Aplicacions dels SVR (Reguladors Automàtics de tensió en alimentadors) en xarxes de distribució rural
1 Introducció
Amb el creixement estable de l'economia nacional, la demanda d'electricitat augmenta. Per a les xarxes rurals, els increments de càrrega, la distribució desigual del subministrament d'energia i la limitada regulació de tensió de la xarxa principal deixen algunes línies llargues de 10 kV (que superen els estàndards nacionals de radi) en àrees remotes o amb xarxes febles. Aquestes línies es troben amb una qualitat de tensió deficient, un factor de potència baix i pèrdues elevades. Degut a les restriccions de costos i inversió, no és viable la creació massiva de nodes d'alta tensió o l'ampliació de la xarxa. El regulador automàtic de tensió de línia de 10 kV ofereix una solució tècnica per als problemes de radi llarg i baixa tensió.
2 Principi de funcionament del regulador de tensió
El regulador automàtic SVR té un circuit principal (autotransformador trifàsic + commutador de toma sobrecarregat, estructura en la Figura 1) i una unitat de control. El seu nucli té bobines en paral·lel, en sèrie i de control de tensió:
Bobina en sèrie: multitoques, connectada entre l'entrada i la sortida a través del commutador de toma, ajusta la tensió de sortida.
Bobina en paral·lel: bobinat comú, genera camps magnètics de transferència d'energia.
Bobina de control de tensió: enrollada sobre la bobina en paral·lel, alimenta el controlador/motor i proporciona la tensió de mesura.
Lògica de funcionament: Les posicions de toma en la bobina en sèrie (a través del commutador de toma sobrecarregat) alteren les relacions de voltants d'entrada-sortida, ajustant la tensió de sortida. Els commutadors sobrecarregats solen tenir 7 o 9 engranatges (seleccionables per l'usuari segons les necessitats). La relació de voltants primària-secundària del regulador coincideix amb la de transformadors, és a dir:
3 Exemple d'aplicació
3.1 Estat de la línia
Una línia de 10 kV té una longitud de tronc principal de 15,138 km, utilitzant dos models de conductors: LGJ - 70mm² i LGJ - 50mm². La capacitat total dels transformadors de distribució és de 7260 kVA. Durant els períodes de màxima càrrega, la tensió al costat de 220V dels transformadors de distribució en les seccions mitjanes i posteriors de la línia cau fins a 175V.
Per a la línia LGJ - 70, la resistència per quilòmetre és de 0,458 Ω i la reactància per quilòmetre és de 0,363 Ω. Llavors, la resistència i la reactància de la línia des de la subestació fins al sostre 97# de la línia principal són respectivament:
R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ω
X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ω
Segons la capacitat del transformador de distribució i la taxa de càrrega de la línia, la pèrdua de tensió des de la subestació fins al sostre 97# de la línia principal es pot calcular com:
Llavors, la tensió al sostre 97# de la línia principal només és: 10,4 - 0,77 = 9,63 kV al sostre 178 es pot calcular com: 8,42 kV. La tensió al final de la línia és: 8,39 kV.
3.2 Solucions
Per assegurar la qualitat de tensió, els mètodes i mesures principals de regulació de tensió en xarxes de distribució de mitja i baixa tensió inclouen els següents aspectes:
Construir una nova subestació de 35 kV per reduir el radi de subministrament de les línies de 10 kV.
Reemplaçar la secció transversal del conductor per reduir la taxa de càrrega de la línia.
Instal·lar compensació de potència reactiva per a la línia. Aquest mètode té un efecte de regulació poc eficient per situacions amb línies llargues i càrregues grans.
Instal·lar un regulador automàtic de tensió de línia SVR. Té un grau d'automatització alt, un bon efecte de regulació de tensió i un ús flexible. A continuació, es compararan tres mètodes per millorar la qualitat de tensió al final de la línia de bloc de 10 kV.
3.2.1 Esquema de construcció d'una nova subestació de 35 kV
Anàlisi de l'efecte esperat: Construir una nova subestació pot reduir el radi de subministrament, millorar la tensió terminal de línies més llargues i millorar la qualitat del subministrament. Aquest esquema pot solucionar bé el problema de tensió, però l'inversió és relativament gran.
3.2.2 Esquema de reconstrucció de la línia principal de 10 kV
Canviar els paràmetres de la línia principalment implica augmentar la secció transversal del conductor. Per a línies amb usuaris dispersos i seccions transversals de conductor petites, la component de resistència en la pèrdua de tensió representa una proporció relativament gran. Per tant, reduir la resistència del conductor pot assolir un cert efecte de regulació de tensió. La tensió terminal de 10 kV es pot ajustar de 8,39 kV a 9,5 kV.
3.2.3 Esquema d'instal·lació d'un regulador automàtic de tensió de línia SVR
Instal·lar 1 conjunt de reguladors de tensió automàtics de 10 kV per solucionar el problema de baixa tensió al final de la línia després del sostre 161.
Anàlisi de l'efecte esperat: La tensió terminal de 10 kV es pot ajustar de 8,39 kV a 10,3 kV.
Després de l'anàlisi comparativa, la tercera solució és la més econòmica i pràctica. El dispositiu complet de regulació de tensió automàtica de línia SVR assolint la estabilitat de la tensió de sortida a través de l'ajust de la relació de voltants de l'autotransformador trifàsic, té les següents avantatges principals:
Segons els càlculs teòrics, es recomana instal·lar un regulador automàtic de tensió de línia SVR amb el model SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) a la línia principal. Després d'instal·lar el regulador de tensió, la tensió màxima al sostre 141 es pot ajustar a:
U161=U×10/8=10,5 kV
En la fórmula:
La operació real ha demostrat que la funció i el rendiment del dispositiu complet de regulació de tensió automàtica de línia SVR, que segueix automàticament els canvis de la tensió d'entrada per assegurar una tensió de sortida constant, són molt estables, i és eficient en la gestió de baixa tensió.
3.2.4 Anàlisi de beneficis
Utilitzar el regulador de tensió SVR a la línia suposa un gran estalvi de fons en comparació amb la construcció d'una nova subestació o el reemplaçament de conductors. No només s'incrementa la tensió de la línia per complir amb les regulacions nacionals rellevants, resultant en bons beneficis socials; quan la càrrega de la línia roman invariable, incrementar la tensió de la línia redueix la corrent de la línia, en certa manera, reduint les pèrdues de la línia, assolint l'objectiu de reducció de pèrdues i economització d'energia, i millorant els beneficis econòmics de l'empresa.
4 Conclusió
Per a àrees amb un potencial de creixement de càrrega limitat, especialment xarxes elèctriques rurals caracteritzades per línies llargues de 10 kV—on els punts de subministrament són insuficients, els radis de subministrament són grans, les pèrdues de línia són altes, les càrregues són sobrecarregades, i no hi ha subministrament de subestacions de 35 kV prop proper a curt o mitjà termini—el regulador automàtic de tensió de línia SVR ofereix una solució. Aquest aborda la qualitat baixa de tensió i les pèrdues elevades d'energia elèctrica sense la necessitat de construir o retardar la construcció de subestacions de 35 kV.
Aquest enfocament ofereix beneficis socials i econòmics significatius. A més, amb un cost d'inversió aproximadament un desè de la construcció d'una nova subestació de 35 kV, el SVR és altament mereixedor de promoció en aplicacions de xarxes elèctriques rurals.
