Застосування регуляторів напруги для 10кВ ліній живлення

Сільські електромережі характеризуються великою кількістю вузлів, широким охопленням та довгими лініями передачі. Однак, електричне навантаження в сільських районах має сильну сезонність. Ці особливості призводять до високих втрат на лініях напруги 10 кВ, а під час пікових навантажень напруга на кінці лінії опускається занадто низько, що призводить до невідповідної роботи обладнання користувачів.

На даний момент існує три поширені методи регулювання напруги для сільських електромереж:

• Модернізація електромережі: Потребує значних інвестицій.

• Регулювання перехідного комутатора головного трансформатора: Використовує напругу шини підстанції як точку відліку. Однак, часті регулювання можуть завдати шкоди безпечному функціонуванню головного трансформатора та не можуть гарантувати стабільну напругу на лінії.

• Перемикання паралельних конденсаторів: Зменшує спад напруги, спричинений реактивною потужністю при великому індуктивному навантаженні, але діапазон регулювання напруги малий.

Після остаточного обговорення було вирішено впровадити новий тип пристрою регулювання напруги — регулятор напруги лінії 10 кВ (SVR), який ефективно покращив якість напруги в сільських електромережах. І з порівнянням заходів для покращення якості напруги у наступній таблиці, видно, що використання регуляторів напруги лінії є найбільш ефективним способом для підвищення якості напруги на сільських лініях 10 кВ.

Приклад застосування

Наприклад, для лінії Товариство 10 кВ певної підстанції, процес встановлення SVR включає наступні кроки:

• Визначення критичної точки, де спад напруги перевищує допустимі межі.

• Вибір потужності SVR залежно від максимального навантаження в критичній точці.

• Визначення діапазону регулювання напруги згідно з виміряним спадом напруги.

• Вибір місця встановлення, враховуючи доступність для обслуговування.

Метод обчислення

Параметри лінії:

• Довжина: 20 км

• Пряд: LGJ-50

• Опір: R₀ = 0.65 Ом/км

• Реактивний опір: X₀ = 0.4 Ом/км

• Потужність трансформатора: S = 2000 кВА

• Коефіцієнт ефективності: cosφ = 0.8

• Номінальна напруга: Ue = 10 кВ

Крок 1: Обчислення опору лінії

• Опір: R = R₀ × L = 0.65 × 20 = 13 Ом

• Реактивний опір: X = X₀ × L = 0.4 × 20 = 8 Ом

• Активна потужність: P = S × cosφ = 2000 × 0.8 = 1600 кВт

• Реактивна потужність: Q = S × sinφ = 2000 × 0.6 = 1200 кВар

Крок 2: Обчислення спаду напруги
ΔU = (PR + QX)/U = (1600×13 + 1200×8)/10 = 3.04 кВ

Крок 3: Визначення потужності SVR

• Місце встановлення: 10 км від джерела (критична точка з виміряною напругою 9.019 кВ).

• Навантаження в критичній точці: P = 1200 кВт, cosφ = 0.8 → S = 1200/0.8 = 1500 кВА.

• Вибрана потужність SVR: 2000 кВА.

Крок 4: Діапазон регулювання напруги

• Вхідна напруга: U₁ = 9 кВ (виміряна)

• Цільова вихідна напруга: U₂ = 10.5 кВ

• Необхідний діапазон регулювання: 0～+20%.

Крок 5: Обчислення зменшення втрат
Після встановлення:

• Залишаюча довжина лінії: L₁ = 20 км - 10 км = 10 км

• Зменшення втрат потужності:
  ΔP = R₀ × L₁ × (S²/U₁² - S²/U₂²)
  = 0.65 × 10 × (1500²/9² - 1500²/10.5²)
  = 63.9 кВт

• Чисте зменшення (після втрат SVR): 63.9 кВт - 4.4 кВт = 59.5 кВт

Економічні переваги:

• Річна економія енергії: 59.5 кВт × 24 год × 30 днів × 4 місяці ≈ 450,000 кВт·год

• Економія коштів: 450,000 кВт·год × ₴0.33/кВт·год ≈ ₴60,000

• Збільшення доходів: ₴80,000 річно

• Період окупності: <1 рік

Це демонструє, що SVR є найбільш ефективним та економічним рішенням для покращення якості напруги в сільських електромережах.