Aplikace SVR (automatických regulátorů napětí v přivodech) v venkovských distribučních sítích
1 Úvod
S stabilním růstem národní ekonomiky roste poptávka po elektřině. Pro venkovské sítě znamenají rostoucí zatížení, nerovnoměrné rozdělení dodávek energie a omezené možnosti regulace napětí v hlavní síti, že některé dlouhé linky 10 kV (překračující národní standardy dosahu) v odlehlých/oslabených oblastech sítě čelí špatné kvalitě napětí, nízkému koeficientu moci a vysokým ztrátám. Vzhledem k omezením nákladů a investic není možné masivně instalovat uzly vysokého napětí nebo rozšiřovat síť. Automatický regulační přístroj pro napětí 10 kV nabízí technické řešení pro problémy s dlouhými dosahy a nízkým napětím.
2 Princip fungování regulačního přístroje
Automatický regulační přístroj SVR má hlavní obvod (trojfázový autotransformátor + tap changer, struktura na obrázku 1) a kontrolní jednotku. Jeho jádro obsahuje paralelní, sériové a kontrolní cívele napětí:
Sériová cívka: vícekruhová, spojená mezi vstupem a výstupem přes tap changer, upravuje výstupní napětí.
Paralelní cívka: společná vinutí, generuje magnetická pole pro přenos energie.
Kontrolní cívka napětí: zavinutá na paralelní cívce, poskytuje napětí pro kontrolér/motor a měření napětí.
Princip fungování: Polohy tapu na sériové cívce (pomocí tap changeru) mění poměry otáček vstupu a výstupu, což upravuje výstupní napětí. Přepínací prvky pod zatížením obvykle mají 7 nebo 9 stupňů (uživatel si může vybrat podle potřeb). Poměr primárních a sekundárních otáček regulačního přístroje odpovídá transformátorům, tedy:
3 Příklad použití
3.1 Stav linky
Linka 10 kV má délku hlavního trupu 15,138 km, používá dva typy vodičů: LGJ - 70mm² a LGJ - 50mm². Celková kapacita distribučních transformátorů je 7260 kVA. Během vrcholových zatížení klesne napětí na straně 220V distribučních transformátorů v prostřední a zadní části linky až na 175V.
Pro linku LGJ - 70 je odpor na kilometr 0,458 Ω a reaktance na kilometr 0,363 Ω. Potom jsou odpor a reaktance linky od elektrárny ke stožáru 97# hlavní linky:
R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω
X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω
Na základě kapacity distribučních transformátorů a zatížení linky lze vypočítat ztrátu napětí od elektrárny ke stožáru 97# hlavní linky jako:
Potom je napětí na stožáru 97# hlavní linky pouze: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV na stožáru 178 lze vypočítat jako: 8.42 kV. Napětí na konci linky je: 8.39 kV.
3.2 Řešení
Aby byla zajištěna kvalita napětí, zahrnují hlavní metody a opatření pro regulaci napětí ve středních a nízkých distribučních sítích následující aspekty:
Postavení nové podstanice 35 kV pro zkrácení dosahu dodávek 10 kV linek.
Výměna průřezu vodiče pro snížení zatížení linky.
Instalace kompenzace reaktivní moci pro linku. Tato metoda má slabý efekt regulace pro situace s dlouhými linkami a velkými zatíženími.
Instalace automatického regulačního přístroje SVR. Má vysokou stupeň automatizace, dobrý efekt regulace napětí a flexibilní použití. Níže jsou tři metody použity k porovnání schémat pro zlepšení kvality napětí na konci blokové linky 10 kV.
3.2.1 Schéma postavení nové podstanice 35 kV
Analýza očekávaného efektu: Postavení nové podstanice může zkrátit dosah dodávek, zlepšit koncové napětí delších linek a zvýšit kvalitu dodávek. Toto schéma může dobře vyřešit problém s napětím, ale investice jsou relativně vysoké.
3.2.2 Schéma rekonstrukce hlavní linky 10 kV
Změna parametrů linky se týká především zvětšení průřezu vodiče. Pro linky s relativně rozprostřenými uživateli a malým průřezem vodiče představuje odporová složka v ztrátách napětí relativně významnou část. Proto snížení odporu vodiče může dosáhnout určitého efektu regulace napětí. Koncové napětí 10 kV lze upravit z 8.39 kV na 9.5 kV.
3.2.3 Schéma instalace automatického regulačního přístroje SVR
Nainstalovat 1 sadu automatických regulačních přístrojů 10 kV pro vyřešení problému s nízkým napětím na konci linky za stožárem 161.
Analýza očekávaného efektu: Koncové napětí 10 kV lze upravit z 8.39 kV na 10.3 kV.
Po srovnání a analýze je třetí řešení nejekonomičtější a praktické. Kompletní zařízení pro automatickou regulaci napětí SVR dosahuje stability výstupního napětí úpravou poměru otáček trojfázového autotransformátoru a má následující hlavní výhody:
Na základě teoretických výpočtů se doporučuje nainstalovat automatický regulační přístroj SVR s modelem SVR - 5000/10 - 7 (0 ~ +20%) na hlavní linku. Po instalaci regulačního přístroje lze maximální napětí na stožáru 141 upravit na:
U161=U×10/8=10.5 kV
V rovnici:
Skutečná praxe ukázala, že funkce a výkonnost kompletního zařízení pro automatickou regulaci napětí SVR, které automaticky sleduje změny vstupního napětí a zajišťuje konstantní výstupní napětí, jsou velmi stabilní a efektivní v řízení nízkého napětí.
3.2.4 Analýza přínosů
Použití regulačního přístroje SVR na lince ušetří velké množství finančních prostředků v porovnání s postavením nové podstanice nebo výměnou vodičů. Nejenže se napětí na lince zvýší a splní relevantní státní předpisy, což má dobré společenské přínosy; když zatížení linky zůstane stejné, zvýšení napětí na lince sníží proud na lince, což do jisté míry snižuje ztráty na lince, dosáhne cíle snížení ztrát a úspory energie a zlepší ekonomické výsledky podniku.
4 Závěr
Pro oblasti s omezeným potenciálem růstu zatížení, zejména venkovské sítě s dlouhými linkami 10 kV, kde jsou body dodávek nedostatečné, dosah dodávek velký, ztráty na lince vysoké, zatížení přetížené a krátkodobě ani střednědobě není dostupná dodávka z podstanice 35 kV, nabízí automatický regulační přístroj SVR řešení. Řeší problémy s nízkou kvalitou napětí a vysokými ztrátami elektrické energie bez nutnosti stavět nebo odkládat stavbu podstanice 35 kV.
Tento přístup přináší významné společenské a ekonomické přínosy. Kromě toho, s investičními náklady přibližně desetinou nákladů na postavení nové podstanice 35 kV, je SVR velmi hodnocen pro použití v aplikacích venkovských sítí.
