کاربردهای تنظیم‌کننده ولتاژ خط ۱۰kV

چراکتريستیک های شبکه برق روستایی شامل تعداد زیادی نود، پوشش وسیع و خطوط انتقال طولانی است. در عین حال، بار الکتریکی در مناطق روستایی دارای فصلی بودن قوی است. این ویژگی‌ها منجر به از دست دادن خط بالا در خطوط خوراکی 10 کیلوولت روستایی می‌شود و در دوره‌های بار پیک، ولتاژ در انتهای خط به اندازه کافی کاهش می‌یابد که باعث اختلال در عملکرد تجهیزات کاربر می‌شود.

در حال حاضر، سه روش تنظیم ولتاژ معمول برای شبکه برق روستایی وجود دارد:

• به‌روزرسانی شبکه برق: نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجه است.

• تنظیم تغییردهنده تپ یکپارچه ترانسفورماتور اصلی: ولتاژ شین زیراستانیون را به عنوان مرجع می‌گیرد. با این حال، تنظیمات مکرر عملکرد ایمن ترانسفورماتور اصلی را تحت تأثیر قرار می‌دهند و نمی‌توانند ولتاژ ثابت خط را تضمین کنند.

• تغییر کننده‌های خازن موازی: کاهش ولتاژ ناشی از توان واکنشی را وقتی شبکه بار القایی بزرگی دارد، کاهش می‌دهد، اما محدوده تنظیم ولتاژ آن بسیار محدود است.

بعد از بحث نهایی، تصمیم گرفته شد از دستگاه جدید تنظیم ولتاژ — تنظیم‌کننده ولتاژ خط 10 کیلوولت (SVR) استفاده شود که به طور موثر کیفیت ولتاژ شبکه برق روستایی را بهبود بخشید. و از طریق مقایسه روش‌های بهبود کیفیت ولتاژ در جدول زیر، می‌توان دید که استفاده از تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خط در حال حاضر بهترین روش برای بهبود کیفیت ولتاژ خطوط 10 کیلوولت روستایی است.

مثال کاربردی

به عنوان مثال، خط یگان 10 کیلوولت از یک زیراستانیون مشخص، فرآیند نصب SVR به شرح زیر است:

• مشخص کردن نقطه بحرانی که در آن کاهش ولتاژ از حد مجاز بیشتر می‌شود.

• انتخاب ظرفیت SVR بر اساس بیشترین بار در نقطه بحرانی.

• تعیین محدوده تنظیم ولتاژ بر اساس کاهش ولتاژ اندازه‌گیری شده.

• انتخاب مکان نصب با ترجیح دادن دسترسی برای نگهداری.

روش محاسبه

پارامترهای خط:

• طول: 20 کیلومتر

• هادی: LGJ - 50

• مقاومت ویژه: R₀ = 0.65 Ω/km

• واکنش ویژه: X₀ = 0.4 Ω/km

• ظرفیت ترانسفورماتور: S = 2000 kVA

• فاکتور توان: cosφ = 0.8

• ولتاژ اسمی: Ue = 10 kV

مرحله 1: محاسبه امپدانس خط

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

• واکنش: X = X₀ × L = 0.4 × 20 = 8 Ω

• توان فعال: P = S × cosφ = 2000 × 0.8 = 1600 kW

• توان واکنشی: Q = S × sinφ = 2000 × 0.6 = 1200 kvar

مرحله 2: محاسبه کاهش ولتاژ
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3.04 kV

مرحله 3: تعیین اندازه SVR

• مکان نصب: 10 کیلومتر از منبع (نقطه بحرانی با ولتاژ اندازه‌گیری شده 9.019 kV).

• بار در نقطه بحرانی: P = 1200 kW، cosφ = 0.8 → S = 1200/0.8 = 1500 kVA.

• ظرفیت SVR انتخاب شده: 2000 kVA.

مرحله 4: محدوده تنظیم ولتاژ

• ولتاژ ورودی: U₁ = 9 kV (اندازه‌گیری شده)

• ولتاژ خروجی هدف: U₂ = 10.5 kV

• محدوده تنظیم مورد نیاز: 0～+20%.

مرحله 5: محاسبه کاهش از دست دادن
پس از نصب:

• طول خط باقی‌مانده: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• کاهش از دست دادن توان:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0.65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10.5²)
  = 63.9 kW

• کاهش خالص (پس از از دست دادن SVR): 63.9 kW - 4.4 kW = 59.5 kW

مزایای اقتصادی:

• کاهش مصرف سالانه انرژی: 59.5 kW × 24 h × 30 days × 4 months ≈ 450,000 kWh

• کاهش هزینه: 450,000 kWh × ¥0.33/kWh ≈ ¥60,000

• افزایش درآمد: ¥80,000 سالانه

• دوره بازگشت سرمایه: <1 year

این نشان می‌دهد که SVRs بهترین و اقتصادی‌ترین راه‌حل برای بهبود کیفیت ولتاژ روستایی است.