Дослідження застосування автоматичного регулятора напруги SVR на лініях 10 кВ у системах низьковольтного управління

З появою місцевого розвитку та індустриального перенесення все більше підприємств інвестує та відкриває заводи в менш розвинених регіонах. Однак через незрілість електроенергетичного завантаження та неповністю підтримуючих об'єктів, таких як розподільні мережі, нове завантаження можна підключити лише до існуючих сільських електричних мереж. Розподільні лінії у сільських районів характеризуються розсіяним завантаженням, малим діаметром проводів та надмірно великою радіусом живлення.

Підключення нових великого обсягу завантаження на кінець лінії може призвести до зниження напруги на лінії та надмірних втрат системи, що в свою чергу впливає на економічну ефективність всієї системи. Застосування автоматичного регулятора напруги SVR для обробки низької напруги розподільних мереж може правильно покращити якість роботи системи розподільних мереж, забезпечуючи безпеку живлення та задовольняючи потребу у підключенні нового завантаження.

1. Принцип роботи автоматичного регулятора напруги SVR

Обладнання автоматичного регулювання напруги SVR є високоступеневим пристроєм, що може автоматично регулювати вихідну напругу. Це трифазний автотрансформатор. На цьому етапі більшість продуктів може автоматично регулювати напругу в діапазоні від -20% до 20%. Це обладнання можна встановити в фідерній лінії, або в середньому положенні, або в області низької напруги, щоб ефективно регулювати та значно контролювати напругу лінії, забезпечуючи користувачам безпечне та стабільне надходження напруги. Це обладнання загалом включає три основні компоненти, а саме: трифазний автотрансформатор, трифазний на-навантажений переключник кроків та інтелектуальний контролер.

1.1 Трифазний автотрансформатор

Обладнання трифазного автотрансформатора складається з трьох частин: рядового витка, паралельного витка та контрольного витка. Серед цих трьох витків, рядовий виток включає витки з кількома контактами, які всі послідовно з’єднані між входом та виходом через кожен контакт на-навантаженого переключника кроків. Відношення напруг автотрансформатора можна регулювати шляхом зміни положення контакту, щоб раціонально регулювати напругу. Трифазний паралельний виток є спільним витком, який сам по собі є магнітним полем, що може бути використаний для передачі енергії. Контрольний виток може забезпечити необхідну енергію для роботи контролера, а також надати вибіркові сигнали.

1.2 Трифазний на-навантажений переключник кроків

Трифазний на-навантажений переключник кроків є спеціальним комутаційним пристроєм, який може переключати контакти навіть при навантаженні. Кількість шпинделів переключника кроків повинна бути врахована з урахуванням терміну служби переключника кроків та стандарту точності регулювання напруги користувача, що зазвичай включає сім шпинделів та дев'ять шпинделів.

1.3 Інтелектуальний контролер

Цей пристрій головним чином відповідає за збор даних про напругу, які передаються системою, порівняння цих даних з заданим значенням, а потім видання відповідних команд для контролю на-навантаженого переключника кроків, щоб виконати операції регулювання напруги. Принцип роботи цього обладнання показано на рисунку 1.

На рис. 1 A — це вхідний термінал, головним чином з'єднаний з джерелом живлення; a — це вихідний термінал, головним чином з'єднаний з навантаженням. Інтелектуальний контролер може виявити напругу на вихідному терміналі та порівняти її з референсною напругою. Коли напруга на вихідному терміналі відхиляється від референсного діапазону, контролер буде затримувати роботу. Якщо тривалість затримки та інтервал роботи відповідають відповідним вимогам, контролер відправить команду на-навантаженому переключнику кроків, щоб контролювати обертання двигуна в на-навантаженому переключнику кроків, що в свою чергу запобігає переключенню між кроками.

Це регулює відношення напруг трансформатора, щоб досягти мети автоматичного регулювання напруги при навантаженні. Обладнання автоматичного регулювання напруги SVR використовує режим три входи-три виходи, що відповідає трьом фазам 10 кВ фідеру, та досягає цілі через комутаційні операції обладнання регулювання напруги. Це обладнання не займає великої площі (зазвичай менше 10 м²) і є більш зручним та безпечним для розташування.

2. Характеристики автоматичного регулятора напруги SVR

• Економічно та ефективно: Вартість одного пристрою регулятора напруги становить близько 500 000 юанів, що є відносно невисокою та доступною. Оскільки обладнання використовує принцип роботи автотрансформатора, воно може досягти кращого ефекту регулювання напруги, що дозволяє досягти економічності та високої ефективності.

