การวิจัยประยุกต์ของอุปกรณ์ปรับแรงดันอัตโนมัติ SVR ในการบริหารจัดการแรงดันต่ำของสายส่งไฟฟ้า 10 kV

ด้วยการพัฒนาในท้องถิ่นและการย้ายฐานอุตสาหกรรม มีบริษัทเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ที่ลงทุนและตั้งโรงงานในพื้นที่ที่ไม่พัฒนา แต่เนื่องจากการพัฒนาภาระทางไฟฟ้าที่ยังไม่สุกงอมและความไม่ครบถ้วนของสิ่งอำนวยความสะดวกสนับสนุนเช่นเครือข่ายจ่ายไฟ ภาระใหม่ที่เพิ่มขึ้นสามารถเชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าในชนบทที่มีอยู่เท่านั้น สายไฟฟ้าในชนบทมีลักษณะของภาระที่กระจาย ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางสายไฟเล็ก และรัศมีการจ่ายไฟที่ใหญ่เกินไป

การเชื่อมต่อภาระความจุมากที่เพิ่มขึ้นไปยังปลายสายอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าในสายต่ำและสูญเสียพลังงานในระบบสายเกินไป ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของระบบโดยรวม การใช้อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR ในการจัดการแรงดันไฟฟ้าต่ำของสายไฟฟ้าจ่ายสามารถปรับปรุงคุณภาพการดำเนินงานของระบบเครือข่ายจ่ายไฟได้อย่างเหมาะสม ทำให้มั่นใจในความปลอดภัยของการจ่ายไฟและตอบสนองความต้องการในการเชื่อมต่อภาระใหม่

1. หลักการทำงานของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR

อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR เป็นอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าที่มีระดับการควบคุมอัตโนมัติสูง สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าที่ออกได้โดยอัตโนมัติ เป็นหม้อแปลงอัตโนมัติแบบสามเฟส ในขณะนี้ส่วนใหญ่ของผลิตภัณฑ์สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าได้ในช่วง -20% ถึง 20% อุปกรณ์นี้สามารถติดตั้งในวงจรป้อน ทั้งในตำแหน่งกลางหรือในพื้นที่แรงดันต่ำ เพื่อปรับและควบคุมแรงดันไฟฟ้าในสายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจในการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัยและมั่นคงแก่ผู้ใช้ อุปกรณ์นี้มักประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วน คือ หม้อแปลงอัตโนมัติแบบสามเฟส ตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าภายใต้โหลด และตัวควบคุมอัจฉริยะ

1.1 หม้อแปลงอัตโนมัติแบบสามเฟส

อุปกรณ์หม้อแปลงอัตโนมัติแบบสามเฟสประกอบด้วยส่วนสำคัญสามส่วน คือ ขดลวดอนุกรม ขดลวดขนาน และขดลวดควบคุม ในบรรดาขดลวดทั้งสามนี้ ขดลวดอนุกรมประกอบด้วยขดลวดหลายจุดต่อ ซึ่งเชื่อมต่อกันระหว่างด้านเข้าและด้านออกผ่านแต่ละตัวต่อของตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าภายใต้โหลด สามารถปรับอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงอัตโนมัติโดยการเปลี่ยนตำแหน่งจุดต่อ เพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม ขดลวดขนานแบบสามเฟสเป็นขดลวดที่ใช้ร่วมกัน เป็นสนามแม่เหล็กที่สามารถใช้ในการส่งพลังงาน ขดลวดควบคุมสามารถให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานของตัวควบคุมและยังให้สัญญาณตัวอย่าง

1.2 ตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าภายใต้โหลดแบบสามเฟส

ตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าภายใต้โหลดแบบสามเฟสเป็นอุปกรณ์สลับที่พิเศษ สามารถสลับตัวต่อได้แม้ในสภาพที่มีโหลด จำนวนระดับของตัวเปลี่ยนก๊อกควรกำหนดโดยคำนึงถึงอายุการใช้งานของตัวเปลี่ยนก๊อกและมาตรฐานความถูกต้องในการปรับแรงดันไฟฟ้าของผู้ใช้ โดยทั่วไปจะมีเจ็ดระดับและเก้าระดับ

1.3 ตัวควบคุมอัจฉริยะ

อุปกรณ์นี้มีหน้าที่หลักในการรวบรวมข้อมูลแรงดันไฟฟ้าที่ส่งมาจากระบบ เปรียบเทียบข้อมูลนี้กับค่าที่ตั้งไว้ และจากนั้นส่งคำสั่งที่เหมาะสมเพื่อควบคุมตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าภายใต้โหลดในการดำเนินการปรับแรงดันไฟฟ้า หลักการทำงานของอุปกรณ์นี้แสดงในรูปที่ 1

