Aplicacións de reguladores de voltaxe para alimentadores de 10kV

As redes eléctricas rurais caracterízanse por numerosos nodos, ampla cobertura e liñas de transmisión longas. Ao mesmo tempo, a carga eléctrica nas zonas rurais presenta unha forte sazonalidade. Estas características levan a perdas liñais altas nos alimentadores rurais de 10 kV, e durante os períodos de máxima carga, a tensión no final da liña descé demasiado, causando o malfuncionamento do equipo dos usuarios.

Actualmente, hai tres métodos comúns de regullaxe de tensión para as redes eléctricas rurais:

• Melora da rede eléctrica: Requiere unha investimento substancial.

• Ajuste do cambiador de tomas sobrecarga do transformador principal: Toma como referencia a tensión da barra da subestación. No entanto, os ajustes frecuentes afectan á seguridade do funcionamento do transformador principal e non poden garantir unha tensión liñal estable.

• Comutación de condensadores en paralelo: Reduce a caída de tensión provocada pola potencia reactiva cando a rede ten cargas inductivas grandes, pero o rango de regullaxe de tensión é estreito.

Despois de unha discusión final, decidiuse adoptar un novo tipo de dispositivo de regullaxe de tensión — o regullador de tensión de alimentador de 10 kV (SVR), que mellorou eficazmente a calidade da tensión da rede eléctrica rural. E a través da comparación das medidas para mellorar a calidade da tensión na seguinte táboa, pódese ver que o uso de regulladores de tensión de alimentador é actualmente a forma máis eficaz de mellorar a calidade da tensión das liñas rurais de 10 kV.

Exemplo de aplicación

Tomando como exemplo a liña de 10 kV Tuanjie dunha certa subestación, o proceso de instalación do SVR é o seguinte:

• Identificar o punto crítico onde as caídas de tensión superan os límites aceptables.

• Seleccionar a capacidade do SVR baseándose na máxima carga no punto crítico.

• Determinar o rango de regullaxe de tensión segundo a caída de tensión medida.

• Escoller a localización da instalación priorizando a accesibilidade para a manutención.

Método de cálculo

Parámetros da liña:

• Lonxitude: 20 km

• Conductor: LGJ-50

• Resistividade: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reactividade: X₀ = 0,4 Ω/km

• Capacidade do transformador: S = 2000 kVA

• Factor de potencia: cosφ = 0,8

• Tensión nominal: Ue = 10 kV

Paso 1: Cálculo da impedancia da liña

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

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

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

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

Paso 2: Cálculo da caída de tensión
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Paso 3: Dimensionamento do SVR

• Localización da instalación: 10 km desde a fonte (punto crítico con tensión medida de 9,019 kV).

• Carga no punto crítico: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Capacidade seleccionada do SVR: 2000 kVA.

Paso 4: Rango de regullaxe de tensión

• Tensión de entrada: U₁ = 9 kV (medida)

• Tensión de salida deseada: U₂ = 10,5 kV

• Rango de regullaxe necesario: 0～+20%.

Paso 5: Cálculo da redución de perdas
Despois da instalación:

• Lonxitude restante da liña: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

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

• Redución neta (despois das perdas do SVR): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Beneficios económicos:

• Ahorro anual de enerxía: 59,5 kW × 24 h × 30 días × 4 meses ≈ 450.000 kWh

• Ahorro de custos: 450.000 kWh × €0,33/kWh ≈ €60.000

• Aumento de ingresos: €80.000 anualmente

• Período de retorno: <1 ano

Isto demostra que os SVRs son a solución máis eficaz e económica para mellorar a calidade da tensión nas zonas rurais.