• Висока точність регулювання: Зараз найпоширенішим обладнанням є 7-ступінчасті та 9-ступінчасті пристрої автоматичного регулювання напруги, причому діапазон регулювання напруги однієї ступені може досягати від -4% до 4%, що робить регулювання більш точним та ефективним, що зручно для регулювання напруги у різних умовах роботи.

• Висока гнучкість роботи: Оскільки обладнання автоматичного регулювання напруги SVR зазвичай під'єднується до фідера в режимі бікопійного ряду, його можна зручно вивести з роботи, коли це необхідно, а також можна вимкнути його функцію регулювання напруги.

• Низькі втрати при навантаженні: Це обладнання використовує структуру автотрансформатора, яка не викликає великих втрат при навантаженні. Воно може ефективно адаптуватися до різних пікових періодів споживання електроенергії в сільських районах, особливо деяких непикових періодів, що ефективно запобігає проблемам втрат при навантаженні.

• Оскільки регулятор напруги встановлено в системній лінії в ряд, фідер не може працювати в режимі перевантаження, щоб потік електроенергії в фідері перевищував максимальну потужність обладнання, що може призвести до пошкодження обладнання.

3. Застосування автоматичного регулятора напруги SVR в управлінні низькою напругою 10 кВ ліній

На даний момент лінії напруги 10 кВ оснащені автоматичними регуляторами напруги SVR. На прикладі ліній AB, BC та CD проаналізовано застосування регуляторів напруги SVR. Кожна з цих ліній забезпечує електропостачання сільської мережі. Загальна довжина лінії велика, на головній лінії багато гілок, а навантаження по всій лінії розподілене нерівномірно. Нижче аналізується зміна після встановлення автоматичних регуляторів напруги на кожну з ліній.

3.1 Застосування на лінії AB

На відрізку AB лінії 10 кВ довжина головної лінії становить 24 км, загальна довжина лінії — 117,01 км, тип проводника — LGJ-70. Її довжина перевищує встановлений стандарт, на головній лінії багато гілок. Перед компенсацією реактивної потужності коефіцієнт потужності лінії становив близько 0,9. Для автоматичного регулювання напруги лінії та раціонального розподілу електроенергії у систему встановлено обладнання для автоматичного регулювання напруги SVR.

Після одного року роботи обладнання показник відповідності напруги на вході до обладнання становить 97,85%, а на виході — 100%. Встановлення регулятора напруги SVR значно покращило якість напруги. У певний місяць, спостерігаючи за різними контрольними точками, вхідна та вихідна напруга мають власні тенденції зміни.

Згідно з статистичними даними, напруга на лінії AB досягає найнижчого значення о 9:00, що нижче 90% номінальної напруги. Під час роботи регулятора напруги вихідна напруга становить 10,02 кВ, а амплітуда підвищення напруги — близько 19,86%. Під контролем регулятора напруги SVR значення напруги можна утримувати в ідеальному діапазоні 10~10,7 кВ. Після компенсації реактивної потужності коефіцієнт потужності в цьому регіоні досягає 0,95, що забезпечує ідеальний ефект компенсації. Однак, коли реактивний конденсатор масово вводиться в експлуатацію, напруга є відносно низькою, зазвичай нижче 9 кВ.

3.2 Застосування на лінії BC

Довжина лінії BC становить 20,5 км, загальна довжина лінії — 174 км, тип проводника — LGJ-50. На головній лінії також багато гілок. Коефіцієнт потужності перед компенсацією реактивної потужності становить близько 0,88, тому на цій лінії встановлено автоматичний регулятор напруги SVR. Після одного року роботи показник відповідності напруги на вході до обладнання наближається до 100%, а напруга на виході також повністю відповідає вимогам.

Після встановлення регулятора напруги SVR якість напруги у всій системі значно покращилася. Згідно з виміряною кривою напруги, напруга на цій лінії найнижча о 20:00-21:00, лише 8,07 кВ, що нижче 90% номінальної напруги. Благодія регулятора напруги вихідна напруга становить 9,68 кВ, а амплітуда підвищення напруги — 20,07%, що досягає максимального стандартного значення регулювання напруги 20%.

3.3 Застосування на лінії CD

Довжина головної лінії CD становить 14 км, загальна довжина лінії — 153,98 км, тип проводника — LGJ-70. Коефіцієнт потужності перед компенсацією реактивної потужності становить 0,9, тому на опорах лінії можна встановити автоматичний регулятор напруги SVR (модель: SVR-2000/10-7). Після одного року роботи показник відповідності напруги на вході до обладнання наближається до 100%, а напруга на виході також дуже стандартна, становить 99,86%.

