Исследование применения автоматического регулятора напряжения SVR на линиях 10 кВ в системе управления низким напряжением

С развитием местной экономики и промышленного переноса все больше предприятий инвестируют и строят заводы в малообеспеченных районах. Однако из-за незрелости развития электрической нагрузки и неполного комплекта сопутствующих объектов, таких как распределительные сети, новая нагрузка может быть подключена только к существующим сельским линиям электропередачи. Линии распределительной сети в сельской местности характеризуются разбросанной нагрузкой, малым диаметром проводов и чрезмерно большим радиусом питания.

Подключение новых мощных нагрузок к концу линии может привести к низкому напряжению на линии и чрезмерным потерям в системе, что влияет на экономическую эффективность всей системы. Применение автоматического регулятора напряжения SVR для обработки низкого напряжения на линиях распределительной сети может улучшить качество работы системы распределения, обеспечивая безопасность электроснабжения и удовлетворяя потребность в подключении новых нагрузок.

1. Принцип работы автоматического регулятора напряжения SVR

Оборудование автоматического регулирования напряжения SVR является высокостепенной автоматической системой регулирования напряжения, которая может автоматически корректировать выходное напряжение. Это трехфазный автотрансформатор. На данном этапе большинство продуктов могут автоматически регулировать напряжение в пределах от -20% до 20%. Это оборудование можно установить в цепи питания, либо в средней позиции, либо в зоне низкого напряжения, чтобы эффективно регулировать и значительно контролировать напряжение на линии, обеспечивая предоставление безопасного и стабильного напряжения пользователям. Оборудование обычно состоит из трех основных компонентов, а именно: трехфазный автотрансформатор, трехфазный регулятор напряжения под нагрузкой и интеллектуальный контроллер.

1.1 Трехфазный автотрансформатор

Оборудование трехфазного автотрансформатора состоит из трех частей: последовательная обмотка, параллельная обмотка и обмотка управления. Среди этих трех обмоток, последовательная обмотка включает в себя несколько выводов, которые соединены последовательно между входом и выходом через каждый контакт регулятора напряжения под нагрузкой. Соотношение напряжений автотрансформатора можно изменять, меняя положение вывода, чтобы рационально регулировать напряжение. Трехфазная параллельная обмотка является общим контуром, который сам по себе представляет собой магнитное поле, которое можно использовать для передачи энергии. Обмотка управления может предоставлять необходимую энергию для работы контроллера, а также обеспечивать сигналы для выборки.

1.2 Трехфазный регулятор напряжения под нагрузкой

Трехфазный регулятор напряжения под нагрузкой — это специальное коммутационное устройство, которое может переключать контакты даже при наличии нагрузки. Количество ступеней регулятора должно устанавливаться с учетом срока службы регулятора и стандартов точности регулирования напряжения пользователем, что обычно включает семь и девять ступеней.

1.3 Интеллектуальный контроллер

Это устройство главным образом отвечает за сбор данных о напряжении, передаваемых системой, сравнение этих данных с заданным значением, и затем выдачу соответствующих команд для контроля регулятора напряжения под нагрузкой, чтобы выполнить операции по регулированию напряжения. Принцип работы этого оборудования показан на рисунке 1.

На рисунке 1, A — это входной терминал, который в основном подключен к источнику питания; a — это выходной терминал, который в основном подключен к нагрузке. Интеллектуальный контроллер может определить напряжение на выходном терминале и сравнить его с эталонным напряжением. Когда напряжение на выходном терминале отклоняется от эталонного диапазона, контроллер будет работать с задержкой. Если время задержки и интервал работы соответствуют соответствующим требованиям, контроллер отправит команду регулятору напряжения под нагрузкой, чтобы контролировать вращение двигателя в регуляторе напряжения под нагрузкой, таким образом, приводя к переключению между выводами.

Это позволяет изменять соотношение напряжений трансформатора, достигая цели автоматического регулирования напряжения под нагрузкой. Оборудование автоматического регулирования напряжения SVR использует режим трех входов и трех выходов, соответствующий соответственно трем фазам 10 кВ линии питания, и достигает целей через переключение оборудования регулирования напряжения. Это оборудование не занимает много места (обычно менее 10 м²) и более удобно и безопасно в размещении.

2. Характеристики автоматического регулятора напряжения SVR

• Экономичность и эффективность: стоимость сборки одного устройства регулятора напряжения составляет около 500 000 юаней, что относительно низко и доступно. Поскольку оборудование использует принцип работы автотрансформатора, оно может достичь лучшего эффекта регулирования напряжения, тем самым достигая цели экономичности и высокой эффективности.

