10kV線路の低圧管理におけるSVR線自動電圧調整器の応用研究

地元の開発と産業転移により、ますます多くの企業が未発達地域に投資し、工場を設立しています。しかし、電力負荷の発展が未熟で、配電網などの補完的な設備が不完全なため、新たに追加された負荷は既存の農村電力網線路に接続するしかありません。農村の配電網線路は、負荷が分散し、線径が小さく、供給範囲が非常に大きい特徴があります。

新たな大容量負荷を線路の末端に接続すると、線路電圧が低くなり、システムの線損が大きくなり、全体の経済効果に影響を与える可能性があります。SVR線自動電圧調整器を配電網線路の低電圧処理に適用することで、配電網システムの運行品質を適切に改善し、電力供給の安全性を確保し、新たに追加された負荷の接続需要を満たすことができます。

1.SVR自動電圧調整器の動作原理

SVRフィーダー自動電圧調整装置は、出力電圧を自動的に調整できる高自動化の電圧調整装置です。これは三相オートトランスフォーマーです。現在、ほとんどの製品は-20%から20%の範囲で自動的に電圧を調整できます。この装置はフィーダー回路の中間位置または低電圧エリアに設置でき、線路電圧を効果的に調整し、大幅に制御することができます。これにより、ユーザーに対して安全で安定した電圧を提供することが保証されます。この装置は通常、三つの主要な部品で構成されており、具体的には：三相オートトランスフォーマー、三相負荷付タップチェンジャー、そしてインテリジェントコントローラーです。

1.1 三相オートトランスフォーマー

三相オートトランスフォーマー装置は主に、直列巻線、並列巻線、および制御巻線の3つの部分で構成されています。これらの3つの巻線のうち、直列巻線にはいくつかのタップを持つ巻線が含まれており、これらはすべて負荷付タップチェンジャーの各コンタクトを通じて入力端子と出力端子間に直列に接続されています。オートトランスフォーマーの電圧比は、タップ位置を変更することによって調整され、合理的に電圧を調整することができます。三相並列巻線は共通巻線であり、それ自体がエネルギーを伝送するために使用できる磁場です。制御巻線は、コントローラーの動作に必要な電力エネルギーを提供し、またサンプリング信号も提供します。

1.2 三相負荷付タップチェンジャー

三相負荷付タップチェンジャーは、負荷条件下でもコンタクトを切り替えることができる特別なスイッチング装置です。タップチェンジャーのギア数は、タップチェンジャーの寿命とユーザーの電圧調整精度基準を十分に考慮して設定する必要があります。一般的には7段階と9段階が含まれています。

1.3 インテリジェントコントローラー

この装置は主に、システムから送られてくる電圧データを収集し、このデータを設定値と比較し、それに応じて負荷付タップチェンジャーを制御する命令を発信し、電圧調整操作を実施します。この装置の動作原理は図1に示されています。

図1において、Aは主に電源に接続される入力端子、aは主に負荷に接続される出力端子です。インテリジェントコントローラーは、出力端子の電圧を検出し、これを基準電圧と比較します。出力端子の電圧が基準範囲から逸脱すると、コントローラーは遅延動作を行います。遅延時間と動作間隔が関連要件を満たす場合、コントローラーは負荷付タップチェンジャーに命令を送り、負荷付タップチェンジャー内のモーターの回転を制御し、タップチェンジャーがタップ間を切り替えることを駆動します。

これにより、トランスフォーマーの電圧比が調整され、負荷下での自動電圧調整の目標が達成されます。SVRフィーダー自動電圧調整装置は、三相10kVフィーダーに対応する三入三出モードを採用しており、ブレーカー電圧調整装置の切り替え操作によって目標を達成します。この装置は大きなスペースを占めず（一般に10m²未満）、配置がより便利で安全です。

