Istraživanje primene automatskog regulatora napona SVR na linijama od 10 kV u upravljanju niskim naponom

Sa lokalnim razvojem i prenosom industrije, sve više preduzeća ulaže i gradi fabrike u manje razvijenim oblastima. Međutim, zbog nezrelog razvoja električnog opterećenja i nepotpunih pratećih infrastrukturnih objekata, poput distribucijskih mreža, novo dodato opterećenje može biti povezano samo sa postojećim ruralnim električnim mrežama. Distribucijske mreže u ruralnim područjima karakterišu rasute opterećenje, male dimenzije žica i preveliki radius snabdevanja strujom.

Povezivanje novododatog velikog kapaciteta na kraj linije može dovesti do niske napona na liniji i prekomernih gubitaka sistema, što utiče na ekonomske benefite celog sistema. Primena SVR automatskog regulatora napona na niskonaponsko tretiranje distribucijskih mreža može pravilno poboljšati kvalitet rada distribucijskog sistema, time osiguravajući bezbednost snabdevanja strujom i ispunjavajući potrebu za povezivanjem novododatog opterećenja.

1.Princip rada SVR automatskog regulatora napona

SVR oprema za automatsku regulaciju napona je visoko automatizovani uređaj za regulaciju napona koji može automatski prilagoditi izlazni napon. To je trofazni samopreključivac. Trenutno, većina proizvoda može automatski prilagoditi napon u opsegu od -20% do 20%. Ova oprema se može instalirati u krugu isporuke, bilo u srednjem položaju ili u niskonaponskoj zoni, kako bi efektivno regulisala i značajno kontrolisala napon na liniji, tako osiguravajući korisnicima siguran i stabilan napon. Ova oprema obično uključuje tri glavne komponente, konkretno: trofazni samopreključivac, trofazni tap changer pod opterećenjem i pametni kontroler.

1.1 Trofazni samopreključivac

Oprema za trofazni samopreključivac uglavnom se sastoji od tri dela: serijalne bobine, paralelne bobine i kontrolne bobine. Između ove tri bobine, serijalna bobina uključuje bobine sa nekoliko kontaktnih tačaka, koje su sve serijalno spojene između ulaznog i izlaznog kraja kroz svaki kontakt tap changera pod opterećenjem. Odnos napona samopreključivača može se prilagoditi promenom pozicije kontaktne tačke, kako bi se pravilno prilagodio napon. Trofazna paralelna bobina je zajednička bobina, koja sama po sebi predstavlja magnetno polje koje se može koristiti za prenos energije. Kontrolna bobina može pružiti nužnu energetsku podršku za rad kontrolera i takođe pružiti uzorak signala.

1.2 Trofazni tap changer pod opterećenjem

Trofazni tap changer pod opterećenjem je specijalni prekidni uređaj koji može prebacivati kontakte čak i pod opterećenjem. Broj stupnjeva tap changera treba da se postavi u potpunosti uzimajući u obzir vreme trajanja tap changera i standard preciznosti regulacije napona korisnika, što obično uključuje sedam i devet stupnjeva.

1.3 Pametni kontroler

Ovaj uređaj je glavno odgovoran za prikupljanje podataka o naponu koji sistem šalje, upoređivanje ovih podataka sa podešenom vrednošću, a zatim davanje odgovarajućih naredbi za kontrolu tap changera pod opterećenjem kako bi se implementirale operacije regulacije napona. Princip rada ove opreme prikazan je na Slici 1.

Na Slici 1, A je ulazni terminal, uglavnom povezan sa izvorom struje; a je izlazni terminal, uglavnom povezan sa opterećenjem. Pametni kontroler može detektovati napon na izlaznom terminalu i uporediti ga sa referentnim naponom. Kada napon na izlaznom terminalu odstupi od referentnog opsega, kontroler će odložiti rad. Ako trajanje odgode i interval između radova ispunjavaju relevantne zahteve, kontroler će poslati naredbu tap changeru pod opterećenjem kako bi kontrolisao rotaciju motora unutar tap changera, time pokrećući tap changer da prebaci kontaktne tačke. Time se prilagođava odnos napona transformatora kako bi se ostvarila ciljana automatska regulacija napona pod opterećenjem. Oprema za automatsku regulaciju napona SVR feeder koristi mod sa tri ulaza i tri izlaza, odgovarajući tri faze 10 kV feedera, i ostvaruje cilj putem operacije prekidnice za regulaciju napona. Ova oprema ne zauzima veliku površinu (obično manje od 10 m²) i je lakša i bezbednija za lokaciju.

2. Karakteristike SVR feeder automatskog regulatora napona

• Ekonomska i efikasna: Trošak montaže jednog uređaja za regulaciju napona iznosi oko 500.000 juna, što je relativno nisko i pristupačno. Budući da oprema koristi princip rada samopreključivača, može postići bolji efekat regulacije napona, dostizajući cilj ekonomije i visoke efikasnosti.

