Pesquisa Aplicada do Regulador Automático de Tensão SVR em Linhas de 10 kV na Gestão de Baixa Tensão
Com o desenvolvimento local e a transferência industrial, cada vez mais empresas estão investindo e estabelecendo fábricas em áreas subdesenvolvidas. No entanto, devido ao desenvolvimento imaturo da carga elétrica e às instalações de suporte incompletas, como redes de distribuição, a nova carga só pode ser conectada às linhas existentes da rede elétrica rural. As linhas de distribuição em áreas rurais são caracterizadas por carga dispersa, diâmetro de fio pequeno e raio de fornecimento de energia excessivamente grande.
Conectar uma nova carga de grande capacidade ao final da linha pode levar a baixa tensão na linha e perdas excessivas no sistema, afetando assim os benefícios econômicos do sistema inteiro. A aplicação do regulador automático de tensão SVR para o tratamento de baixa tensão nas linhas de distribuição pode melhorar adequadamente a qualidade operacional do sistema de distribuição, assegurando a segurança do fornecimento de energia e atendendo à demanda de conexão da nova carga.
1. Princípio de Operação do Regulador Automático de Tensão SVR
O equipamento de regulação automática de tensão SVR é um dispositivo de regulação de tensão altamente automatizado que pode ajustar automaticamente a tensão de saída. É um autotransformador trifásico. Nesta etapa, a maioria dos produtos pode ajustar automaticamente a tensão dentro da faixa de -20% a 20%. Este equipamento pode ser instalado no circuito de alimentação, seja na posição central ou na área de baixa tensão, para ajustar efetivamente e controlar significativamente a tensão da linha, garantindo assim a provisão de tensão segura e estável para os usuários. Este equipamento geralmente inclui três componentes principais, especificamente: autotransformador trifásico, interruptor de derivação sob carga trifásico e controlador inteligente.
1.1 Autotransformador Trifásico
O equipamento de autotransformador trifásico consiste principalmente em três partes: enrolamento em série, enrolamento em paralelo e enrolamento de controle. Entre esses três enrolamentos, o enrolamento em série inclui vários pontos de derivação, todos conectados em série entre as extremidades de entrada e saída através de cada contato do interruptor de derivação sob carga. A razão de transformação do autotransformador pode ser ajustada alterando a posição do ponto de derivação, para ajustar a tensão de maneira adequada. O enrolamento em paralelo trifásico é um enrolamento comum, que por si só é um campo magnético que pode ser usado para transmitir energia. O enrolamento de controle pode fornecer a energia necessária para a operação do controlador e também fornecer sinais de amostragem.
1.2 Interruptor de Derivação Sob Carga Trifásico
O interruptor de derivação sob carga trifásico é um dispositivo de comutação especial que pode mudar contatos mesmo sob condições de carga. O número de posições do interruptor de derivação deve ser definido considerando plenamente a vida útil do interruptor de derivação e o padrão de precisão de regulação de tensão do usuário, que geralmente inclui sete e nove posições.
1.3 Controlador Inteligente
Este dispositivo é principalmente responsável por coletar os dados de tensão transmitidos pelo sistema, comparar esses dados com o valor definido e, em seguida, emitir comandos correspondentes para controlar o interruptor de derivação sob carga a fim de implementar operações de regulação de tensão. O princípio de funcionamento deste equipamento é mostrado na Figura 1.
Na Figura 1, A é a extremidade de entrada, principalmente conectada à fonte de energia; a é a extremidade de saída, principalmente conectada à carga. O controlador inteligente pode detectar a tensão na extremidade de saída e compará-la com a tensão de referência. Quando a tensão na extremidade de saída se desvia da faixa de referência, o controlador entrará em modo de espera. Se a duração da espera e o intervalo de operação atenderem aos requisitos relevantes, o controlador enviará um comando ao interruptor de derivação sob carga para controlar a rotação do motor no interruptor de derivação sob carga, impulsionando assim o interruptor de derivação a mudar entre os pontos de derivação. Isso ajusta a razão de transformação do transformador para alcançar o objetivo de regulação de tensão sob carga automática. O equipamento de regulação automática de tensão SVR adota um modo de três entradas e três saídas, correspondendo às três fases da alimentação de 10 kV, respectivamente, e alcança o alvo através da operação de comutação do equipamento de regulação de tensão do disjuntor. Este equipamento não ocupa um espaço grande (geralmente menos de 10 m²) e é mais conveniente e seguro para localização.
2. Características do Regulador Automático de Tensão SVR de Alimentação
Econômico e eficiente: O custo de montagem de um dispositivo de regulador de tensão é de cerca de 500.000 yuan, o que é relativamente baixo e acessível. Como o equipamento adota o princípio de operação de um autotransformador, pode alcançar um melhor efeito de regulação de tensão, alcançando assim o objetivo de economia e alta eficiência.
