Ang mga Aplikasyon sa SVR (Feeder Automatic Voltage Regulators) sa mga Rural Distribution Networks

1 Pagpapakilala

Sa paglago ng ekonomiya ng bansa, ang demand sa kuryente ay tumataas. Para sa mga rural na grid, ang pagtaas ng load, hindi pantay na distribusyon ng suplay ng kuryente, at limitadong regulasyon ng main-grid voltage ay nagpapahintulot sa ilang 10 kV long lines (na lumalampas sa pambansang radius standards) sa mga malalayong o mahinang grid areas. Ang mga linya na ito ay nakakaranas ng mahinang kalidad ng voltage, mababang power factor, at mataas na losses. Dahil sa mga limitasyon sa gastos at investment, ang massive high-voltage nodes o expansion ng grid ay hindi feasible. Ang 10 kV feeder automatic voltage regulator ay nagbibigay ng teknikal na solusyon para sa mga isyu ng long-radius at low-voltage.

2 Pagsasanay ng Voltage Regulator

Ang SVR automatic regulator ay may pangunahing circuit (three-phase autotransformer + on-load tap-changer, istraktura sa Figure 1) at control unit. Ang core nito ay may shunt, series, at control voltage coils:

• Series coil: Multi-tapped, konektado sa pagitan ng input/output sa pamamagitan ng tap-changer, ay nag-aadjust ng output voltage.

• Shunt coil: Common winding, gumagawa ng energy-transfer magnetic fields.

• Control voltage coil: Iwasto sa shunt coil, nagbibigay ng lakas sa controller/motor at nagbibigay ng measurement voltage.

Pagsasanay: Ang posisyon ng tap sa series coil (sa pamamagitan ng on-load tap-changer) ay nagbabago ng input-output turns ratio, na nag-aadjust ng output voltage. Ang mga on-load switches karaniwang may 7 o 9 gears (user-selectable depende sa pangangailangan). Ang primary-secondary turns ratio ng regulator ay tugma sa transformers, i.e.:

3 Halimbawa ng Application

3.1 Katayuan ng Linya

Ang 10 kV line ay may main trunk length na 15.138 km, na gumagamit ng dalawang modelo ng conductor: LGJ-70mm² at LGJ-50mm². Ang kabuuang kapasidad ng distribution transformers ay 7260 kVA. Sa panahon ng peak load, ang voltage sa 220V side ng mga distribution transformers sa gitna at huling bahagi ng linya ay bumababa hanggang 175V.

Para sa LGJ-70 line, ang resistance per kilometer ay 0.458 Ω at ang reactance per kilometer ay 0.363 Ω. Kaya, ang line resistance at reactance mula sa substation hanggang sa pole 97# ng main trunk line ay masing-masing:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Ayon sa kapasidad ng distribution transformer at load rate ng linya, ang voltage loss mula sa substation hanggang sa pole 97# ng main trunk line ay maaaring makalkula bilang:

• Δu — Line voltage drop, unit: kV.

• R — Line resistance, unit: Ω.

• X — Line reactance, unit: Ω.

• r — Resistance per unit length, unit:Ω.

• x — Reactance per unit length, unit: Ω.

• P — Active power of the line, unit: kW.

• Q — Reactive power of the line, unit: kvar.

Kaya, ang voltage sa pole 97# ng main trunk line ay lamang: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV sa pole 178 ay maaaring makalkula bilang: 8.42 kV. Ang voltage sa dulo ng linya ay: 8.39 kV.

3.2 Solusyon

Upang tiyakin ang kalidad ng voltage, ang pangunahing paraan at hakbang ng voltage regulation sa medium- at low-voltage distribution networks kasama ang mga sumusunod:

• Gumawa ng bagong 35 kV substation upang maikliin ang supply radius ng 10 kV lines.

• Palitan ang cross-section ng conductor upang bawasan ang line load rate.

• Mag-install ng reactive power compensation para sa linya. Ang paraan na ito ay may mahinang epekto sa regulation para sa mga sitwasyon na may mahabang linya at malaking load.

• Mag-install ng SVR feeder automatic voltage regulator. Ito ay may mataas na antas ng automation, magandang epekto sa voltage regulation, at flexible use. Sa ibaba, tatlong paraan ang ginagamit upang ihambing ang mga solusyon para sa pag-improve ng kalidad ng voltage sa dulo ng 10 kV block line.