• Visoka preciznost prilagođavanja: Trenutno, najčešće opreme uključuju 7-stupnjeve i 9-stupnjeve opreme za automatsku regulaciju napona pod opterećenjem, a opseg regulacije napona pojedinog stupnja može doseći do -4% do 4%, čime se prilagođavanje čini preciznijim i efikasnijim, što je praktično za prilagođavanje napona pod različitim radnim uslovima.

• Visoka fleksibilnost rada: Budući da se oprema za automatsku regulaciju napona SVR feeder obično povezuje sa feederom u obliku omičnog serijalnog spoja, može se lako isključiti iz rada kad je potrebno, a njegova funkcija regulacije napona takođe se može isključiti.

• Niski gubitci bez opterećenja: Ova oprema uglavnom koristi strukturu samopreključivača, koja ne proizvodi velike gubitke bez opterećenja. Može efikasno prilagoditi različite vrhunske perioda potrošnje struje u ruralnim područjima, posebno neke perioda van vrhu, time efikasno sprečavajući probleme sa gubitcima bez opterećenja.

• Budući da se regulator napona instalira u serijskom spoju sistemske linije, feeder ne može raditi u stanju preopterećenja, tako da tok struje feeder-a premaši maksimalnu snagu opreme, što može dovesti do oštećenja opreme.

3. Primena SVR line automatskog regulatora napona u niskonaponskom upravljanju 10 kV linija

Trenutno, SVR uređaji za automatsko regulisanje napona su instalirani na linijama od 10 kV. Na primeru AB, BC i CD linija, analizira se primena SVR regulatora napona. Svaka linija prenosi opterećenje ruralne mreže. Ukupna dužina linije je dugačka, na glavnoj liniji postoji mnogo ogranaka, a opterećenje u celoj liniji nije ravnomerno raspoređeno. U nastavku se analiziraju promene nakon dodavanja uređaja za automatsko regulisanje napon na svakoj liniji.

3.1 Primena na AB liniji

U AB delu linije distribucijske mreže od 10 kV, dužina glavne linije iznosi 24 km, ukupna dužina linije iznosi 117,01 km, a tip vodnika je LGJ-70. Dužina premašuje standardnu dužinu, a na glavnoj liniji postoji mnogo ogranaka. Pre kompenzacije reaktivne snage, faktor snage linije iznosi oko 0,9. Radi automatskog podešavanja napona i racionalnog rasporeda električne energije, sistem linije je opremljen sa SVR uređajima za automatsko regulisanje napon.

Nakon godinu dana rada, stopa usklađenosti napona na ulaznom delu uređaja dostiže 97,85%, a stopa kvalifikacije napona na izlaznom delu iznosi 100%. Dodavanjem SVR regulatora napona, kvalitet napona može biti značajno optimizovan. U određenom mesecu, posmatrajući različite referentne tačke, ulazni i izlazni napon imaju svoje trendove promene.

Iz statističkog grafikona se vidi da napon na AB liniji dostiže najnižu vrednost u 9h, ispod 90% nominalnog napona. Pod dejstvom uređaja za regulisanje napona, izlazni napon iznosi 10,02 kV, a amplituda podizanja napona iznosi oko 19,86%. Pod dejstvom SVR regulatora napona, vrednost napona može biti kontrolisana unutar idealnog standardnog opsega od 10 do 10,7 kV. Nakon kompenzacije reaktivne snage, faktor snage u ovoj zoni iznosi čak i 0,95, što omogućava idealan efekat kompenzacije. Međutim, kada se reaktivni kondenzator masovno upotrebljava, napon je relativno nizak, obično ispod 9 kV.

3.2 Primena na BC liniji

Dužina BC linije iznosi 20,5 km, ukupna dužina linije iznosi 174 km, a koristi se relativno specifičan tip vodnika (LGJ-50). Na glavnoj liniji i dalje postoji mnogo ogranaka. Faktor snage pre kompenzacije reaktivne snage linije iznosi oko 0,88, stoga je na ovoj liniji instaliran SVR automatizovani regulator napona. Nakon godinu dana rada, stopa usklađenosti napona na ulaznom delu uređaja približno iznosi 100%, a napon na izlaznom delu je takođe potpuno kvalifikovan.

Nakon dodavanja SVR regulatora napona, kvalitet napona celine sistema se značajno povećao. Iz merenog naponskog kriva se može videti da je napon na ovoj liniji najniži u periodu od 20h do 21h, samo 8,07 kV, ispod 90% nominalnog napona. Zahvaljujući dejstvu regulatora napona, izlazni napon iznosi 9,68 kV, a amplituda podizanja napona iznosi 20,07%, dostižući maksimalnu standardnu vrednost regulacije napona od 20%.

