تطبيقات SVR (منظمي الجهد الآليين للخطوط) في شبكات التوزيع الريفية

1 مقدمة

مع نمو الاقتصاد الوطني بشكل مستقر، تزداد الطلب على الكهرباء. بالنسبة للشبكات الريفية، فإن الزيادة في الأحمال وتوزيع التيار الكهربائي غير المتوازن وقيود تنظيم الجهد الرئيسي المحدود تترك بعض الخطوط الطويلة بجهد 10 كيلو فولت (تتجاوز معايير النصف قطر الوطنية) في المناطق البعيدة أو ذات الشبكة الضعيفة. تواجه هذه الخطوط جودة جهد رديئة وعامل قوة منخفض وخسائر عالية. بسبب القيود المالية والاستثمارية، لا يمكن تنفيذ العقد الضغط العالي الكثيرة أو توسيع الشبكة. يقدم نظام تنظيم الجهد التلقائي لخط الجهد 10 كيلو فولت حلًا تقنيًا لمشكلات النصف قطر الطويل والجهد المنخفض.

2 مبدأ عمل جهاز تنظيم الجهد

يحتوي التنظمي التلقائي SVR على دائرة رئيسية (محول ذاتي ثلاثي الأطوار + مبدل التوصيل تحت الحمل، هيكل في الشكل 1) ووحدة تحكم. يحتوي قلبه على ملفات متوازية ومتوالية وملف ضبط الجهد:

• ملف متسلسل: متعدد التوصيلات، متصل بين الإدخال والإخراج عبر مبدل التوصيل، ويضبط جهد الإخراج.

• ملف متوازي: ملف مشترك، يولد حقول مغناطيسية لنقل الطاقة.

• ملف ضبط الجهد: ملف ملتف حول الملف المتوازي، يغذي المتحكم/الموتور ويقدم جهد القياس.

منطق العمل: تغيير مواقع التوصيل على الملف المتسلسل (عبر مبدل التوصيل تحت الحمل) يغير نسبة الأطوار بين الإدخال والإخراج، مما يضبط جهد الإخراج. عادةً ما يكون للمفاتيح تحت الحمل 7 أو 9 أوضاع (قابلة للاختيار حسب الحاجة). نسبة الأطوار الأولية - الثانوية للمنظم تتطابق مع المحولات، أي:

3 مثال تطبيقي

3.1 حالة الخط

خط بجهد 10 كيلو فولت طوله الرئيسي 15.138 كم، يستخدم نموذجين من الموصلات: LGJ-70mm² وLGJ-50mm². السعة الإجمالية لمحولات التوزيع هي 7260 كيلو فولت أمبير. خلال فترات الذروة، ينخفض الجهد على الجانب 220 فولت من محولات التوزيع في الوسط والجزء الخلفي من الخط إلى أدنى حد 175 فولت.

بالنسبة للخط LGJ-70، فإن المقاومة لكل كيلومتر هي 0.458 أوم والرداءة لكل كيلومتر هي 0.363 أوم. ثم، تكون مقاومة الخط والرداءة من محطة التحويل إلى القطب 97# من الخط الرئيسي على التوالي:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

وفقاً لقدرة محولات التوزيع ومعدل الحمل للخط، يمكن حساب فقدان الجهد من محطة التحويل إلى القطب 97# من الخط الرئيسي كما يلي:

• Δu — فقدان الجهد على الخط، الوحدة: كيلو فولت.

• R — مقاومة الخط، الوحدة: أوم.

• X — رداءة الخط، الوحدة: أوم.

• r — المقاومة لكل وحدة طول، الوحدة: أوم.

• x — الرداءة لكل وحدة طول، الوحدة: أوم.

• P — الطاقة الفعالة للخط، الوحدة: كيلو واط.

• Q — الطاقة الغير فعالة للخط، الوحدة: كيلو فاراد.

ثم، يكون الجهد عند القطب 97# من الخط الرئيسي فقط: 10.4 - 0.77 = 9.63 كيلو فولت ويمكن حساب الجهد عند القطب 178 كـ: 8.42 كيلو فولت. الجهد في نهاية الخط هو: 8.39 كيلو فولت.

3.2 الحلول

لضمان جودة الجهد، تشمل الأساليب والإجراءات الرئيسية لتنظيم الجهد في شبكات التوزيع المتوسطة والمنخفضة الجهد الجوانب التالية:

• بناء محطة تحويل جديدة بجهد 35 كيلو فولت لتقليل نصف قطر التغذية لخطوط 10 كيلو فولت.

• استبدال مقطع الموصل لتقليل معدل الحمل على الخط.

• تركيب تعويض الطاقة الغير فعالة للخط. هذا الأسلوب له تأثير ضعيف على التنظيم في الحالات التي تتميز بالخطوط الطويلة والأحمال الكبيرة.

• تركيب تنظمي جهد تلقائي لخط التغذية SVR. يتميز بدرجة عالية من الأتمتة وتأثير جيد في تنظيم الجهد واستخدام مرن. أدناه، يتم استخدام ثلاثة أساليب لمقارنة الحلول لتحسين جودة الجهد في نهاية خط 10 كيلو فولت.