2. SVRフィーダー自動電圧調整器の特長

• 経済的かつ効率的：一つの電圧調整装置の組み立てコストは約50万円で、比較的安価で手頃な価格です。この装置はオートトランスフォーマーの動作原理を採用しているため、より良い電圧調整効果を達成し、経済性と高効率の目標を達成することができます。

• 高い調整精度：現在、最も一般的な装置には7段階と9段階の負荷付自動電圧調整装置があり、単一の段階での電圧調整範囲は最大-4%から4%まで達成可能です。これにより、さまざまな作業条件での電圧調整がより正確で効率的になります。

• 高い操作柔軟性：SVRフィーダー自動電圧調整装置は通常、バイパス直列モードでフィーダーに接続されているため、必要に応じて簡単に運用停止させることができ、その電圧調整機能もオフにすることができます。

• 低い空載損失：この装置は主にオートトランスフォーマー構造を使用しており、空載条件下では大きな損失を生じません。農村地域の様々なピーク消費期間、特に一部のオフピーク期間に有効に適応し、空載損失問題を効果的に防ぐことができます。

• 電圧調整器がシステム線路に直列に設置されているため、フィーダーは過負荷で動作することはできません。フィーダーの電力流れが装置の最大電力を超えると、装置の損傷を引き起こす可能性があります。

3. 10kV線路の低電圧管理におけるSVR線自動電圧調整器の応用

現在、10kV線路にはSVR給電自動電圧調整器が装備されています。AB線、BC線、CD線を例にとって、SVR線路電圧調整器の適用について分析します。各線路は農村電力網の負荷を運んでおり、全体的な線路長は長いです。幹線には多くの分岐線があり、全線の負荷は均一に分布していません。以下では、各線路に給電自動電圧調整器を追加した後の変化について分析します。

3.1 AB線での適用

10kV配電ネットワーク線路のABセクションでは、幹線長は24km、総線路長は117.01km、導体タイプはLGJ-70です。その長さは規定の長さ基準を超えていますし、幹線上には多くの分岐線があります。無効電力補償前、線路の力率は約0.9でした。線路電圧を自動的に調整し、電気エネルギーの合理的な分配を実現するために、システム線路にSVR給電自動電圧調整装置が設置されました。

設備が1年間動作した後、設備入力側の電圧適合率は97.85%に達し、出力側の電圧合格率は100%に達しました。SVR給電電圧調整装置を追加することで、電圧品質は大幅に最適化できます。ある月において、異なる基準点を観察すると、入力電圧と出力電圧はそれぞれ独自の変動傾向を持っています。

統計チャートから、AB線の電圧は9時頃に最低値となり、定格電圧の90%未満になります。給電電圧調整装置の動作下では、出力電圧は10.02kVとなり、電圧上昇幅は約19.86%です。SVR給電電圧調整器の動作下では、電圧値は理想的な標準範囲である10〜10.7kV内に制御できます。無効電力補償後、この地域の力率は0.95にまで高まり、理想的な補償効果が得られます。ただし、無効電力コンデンサが大規模に投入される場合、電圧は比較的低く、通常9kV以下になります。

3.2 BC線での適用

BC線の長さは20.5kmで、総線路長は174km、使用されている導体タイプは比較的特殊（LGJ-50）です。幹線上にはまだ多くの分岐線があります。線路の無効電力補償前の力率は約0.88なので、この線路上にSVR給電自動電圧調整器が設置されました。1年間の動作後、設備入力端子の電圧適合率はほぼ100%に近づき、出力端子の電圧も完全に合格しています。

SVR給電電圧調整装置を追加することで、全システムの電圧品質が大幅に向上しました。測定された電圧曲線から、この線路の電圧は20:00〜21:00に最も低くなり、わずか8.07kVとなり、定格電圧の90%未満になります。給電電圧調整器の影響により、出力電圧は9.68kVとなり、電圧上昇幅は20.07%で、最大電圧調整標準値の20%に達します。

