Zastosowanie badawcze automatycznego regulatora napięcia SVR w zarządzaniu niskim napięciem linii 10 kV

Wraz z lokalnym rozwojem i przeniesieniem przemysłu, coraz więcej przedsiębiorstw inwestuje i tworzy fabryki w mniej rozwiniętych obszarach. Jednak ze względu na niedojrzały rozwój obciążeń elektrycznych oraz niekompletne infrastruktury, takie jak sieci dystrybucyjne, nowe obciążenia mogą być podłączone tylko do istniejących wiejskich linii energetycznych. Linie dystrybucyjne na wsi charakteryzują się rozproszonymi obciążeniami, małym średnicą przewodów i zbyt dużym promieniem zasilania.

Podłączenie nowych obciążeń o dużej pojemności na końcu linii może prowadzić do niskiego napięcia w linii i zbyt dużych strat systemu, co wpływa negatywnie na ekonomiczną efektywność całego systemu. Zastosowanie automatu regulacji napięcia SVR do leczenia niskiego napięcia linii dystrybucyjnych może poprawić jakość działania systemu dystrybucji, zapewniając bezpieczeństwo zasilania i spełniając potrzeby podłączania nowych obciążeń.

1.Zasada działania automatycznego regulatora napięcia SVR

Urządzenie automatycznej regulacji napięcia pasma SVR to wysokiej klasy urządzenie automatycznej regulacji napięcia, które może automatycznie dostosowywać napięcie wyjściowe. Jest to trójfazowy autotransformator. Obecnie większość produktów może automatycznie dostosować napięcie w zakresie od -20% do 20%. To urządzenie może być zamontowane w obwodzie pasma, zarówno w środkowej pozycji, jak i w strefie niskiego napięcia, aby skutecznie dostosować i znacząco kontrolować napięcie linii, zapewniając użytkownikom bezpieczne i stabilne napięcie. Urządzenie to zazwyczaj składa się z trzech głównych komponentów, konkretnie: trójfazowego autotransformatora, trójfazowego przełącznika tap pod obciążeniem i inteligentnego kontrolera.

1.1 Trójfazowy autotransformator

Urządzenie trójfazowego autotransformatora składa się głównie z trzech części: cewki szeregowej, cewki równoległej i cewki sterującej. Wśród tych trzech cewek, cewka szeregowa zawiera kilka styków, które są wszystkie połączone szeregowo między wejściem i wyjściem przez każdy kontakt przełącznika tap pod obciążeniem. Stosunek napięć autotransformatora można dostosować, zmieniając pozycję styku, aby odpowiednio dostosować napięcie. Trójfazowa cewka równoległa to wspólna cewka, która sama jest polem magnetycznym, które może być używane do przesyłania energii. Cewka sterująca może dostarczać niezbędne energię do działania kontrolera oraz dostarczać sygnały próbkowania.

1.2 Trójfazowy przełącznik tap pod obciążeniem

Trójfazowy przełącznik tap pod obciążeniem to specjalne urządzenie przełączające, które może przełączać kontakty nawet pod obciążeniem. Liczba stopni przełącznika powinna być ustawiona z pełnym uwzględnieniem żywotności przełącznika i standardu dokładności regulacji napięcia użytkownika, co zazwyczaj obejmuje siedem i dziewięć stopni.

1.3 Inteligentny kontroler

To urządzenie jest primarily odpowiedzialne za gromadzenie danych napięcia przekazywanych przez system, porównanie tych danych z wartością ustawioną, a następnie wydawanie odpowiednich poleceń do kontrolowania przełącznika tap pod obciążeniem w celu realizacji operacji regulacji napięcia. Zasada działania tego urządzenia jest pokazana na Rysunku 1.

