas disposicións de fontes de enerxía, grande raio de suministro, graves perdas de liña, carga pesada e sen planificación de subestación de 35 kV no futuro próximo, é adecuado instalar equipos de regulación automática de tensão SVR para alimentadores para controlar os problemas de operación do sistema. Isto non só pode controlar eficazmente o problema de calidade da tensión, senón que tamén pode minimizar a perda de liña, obtendo así beneficios económicos e sociais ideais. A aplicación deste equipo tamén pode controlar eficazmente os custos, mellorar a eficiencia de operación do sistema de enerxía e crear beneficios sociais ideais.