3.2.1 Plano ng Pagtatayo ng Bagong 35 kV Substation

Expected Effect Analysis: Ang paggawa ng bagong substation ay maaaring maikliin ang supply radius, mapabuti ang terminal voltage ng mas mahabang linya, at mapabuti ang kalidad ng suplay ng kuryente. Ang plano na ito ay maaaring maayos na lutasin ang problema ng voltage, ngunit ang investment ay medyo malaki.

3.2.2 Plano ng Rekonstruksyon ng 10 kV Main Trunk Line

Ang pagbabago ng mga parameter ng linya pangunahing kinasasangkutan ng pagdami ng cross-sectional area ng conductor. Para sa mga linya na may scattered users at maliit na cross-sectional area, ang resistance component sa voltage loss ay may malaking bahagi. Kaya, ang pagbawas ng resistance ng conductor ay maaaring makamit ang isang tiyak na epekto sa voltage regulation. Ang 10 kV terminal voltage maaaring i-adjust mula 8.39 kV hanggang 9.5 kV.

3.2.3 Plano ng Pag-install ng SVR Feeder Automatic Voltage Regulator

Mag-install ng 1 set ng 10 kV automatic voltage regulators upang lutasin ang problema ng mababang voltage sa terminal ng linya pagkatapos ng pole 161.

Expected Effect Analysis: Ang 10 kV terminal voltage maaaring i-adjust mula 8.39 kV hanggang 10.3 kV.

Matapos ang comparative analysis, ang ikatlong solusyon ang pinaka-economical at practical. Ang SVR feeder automatic voltage regulation complete set device ay nakakamit ang stability ng output voltage sa pamamagitan ng pag-adjust ng turns ratio ng three-phase autotransformer at may mga sumusunod na pangunahing benepisyo:

• Ito ay maaaring fully automatic at on-load voltage regulation. Ang transformer mismo ay gumagamit ng star-connected three-phase autotransformer, na may malaking kapasidad at maliit na volume at maaaring itayo sa pagitan ng dalawang poles (S ≤ 2000 KVA).

• Ang voltage regulation range ay karaniwang -10% ~ +20%, na maaaring tugunan ang mga requirement ng voltage.

Ayon sa theoretical calculations, inirerekomenda ang pag-install ng SVR feeder automatic voltage regulator na may model na SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) sa main trunk line. Matapos ang pag-install ng voltage regulator, ang maximum voltage ng pole 141 ay maaaring i-adjust sa:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

Sa formula:

• U₁₆₁ — The voltage at the installation point after the voltage regulator is installed.

• 10/8 — The maximum turns ratio of the voltage regulator with a voltage regulation range of 0 ~ +20%.

Ang aktwal na operasyon ay napatunayan na ang function at performance ng SVR feeder automatic voltage regulation complete set device, na awtomatikong sumusunod sa mga pagbabago ng input voltage upang matiyak ang constant output voltage, ay napakastable, at ito ay epektibo sa low-voltage governance.

3.2.4 Benefit Analysis

Ang paggamit ng SVR voltage regulator sa linya ay nakakatipid ng malaking halaga ng pondo kumpara sa paggawa ng bagong substation o pagpalit ng mga conductor. Hindi lamang ito nagpapataas ng line voltage upang tugunan ang mga nasabing regulasyon ng bansa, na nagbibigay ng magandang social benefits; kapag ang line load ay hindi nagbabago, ang pagtaas ng line voltage ay nagbabawas ng line current, na sa isang tiyak na antas ay nagbabawas ng line losses, na nagpapahabol sa layunin ng pagbabawas ng losses at conservation ng enerhiya, at nagpapabuti ng economic benefits ng kompanya.

4 Conclusion

Para sa mga lugar na may limitadong potensyal ng load growth, lalo na sa mga rural power grids na may 10 kV long lines—kung saan ang mga supply points ay hindi sapat, ang supply radii ay malaki, ang line losses ay mataas, ang loads ay sobra, at walang nearby 35 kV substation power supply sa short to medium term—the SVR feeder automatic voltage regulator ay nagbibigay ng solusyon. Ito ay lutasin ang mababang kalidad ng voltage at mataas na electrical energy losses nang walang kailangan ng pagtayo o pag-postpone ng 35 kV substations.

Ang approach na ito ay nagbibigay ng significant social at economic benefits. Bukod dito, ang investment cost na humigit-kumulang sa isang sampung bahagi ng paggawa ng bagong 35 kV substation, ang SVR ay napakaworthy ng promotion sa mga aplikasyon ng rural power grid.