• Высокая точность регулирования: в настоящее время наиболее распространенные устройства включают 7-ступенчатые и 9-ступенчатые устройства автоматического регулирования напряжения, и диапазон регулирования напряжения одной ступени может достигать от -4% до 4%, что делает регулирование более точным и эффективным, удобным для регулирования напряжения в различных условиях работы.

• Высокая гибкость эксплуатации: поскольку оборудование автоматического регулирования напряжения SVR обычно подключается к линии питания в обходном последовательном режиме, его можно легко вывести из эксплуатации при необходимости, и функцию регулирования напряжения также можно отключить.

• Низкие потери при холостом ходе: это оборудование в основном использует структуру автотрансформатора, которая не создает больших потерь при холостом ходе. Оно может эффективно адаптироваться к различным периодам пикового потребления электроэнергии в сельской местности, особенно во время некоторых периодов спада, что эффективно предотвращает проблемы потерь при холостом ходе.

• Поскольку регулятор напряжения установлен в системной линии последовательно, линия питания не может работать в режиме перегрузки, так как поток мощности линии питания превышает максимальную мощность оборудования, что может привести к повреждению оборудования.

3. Применение автоматического регулятора напряжения SVR в управлении низким напряжением 10 кВ линий

В настоящее время на линиях 10 кВ установлены автоматические регуляторы напряжения SVR. На примере линий AB, BC и CD анализируется применение регуляторов напряжения SVR. Каждая линия обслуживает сельские электрические сети. Общая длина линии большая, на главной линии много ответвлений, и нагрузка по всей линии распределена неравномерно. Далее анализируются изменения после установки автоматических регуляторов напряжения на каждой линии.

3.1 Применение на линии AB

На участке AB 10-киловольтной распределительной сети длина основной линии составляет 24 км, общая длина линии — 117,01 км, тип проводника — LGJ-70. Её длина превышает установленные стандарты, на основной линии много ответвлений. До компенсации реактивной мощности коэффициент мощности линии составляет около 0,9. Для автоматической регулировки напряжения линии и рационального распределения электроэнергии в системную линию установлено оборудование для автоматической регулировки напряжения SVR. 

После года эксплуатации оборудования уровень соответствия напряжения на входе достиг 97,85%, а уровень соответствия напряжения на выходе — 100%. Установка оборудования для регулировки напряжения SVR значительно улучшает качество напряжения. В определённый месяц, наблюдая за различными точками отсчёта, можно заметить, что входное и выходное напряжение имеют свои тенденции изменения. 

Согласно статистическим данным, напряжение на линии AB достигает минимального значения в 9:00, что ниже 90% номинального напряжения. Под воздействием оборудования для регулировки напряжения выходное напряжение составляет 10,02 кВ, а амплитуда повышения напряжения составляет около 19,86%. Под управлением регулятора напряжения SVR значение напряжения можно контролировать в идеальном диапазоне 10-10,7 кВ. После компенсации реактивной мощности коэффициент мощности в этом районе достигает 0,95, что позволяет достичь идеального эффекта компенсации. Однако, когда конденсаторы реактивной мощности вводятся в работу в больших объёмах, напряжение относительно низкое, обычно ниже 9 кВ.

3.2 Применение на линии BC

Длина линии BC составляет 20,5 км, общая длина линии — 174 км, используется относительно специфический тип проводника (LGJ-50). На основной линии также много ответвлений. Коэффициент мощности до компенсации реактивной мощности линии составляет около 0,88, поэтому на этой линии установлен автоматический регулятор напряжения SVR. После года эксплуатации уровень соответствия напряжения на входе оборудования близок к 100%, а напряжение на выходе также полностью соответствует требованиям. 

После установки оборудования для регулировки напряжения SVR качество напряжения во всей системе значительно улучшилось. Из измеренной кривой напряжения видно, что напряжение на этой линии достигает минимального значения в период с 20:00 до 21:00, составляя всего 8,07 кВ, что ниже 90% номинального напряжения. Благодаря воздействию регулятора напряжения, выходное напряжение составляет 9,68 кВ, а амплитуда повышения напряжения составляет 20,07%, достигая максимального стандарта регулирования напряжения 20%.

