Приложения на SVR (автоматични регулатори на напрежението в разпределителната мрежа) в селските разпределителни мрежи

1 Въведение

С постоянното растеж на националната икономика, потреблението на електроенергия се увеличава. За селските мрежи, растящите натоварвания, неравномерното разпределение на електроенергията и ограниченията в регулирането на напрежението в основната мрежа оставят някои дълги линии от 10 кВ (превишаващи националните стандарти за радиус) в отдалечени/слаби мрежови райони. Тези линии се сблъскват с лошо качество на напрежението, нисък фактор на мощност и високи загуби. Поради ограниченията във финансовите средства и инвестициите, масовите високонапредни възли или разширяване на мрежата не са изпълними. Автоматичният регулатор на напрежението за хода на 10 кВ предлага техническо решение за проблеми с дълги радиуси и ниско напрежение.

2 Работен принцип на регулатора на напрежението

Автоматичният регулатор SVR има основна верига (трифазен автотрансформатор + регулатор на таповете при натоварване, структура на фигура 1) и контролен блок. Неговият ядро има паралелни, сериозни и контролни обмотки на напрежението:

• Сериозна обмотка: многотапова, свързана между вход/изход чрез регулатора на таповете, регулира изходното напрежение.

• Паралелна обмотка: общо обвитие, генериращо магнитни полета за прехвърляне на енергия.

• Контролна обмотка на напрежението: обвита около паралелната обмотка, захранва контролера/мотора и предоставя измерително напрежение.

Работна логика: позициите на таповете на сериозната обмотка (чрез регулатора на таповете при натоварване) изменят отношенията на брой завивки вход-изход, регулирайки изходното напрежение. Преключвателите при натоварване обикновено имат 7 или 9 скорости (избираеми от потребителите според нуждите). Отношението на броя завивки на первичния-вторичен регулатор съответства на трансформаторите, т.е.:

3 Пример за приложение

3.1 Състояние на линията

Линия от 10 кВ има основна дължина на стълба 15,138 км, използвайки два типа проводници: LGJ-70 мм² и LGJ-50 мм². Общата капацитет на разпределителните трансформатори е 7260 кВА. По време на пики на натоварването, напрежението на страната от 220В на разпределителните трансформатори в средата и задната част на линията се понижава до 175В.

За линията LGJ-70, съпротивлението на километър е 0,458 Ом, а реактивното съпротивление на километър е 0,363 Ом. Тогава, съпротивлението и реактивното съпротивление на линията от подстанцията до стълба 97# на основната линия са съответно:

R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ом

X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ом

Според капацитета на разпределителните трансформатори и нивото на натоварване на линията, загубата на напрежението от подстанцията до стълба 97# на основната линия може да бъде изчислена като:

• Δu — Загуба на напрежението на линията, единица: кВ.

• R — Съпротивление на линията, единица: Ом.

• X — Реактивно съпротивление на линията, единица: Ом.

• r — Съпротивление на единица дължина, единица: Ом.

• x — Реактивно съпротивление на единица дължина, единица: Ом.

• P — Активна мощност на линията, единица: кВт.

• Q — Реактивна мощност на линията, единица: квар.

Тогава, напрежението на стълба 97# на основната линия е само: 10,4 - 0,77 = 9,63 кВ на стълба 178 може да бъде изчислена като: 8,42 кВ. Напрежението на края на линията е: 8,39 кВ.

3.2 Решения

За осигуряване на качеството на напрежението, основните методи и мерки за регулиране на напрежението в средно- и нисконапредните разпределителни мрежи включват следните аспекти:

• Изграждане на нова подстанция от 35 кВ за намаляване на радиуса на доставка на електроенергията на линиите от 10 кВ.

• Замяна на сечението на проводника за намаляване на нивото на натоварване на линията.

• Инсталиране на компенсация на реактивната мощност за линията. Този метод има слаб регулиращ ефект за ситуации с дълги линии и големи натоварвания.

• Инсталиране на автоматичен регулатор на напрежението SVR. Той има високо ниво на автоматизация, добър регулиращ ефект и гъвкаво използване. По-долу, три метода се използват за сравнение на решения за подобряване на качеството на напрежението на края на линията от 10 кВ.