ในรูปที่ 1 A เป็นด้านเข้า เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเป็นหลัก a เป็นด้านออก เชื่อมต่อกับภาระเป็นหลัก ตัวควบคุมอัจฉริยะสามารถตรวจจับแรงดันไฟฟ้าที่ด้านออกและเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ด้านออกเบี่ยงเบนออกจากช่วงอ้างอิง ตัวควบคุมจะทำงานหลังจากรอเวลา หากระยะเวลาการรอและช่วงการดำเนินการตรงตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง ตัวควบคุมจะส่งคำสั่งไปยังตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าภายใต้โหลดเพื่อควบคุมการหมุนของมอเตอร์ในตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้า ทำให้ตัวเปลี่ยนก๊อกไฟฟ้าสลับระหว่างจุดต่อ

การนี้ปรับอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงเพื่อบรรลุเป้าหมายในการปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติภายใต้โหลด อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR ใช้วิธีการสามทางเข้าและสามทางออก ตรงกับเฟสของสายป้อน 10 กิโลโวลต์ตามลำดับ และบรรลุเป้าหมายผ่านการดำเนินการสลับของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าที่วงจรป้อน อุปกรณ์นี้ไม่ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ (โดยทั่วไปน้อยกว่า 10 ตารางเมตร) และสะดวกและปลอดภัยในการตั้งวาง

2. คุณสมบัติของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR สำหรับสายป้อน

• ประหยัดและมีประสิทธิภาพ: ค่าใช้จ่ายในการประกอบอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าหนึ่งเครื่องประมาณ 500,000 หยวน ซึ่งค่อนข้างต่ำและราคาถูก ด้วยเหตุที่อุปกรณ์นี้ใช้หลักการทำงานของหม้อแปลงอัตโนมัติ สามารถบรรลุผลการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ดี ทำให้บรรลุเป้าหมายของการประหยัดและมีประสิทธิภาพ

• ความแม่นยำในการปรับสูง: ปัจจุบัน อุปกรณ์ที่พบบ่อยที่สุดคืออุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติที่มีเจ็ดระดับและเก้าระดับ และช่วงการปรับแรงดันไฟฟ้าของระดับเดียวสามารถถึง -4% ถึง 4% ทำให้การปรับมีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น สะดวกในการปรับแรงดันไฟฟ้าภายใต้สภาพการทำงานต่าง ๆ

• การดำเนินการที่ยืดหยุ่นสูง: เนื่องจากอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR สำหรับสายป้อนทั่วไปเชื่อมต่อในรูปแบบอนุกรมที่แยกทาง สามารถนำออกจากการทำงานได้อย่างสะดวกเมื่อจำเป็น และยังสามารถปิดการทำงานของฟังก์ชันปรับแรงดันไฟฟ้าได้

• การสูญเสียภายใต้โหลดต่ำ: อุปกรณ์นี้ใช้โครงสร้างหม้อแปลงอัตโนมัติเป็นหลัก ไม่สร้างการสูญเสียที่ใหญ่ภายใต้โหลดต่ำ สามารถปรับตัวให้เหมาะสมกับช่วงเวลาการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในชนบทได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงสูงสุด ทำให้ป้องกันปัญหาการสูญเสียภายใต้โหลดต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• เนื่องจากอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าติดตั้งในสายระบบแบบอนุกรม สายป้อนไม่สามารถทำงานในภาวะโหลดเกินได้ เพราะกระแสไฟฟ้าในสายป้อนเกินกำลังสูงสุดของอุปกรณ์ อาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้

3. การใช้อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR ในการจัดการแรงดันไฟฟ้าต่ำของสาย 10 kV

ขณะนี้มีการติดตั้งอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR ในสายส่งไฟฟ้า 10 kV เช่น สาย AB สาย BC และสาย CD การใช้อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าในสายเหล่านี้ได้รับการวิเคราะห์ แต่ละสายส่งโหลดของระบบไฟฟ้าในชนบท ความยาวรวมของสายค่อนข้างยาว มีสายย่อยจำนวนมากบนสายหลัก และโหลดทั่วไปไม่กระจายอย่างสม่ำเสมอ ด้านล่างนี้วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงหลังจากเพิ่มอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติในแต่ละสาย

3.1 การใช้งานในสาย AB

ในส่วน AB ของสายส่งไฟฟ้า 10 kV ความยาวสายหลักคือ 24 กม. ความยาวสายรวมคือ 117.01 กม. และชนิดของสายนำคือ LGJ-70 ความยาวเกินมาตรฐานที่กำหนดและมีสายย่อยหลายสายบนสายหลัก ก่อนการชดเชยพลังงานฟาก แฟกเตอร์ของเส้นทางคือประมาณ 0.9 เพื่อทำการปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติและจัดสรรพลังงานไฟฟ้าอย่างเหมาะสม อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR ถูกติดตั้งในระบบสายส่ง