Alta precisão de ajuste: Atualmente, o equipamento mais comum inclui dispositivos de regulação automática de tensão com sete e nove posições, e a faixa de regulação de tensão de uma única posição pode chegar a -4% a 4%, tornando o ajuste mais preciso e eficiente, facilitando a regulação de tensão em várias condições de trabalho.
Operação altamente flexível: Como o equipamento de regulação automática de tensão SVR de alimentação geralmente é conectado à alimentação em modo de série bypass, pode ser convenientemente retirado da operação quando necessário, e sua função de regulação de tensão também pode ser desligada.
Baixa perda em vazio: Este equipamento usa principalmente uma estrutura de autotransformador, que não produz grandes perdas em condições de vazio. Pode adaptar-se efetivamente a vários períodos de consumo de pico de energia em áreas rurais, especialmente alguns períodos de vazio, prevenindo assim efetivamente problemas de perda em vazio.
Como o regulador de tensão é instalado na linha do sistema em série, a alimentação não pode operar em sobrecarga, de modo que o fluxo de potência da alimentação exceda a potência máxima do equipamento, o que pode causar danos ao equipamento.
3. Aplicação do Regulador Automático de Tensão SVR de Linha no Gerenciamento de Baixa Tensão de Linhas de 10 kV
Atualmente, reguladores de tensão automática de alimentação SVR são equipados em linhas de 10 kV. Tomando as linhas AB, BC e CD como exemplos, analisa-se a aplicação dos reguladores de tensão de linha SVR. Cada linha carrega cargas da rede elétrica rural. O comprimento total da linha é longo, existem muitas linhas secundárias na linha principal e a carga ao longo de toda a linha não está distribuída uniformemente. A seguir, analisa-se as mudanças após adicionar reguladores de tensão automática de alimentação em cada linha.
3.1 Aplicação na Linha AB
Na seção AB da linha de distribuição de 10 kV, o comprimento da linha principal é de 24 km, o comprimento total da linha é de 117,01 km e o tipo de condutor é LGJ-70. Seu comprimento excede o padrão de comprimento especificado e existem muitas linhas secundárias na linha principal. Antes da compensação de reativos, o fator de potência da linha é de aproximadamente 0,9. Para ajustar automaticamente a tensão da linha e realizar a distribuição razoável de energia elétrica, o equipamento de regulação de tensão automática de alimentação SVR é instalado na linha do sistema.
Após um ano de operação do equipamento, a taxa de conformidade de tensão no lado de entrada do equipamento atinge 97,85% e a taxa de adequação de tensão no lado de saída atinge 100%. Com a adição do equipamento de regulação de tensão de alimentação SVR, a qualidade da tensão pode ser significativamente otimizada. Em determinado mês, observando diferentes pontos de referência, a tensão de entrada e a tensão de saída têm suas próprias tendências de mudança.
A partir do gráfico estatístico, verifica-se que a tensão da linha AB atinge o valor mínimo às 9:00, abaixo de 90% da tensão nominal. Sob a operação do equipamento de regulação de tensão de alimentação, a tensão de saída é de 10,02 kV e a amplitude de aumento de tensão é de aproximadamente 19,86%. Sob a operação do regulador de tensão de alimentação SVR, o valor da tensão pode ser controlado dentro do intervalo ideal de 10 a 10,7 kV. Após a compensação de reativos, o fator de potência nesta área é tão alto quanto 0,95, alcançando o efeito de compensação ideal. No entanto, quando o capacitor de potência reativa é colocado em operação em larga escala, a tensão é relativamente baixa, geralmente abaixo de 9 kV.
3.2 Aplicação na Linha BC
O comprimento da linha BC é de 20,5 km, o comprimento total da linha é de 174 km e o tipo de condutor utilizado é relativamente especial (LGJ-50). Ainda existem muitas linhas secundárias na linha principal. O fator de potência antes da compensação de reativos da linha é de aproximadamente 0,88, portanto, o regulador de tensão automático de alimentação SVR é instalado nesta linha. Após 1 ano de operação, a taxa de conformidade de tensão do terminal de entrada do equipamento está próxima de 100% e a tensão do terminal de saída também está totalmente qualificada.
Com a adição do equipamento de regulação de tensão de alimentação SVR, a qualidade da tensão de todo o sistema aumentou significativamente. A partir da curva de tensão medida, pode-se ver que a tensão desta linha é a mais baixa entre 20:00 e 21:00, apenas 8,07 kV, abaixo de 90% da tensão nominal. Devido ao efeito do regulador de tensão de alimentação, a tensão de saída é de 9,68 kV e a amplitude de aumento de tensão é de 20,07%, atingindo o valor máximo de regulação de tensão de 20%.
