Toepassingen van 10kV voederspanningsregelaars

Landelijke elektriciteitsnetwerken worden gekenmerkt door talrijke knooppunten, een breed bereik en lange transmissielijnen. Tegelijkertijd vertoont de elektrische belasting in landelijke gebieden sterke seizoensgebonden variaties. Deze kenmerken leiden tot hoge lijnverliezen op 10 kV-voeders in landelijke gebieden, en tijdens pieklastperioden daalt de spanning aan het einde van de lijn te veel, waardoor gebruikersapparatuur defect raakt.

Momenteel zijn er drie algemene spanningregelingsmethoden voor landelijke elektriciteitsnetwerken:

• Upgraden van het elektriciteitsnetwerk ：Vereist aanzienlijke investeringen.

• Aanpassen van de on-load tap-changer van de hoofdtransformator ：Neemt de busspanning van het transformatorium als referentie. Echter, frequente aanpassingen beïnvloeden de veilige werking van de hoofdtransformator en kunnen niet garanderen dat de lijnspanning stabiel blijft.

• Schakelen van shuntcondensatoren ：Vermindert de spanningsval veroorzaakt door reactieve vermogen wanneer het netwerk grote inductieve lasten heeft, maar het regelbereik is beperkt.

Na een laatste bespreking werd besloten om een nieuw type spanningregelingsapparaat — de 10 kV-voeder spanningregelaar (SVR) — in te voeren, wat de spanningkwaliteit van het landelijke elektriciteitsnetwerk effectief verbeterde. En door de vergelijking van maatregelen om de spanningkwaliteit te verbeteren in de onderstaande tabel, kan men zien dat het gebruik van voeder spanningregelaars momenteel de meest efficiënte manier is om de spanningkwaliteit van landelijke 10 kV-lijnen te verhogen.

Toepassingsvoorbeeld

Met als voorbeeld de 10 kV Tuanjie Lijn van een bepaald transformatorium, is het installatieproces van de SVR als volgt:

• Identificeer het kritieke punt waar de spanningsval de acceptabele grens overschrijdt.

• Kies de capaciteit van de SVR op basis van de maximale belasting op het kritieke punt.

• Bepaal het regelbereik op basis van de gemeten spanningsval.

• Kies de installatielocatie met prioriteit voor toegankelijkheid voor onderhoud.

Berekeningsmethode

Lijnparameters:

• Lengte: 20 km

• Leiter: LGJ - 50

• Resistiviteit: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reactantie: X₀ = 0,4 Ω/km

• Transformatorcapaciteit: S = 2000 kVA

• Cosinus phi: cosφ = 0,8

• Nominale spanning: Ue = 10 kV

Stap 1: Berekening van de lijnimpedantie

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

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

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

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

Stap 2: Berekening van de spanningsval
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Stap 3: Bepaling van de grootte van de SVR

• Installatielocatie: 10 km van de bron (kritiek punt met gemeten spanning 9,019 kV).

• Belasting op het kritieke punt: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Geselecteerde SVR-capaciteit: 2000 kVA.

Stap 4: Spanningsregelingsbereik

• Ingangsspanning: U₁ = 9 kV (gemeten)

• Doeluitgangsspanning: U₂ = 10,5 kV

• Vereist regelbereik: 0～+20%.

Stap 5: Berekening van verliesreductie
Na installatie:

• Overgebleven lijnlengte: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

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

• Netto reductie (na SVR-verlies): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Economische voordelen:

• Jaarlijkse energiebesparing: 59,5 kW × 24 h × 30 dagen × 4 maanden ≈ 450.000 kWh

• Kostensparingen: 450.000 kWh × €0,33/kWh ≈ €60.000

• Opbrengstverhoging: €80.000 per jaar

• Terugbetalingsperiode: <1 jaar

Dit toont aan dat SVR's de meest effectieve en economische oplossing zijn voor het verbeteren van de spanningkwaliteit in landelijke gebieden.