10kV-syöttöverkkosäätimet sovelluksissa

Maaseudun sähköverkot on tunnistettavissa monilla solmuilla, laajalla kattavuudella ja pitkillä siirtolinjoilla. Samalla maaseudun sähkökuorma osoittaa vahvaa vuodenaikaisuutta. Nämä ominaisuudet johtavat korkeisiin linjahäviöihin 10 kV:n maaseutuverkoissa, ja huippukuormituksen aikana lopussa olevan linjan jännite laskee liian alhaiseksi, mikä aiheuttaa käyttäjän laitteiden toimintahäiriöitä.

Tällä hetkellä on kolme yleistä jännitensäätömenetelmää maaseutuverkoille:

• Sähköverkon päivitys: Vaatii huomattavaa investointia.

• Päätransformatorin kuormituksessa olevan tappivaristin säätäminen: Ottaa aseman päälinjan jännitteen viitearvoksi. Kuitenkin usein toistuvat säätökerrat vaikuttavat päätransformatorin turvalliseen toimintaan eivätkä voi taata vakaita linja-jännitteitä.

• Rinnakkaiskyynärilastujen kytkeminen: Vähentää reaktiivisen tehon aiheuttamaa jänniteputousta, kun verkkolla on suuria induktiivisia kuormia, mutta jännitensäädön raja-arvo on kapea.

Lopullisessa keskustelussa päätettiin ottaa käyttöön uudenlainen jännitensäätölaitteisto — 10 kV:n siirtolinjan jännitensäätimet (SVR), jotka paransivat tehokkaasti maaseutuverkon jännite laatua. Seuraavan taulukon avulla vertailtuna muista jänniteparannusmenetelmistä voidaan nähdä, että siirtolinjan jännitensäätimet ovat tällä hetkellä tehokkain tapa parantaa 10 kV:n maaseutulinjojen jännitelaitosta.

Sovellusesto

Otetaan esimerkiksi tietyssä asemassa 10 kV:n Tuanjie-linja, SVR:n asennusprosessi on seuraava:

• Määritä kriittinen piste, jossa jänniteputous ylittää hyväksyttävät rajat.

• Valitse SVR:n kapasiteetti kriittisen pisteen maksimikuorman perusteella.

• Määritä jännitensäädön raja-arvo mitatuista jänniteputouksista.

• Valitse asennuspaikka ylläpidon helpottamiseksi.

Laskentamenetelmä

Linjan parametrit:

• Pituus: 20 km

• Johto: LGJ-50

• Resistanssi: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reaktanssi: X₀ = 0,4 Ω/km

• Transformatorin kapasiteetti: S = 2000 kVA

• Tehosuhde: cosφ = 0,8

• Nominale jännite: Ue = 10 kV

Vaihe 1: Linjan impedanssin laskenta

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

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

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

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

Vaihe 2: Jänniteputouden laskenta
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Vaihe 3: SVR:n mitoitus

• Asennuspaikka: 10 km lähteestä (kriittinen piste, mitattu jännite 9,019 kV).

• Kriittisen pisteen kuorma: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Valittu SVR:n kapasiteetti: 2000 kVA.

Vaihe 4: Jännitensäädön raja-arvo

• Syöttöjännite: U₁ = 9 kV (mitattu)

• Tavoitetulosjännite: U₂ = 10,5 kV

• Vaadittu säädön raja-arvo: 0～+20%.

Vaihe 5: Häviöiden vähentämisen laskenta
Asennuksen jälkeen:

• Jäljellä oleva linjan pituus: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

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

• Nettovähentyminen (SVR:n häviöineen): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Taloudelliset edut:

• Vuosituhdetehosäästö: 59,5 kW × 24 h × 30 päivää × 4 kuukautta ≈ 450 000 kWh

• Kustannussäästö: 450 000 kWh × €0,33/kWh ≈ €60 000

• Tuotto kasvatus: €80 000 vuodessa

• Investoinnin takuusaika: <1 vuosi

Tämä osoittaa, että SVR:t ovat tehokkain ja taloudellisin ratkaisu maaseutujännitteen parantamiseen.