3.3 Aplicação na Linha CD
O comprimento da linha principal da linha CD atinge 14 km, o comprimento total atinge 153,98 km e o tipo de condutor específico é LGJ-70. O fator de potência antes da compensação de reativos da linha atinge 0,9, portanto, o regulador de tensão automático SVR (modelo: SVR-2000/10-7) pode ser instalado no poste da linha. Após um ano de operação, a taxa de conformidade de tensão do terminal de entrada do equipamento está próxima de 100% e a tensão do terminal de saída também é muito padrão, atingindo 99,86%.
A adição do equipamento de regulação de tensão de alimentação SVR otimiza significativamente a qualidade da tensão, mas o nível de tensão no terminal de entrada é ligeiramente insuficiente para atender plenamente ao padrão de 100%. A partir da curva de tensão observada, pode-se ver que existem dois períodos distintos de queda de tensão na linha CD naquele dia: 8:00~10:00 e 19:00~21:00. Os valores de tensão de entrada estão todos abaixo de 9 kV. Durante este período, a tensão às 20:00 atinge o menor valor, apenas 7,77 kV (apenas 78% da tensão nominal). O uso do regulador de tensão de alimentação SVR pode promover a equilíbrio e estabilidade da tensão.
No entanto, a tensão de saída às 20:00 atinge 8,82 kV, ainda em estado de baixa tensão. A amplitude de aumento de tensão do equipamento é de 12,51%, praticamente atingindo o valor padrão de 15%. A partir da análise do status e efeito real de operação dos reguladores de tensão de alimentação acima, mesmo quando se encontra com valores extremos, a amplitude de aumento de tensão pode atender ao padrão, portanto, pode-se concluir que os reguladores de tensão selecionados são qualificados.
4. Vantagens e Benefícios do Equipamento de Regulação Automática de Tensão de Alimentação SVR
Este equipamento de regulação de tensão realiza principalmente o controle estável da tensão de saída ajustando a relação de transformação do autotransformador trifásico. Na aplicação prática, apresenta as seguintes vantagens:
Pode realizar completamente a regulação de tensão automática, eficiente e sob carga.
O transformador em si adota um autotransformador trifásico estrelado, que tem grande capacidade e volume relativamente pequeno, e pode ser erguido em postes duplos.
O intervalo de regulação de tensão geralmente está entre -10% e 20%, podendo atender aos requisitos de tensão. De acordo com a análise teórica e cálculos relevantes, o regulador de tensão automático de alimentação SVR pode ser instalado de acordo com as características específicas e condições reais das linhas em diferentes seções. Após a instalação deste regulador de tensão, a tensão pode ser ajustada flexivelmente para 10,5 kV.
Um grande número de exemplos práticos comprovam que o conjunto completo de equipamentos de regulação automática de tensão SVR para alimentadores tem um alto grau de automação e funções inteligentes, podendo rastrear dinamicamente as flutuações da tensão de entrada, garantindo assim o desempenho relativamente estável da tensão de saída constante, e superando efetivamente o problema de baixa tensão. Após a instalação do equipamento de regulação de tensão SVR na linha de baixa tensão, comparado à construção de uma nova subestação, a substituição dos condutores pode controlar efetivamente o investimento de capital, controlando assim a tensão da linha de forma eficaz, além de atender às exigências dos departamentos nacionais relevantes, trazendo melhores benefícios sociais e econômicos.
Quando a carga da linha permanece constante, aumentando a tensão da linha, a corrente da linha é controlada efetivamente, controlando assim em grande medida a perda de energia, melhorando a eficiência de transmissão de energia e finalmente alcançando o objetivo de economia de energia e redução de perdas. Comparado à construção de uma nova subestação, o regulador de tensão SVR controla efetivamente o uso de capital através da atualização dos condutores, aumentando assim a tensão de toda a linha do sistema, o que atende às normas da indústria nacional relevante, alcançando benefícios econômicos ideais e também trazendo certos benefícios sociais. Quando a carga da linha permanece estável, aumentando a tensão da linha, a corrente da linha pode ser controlada efetivamente, controlando assim a perda de energia em certo grau, alcançando o objetivo de economia de energia e redução de perdas, mantendo os benefícios econômicos da empresa de fornecimento de energia e suprimindo efetivamente sua perda econômica, melhorando assim o benefício econômico geral.
5.Conclusão
Em áreas com espaço limitado para o desenvolvimento da carga, pouca disposição de fontes de energia, grande raio de abastecimento, perda de linha grave, carga pesada e sem planos para uma nova subestação de 35 kV no futuro próximo, é apropriado instalar o equipamento de regulação automática de tensão SVR para alimentadores para controlar os problemas de operação do sistema. Isso não só pode controlar eficientemente o problema de qualidade de tensão, como também minimizar a perda de linha, obtendo assim benefícios econômicos e sociais ideais. A aplicação deste equipamento também pode controlar efetivamente os custos, melhorar a eficiência operacional do sistema de energia e criar benefícios sociais ideais.