Встановлення регулятора напруги SVR значно покращило якість напруги, проте рівень напруги на вході трохи недостатній, щоб повністю відповідати стандарту 100%. Згідно з виміряною кривою напруги, на лінії CD у цей день є два чіткі періоди зниження напруги: 8:00-10:00 та 19:00-21:00. Значення вхідної напруги в ці періоди нижче 9 кВ. О 20:00 напруга досягає найнижчого значення, лише 7,77 кВ (лише 78% номінальної напруги). Використання регулятора напруги SVR може забезпечити баланс та стабільність напруги.

Однак, вихідна напруга о 20:00 становить 8,82 кВ, що все ще є низьким рівнем напруги. Амплітуда підвищення напруги обладнанням становить 12,51%, практично досягаючи стандартного значення 15%. З аналізу фактичного стану та ефективності вищевказаних регуляторів напруги можна зробити висновок, що навіть при екстремальних значеннях амплітуда підвищення напруги відповідає стандарту, тому можна стверджувати, що вибрані регулятори напруги відповідають вимогам.

4. Переваги та переваги обладнання для автоматичного регулювання напруги SVR

Це обладнання для регулювання напруги в основному забезпечує стабільний контроль вихідної напруги шляхом регулювання коефіцієнта перетворення трифазного автотрансформатора. У практичному застосуванні воно демонструє наступні переваги:

• Можливість повного автоматичного, ефективного та регулювання напруги під завантаженням.

• Сам автотрансформатор використовує зіркове з'єднання, має велику пропускну здатність, відносно невеликий об'єм та може бути встановлений на подвійних опорах.

• Діапазон регулювання напруги зазвичай становить від -10% до 20%, що задовольняє вимоги до напруги. За результатами теоретичного аналізу та розрахунків, регулятор напруги SVR можна встановити згідно з конкретними характеристиками та реальними умовами різних відрізків ліній. Після встановлення такого регулятора напругу можна гнучко регулювати до 10,5 кВ.

Велика кількість практичних прикладів доводить, що повний набір обладнання для автоматичного регулювання напруги SVR має високий рівень автоматизації та інтелектуальних функцій, може динамічно стежити за коливаннями входячої напруги, забезпечуючи таким чином відносно стабільну роботу постійної вихідної напруги, ефективно подолуючи проблему низької напруги. Після встановлення обладнання для регулювання напруги SVR на низьковольтній лінії, порівняно з будівництвом нової підстанції, заміна провідників дозволяє ефективно контролювати капіталовкладення, що дозволяє ефективно контролювати напругу на лінії, а також відповідає вимогам відповідних державних органів, що призводить до кращих соціально-економічних результатів.

При сталому навантаженні лінії, збільшуючи напругу на лінії, можна ефективно контролювати лінійний струм, що значно контролює втрати на лінії, покращує ефективність передачі електроенергії, і, нарешті, досягає цілі енергозбереження та зменшення втрат. Порівняно з будівництвом нової підстанції, регулятор напруги SVR ефективно контролює використання капіталу шляхом оновлення провідників, що дозволяє збільшити напругу всієї системної лінії, що відповідає відповідним державним промисловим регуляціям, досягає ідеальних економічних результатів, а також приносить певні соціальні переваги. При сталому навантаженні лінії, збільшуючи напругу на лінії, можна ефективно контролювати лінійний струм, що дозволяє контролювати втрати на лінії до певної міри, досягаючи цілі енергозбереження та зменшення втрат, підтримуючи економічні результати енергопостачальних підприємств, і ефективно пригнічує їхні економічні втрати, що покращує загальні економічні результати.

5. Висновки

У районах з обмеженим простором для розвитку навантаження, малою кількістю розташування джерел живлення, великим радіусом надходження електроенергії, серйозними втратами на лініях, важким навантаженням та без планів побудови підстанції 35 кВ у найближчому часі, відповідно встановлювати обладнання для автоматичного регулювання напруги SVR, щоб контролювати проблеми роботи системи. Це не лише ефективно контролює проблему якості напруги, але й мінімізує втрати на лінії, отримуючи ідеальні економічні та соціальні результати. Застосування цього обладнання також дозволяє ефективно контролювати витрати, покращувати ефективність роботи електроенергетичної системи та створювати ідеальні соціальні результати.