تطبيقات مُنظِّمات الجهد لخطوط التغذية 10 كيلوفولت

تتميز شبكات الكهرباء الريفية بعدد كبير من العقد وانتشار واسع وخطوط نقل طويلة. وفي الوقت نفسه، تظهر الحمل الكهربائي في المناطق الريفية موسمية قوية. هذه الخصائص تؤدي إلى خسائر خطوط عالية على المغذيات الريفية ذات 10 كيلوفولت، وأثناء فترات الحمل القصوى، تنخفض الجهد عند نهاية الخط إلى مستوى منخفض جداً، مما يتسبب في عطل الأجهزة المستخدمة.

حالياً، هناك ثلاثة طرق شائعة لضبط الجهد في شبكات الكهرباء الريفية:

• تحديث شبكة الكهرباء: يتطلب استثماراً كبيراً.

• ضبط مفتاح التحويل تحت الحمل للمحول الرئيسي: يأخذ جهد حافلة المحطة كمرجع. ومع ذلك، فإن التعديلات المتكررة تؤثر على التشغيل الآمن للمحول الرئيسي ولا يمكنها ضمان استقرار جهد الخط.

• تبديل المكثفات المتوازية: يقلل من انخفاض الجهد الناجم عن الطاقة غير الفعالة عندما تكون الشبكة لديها أحمال استدلالية كبيرة، ولكن نطاق ضبط الجهد ضيق.

بعد المناقشة النهائية، تم اتخاذ قرار بتبني جهاز جديد لضبط الجهد - مُنظِّم جهد المغذي ذو 10 كيلوفولت (SVR)، الذي أدى إلى تحسين جودة الجهد في شبكة الكهرباء الريفية بشكل فعال. ويمكن من خلال مقارنة الإجراءات لتحسين جودة الجهد في الجدول التالي أن نرى أن استخدام منظمات جهد المغذي هي الطريقة الأكثر فعالية حالياً لتعزيز جودة جهد خطوط 10 كيلوفولت الريفية.

مثال على التطبيق

على سبيل المثال، يتم تثبيت SVR على خط الوحدة 10 كيلوفولت في محطة معينة، والعملية كالتالي:

• تحديد النقطة الحرجة حيث يتجاوز انخفاض الجهد الحدود المقبولة.

• اختيار سعة SVR بناءً على الحمل الأقصى في النقطة الحرجة.

• تحديد نطاق ضبط الجهد وفقاً للانخفاض المقاس للجهد.

• اختيار موقع التثبيت مع مراعاة سهولة الصيانة.

طريقة الحساب

معلمات الخط:

• الطول: 20 كم

• الموصل: LGJ-50

• مقاومة: R₀ = 0.65 Ω/كم

• رد فعل: X₀ = 0.4 Ω/كم

• سعة المحول: S = 2000 كيلو فولت أمبير

• عامل القوة: cosφ = 0.8

• جهد التقييد: Ue = 10 كيلوفولت

الخطوة 1: حساب مقاومة الخط

• المقاومة: R = R₀ × L = 0.65 × 20 = 13 Ω

• الرد فعل: X = X₀ × L = 0.4 × 20 = 8 Ω

• القوة الفعالة: P = S × cosφ = 2000 × 0.8 = 1600 كيلووات

• القوة غير الفعالة: Q = S × sinφ = 2000 × 0.6 = 1200 كيلوفار

الخطوة 2: حساب انخفاض الجهد
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3.04 كيلوفولت

الخطوة 3: تحديد سعة SVR

• موقع التثبيت: 10 كم من المصدر (نقطة حرجة مع جهد مقيس 9.019 كيلوفولت).

• الحمل في النقطة الحرجة: P = 1200 كيلووات، cosφ = 0.8 → S = 1200/0.8 = 1500 كيلو فولت أمبير.

• سعة SVR المختارة: 2000 كيلو فولت أمبير.

الخطوة 4: نطاق ضبط الجهد

• جهد الدخل: U₁ = 9 كيلوفولت (مقيس)

• جهد الخرج المستهدف: U₂ = 10.5 كيلوفولت

• نطاق الضبط المطلوب: 0～+20%.

الخطوة 5: حساب تخفيض الخسائر
بعد التثبيت:

• الطول المتبقي للخط: L₁ = 20 كم - 10 كم = 10 كم

• تخفيض خسارة الطاقة:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0.65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10.5²)
  = 63.9 كيلووات

• التخفيض الصافي (بعد خسارة SVR): 63.9 كيلووات - 4.4 كيلووات = 59.5 كيلووات

الفوائد الاقتصادية:

• الطاقة المحفوظة سنوياً: 59.5 كيلووات × 24 ساعة × 30 يوماً × 4 أشهر ≈ 450,000 كيلووات ساعة

• توفير التكلفة: 450,000 كيلووات ساعة × ¥0.33/كيلووات ساعة ≈ ¥60,000

• زيادة الإيرادات: ¥80,000 سنوياً

• فترة الاسترداد: <1 سنة

هذا يوضح أن منظمات جهد المغذي (SVRs) هي الحل الأكثر فعالية وكفاءة اقتصادية لتحسين جودة الجهد في المناطق الريفية.