3.2.1 Проект за изграждане на нова подстанция от 35 кВ

Анализ на очаквания ефект: Изграждането на нова подстанция може да намали радиуса на доставка, да подобри терминалното напрежение на по-дълги линии и да повиши качеството на доставката на електроенергия. Този проект може да реши проблема с напрежението, но инвестициите са относително големи.

3.2.2 Проект за реконструкция на основната линия от 10 кВ

Промяната на параметрите на линията включва главно увеличаване на сечението на проводника. За линии с относително разпръснати потребители и малко сечение на проводника, компонентът на съпротивление в загубата на напрежението представлява относително голяма част. Ето защо, намаляването на съпротивлението на проводника може да достигне определен регулиращ ефект. Напрежението на терминала от 10 кВ може да бъде регулирано от 8,39 кВ до 9,5 кВ.

3.2.3 Проект за инсталиране на автоматичен регулатор на напрежението SVR

Инсталиране на 1 комплект автоматичен регулатор на напрежението от 10 кВ за решаване на проблема с ниско напрежение на терминала на линията след стълба 161.

Анализ на очаквания ефект: Напрежението на терминала от 10 кВ може да бъде регулирано от 8,39 кВ до 10,3 кВ.

След сравнителен анализ, третото решение е най-икономично и практически. Комплектното устройство за автоматично регулиране на напрежението SVR постига стабилността на изходното напрежение чрез регулиране на отношенията на броя завивки на трифазния автотрансформатор и има следните основни предимства:

• Може да реализира напълно автоматично и при натоварване регулиране на напрежението. Самият трансформатор използва звезда свързана трифазен автотрансформатор, който има голяма капацитет и малък обем и може да бъде издигнат между две стълби (S ≤ 2000 КВА).

• Диапазонът на регулиране на напрежението е обикновено -10% ~ +20%, което може да удовлетвори изискванията за напрежение.

Според теоретичните изчисления, препоръчително е да се инсталира автоматичен регулатор на напрежението SVR с модел SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) на основната линия. След инсталирането на регулатора, максималното напрежение на стълба 141 може да бъде регулирано до:

U₁₆₁=U×10/8=10,5 кВ

В формулата:

• U₁₆₁ — Напрежението в точката на инсталиране след инсталирането на регулатора.

• 10/8 — Максималното отношение на броя завивки на регулатора с диапазон на регулиране 0 ~ +20%.

Фактическата работа е доказала, че функциите и характеристиките на комплектното устройство за автоматично регулиране на напрежението SVR, което автоматично следи промените в входното напрежение, за да осигури постоянна изходна напрежение, са много стабилни и ефективни в управлението на ниско напрежение.

3.2.4 Анализ на ползите

Използването на регулатора на напрежението SVR на линията спестява значителни средства в сравнение с изграждането на нова подстанция или замяна на проводниците. Не само напрежението на линията се увеличава, за да отговаря на съответните национални регламенти, водещо до добри социални ефекти; когато натоварването на линията остане непроменено, увеличаването на напрежението на линията намалява тока на линията, до известна степен намалявайки загубите на линията, постигайки целта за намаляване на загубите и спестяване на енергия, и подобряване на икономическите ефекти на предприятието.

4 Заключение

За области с ограничен потенциал за растеж на натоварването, особено селски електрически мрежи с дълги линии от 10 кВ, където точки за доставка на електроенергия са недостатъчни, радиусите на доставка са големи, загубите на линията са високи, натоварванията са прекомерни, и няма близка подстанция от 35 кВ за доставка на електроенергия в краткосрочен и средносрочен период, автоматичният регулатор на напрежението SVR предлага решение. Той решава проблемите с ниско качество на напрежението и високи загуби на електроенергия без необходимостта да се строят или отложат строителството на подстанции от 35 кВ.

Този подход дава значителни социални и икономически ползи. Освен това, с инвестиционна цена, която е приблизително десета от цената за изграждане на нова подстанция от 35 кВ, SVR е много достоен за насърчаване в приложенията на селските електрически мрежи.