Aplicacions dels reguladors de tensió de línia de 10kV

Les xarxes elèctriques rurals es caracteritzen per tenir nombrosos nodes, una àmplia cobertura i línies d'interconnexió llargues. A més, la càrrega elèctrica en zones rurals presenta una forta estacionalitat. Aquests elements condueixen a pèrdues elevades en les línies de 10 kV a les xarxes rurals, i durant els períodes de màxima càrrega, la tensió al final de la línia baixa massa, provocant que el funcionament dels equips dels usuaris s'afecti.

Actualment, hi ha tres mètodes comuns de regulació de tensió per a les xarxes elèctriques rurals:

• Millora de la xarxa elèctrica: Requereix una inversió substancial.

• Ajust de l'interruptor de derivació sobrecàrrega del transformador principal: Preneix la tensió de la barra de subestació com a referència. No obstant això, els ajustos freqüents afecten la seguretat operativa del transformador principal i no poden assegurar una tensió de línia estable.

• Commutació de condensadors shunt: Redueix la caiguda de tensió causada pel potencial reactiv quan la xarxa té grans càrregues inductives, però el rang de regulació de tensió és estret.

Després de la discussió final, es va decidir adoptar un nou tipus de dispositiu de regulació de tensió — el regulador de tensió de línia de 10 kV (SVR), que va millorar efectivament la qualitat de tensió de la xarxa rural. I a través de la comparació de mesures per millorar la qualitat de tensió a la taula següent, es pot veure que l'ús de reguladors de tensió de línia és actualment la manera més eficaç d'augmentar la qualitat de tensió de les línies rurals de 10 kV.

Exemple d'aplicació

Prenent com a exemple la línia Tuanjie de 10 kV d'una certa subestació, el procés d'instal·lació del SVR és el següent:

• Identificar el punt crític on la caiguda de tensió supera els límits acceptables.

• Seleccionar la capacitat del SVR basant-se en la màxima càrrega al punt crític.

• Determinar el rang de regulació de tensió segons la caiguda de tensió mesurada.

• Escollir la ubicació de la instal·lació donant prioritat a l'accessibilitat per a la manteniment.

Mètode de càlcul

Paràmetres de la línia:

• Longitud: 20 km

• Conductor: LGJ - 50

• Resistivitat: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reactància: X₀ = 0,4 Ω/km

• Capacitat del transformador: S = 2000 kVA

• Factor de potència: cosφ = 0,8

• Tensió nominal: Ue = 10 kV

Pas 1: Càlcul de la impedància de la línia

• Resistència: R = R₀ × L = 0,65 × 20 = 13 Ω

• Reactància: X = X₀ × L = 0,4 × 20 = 8 Ω

• Potència activa: P = S × cosφ = 2000 × 0,8 = 1600 kW

• Potència reactiva: Q = S × sinφ = 2000 × 0,6 = 1200 kvar

Pas 2: Càlcul de la caiguda de tensió
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Pas 3: Dimensionament del SVR

• Ubicació de la instal·lació: 10 km des de la font (punt crític amb una tensió mesurada de 9,019 kV).

• Càrrega al punt crític: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Capacitat seleccionada del SVR: 2000 kVA.

Pas 4: Rang de regulació de tensió

• Tensió d'entrada: U₁ = 9 kV (mesurat)

• Tensió de sortida objectiu: U₂ = 10,5 kV

• Rang de regulació necessari: 0～+20%.

Pas 5: Càlcul de reducció de pèrdues
Després de la instal·lació:

• Longitud restant de la línia: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• Reducció de pèrdues de potència:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0,65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10,5²)
  = 63,9 kW

• Reducció neta (després de les pèrdues del SVR): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Beneficis econòmics:

• Estalvi anual d'energia: 59,5 kW × 24 h × 30 dies × 4 mesos ≈ 450.000 kWh

• Estalvi de costos: 450.000 kWh × ¥0,33/kWh ≈ ¥60.000

• Augment de rendiments: ¥80.000 anuals

• Període de retorn: <1 any

Això demostra que els SVRs són la solució més eficaç i econòmica per millorar la qualitat de tensió a les zones rurals.