หลังจากอุปกรณ์ทำงานครบหนึ่งปี ความสอดคล้องของแรงดันที่ด้านขาเข้าของอุปกรณ์อยู่ที่ 97.85% และความสอดคล้องของแรงดันที่ด้านขาออกอยู่ที่ 100% การเพิ่มอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้า SVR สามารถเพิ่มคุณภาพแรงดันได้อย่างมาก ในเดือนหนึ่งๆ เมื่อมองที่จุดอ้างอิงต่างๆ แรงดันขาเข้าและขาออกมีแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของตนเอง

จากแผนภูมิสถิติพบว่าแรงดันของสาย AB ต่ำสุดที่เวลา 9:00 ซึ่งต่ำกว่า 90% ของแรงดันกำหนด ภายใต้การทำงานของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าขาออก แรงดันคือ 10.02 kV และมีการเพิ่มแรงดันประมาณ 19.86% ภายใต้การทำงานของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้า SVR ค่าแรงดันสามารถควบคุมให้อยู่ในช่วงมาตรฐานที่ต้องการ 10~10.7 kV หลังจากชดเชยพลังงานฟาก แฟกเตอร์ในพื้นที่นี้สูงถึง 0.95 ทำให้ได้ผลการชดเชยที่ดี แต่เมื่อตัวเก็บประจุฟากทำงานเป็นจำนวนมาก แรงดันจะต่ำโดยทั่วไปต่ำกว่า 9 kV

3.2 การใช้งานในสาย BC

ความยาวของสาย BC คือ 20.5 กม. ความยาวสายรวมคือ 174 กม. และชนิดของสายนำที่ใช้ค่อนข้างพิเศษ (LGJ-50) ยังคงมีสายย่อยจำนวนมากบนสายหลัก แฟกเตอร์ก่อนการชดเชยพลังงานฟากของสายคือประมาณ 0.88 ดังนั้นอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR ถูกติดตั้งบนสายส่งนี้ หลังจากทำงานครบหนึ่งปี ความสอดคล้องของแรงดันที่ด้านขาเข้าของอุปกรณ์ใกล้เคียง 100% และแรงดันที่ด้านขาออกก็ผ่านเกณฑ์

หลังจากเพิ่มอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้า SVR คุณภาพแรงดันของระบบทั้งหมดเพิ่มขึ้นอย่างมาก จากเส้นโค้งแรงดันที่วัดได้ พบว่าแรงดันของสายส่งนี้ต่ำสุดระหว่างเวลา 20:00~21:00 คือ 8.07 kV ซึ่งต่ำกว่า 90% ของแรงดันกำหนด เนื่องจากการทำงานของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้า แรงดันขาออกคือ 9.68 kV และมีการเพิ่มแรงดัน 20.07% ถึงระดับการปรับแรงดันสูงสุดที่ 20%

3.3 การใช้งานในสาย CD

ความยาวสายหลักของสาย CD คือ 14 กม. ความยาวสายรวมคือ 153.98 กม. และชนิดของสายนำเฉพาะคือ LGJ-70 แฟกเตอร์ก่อนการชดเชยพลังงานฟากของสายคือ 0.9 ดังนั้นอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR (รุ่น: SVR-2000/10-7) สามารถติดตั้งบนเสาสายส่งได้ หลังจากทำงานครบหนึ่งปี ความสอดคล้องของแรงดันที่ด้านขาเข้าของอุปกรณ์ใกล้เคียง 100% และแรงดันที่ด้านขาออกก็สูงถึง 99.86%

การเพิ่มอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้า SVR ทำให้คุณภาพแรงดันดีขึ้นอย่างมาก แต่ค่าแรงดันที่ด้านขาเข้ายังไม่เพียงพอที่จะสอดคล้อง 100% จากเส้นโค้งแรงดันที่สังเกตเห็น พบว่ามีช่วงแรงดันลดลงสองช่วงในสาย CD ในวันนั้น: 8:00~10:00 และ 19:00~21:00 ค่าแรงดันขาเข้าต่ำกว่า 9 kV ทั้งหมด ในช่วงนี้ แรงดันที่เวลา 20:00 ต่ำสุดคือ 7.77 kV (เพียง 78% ของแรงดันกำหนด) การใช้อุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้า SVR สามารถทำให้แรงดันสมดุลและเสถียร

