Primene naponskih regulatora za isporučivače na 10kV

Ruralni električni mreže se karakterišu velikim brojem čvorova, širokim pokrivenjem i dugim prenosnim linijama. U isto vreme, električna opterećenja u ruralnim područjima pokazuju snažnu sezonsku varijabilnost. Ove osobine dovode do visokih gubitaka na 10 kV ruralnim odvojnicama, a tokom vrhunskih perioda opterećenja, napon na kraju linije padne previše nisko, što dovodi do nepravilnog funkcionisanja opreme korisnika.

Trenutno, postoje tri uobičajena metoda regulacije napona u ruralnim električnim mrežama:

• Unapređenje mreže: Zahteva značajne investicije.

• Podesavanje tap changer-a glavnog transformatora: Koristi napon busa podstane kao referentnu tačku. Međutim, često podesavanje utiče na bezbedno rad glavnog transformatora i ne može osigurati stabilan napon na liniji.

• Prekid shunt kondenzatora: Smanjuje pad napona uzrokovan reaktivnom snalom kada mreža ima velika induktivna opterećenja, ali raspon regulacije napona je uski.

Nakon konačne rasprave, odlučeno je da se primeni novi tip uređaja za regulaciju napona - 10 kV odvojnica regulator naponskog nivoa (SVR), koji je efektivno poboljšao kvalitet napona u ruralnim električnim mrežama. I kroz uporedbu mjera za poboljšanje kvaliteta napona u sljedećoj tabeli, može se vidjeti da je korišćenje regulatora napona na odvojnicama trenutno najefikasniji način unapređenja kvaliteta napona na ruralnim 10 kV linijama.

Primer Primene

Kao primer, uzeto je 10 kV Tuanjie Linija određene podstane, proces instalacije SVR-a je sledeći:

• Identifikovati ključnu tačku gde pad naponskog nivoa prelazi prihvatljive granice.

• Izabrati kapacitet SVR-a na osnovu maksimalnog opterećenja u ključnoj tački.

• Određivanje raspona regulacije napona na osnovu izmerenog pada napona.

• Izabrati lokaciju instalacije sa prioritetom pristupačnosti za održavanje.

Metod Izračunavanja

Parametri linije:

• Dužina: 20 km

• Vodnik: LGJ - 50

• Otpornost: R₀ = 0.65 Ω/km

• Reaktancija: X₀ = 0.4 Ω/km

• Kapacitet transformatora: S = 2000 kVA

• Faktor snage: cosφ = 0.8

• Nominativni napon: Ue = 10 kV

Korak 1: Izračun impedansa linije

• Otpornost: R = R₀ × L = 0.65 × 20 = 13 Ω;

• Reaktancija: X = X₀ × L = 0.4 × 20 = 8 Ω;

• Aktivna snaga: P = S × cosφ = 2000 × 0.8 = 1600 kW

• Reaktivna snaga: Q = S × sinφ = 2000 × 0.6 = 1200 kvar

Korak 2: Izračun pada napona
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3.04 kV

Korak 3: Dimenzionisanje SVR-a

• Lokacija instalacije: 10 km od izvora (ključna tačka sa izmerenim naponom 9.019 kV).

• Opterećenje u ključnoj tački: P = 1200 kW, cosφ = 0.8 → S = 1200/0.8 = 1500 kVA.

• Izabrani kapacitet SVR-a: 2000 kVA.

Korak 4: Raspon regulacije napona

• Ulazni napon: U₁ = 9 kV (izmeren)

• Ciljani izlazni napon: U₂ = 10.5 kV

• Potreban raspon regulacije: 0～+20%.

Korak 5: Izračun smanjenja gubitaka
Posle instalacije:

• Preostala dužina linije: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• Smanjenje gubitaka snage:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0.65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10.5²)
  = 63.9 kW

• Neto smanjenje (nakon gubitaka SVR-a): 63.9 kW - 4.4 kW = 59.5 kW

Ekonomske prednosti:

• Godišnje uštede energije: 59.5 kW × 24 h × 30 dana × 4 meseca ≈ 450,000 kWh

• Ušteda troškova: 450,000 kWh × ¥0.33/kWh ≈ ¥60,000

• Povećanje prihoda: ¥80,000 godišnje

• Period vraćanja ulaganja: <1 godina

Ovo pokazuje da su SVR-ovi najefikasniji i ekonomičniji rešenje za poboljšanje kvaliteta napona u ruralnim mrežama.