Na Rysunku 1, A to wejście, które jest głównie podłączone do źródła zasilania; a to wyjście, które jest głównie podłączone do obciążenia. Inteligentny kontroler może wykrywać napięcie na wyjściu i porównywać je z napięciem referencyjnym. Gdy napięcie na wyjściu odbiega od zakresu referencyjnego, kontroler opóźnia działanie. Jeśli czas opóźnienia i interwał działania spełniają odpowiednie wymagania, kontroler wyśle polecenie do przełącznika tap pod obciążeniem, kontrolując obrót silnika w przełączniku, co prowadzi do przełączania się między stykami. To dostosowuje stosunek napięć transformatora, osiągając cel automatycznej regulacji napięcia pod obciążeniem. Urządzenie automatycznej regulacji napięcia pasma SVR używa trybu trójwejściowego i trójwyjściowego, odpowiadającego odpowiednio trzem fazom pasma 10 kV, i osiąga cel poprzez operację przełączania sprzętu regulacji napięcia. To urządzenie nie zajmuje dużo miejsca (zazwyczaj mniej niż 10 m²) i jest łatwiejsze i bezpieczniejsze do umieszczenia.

2. Cechy automatu regulacji napięcia pasma SVR

• Ekonomiczne i wydajne: Koszt montażu jednego urządzenia regulacji napięcia wynosi około 500 000 yuan, co jest stosunkowo niskie i dostępne. Ponieważ urządzenie wykorzystuje zasadę działania autotransformatora, może osiągnąć lepszy efekt regulacji napięcia, osiągając cel ekonomii i wysokiej wydajności.

• Wysoka dokładność regulacji: Obecnie najczęstszymi urządzeniami są 7-stopniowe i 9-stopniowe urządzenia automatycznej regulacji napięcia pod obciążeniem, a zakres regulacji napięcia dla pojedynczego stopnia może sięgać od -4% do 4%, co czyni regulację bardziej precyzyjną i wydajną, co jest wygodne do regulacji napięcia w różnych warunkach pracy.

• Wysoka elastyczność działania: Ponieważ urządzenie automatycznej regulacji napięcia pasma SVR jest zazwyczaj podłączone do pasma w trybie szeregowym, może być łatwo wyłączone, gdy jest to konieczne, a jego funkcja regulacji napięcia również może być wyłączona.

• Niska strata przy braku obciążenia: To urządzenie używa głównie struktury autotransformatora, która nie powoduje dużych strat przy braku obciążenia. Może ono efektywnie przystosować się do różnych okresów szczytowego zużycia energii w rejonach wiejskich, szczególnie w niektórych okresach poza szczytem, co skutecznie zapobiega problemom z utratą przy braku obciążenia.

• Ponieważ regulator napięcia jest instalowany w systemie linii szeregowo, pasmo nie może działać w stanie przeciążenia, co mogłoby spowodować, że przepływ mocy w pasmie przekroczy maksymalną moc urządzenia, co może prowadzić do uszkodzenia urządzenia.

3. Zastosowanie automatu regulacji napięcia linii SVR w zarządzaniu niskim napięciem linii 10 kV

Obecnie w liniach o napięciu 10 kV zainstalowano automatyczne regulatory napięcia SVR. Na przykładzie linii AB, BC i CD analizuje się zastosowanie regulatorów napięcia w liniach SVR. Każda linia obsługuje obciążenia sieci wiejskiej. Całkowita długość linii jest duża, na głównej linii znajduje się wiele odgałęzień, a obciążenie w całej linii nie jest równomiernie rozłożone. Poniżej analizuje się zmiany po dodaniu automatycznych regulatorów napięcia w każdej linii.

3.1 Zastosowanie w linii AB

W sekcji AB linii dystrybucyjnej o napięciu 10 kV, długość głównej linii wynosi 24 km, całkowita długość linii to 117,01 km, a typ przewodnika to LGJ-70. Długość przekracza określony standard, a na głównej linii znajduje się wiele odgałęzień. Przed kompensacją biernej mocy współczynnik mocy linii wynosi około 0,9. Aby automatycznie dostosować napięcie linii i zapewnić racjonalne rozłożenie energii elektrycznej, w systemie linii zainstalowane zostało urządzenie do automatycznego regulowania napięcia SVR.