แต่แรงดันขาออกที่เวลา 20:00 คือ 8.82 kV ซึ่งยังอยู่ในสถานะแรงดันต่ำ อัตราการเพิ่มแรงดันของอุปกรณ์คือ 12.51% ซึ่งแทบจะถึงค่ามาตรฐาน 15% จากการวิเคราะห์สภาพการทำงานและการผลลัพธ์จริงของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าดังกล่าว แม้ว่าจะเผชิญกับค่าสุดขั้ว อัตราการเพิ่มแรงดันก็สามารถสอดคล้องกับมาตรฐาน ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่าอุปกรณ์ปรับแรงดันที่เลือกมาเป็นไปตามมาตรฐาน

4. ข้อดีและประโยชน์ของอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ SVR

อุปกรณ์ปรับแรงดันนี้สามารถควบคุมแรงดันขาออกให้เสถียรโดยการปรับอัตราส่วนการแปลงของทรานส์ฟอร์เมอร์ออโต้สามเฟส ในทางปฏิบัติแสดงให้เห็นถึงข้อดีดังนี้:

• สามารถปรับแรงดันอัตโนมัติ อย่างมีประสิทธิภาพ และขณะโหลดได้อย่างสมบูรณ์

• ตัวทรานส์ฟอร์เมอร์เองใช้โครงสร้างออโต้ทรานส์ฟอร์เมอร์สามเฟสแบบสตาร์ มีกำลังสูงและขนาดค่อนข้างเล็ก สามารถติดตั้งบนเสาคู่ได้

• ช่วงการปรับแรงดันอยู่ระหว่าง -10% ถึง 20% สามารถตอบสนองความต้องการแรงดัน ตามการวิเคราะห์และคำนวณทางทฤษฎี SVR สามารถติดตั้งตามลักษณะและความเป็นจริงของสายส่งในส่วนต่างๆ หลังจากติดตั้งอุปกรณ์ปรับแรงดันนี้ แรงดันสามารถปรับให้เป็น 10.5 kV ได้อย่างยืดหยุ่น

ตัวอย่างที่ใช้งานจริงมากมายพิสูจน์ว่าอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติแบบ SVR ชุดสมบูรณ์มีระดับการอัตโนมัติและฟังก์ชันอัจฉริยะสูง สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้แบบไดนามิก ทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าขาออกจะคงที่ค่อนข้างมาก และสามารถแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลังจากติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า SVR ในสายไฟฟ้าแรงดันต่ำ เมื่อเทียบกับการสร้างสถานีไฟฟ้าใหม่ การเปลี่ยนสายนำไฟฟ้าสามารถควบคุมการลงทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าในสายได้อย่างมีประสิทธิภาพ และตอบสนองต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องของประเทศ ทำให้เกิดประโยชน์ทางสังคมและเศรษฐกิจที่ดีขึ้น

เมื่อรับโหลดในสายคงที่ โดยเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในสาย จะสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าในสายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ควบคุมความสูญเสียในสายได้มากขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพในการส่งไฟฟ้า และสุดท้ายบรรลุเป้าหมายในการประหยัดพลังงานและการลดความสูญเสีย เมื่อเทียบกับการสร้างสถานีไฟฟ้าใหม่ เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้า SVR สามารถควบคุมการใช้เงินทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเปลี่ยนสายนำไฟฟ้า ทำให้แรงดันไฟฟ้าของระบบสายทั้งหมดเพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับกฎระเบียบอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องของประเทศ บรรลุผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่เหมาะสม และยังนำมาซึ่งผลประโยชน์ทางสังคมบางประการ เมื่อรับโหลดในสายคงที่ โดยเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในสาย จะสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าในสายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ควบคุมความสูญเสียในสายได้ในระดับหนึ่ง บรรลุเป้าหมายในการประหยัดพลังงานและการลดความสูญเสีย รักษาผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของบริษัทจำหน่ายไฟฟ้า และควบคุมความสูญเสียทางเศรษฐกิจได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เพิ่มผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจโดยรวม

5. สรุป

ในพื้นที่ที่มีพื้นที่สำหรับการพัฒนาโหลดจำกัด การวางตำแหน่งแหล่งกำเนิดไฟฟ้าน้อย รัศมีการจำหน่ายไฟฟ้าใหญ่ ความสูญเสียในสายสูง โหลดหนัก และไม่มีแผนการสร้างสถานีไฟฟ้า 35 กิโลโวลต์ในอนาคตอันใกล้ ควรติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติแบบ SVR เพื่อควบคุมปัญหาการดำเนินงานของระบบ ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถควบคุมปัญหาคุณภาพแรงดันไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังสามารถลดความสูญเสียในสายได้สูงสุด เพื่อให้ได้ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมที่เหมาะสม การใช้อุปกรณ์นี้ยังสามารถควบคุมต้นทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงประสิทธิภาพในการดำเนินงานของระบบไฟฟ้า และสร้างผลประโยชน์ทางสังคมที่เหมาะสม