10kV Besleme Gerilim Düzenleyicilerinin Uygulamaları

Kırsal elektrik şebekeleri, birçok düğüm, geniş kapsam ve uzun iletim hatları ile karakterize edilir. Ayrıca, kırsal alanlardaki elektrik yükü güçlü mevsimsellik gösterir. Bu özellikler, 10 kV kırsal besleme hatlarında yüksek hat kaybına ve zirve yük dönemlerinde hat ucundaki gerilimin çok düşük düşmesine neden olur, bu da kullanıcı ekipmanlarının arızalanmasına yol açar.

Şu anda, kırsal elektrik şebekeleri için üç yaygın gerilim düzenleme yöntemi bulunmaktadır:

• Elektrik şebekesinin iyileştirilmesi: İnce miktarda yatırım gerektirir.

• Ana transformatörün yük altında tap çoğaltıcısının ayarlanması: Alt trafiği gerilim referans olarak alır. Ancak, sık sık yapılan ayarlamalar ana transformatörün güvenli çalışmasını etkiler ve hat geriliminin istikrarlı olmasını sağlayamaz.

• Paralel kondansatörlerin anahtarlama: Şebeke büyük endüktif yükler taşıyorken reaktif güç nedeniyle oluşan gerilim düşüşünü azaltır, ancak gerilim düzenleme aralığı dar kapsamlıdır.

Son görüşmeler sonucunda, yeni tür bir gerilim düzenleme cihazı olan 10 kV besleme hattı gerilim düzenleyici (SVR) kullanılmasına karar verildi. Bu, kırsal elektrik şebekesinin gerilim kalitesini etkili bir şekilde artırdı. Aşağıdaki tablodaki gerilim kalitesini iyileştirmek için alınan önlemlerin karşılaştırılmasından, şu anki en etkili yöntem olarak SVR'lerin kullanılması görülmektedir.

Uygulama Örneği

Bir trafo merkezinin 10 kV Tuanjie Hattını örnek alarak, SVR'nin montaj süreci aşağıdaki gibidir:

• Kabul edilebilir sınırları aşan gerilim düşüşünün olduğu kritik noktayı belirleyin.

• Kritik noktadaki maksimum yük temelinde SVR kapasitesini seçin.

• Ölçülen gerilim düşüşüne göre gerilim düzenleme aralığını belirleyin.

• Bakım kolaylığı önceliği ile kurulum yerini seçin.

Hesaplama Yöntemi

Hat Parametreleri:

• Uzunluk: 20 km

• İletken: LGJ - 50

• Direnç: R₀ = 0.65 Ω/km

• Reaktans: X₀ = 0.4 Ω/km

• Transformatör Kapasitesi: S = 2000 kVA

• Güç Faktörü: cosφ = 0.8

• Nominal Gerilim: Ue = 10 kV

Adım 1: Hat İmpedansını Hesapla

• Direnç: R = R₀ × L = 0.65 × 20 = 13 Ω

• Reaktans: X = X₀ × L = 0.4 × 20 = 8 Ω

• Aktif Güç: P = S × cosφ = 2000 × 0.8 = 1600 kW

• Reaktif Güç: Q = S × sinφ = 2000 × 0.6 = 1200 kvar

Adım 2: Gerilim Düşüşü Hesaplaması
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3.04 kV

Adım 3: SVR Boyutlandırma

• Kurulum Yeri: Kaynaktan 10 km uzaklıktaki (ölçülen gerilimi 9.019 kV olan kritik nokta).

• Kritik Noktadaki Yük: P = 1200 kW, cosφ = 0.8 → S = 1200/0.8 = 1500 kVA.

• Seçilen SVR Kapasitesi: 2000 kVA.

Adım 4: Gerilim Düzenleme Aralığı

• Giriş Gerilimi: U₁ = 9 kV (ölçülen)

• Hedef Çıkış Gerilimi: U₂ = 10.5 kV

• Gerekli Düzenleme Aralığı: 0～+20%.

Adım 5: Kayıp Azaltma Hesaplaması
Kurulum sonrası:

• Kalan Hat Uzunluğu: L₁ = 20 km - 10 km = 10 km

• Güç Kaybı Azaltımı:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0.65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10.5²)
  = 63.9 kW

• Net Azaltım (SVR kaybı sonrası): 63.9 kW - 4.4 kW = 59.5 kW

Ekonomik Faydalar:

• Yıllık Enerji Tasarrufu: 59.5 kW × 24 h × 30 gün × 4 ay ≈ 450,000 kWh

• Maliyet Tasarrufu: 450,000 kWh × ₺0.33/kWh ≈ ₺60,000

• Gelir Artışı: ₺80,000 yıllık

• Amortisman Süresi: <1 yıl

Bu, SVR'lerin kırsal gerilim kalitesini artırmak için en etkili ve ekonomik çözüm olduğunu göstermektedir.