3.2.1 خطة بناء محطة تحويل جديدة بجهد 35 كيلو فولت

تحليل التأثير المتوقع: يمكن أن يؤدي بناء محطة تحويل جديدة إلى تقليل نصف قطر التغذية وتحسين الجهد النهائي للخطوط الطويلة وتحسين جودة التغذية. يمكن لهذه الخطة حل مشكلة الجهد بشكل جيد، ولكن الاستثمار نسبيا كبير.

3.2.2 خطة إعادة بناء الخط الرئيسي بجهد 10 كيلو فولت

يتضمن تغيير معلمات الخط بشكل أساسي زيادة مقطع الموصل. بالنسبة للخطوط التي تتميز بتوزيع المستخدمين بشكل متناثر ومقطع موصل صغير، فإن الجزء المقاوم في فقدان الجهد يشكل نسبة كبيرة. لذلك، يمكن تحقيق تأثير معين في تنظيم الجهد عن طريق تقليل مقاومة الموصل. يمكن ضبط الجهد النهائي بجهد 10 كيلو فولت من 8.39 كيلو فولت إلى 9.5 كيلو فولت.

3.2.3 خطة تركيب تنظمي جهد تلقائي لخط التغذية SVR

قم بتثبيت مجموعة واحدة من تنظيمات الجهد التلقائية بجهد 10 كيلو فولت لحل مشكلة الجهد المنخفض في نهاية الخط بعد القطب 161.

تحليل التأثير المتوقع: يمكن ضبط الجهد النهائي بجهد 10 كيلو فولت من 8.39 كيلو فولت إلى 10.3 كيلو فولت.

بعد التحليل المقارن، تعتبر الحل الثالث الأكثر اقتصادية وعمليا. يقوم الجهاز الكامل لتنظيم الجهد التلقائي لخط التغذية SVR بتحقيق استقرار جهد الإخراج عن طريق ضبط نسبة الأطوار للمحول الذاتي الثلاثي الأطوار ولديه المزايا الرئيسية التالية:

• يمكنه تحقيق تنظيم الجهد التلقائي وكامل تحت الحمل. يعتمد المحول نفسه على محول ذاتي ثلاثي الأطوار متصل بنظام النجمة، وهو ذو سعة كبيرة وحجم صغير ويمكن تثبيته بين عمودين (S ≤ 2000 كيلو فولت أمبير).

• نطاق تنظيم الجهد عادة ما يكون -10% ~ +20%، مما يمكنه من تلبية متطلبات الجهد.

وفقاً للحسابات النظرية، يُوصى بتثبيت تنظمي جهد تلقائي لخط التغذية SVR من نوع SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) على الخط الرئيسي. بعد تثبيت تنظمي الجهد، يمكن ضبط الجهد الأقصى للقطب 141 إلى:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 كيلو فولت

في المعادلة:

• U₁₆₁ — الجهد عند نقطة التثبيت بعد تركيب تنظمي الجهد.

• 10/8 — النسبة القصوى للأطوار لمنظم الجهد بمدى تنظيم 0 ~ +20%.

أثبت التشغيل الفعلي أن وظائف وأداء الجهاز الكامل لتنظيم الجهد التلقائي لخط التغذية SVR، الذي يتتبع تلقائياً التغيرات في الجهد الإدخالي لضمان جهد إخراج ثابت، مستقر جداً وأنه فعال في إدارة الجهد المنخفض.

3.2.4 تحليل الفوائد

يوفر استخدام تنظمي الجهد SVR على الخط مبالغ كبيرة مقارنة ببناء محطة تحويل جديدة أو استبدال الموصلات. ليس فقط يتم زيادة الجهد على الخط لتلبية اللوائح الوطنية ذات الصلة، مما يؤدي إلى فوائد اجتماعية جيدة؛ عندما يبقى الحمل على الخط ثابتا، فإن زيادة الجهد على الخط تقلل من التيار على الخط، وبالتالي تقليل خسائر الخط إلى حد ما، مما يحقق هدف تخفيض الخسائر وحفظ الطاقة وتحسين الفوائد الاقتصادية للشركة.

4 الخلاصة

للمناطق ذات القدرة المحدودة على نمو الأحمال، خاصة شبكات الكهرباء الريفية التي تتميز بخطوط طويلة بجهد 10 كيلو فولت حيث تكون نقاط التغذية غير كافية ونصف قطر التغذية كبير وخسائر الخطوط مرتفعة والأحمال مفرطة ولا يوجد مصدر تغذية قريب من محطة تحويل 35 كيلو فولت في المدى القصير إلى المتوسط، يقدم تنظمي الجهد التلقائي لخط التغذية SVR حلًا. يعالج هذا الحل مشكلة جودة الجهد المنخفض وخسائر الطاقة الكهربائية العالية دون الحاجة إلى بناء أو تأخير بناء محطات تحويل 35 كيلو فولت.

هذا النهج يوفر فوائد اجتماعية واقتصادية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، مع تكلفة استثمارية تبلغ حوالي عشر تكلفة بناء محطة تحويل 35 كيلو فولت جديدة، يعتبر تنظمي الجهد SVR جديرًا بالترويج في تطبيقات شبكات الكهرباء الريفية.