SVR (Qidağ Mühərrik Shunt Regulyatorları)ın Köy Dağıtım Şəbəkələrində Tətbiqi

1 Giriş

Milli ekonominin istikrarlı büyümesiyle birlikte elektrik talebi artmaktadır. Kırsal ağlar için, yüklerin artması, güç tedariki dağılımının eşitsizliği ve ana ağ voltaj regülasyonunun sınırlı olması, bazı 10 kV uzun hatları (ulusal yarıçap standartlarını aşan) uzak/ayıp ağ bölgelerinde zor durumda bırakır. Bu hatlar, düşük voltaj kalitesi, düşük güç faktörü ve yüksek kayıplarla karşı karşıyadır. Maliyet ve yatırım kısıtlamaları nedeniyle, büyük sayıda yüksek voltaj düğümü veya ağ genişletmesi mümkün değildir. 10 kV besleme otomatik voltaj regülatörü, uzun yarıçaplı, düşük voltajlı sorunlara yönelik teknik bir çözüm sunar.

2 Voltaj Regülatörünün Çalışma Prensibi

SVR otomatik regülatörü, ana devre (üç fazlı ototransformator + yük altındaki şerit değiştirici, Şekil 1'deki yapı) ve kontrol biriminden oluşur. Çekirdeği, paralel, seri ve kontrol voltaj bobinleri içerir:

• Seri bobin: Çoklu şeritli, giriş/çıkış arasında şerit değiştirici aracılığıyla bağlanır, çıkış voltajını ayarlar.

• Paralel bobin: Ortak sarım, enerji transferi manyetik alanları oluşturur.

• Kontrol voltaj bobini: Paralel bobine sarılır, kontrolcü/motoru besler ve ölçüm voltajı sağlar.

Çalışma mantığı: Seri bobin üzerindeki şerit pozisyonları (yük altındaki şerit değiştiricisi aracılığıyla) giriş-çıkış sarım oranlarını değiştirerek çıkış voltajını ayarlar. Yük altındaki anahtarlar genellikle 7 veya 9 viteslidir (kullanıcı ihtiyaçlarına göre seçilebilir). Regülatörün birincil-ikincil sarım oranı, transformatörlere uygundur, yani:

3 Uygulama Örneği

3.1 Hat Durumu

Bir 10 kV hattın ana gövdesi 15.138 km uzunluğunda olup, iki iletken model kullanılmaktadır: LGJ - 70mm² ve LGJ - 50mm². Dağıtım transformatörlerinin toplam kapasitesi 7260 kVA'dır. Zirve yük dönemlerinde, hat orta ve son bölümlerindeki dağıtım transformatörlerinin 220V tarafındaki voltaj 175V'ye kadar düşebilmektedir.

LGJ - 70 hatı için kilometre başına direnç 0.458 Ω ve kilometre başına reaktans 0.363 Ω'dur. Bu durumda, ana hat anahtarlardan 97# numaralı anahtara kadar olan hat direnci ve reaktansı sırasıyla şu şekildedir:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Hat dağıtım transformatörü kapasitesine ve yük oranına göre, ana hat anahtarlardan 97# numaralı anahtara kadar olan hat voltaj kaybı hesaplanabilir:

• Δu — Hat voltaj düşüşü, birim: kV.

• R — Hat direnci, birim: Ω.

• X — Hat reaktansı, birim: Ω.

• r — Birim uzunluk başına direnç, birim: Ω.

• x — Birim uzunluk başına reaktans, birim: Ω.

• P — Hat aktif gücü, birim: kW.

• Q — Hat reaktif gücü, birim: kvar.

Bu durumda, ana hat 97# numaralı anahtardaki voltaj sadece: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV 178 numaralı anahtarda hesaplanabilir: 8.42 kV. Hattın sonundaki voltaj: 8.39 kV.

3.2 Çözümler

Voltaj kalitesini sağlamak için, orta ve düşük voltajlı dağıtım ağlarında temel voltaj düzenleme yöntemleri ve önlemler aşağıdaki yönleri kapsar:

• Yeni 35 kV alt istasyon inşa etmek, 10 kV hatlarının güç tedarik yarıçapını kısaltmak.

• İletken kesiti değiştirerek hat yük oranını azaltmak.

• Hata için reaktif güç kompansasyonu kurmak. Bu yöntem, uzun hatlar ve büyük yükler için düzenlemeye zayıf etkidir.

• SVR besleme otomatik voltaj regülatörü kurmak. Yüksek derecede otomasyona sahiptir, iyi voltaj düzenleme etkisi ve esnek kullanım sunar. Aşağıda, 10 kV blok hattının sonundaki voltaj kalitesini iyileştirmek için üç yöntem karşılaştırılır.