3.3 Применение на линии CD

Длина основной линии CD составляет 14 км, общая длина линии — 153,98 км, конкретный тип проводника — LGJ-70. Коэффициент мощности до компенсации реактивной мощности линии составляет 0,9, поэтому на опорах линии можно установить автоматический регулятор напряжения SVR (модель: SVR-2000/10-7). После года эксплуатации уровень соответствия напряжения на входе оборудования близок к 100%, а напряжение на выходе также очень стандартное, достигая 99,86%. 

Установка оборудования для регулировки напряжения SVR значительно улучшает качество напряжения, но уровень напряжения на входе немного недостаточен, чтобы полностью соответствовать стандарту 100%. Из наблюдаемой кривой напряжения видно, что на линии CD в этот день есть два явных периода снижения напряжения: с 8:00 до 10:00 и с 19:00 до 21:00. Значения входного напряжения в эти периоды ниже 9 кВ. В 20:00 напряжение достигает минимального значения, составляя всего 7,77 кВ (всего 78% от номинального напряжения). Использование регулятора напряжения SVR способствует равномерному и стабильному напряжению. 

Однако выходное напряжение в 20:00 достигает 8,82 кВ, что всё ещё является состоянием низкого напряжения. Амплитуда повышения напряжения оборудования составляет 12,51%, что практически достигает стандартного значения 15%. Из анализа фактического состояния и эффективности работы вышеупомянутых регуляторов напряжения можно сделать вывод, что даже при встрече с экстремальными значениями амплитуда повышения напряжения соответствует стандартам, следовательно, выбранные регуляторы напряжения являются качественными.

4. Преимущества и выгоды от использования оборудования для автоматической регулировки напряжения SVR

Это оборудование для регулировки напряжения обеспечивает стабильное управление выходным напряжением путём изменения коэффициента трансформации трёхфазного автотрансформатора. В практическом применении оно обладает следующими преимуществами: 

• Полностью реализует автоматическую, эффективную и регулировку напряжения под нагрузкой. 

• Сам автотрансформатор выполнен по схеме звезда, имеет большую мощность и относительно малый объём, может быть установлен на двух опорах. 

• Диапазон регулировки напряжения обычно составляет от -10% до 20%, что удовлетворяет требованиям к напряжению. Согласно теоретическому анализу и расчётам, автоматический регулятор напряжения SVR может быть установлен в соответствии с конкретными характеристиками и условиями различных участков линий. После установки этого регулятора напряжение можно гибко регулировать до 10,5 кВ. 

Большое количество практических примеров доказывает, что комплект оборудования для автоматического регулирования напряжения на линии SVR обладает высокой степенью автоматизации и интеллектуальных функций, способен динамически отслеживать колебания входного напряжения, тем самым обеспечивая относительно стабильные характеристики постоянного выходного напряжения и эффективно преодолевая проблему низкого напряжения. После установки оборудования для регулирования напряжения SVR на линии низкого напряжения, по сравнению с строительством новой подстанции, замена проводников может эффективно контролировать капитальные вложения, тем самым эффективно контролируя напряжение на линии, а также отвечая требованиям соответствующих государственных органов, что приносит лучшие социальные и экономические выгоды.

При постоянной нагрузке на линию, увеличение напряжения на линии эффективно контролирует ток на линии, что значительно контролирует потери на линии, улучшает эффективность передачи электроэнергии и, в конечном итоге, достигает цели энергосбережения и снижения потерь. По сравнению со строительством новой подстанции, регулятор напряжения SVR эффективно контролирует использование капитала путем обновления проводников, что позволяет повысить напряжение всей системы, что соответствует соответствующим государственным отраслевым нормативам, достигает идеальной экономической выгоды, а также приносит определенные социальные выгоды. При стабильной нагрузке на линию, увеличение напряжения на линии позволяет эффективно контролировать ток на линии, что в определенной степени контролирует потери на линии, достигая цели энергосбережения и снижения потерь, сохраняя экономические выгоды предприятия по электроснабжению и эффективно сдерживая его экономические потери, тем самым улучшая общую экономическую выгоду.

5. Заключение

В районах с ограниченным пространством для развития нагрузки, небольшим количеством источников питания, большим радиусом электроснабжения, серьезными потерями на линиях, большой нагрузкой и отсутствием планов по строительству подстанции 35 кВ в ближайшее время, целесообразно устанавливать оборудование для автоматического регулирования напряжения на линии SVR для контроля проблем в работе системы. Это не только эффективно решает проблему качества напряжения, но и минимизирует потери на линиях, чтобы получить идеальные экономические и социальные выгоды. Применение этого оборудования также может эффективно контролировать затраты, улучшать эффективность работы системы электроснабжения и создавать идеальные социальные выгоды.