Po roku eksploatacji urządzenia, wskaźnik zgodności napięcia wejściowego urządzenia osiąga 97,85%, a wskaźnik dopuszczalnego napięcia wyjściowego wynosi 100%. Poprzez dodanie urządzenia do regulacji napięcia SVR, jakość napięcia może być znacznie zoptymalizowana. W pewnym miesiącu, obserwując różne punkty odniesienia, napięcie wejściowe i wyjściowe ma własne trendy zmian.

Na podstawie wykresu statystycznego stwierdzono, że napięcie w linii AB osiąga najniższą wartość o godzinie 9:00, co stanowi mniej niż 90% napięcia znamionowego. Pod wpływem działania urządzenia do regulacji napięcia, napięcie wyjściowe wynosi 10,02 kV, a amplituda wzrostu napięcia wynosi około 19,86%. Pod wpływem działania regulatora napięcia SVR, wartość napięcia można kontrolować w idealnym zakresie od 10 do 10,7 kV. Po kompensacji biernej mocy, współczynnik mocy w tym obszarze wynosi aż 0,95, co pozwala osiągnąć idealny efekt kompensacji. Jednakże, gdy kondensator biernej mocy jest wprowadzany do pracy na dużą skalę, napięcie jest stosunkowo niskie, zwykle poniżej 9 kV.

3.2 Zastosowanie w linii BC

Długość linii BC wynosi 20,5 km, całkowita długość linii to 174 km, a używany typ przewodnika jest stosunkowo specyficzny (LGJ-50). Na głównej linii nadal znajduje się wiele odgałęzień. Współczynnik mocy przed kompensacją biernej mocy linii wynosi około 0,88, dlatego w tej linii zainstalowano automatyczny regulator napięcia SVR. Po roku eksploatacji, wskaźnik zgodności napięcia wejściowego urządzenia zbliża się do 100%, a napięcie na wyjściu również jest w pełni dopuszczalne.

Po dodaniu urządzenia do regulacji napięcia SVR, jakość napięcia całego systemu znacznie się poprawiła. Na podstawie pomiarowej krzywej napięcia można stwierdzić, że napięcie w tej linii jest najniższe w okresie 20:00~21:00, wynosząc tylko 8,07 kV, co stanowi mniej niż 90% napięcia znamionowego. Dzięki działaniu regulatora napięcia, napięcie wyjściowe wynosi 9,68 kV, a amplituda wzrostu napięcia wynosi 20,07%, osiągając maksymalną dopuszczalną wartość regulacji napięcia 20%.

3.3 Zastosowanie w linii CD

Długość głównej linii CD wynosi 14 km, całkowita długość linii to 153,98 km, a konkretny typ przewodnika to LGJ-70. Współczynnik mocy przed kompensacją biernej mocy linii wynosi 0,9, więc na słupie linii można zainstalować automatyczny regulator napięcia SVR (model: SVR-2000/10-7). Po roku eksploatacji, wskaźnik zgodności napięcia wejściowego urządzenia zbliża się do 100%, a napięcie na wyjściu jest również bardzo standardowe, osiągając 99,86%.

Dodanie urządzenia do regulacji napięcia SVR znacznie optymalizuje jakość napięcia, ale poziom napięcia na wejściu jest nieco niewystarczający, aby w pełni spełniać standard 100%. Na podstawie obserwowanej krzywej napięcia można stwierdzić, że w linii CD tego dnia występują dwa wyraźne okresy spadku napięcia: 8:00~10:00 i 19:00~21:00. Wartości napięcia wejściowego są poniżej 9 kV. W tym okresie, napięcie o godzinie 20:00 osiąga najniższą wartość, wynosząc tylko 7,77 kV (tylko 78% napięcia znamionowego). Użycie regulatora napięcia SVR może promować bilansowanie i stabilność napięcia.