3.2.1 Yeni 35 kV Alt İstasyon İnşa Etme Şeması

Beklenen Etki Analizi: Yeni bir alt istasyon inşa edilmesi, güç tedarik yarıçapını kısaltır, daha uzun hatların son voltajını iyileştirir ve güç tedarik kalitesini artırır. Bu şema, voltaj sorununu iyi çözebilir, ancak yatırım olarak oldukça yüksektir.

3.2.2 10 kV Ana Gövde Hatını Yeniden Yapılandırma Şeması

Hat parametrelerini değiştirmek, genellikle iletken kesit alanını artırmayı içerir. Kullanıcıları oldukça dağılmış ve iletken kesit alanı küçük olan hatlar için, voltaj kaybında direnç bileşeni nispeten büyük bir orana sahiptir. Bu nedenle, iletken direncini azaltmak belirli bir voltaj düzenleme etkisi sağlayabilir. 10 kV son voltajı 8.39 kV'dan 9.5 kV'ye ayarlanabilir.

3.2.3 SVR Besleme Otomatik Voltaj Regülatörü Kurma Şeması

1 adet 10 kV otomatik voltaj regülatörü kurarak, 161 numaralı anahtardan sonraki hat ucundaki düşük voltaj sorununu çözmek.

Beklenen Etki Analizi: 10 kV son voltajı 8.39 kV'dan 10.3 kV'ye ayarlanabilir.

Karşılaştırmalı analizden sonra, üçüncü çözüm en ekonomik ve pratiktir. SVR besleme otomatik voltaj düzenleme tam set cihazı, üç fazlı ototransformatorun sarım oranını ayarlayarak çıkış voltajının istikrarını sağlar ve aşağıdaki önemli avantajlara sahiptir:

• Tamamen otomatik ve yük altında voltaj düzenleme gerçekleştirebilir. Transformatör kendisi, büyük kapasite ve küçük hacimli yıldız bağlantılı üç fazlı ototransformatördür ve iki direk arasında dikilebilir (S ≤ 2000 KVA).

• Voltaj düzenleme aralığı genellikle -10% ~ +20%, voltaj gereksinimlerini karşılayabilir.

Teorik hesaplara göre, ana gövde hattı üzerinde SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) modeli SVR besleme otomatik voltaj regülatörü kurulması önerilir. Voltaj regülatörü kurulduktan sonra, 141 numaralı anahtardaki maksimum voltaj şöyle ayarlanabilir:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

Formülde:

• U₁₆₁ — Voltaj regülatörü kurulduktan sonraki kurulum noktasındaki voltaj.

• 10/8 — 0 ~ +20% voltaj düzenleme aralığına sahip voltaj regülatörünün maksimum sarım oranı.

Gerçek işlemler, SVR besleme otomatik voltaj düzenleme tam set cihazının, girdi voltajındaki değişiklikleri otomatik olarak takip ederek sabit bir çıkış voltajını sağlama fonksiyonu ve performansının çok istikrarlı olduğunu ve düşük voltaj yönetimi konusunda etkili olduğunu kanıtlamıştır.

3.2.4 Fayda Analizi

Hat üzerinde SVR voltaj regülatörü kullanımı, yeni bir alt istasyon inşa etme veya iletkenleri değiştirme ile karşılaştırıldığında büyük miktarda fon tasarrufu sağlar. Sadece hat voltajının ilgili ulusal düzenlemelere uygun hale getirilmesiyle sosyal faydalar elde edilir; hat yükü değişmediği durumda, hat voltajının artırılması hat akımını azaltır, bu da bir ölçüde hat kayıplarını azaltarak, kayıp azaltma ve enerji tasarrufu hedefine ulaşılmasını ve işletmenin ekonomik faydalarını artırılmasını sağlar.

4 Sonuç

Yük artışı potansiyeli sınırlı olan bölgelerde, özellikle 10 kV uzun hatları olan kırsal ağlarda—güç tedarik noktaları yetersiz, tedarik yarıçapları büyük, hat kayıpları yüksek, yükler aşırı yüklenmiş ve yakın zamanda 35 kV alt istasyon güç tedariki mevcut değil—SVR besleme otomatik voltaj regülatörü bir çözüm sunar. Düşük voltaj kalitesi ve yüksek elektrik enerjisi kayıpları sorunlarını, yeni 35 kV alt istasyonların inşa edilmesi veya inşaatının ertelenmesi olmadan çözer.

Bu yaklaşım, önemli sosyal ve ekonomik faydalar sağlar. Ayrıca, yeni 35 kV alt istasyon inşa etme maliyetinin yaklaşık onda biriyle SVR, kırsal ağ uygulamalarında yüksek bir şekilde teşvik edilmesi gerekmektedir.