3.3 Primena na CD liniji

Dužina glavne linije CD linije iznosi 14 km, ukupna dužina iznosi 153,98 km, a specifičan tip vodnika je LGJ-70. Faktor snage pre kompenzacije reaktivne snage linije iznosi 0,9, stoga se na tornjevima linije može instalirati SVR automatizovani regulator napona (model: SVR-2000/10-7). Nakon godinu dana rada, stopa usklađenosti napona na ulaznom delu uređaja približno iznosi 100%, a napon na izlaznom delu je takođe veoma standardan, dostiže 99,86%.

Dodavanjem SVR regulatora napona, kvalitet napona se značajno optimizuje, ali nivo napona na ulaznom delu je blizu, ali ne dovoljan da se potpuno ispuni 100% standard. Iz merenog naponskog kriva se može videti da postoje dva jasna perioda pada napona na CD liniji tog dana: 8h-10h i 19h-21h. Vrednosti ulaznog napona su ispod 9 kV. Tog perioda, u 20h, napon dostiže najnižu vrednost, samo 7,77 kV (samo 78% nominalnog napona). Upotrebom SVR regulatora napona, napon se može povećati i stabilizovati.

Međutim, izlazni napon u 20h iznosi 8,82 kV, što je i dalje stanje niskog napona. Amplituda podizanja napona uređaja iznosi 12,51%, skoro dosegla standardnu vrednost od 15%. Analiza stvarnog stanja rada i efekta gore navedenih regulatora napona pokazuje da, čak i kada se suoči sa ekstremnim vrednostima, amplituda podizanja napona može da ispunjava standard, stoga se može zaključiti da su izabrani regulatori napona kvalitetni.

4. Prednosti i koristi SVR uređaja za automatsko regulisanje napona

Ovi uređaji za regulisanje napona uglavnom ostvaruju stabilno kontrolisanje izlaznog napona prilagođavanjem transformacionog odnosa trofaznog avtotransformatora. U praktičnoj primeni, pokazuju sledeće prednosti:

• Potpuno mogu da ostvare automatsko, efikasno i pod opterećenjem regulisanje napona.

• Sam avtotransformator koristi zvezdasti spoj, ima veliku kapacitet i relativno malu zapreminu, te se može postaviti na dvostruke tornjeve.

• Opseg regulacije napona obično iznosi između -10% i 20%, što može da zadovolji zahteve za naponom. Prema relevantnoj teorijskoj analizi i računanju, SVR automatizovani regulator napona može biti instaliran prema specifičnim karakteristikama i stvarnim uslovima linija u različitim delovima. Nakon instalacije ovog regulatora, napon se može fleksibilno podešavati na 10,5 kV.

Veliki broj praktičnih primera pokazuje da kompletna oprema za automatizovano regulisanje napona na SVR feeder ima visok stepen automatizacije i inteligentnih funkcija, može dinamički pratiti fluktuacije ulaznog napona, čime se osigurava relativno stabilna performansa konstantnog izlaznog napona, i efikasno prevazilažu problemi niskog napona. Nakon instalacije opreme za regulisanje napona SVR na niskonaponskoj liniji, u poređenju sa izgradnjom nove podstajnice, zamena vodilja može efikasno kontrolisati kapitalne investicije, čime se efikasno kontrolira napon na liniji, odgovara relevantnim nacionalnim organima, što donosi bolje društvene i ekonomske prednosti.

Kada se opterećenje linije ne menja, povećanjem napona na liniji, efikasno se kontrolira struja na liniji, čime se značajno kontroliraju gubitci na liniji, poboljšava se efikasnost prenosa energije, i konačno se postiže cilj štednje energije i smanjenja gubitaka. U poređenju sa izgradnjom nove podstajnice, regulator napona SVR efikasno kontrolira upotrebu kapitala ažuriranjem vodilja, tako da se poveća napon cele sistemske linije, što ispunjava relevantne nacionalne industrijske propise, postiže idealne ekonomske prednosti, i donosi određene društvene prednosti. Kada je opterećenje linije stabilno, povećanjem napona na liniji, struja na liniji može biti efikasno kontrolisana, čime se do neke mere kontroliraju gubitci na liniji, postiže se cilj štednje energije i smanjenja gubitaka, održavaju se ekonomske prednosti elektroenergetske kompanije, i efikasno se suzbijaju njene ekonomske gubitke, čime se poboljšava ukupna ekonomija.

5.Zaključak

U područjima sa ograničenim prostorom za razvoj opterećenja, malim brojem raspoređivanja izvora energije, velikim radijusom snabdevanja, ozbiljnim gubitcima na liniji, teškim opterećenjem, i bez planiranja 35 kV podstajnice u bliskoj budućnosti, prikladno je instalirati opremu za automatizovano regulisanje napona na SVR feeder kako bi se kontrolisali sistemske operativne probleme. Ovo ne samo da efikasno kontrolira problem kvaliteta napona, već i minimizira gubitke na liniji, kako bi se dobile idealne ekonomske i društvene prednosti. Primena ove opreme može takođe efikasno kontrolirati troškove, poboljšati efikasnost rada elektroenergetske mreže, i stvoriti idealne društvene prednosti.