Aplikace 10kV odvodových napěťových regulátorů

Venkovské elektrické sítě se charakterizují mnoha uzly, širokým zázemím a dlouhými přenosovými linkami. Zároveň je elektrický zatížení v venkovských oblastech silně sezónní. Tyto vlastnosti vedou k vysokým ztrátám na 10 kV venkovských odvodovacích článcích a během vrcholových období zatížení klesne napětí na konci linky příliš nízko, což způsobuje nefunkčnost zařízení uživatelů.

V současné době existuje tři běžné metody regulace napětí pro venkovské elektrické sítě:

• Modernizace elektrické sítě: Vyžaduje významné investice.

• Úprava napínacího mechanismu hlavní transformátory: Používá napětí sběrnice podstavce jako referenční. Frekventní úpravy však ovlivňují bezpečnou operaci hlavní transformátory a nemohou zajistit stabilní napětí na lince.

• Přepínání paralelně zapojených kondenzátorů: Snižuje klesání napětí způsobené reaktivním výkonem, když síť má velké induktivní zatížení, ale rozsah regulace napětí je úzký.

Po konečném diskusi bylo rozhodnuto o použití nového typu regulačního zařízení - 10 kV odvodového napěťového regulačního zařízení (SVR), které efektivně zlepšilo kvalitu napětí venkovské elektrické sítě. A prostřednictvím srovnání opatření ke zlepšení kvality napětí v následující tabulce lze vidět, že použití odvodových regulačních zařízení je v současné době nejúčinnější způsob, jak zlepšit kvalitu napětí venkovských 10 kV linek.

Příklad aplikace

Na příkladu 10 kV Tuanjie Linky určitého podstavce je proces instalace SVR následující:

• Identifikace klíčového bodu, kde klesání napětí přesahuje přijatelné limity.

• Výběr kapacity SVR na základě maximálního zatížení v klíčovém bodě.

• Stanovení rozsahu regulace napětí podle změřeného klesání napětí.

• Výběr místa instalace s prioritou na snadnou dostupnost pro údržbu.

Metoda výpočtu

Parametry linky:

• Délka: 20 km

• Vodič: LGJ-50

• Odpornost: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reaktance: X₀ = 0,4 Ω/km

• Kapacita transformátoru: S = 2000 kVA

• Faktor využití: cosφ = 0,8

• Nominální napětí: Ue = 10 kV

Krok 1: Výpočet impedancí linky

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

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

• Aktivní výkon: P = S × cosφ = 2000 × 0,8 = 1600 kW

• Reaktivní výkon: Q = S × sinφ = 2000 × 0,6 = 1200 kvar

Krok 2: Výpočet klesání napětí
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Krok 3: Rozměrování SVR

• Místo instalace: 10 km od zdroje (klíčový bod s naměřeným napětím 9,019 kV).

• Zatížení v klíčovém bodě: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Vybraná kapacita SVR: 2000 kVA.

Krok 4: Rozsah regulace napětí

• Vstupní napětí: U₁ = 9 kV (naměřeno)

• Cílové výstupní napětí: U₂ = 10,5 kV

• Požadovaný rozsah regulace: 0～+20%.

Krok 5: Výpočet snížení ztrát
Po instalaci:

• Zbývající délka linky: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• Snížení ztrát energie:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0,65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10,5²)
  = 63,9 kW

• Čisté snížení (po odečtení ztrát SVR): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Hospodářské výhody:

• Roční úspory energie: 59,5 kW × 24 h × 30 dní × 4 měsíce ≈ 450 000 kWh

• Úspory nákladů: 450 000 kWh × ¥0,33/kWh ≈ ¥60 000

• Zvýšení příjmů: ¥80 000 ročně

• Období návratnosti investice: <1 rok

To ukazuje, že SVR jsou nejúčinnějším a ekonomickým řešením pro zlepšení kvality napětí v venkovských oblastech.