3.3 CD線での適用

CD線の幹線長は14km、総線路長は153.98km、具体的な導体タイプはLGJ-70です。線路の無効電力補償前の力率は0.9に達するため、線路塔にSVR自動電圧調整器（モデル：SVR-2000/10-7）を設置することができます。1年間の動作後、設備入力端子の電圧適合率はほぼ100%に近づき、出力端子の電圧も非常に標準的で、99.86%に達しています。

SVR給電電圧調整装置を追加することで、電圧品質は大幅に最適化されますが、入力端子の電圧レベルは100%の基準を完全に満たすにはやや不足しています。観測された電圧曲線から、その日のCD線には8:00〜10:00と19:00〜21:00の2つの明確な電圧低下期間があることがわかります。それらの入力電圧値はすべて9kV未満です。この期間中、20:00の電圧が最も低く、わずか7.77kV（定格電圧の78%）となります。SVR給電電圧調整器を使用することで、電圧を均衡かつ安定させることができます。

しかし、20:00の出力電圧は8.82kVに達し、依然として低電圧状態です。設備の電圧上昇幅は12.51%で、基本的には15%の標準値に達しています。上記の給電電圧調整器の実際の動作状況と効果の分析から、極値に遭遇しても電圧上昇幅が基準を満たすことが確認できるため、選択された電圧調整器は適格であると言えます。

4. SVR給電自動電圧調整装置の利点と効果

この電圧調整装置は主に三相オートトランスフォーマーの変換比を調整することで出力電圧の安定制御を実現します。実際の応用では以下の利点が示されます：

• 完全に自動的、効率的、かつ負荷中に電圧調整を行うことができます。

• トランスフォーマー自体は星接続の三相オートトランスフォーマーを採用しており、容量が大きく、体積が比較的小さいため、二本柱に設置できます。

• 電圧調整範囲は通常-10%から20%で、電圧要件を満たすことができます。関連理論解析と計算によると、SVR給電自動電圧調整器は線路の特定の特性と実際の状況に応じて設置できます。この電圧調整器を設置することで、電圧を10.5kVに柔軟に調整できます。

多くの実践的な例が証明しているのは、SVRフィーダ自動電圧調整装置は高度な自動化と知能化機能を持ち、入力電圧の変動を動的に追跡することで、出力電圧の安定性を確保し、低電圧の問題を効果的に克服することができます。低圧線路にSVR電圧調整装置を設置すると、新規変電所の建設と比較して、導体の交換により資本投資を効果的に制御することができ、これにより線路電圧を効果的に制御し、関連する国家部門に対応し、より良い社会的および経済的利益をもたらすことができます。

線路負荷が一定である場合、線路電圧を高めることで線路電流を効果的に制御し、線路損失を大幅に抑制し、送電効率を向上させ、最終的には節電・損失削減の目標を達成することができます。新規変電所の建設と比較して、SVR電圧調整器は導体の更新を通じて資本使用を効果的に制御し、システム全体の線路電圧を上昇させることができ、これにより関連する国家産業規制を満たし、理想的な経済的利益を達成し、また一定の社会的利益ももたらします。線路負荷が安定している場合、線路電圧を高めることで線路電流を効果的に制御し、線路損失を一定程度まで抑制し、節電・損失削減の目標を達成し、電力供給企業の経済利益を維持し、その経済損失を効果的に抑制し、全体的な経済的利益を向上させることが可能です。

5.結論

負荷発展空間が限られている地域や、電源配置が少ない、供給範囲が広い、線路損失が深刻、負荷が重い、近い将来に35 kV変電所の計画がないような場所では、SVRフィーダ自動電圧調整装置を設置することでシステム運転上の問題を制御することが適しています。これにより、電圧品質の問題を効率的に制御しながら線路損失を最小限に抑えることができ、理想的な経済的および社会的利益を得ることが可能です。この設備の適用はまたコストを効果的に制御し、電力システムの運転効率を向上させ、理想的な社会的利益を創出することができます。