Applicazioni dei Regolatori di Tensione per Linee 10kV

Le reti elettriche rurali sono caratterizzate da numerosi nodi, ampia copertura e linee di trasmissione lunghe. Nel contempo, il carico elettrico nelle aree rurali presenta una forte stagionalità. Queste caratteristiche portano a elevate perdite di linea sui rami di alimentazione rurali a 10 kV, e durante i periodi di carico massimo, la tensione alla fine della linea si abbassa troppo, causando malfunzionamenti dell'equipaggiamento degli utenti.

Attualmente, esistono tre metodi comuni di regolazione della tensione per le reti elettriche rurali:

• Aggiornamento della rete elettrica: richiede un investimento sostanzioso.

• Regolazione del cambio a carico del trasformatore principale: utilizza la tensione della barra della sottostazione come riferimento. Tuttavia, regolazioni frequenti possono influire sulla sicura operatività del trasformatore principale e non garantiscono una tensione di linea stabile.

• Commutazione dei condensatori shunt: riduce il calo di tensione dovuto al potere reattivo quando la rete ha carichi induttivi elevati, ma l'intervallo di regolazione della tensione è ristretto.

Dopo una discussione finale, si decise di adottare un nuovo tipo di dispositivo di regolazione della tensione - il regolatore di tensione sul ramo di alimentazione (SVR) a 10 kV, che ha efficacemente migliorato la qualità della tensione nella rete elettrica rurale. E attraverso il confronto delle misure per migliorare la qualità della tensione nella tabella seguente, si può vedere che l'uso di regolatori di tensione sui rami di alimentazione è attualmente il modo più efficace per migliorare la qualità della tensione sulle linee rurali a 10 kV.

Esempio di applicazione

Prendendo come esempio la linea Tuanjie a 10 kV di una certa sottostazione, il processo di installazione dello SVR è il seguente:

• Identificare il punto critico in cui il calo di tensione supera i limiti accettabili.

• Selezionare la capacità dello SVR in base al carico massimo nel punto critico.

• Determinare l'intervallo di regolazione della tensione in base al calo di tensione misurato.

• Scegliere la posizione di installazione dando priorità all'accessibilità per la manutenzione.

Metodo di calcolo

Parametri della linea:

• Lunghezza: 20 km

• Conduttore: LGJ-50

• Resistività: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reattività: X₀ = 0,4 Ω/km

• Capacità del trasformatore: S = 2000 kVA

• Fattore di potenza: cosφ = 0,8

• Tensione nominale: Ue = 10 kV

Passo 1: Calcolo dell'impedenza della linea

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

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

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

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

Passo 2: Calcolo del calo di tensione
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Passo 3: Dimensionamento dello SVR

• Posizione di installazione: 10 km dalla sorgente (punto critico con tensione misurata 9,019 kV).

• Carico nel punto critico: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Capacità selezionata dello SVR: 2000 kVA.

Passo 4: Intervallo di regolazione della tensione

• Tensione di ingresso: U₁ = 9 kV (misurata)

• Tensione di uscita desiderata: U₂ = 10,5 kV

• Intervallo di regolazione richiesto: 0～+20%.

Passo 5: Calcolo della riduzione delle perdite
Dopo l'installazione:

• Lunghezza rimanente della linea: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• Riduzione delle perdite di potenza:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0,65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10,5²)
  = 63,9 kW

• Riduzione netta (dopo la perdita dello SVR): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Vantaggi economici:

• Risparmio energetico annuale: 59,5 kW × 24 h × 30 giorni × 4 mesi ≈ 450.000 kWh

• Risparmio di costi: 450.000 kWh × ¥0,33/kWh ≈ ¥60.000

• Aumento del ricavo: ¥80.000 annuali

• Periodo di ammortamento: <1 anno

Questo dimostra che gli SVR sono la soluzione più efficace ed economica per migliorare la qualità della tensione nelle aree rurali.