Jednakże, napięcie wyjściowe o godzinie 20:00 wynosi 8,82 kV, co nadal jest w stanie niskiego napięcia. Amplituda wzrostu napięcia urządzenia wynosi 12,51%, praktycznie osiągając standardową wartość 15%. Na podstawie analizy rzeczywistego stanu i efektu działania powyższych regulatorów napięcia, nawet w przypadku wartości ekstremalnych, amplituda wzrostu napięcia może spełniać standard, stąd można wnioskować, że wybrane regulatory napięcia są kwalifikowane.

4. Zalety i korzyści z użycia automatycznych regulatorów napięcia SVR

To urządzenie do regulacji napięcia umożliwia przede wszystkim stabilne sterowanie napięciem wyjściowym poprzez dostosowywanie współczynnika transformacji trójfazowego autotransformatora. W praktyce pokazuje następujące zalety:

• Pełnie realizuje automatyczną, efektywną i na obciążeniu regulację napięcia.

• Sam autotransformator używa gwiazdowego połączenia, ma dużą pojemność i stosunkowo mały objętości, może być zamontowany na podwójnych słupach.

• Zakres regulacji napięcia zwykle mieści się między -10% a 20%, co spełnia wymagania dotyczące napięcia. Według odpowiedniej teoretycznej analizy i obliczeń, automatyczny regulator napięcia SVR może być instalowany zgodnie z konkretnymi cechami i rzeczywistymi warunkami linii w różnych sekcjach. Po zainstalowaniu tego regulatora napięcia, napięcie może być elastycznie dostosowane do 10,5 kV.

Duża liczba praktycznych przykładów dowodzi, że kompleksowe wyposażenie do automatycznego regulowania napięcia w pasach SVR ma wysoki stopień automatyzacji i funkcji inteligentnych, może dynamicznie śledzi fluktuacje napięcia wejściowego, zapewniając tym samym względnie stabilne działanie stałego napięcia wyjściowego, skutecznie pokonując problem niskiego napięcia. Po zainstalowaniu urządzenia regulacji napięcia SVR w sieci niskiego napięcia, w porównaniu z budową nowej podstacji, wymiana przewodników może efektywnie kontrolować inwestycje kapitałowe, skutecznie kontrolując napięcie linii, a także reagując na odpowiednie narodowe departamenty, co przynosi lepsze społeczne i ekonomiczne korzyści.

Gdy obciążenie linii pozostaje stałe, poprzez zwiększenie napięcia linii, prąd linii jest efektywnie kontrolowany, co znacznie redukuje straty linii, poprawiając efektywność przesyłania energii, osiągając ostatecznie cel oszczędzania energii i zmniejszania strat. W porównaniu z budową nowej podstacji, regulator napięcia SVR efektywnie kontroluje wydatki kapitałowe poprzez aktualizację przewodników, tak aby napięcie całej systemowej linii było zwiększone, co spełnia odpowiednie przepisy branżowe, osiąga idealne efekty ekonomiczne, a także przynosi pewne korzyści społeczne. Gdy obciążenie linii pozostaje stabilne, poprzez zwiększenie napięcia linii, prąd linii może być efektywnie kontrolowany, co w pewnym stopniu kontroluje straty linii, osiągając cel oszczędzania energii i zmniejszania strat, utrzymując korzyści ekonomiczne przedsiębiorstwa dostarczającego energię, a także efektywnie hamując jego straty ekonomiczne, poprawiając tym samym całkowitą korzyść ekonomiczną.

5. Wnioski

W obszarach o ograniczonej przestrzeni rozwoju obciążeń, niewielkiej liczbie rozmieszczenia źródeł energii, dużym promieniu zasilenia, poważnych stratach linii, dużych obciążeniach, oraz braku planowanej podstacji 35 kV w bliskiej przyszłości, jest odpowiednie zainstalowanie sprzętu do automatycznego regulowania napięcia w pasach SVR do kontroli problemów w działaniu systemu. To nie tylko pozwala efektywnie kontrolować problem jakości napięcia, ale również minimalizować straty linii, aby uzyskać idealne korzyści ekonomiczne i społeczne. Zastosowanie tego sprzętu może również efektywnie kontrolować koszty, poprawić efektywność działania systemu energetycznego, tworząc idealne korzyści społeczne.