Zastosowania regulatorów napięcia linii 10kV

Sieci elektryczne na wsi charakteryzują się dużą liczbą węzłów, szerokim zasięgiem i długimi linią przesyłowymi. Jednocześnie obciążenie elektryczne na terenach wiejskich ma silny sezonowy charakter. Te cechy prowadzą do wysokich strat liniowych na wiejskich pasmach 10 kV, a podczas okresów szczytowego obciążenia napięcie na końcu linii spada zbyt nisko, powodując awarie sprzętu użytkowników.

Obecnie istnieją trzy powszechne metody regulacji napięcia dla sieci elektrycznych na wsi:

• Modernizacja sieci elektrycznej: Wymaga znacznego inwestycji.

• Regulacja nastawnika pod ciężarem głównego transformatora: Używa napięcia na szynie stacji jako odniesienia. Jednak częste regulacje wpływają na bezpieczne działanie głównego transformatora i nie gwarantują stabilnego napięcia liniowego.

• Przełączanie kondensatorów bocznych: Redukuje spadek napięcia spowodowany reaktywnym mocy, gdy sieć ma duże indukcyjne obciążenia, ale zakres regulacji napięcia jest wąski.

Po ostatecznej dyskusji postanowiono zastosować nowy typ urządzenia do regulacji napięcia - regulator napięcia pasma 10 kV (SVR), który efektywnie poprawił jakość napięcia w sieci elektrycznej na wsi. I dzięki porównaniu metod poprawy jakości napięcia w poniższej tabeli można zauważyć, że użycie regulatorów napięcia pasma jest obecnie najskuteczniejszym sposobem poprawy jakości napięcia na wiejskich liniach 10 kV.

Przykład Zastosowania

Na przykładzie 10 kV linii Tuanjie pewnej stacji proces montażu SVR wygląda następująco:

• Określenie kluczowego punktu, w którym spadek napięcia przekracza dopuszczalne granice.

• Wybór pojemności SVR na podstawie maksymalnego obciążenia w kluczowym punkcie.

• Określenie zakresu regulacji napięcia na podstawie zmierzonego spadku napięcia.

• Wybór lokalizacji montażu z uwzględnieniem dostępności do konserwacji.

Metoda Obliczeń

Parametry Linii:

• Długość: 20 km

• Przewód: LGJ-50

• Oporność właściwa: R₀ = 0,65 Ω/km

• Reaktancja: X₀ = 0,4 Ω/km

• Pojemność transformatora: S = 2000 kVA

• Czynnik mocy: cosφ = 0,8

• Napięcie znamionowe: Ue = 10 kV

Krok 1: Obliczenie Impedancji Linii

• Opor: R = R₀ × L = 0,65 × 20 = 13 Ω

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

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

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

Krok 2: Obliczenie Spadku Napięcia
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3,04 kV

Krok 3: Dobrane Pojemności SVR

• Lokalizacja Montażu: 10 km od źródła (kluczowy punkt z mierzonym napięciem 9,019 kV).

• Obciążenie w Kluczowym Punkcie: P = 1200 kW, cosφ = 0,8 → S = 1200/0,8 = 1500 kVA.

• Wybrana Pojemność SVR: 2000 kVA.

Krok 4: Zakres Regulacji Napięcia

• Napięcie Wejściowe: U₁ = 9 kV (zmierzone)

• Docelowe Napięcie Wyjściowe: U₂ = 10,5 kV

• Wymagany Zakres Regulacji: 0～+20%.

Krok 5: Obliczenie Redukcji Strat
Po instalacji:

• Pozostała Długość Linii: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

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

• Netto Redukcja (po uwzględnieniu strat SVR): 63,9 kW - 4,4 kW = 59,5 kW

Korzyści Ekonomiczne:

• Roczna Ekonomiczna Oszczędność Energii: 59,5 kW × 24 h × 30 dni × 4 miesiące ≈ 450 000 kWh

• Oszczędność Kosztów: 450 000 kWh × zł0,33/kWh ≈ zł60 000

• Zwiększenie Przychodów: zł80 000 rocznie

• Okres Zwrotu Inwestycji: <1 rok

To pokazuje, że SVR są najbardziej skutecznym i ekonomicznym rozwiązaniem do poprawy jakości napięcia na wsi.