Anvendelser af SVR (Feeder Automatic Voltage Regulators) i landlige distributionsnetværk

1 Introduktion

Med den nationale økonomis stabil vækst stiger elektricitetsbehovet. For landlige netværk betyder stigende belastninger ulige fordeling af strømforsyningen og begrænset spændingsregulering i hovednettet, at nogle 10 kV lange linjer (som overstiger de nationale radiusstandarder) i fjerne/svage netområder oplever dårlig spændingskvalitet, lav effektiv faktor og høje tab. På grund af omkostnings- og investeringsbegrænsninger er det ikke realistisk at installere masser af højspændingsknudepunkter eller udføre en netudvidelse. Den 10 kV feeder automatiske spændingsregulator tilbyder en teknisk løsning på problemer med lang radius og lav spænding.

2 Arbejdsgang for Spændingsregulator

SVR automatisk regulator har et hovedkredsløb (tre-fased autotransformator + pålastningsfri tap-changer, se figur 1) og en kontrolenhed. Dens kerne består af serie-, parallel- og kontrollspændingsbobiner:

• Seriebobin: Flertapped, forbundet mellem input/output via tap-changer, justerer outputspændingen.

• Parallelbobin: Almindelig vindning, genererer energioverførselsmagnetiske felter.

• Kontrollspændingsbobin: Vindet på parallelbobinen, leverer strøm til controller/motor og giver målingspænding.

Arbejdsgang: Tap-positioner på seriebobinen (via pålastningsfri tap-changer) ændrer input-output vindingsforhold, hvilket justerer outputspændingen. Pålastningsfrie switcher har typisk 7 eller 9 gear (bruger kan vælge efter behov). Regulatorens primære-sekundære vindingsforhold matcher transformer, dvs.:

3 Anvendelseseksempel

3.1 Linjestatus

En 10 kV linje har en hovedtrunk længde på 15,138 km, der anvender to ledermodeller: LGJ-70mm² og LGJ-50mm². Det samlede kapacitetsniveau for distributionstransformatorer er 7260 kVA. Under topbelastningsperioder falder spændingen på 220V-siden af distributionstransformatorerne i midten og bagved delen af linjen ned til så lavt som 175V.

For LGJ-70 linjen er modstanden pr. kilometer 0,458 Ω og reaktansen pr. kilometer 0,363 Ω. Således er linjemodstand og -reaktans fra anlægget til pæl 97# på hovedtrunklinjen henholdsvis:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Baseret på distributionstransformatorernes kapacitet og belastningsgrad på linjen, kan spændingsfaldet fra anlægget til pæl 97# på hovedtrunklinjen beregnes som:

• Δu — Linjespændingsfald, enhed: kV.

• R — Linjemodstand, enhed: Ω.

• X — Linjereaktans, enhed: Ω.

• r — Modstand pr. længde, enhed: Ω.

• x — Reaktans pr. længde, enhed: Ω.

• P — Aktiv effekt på linjen, enhed: kW.

• Q — Reaktiv effekt på linjen, enhed: kvar.

Således er spændingen ved pæl 97# på hovedtrunklinjen kun: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV ved pæl 178 kan beregnes som: 8.42 kV. Spændingen ved linjens ende er: 8.39 kV.

3.2 Løsninger

For at sikre spændingskvalitet inkluderer de hovedsagelige spændingsreguleringsmetoder og -foranstaltninger i medium- og lavspændingsdistributionsnetværk følgende aspekter:

• Byg en ny 35 kV understation for at forkorte strømforsyningsradiusen for 10 kV linjer.

• Erstat ledersnittet for at reducere linjens belastningsrate.

• Installér reaktiv effektkompensation for linjen. Denne metode har en dårlig reguleringseffekt for situationer med lange linjer og store belastninger.

• Installér en SVR feeder automatisk spændingsregulator. Den har en høj grad af automatisering, god spændingsreguleringsvirksomhed og fleksibel brug. Nedenfor sammenlignes tre metoder for at forbedre spændingskvaliteten ved linjens ende.

3.2.1 Skema for opførelse af en ny 35 kV understation

Forventet effektanalyse: Opførelse af en ny understation kan forkorte strømforsyningsradiusen, forbedre terminalspændingen for længere linjer og forbedre strømforsyningskvaliteten. Dette skema kan løse spændingsproblemet godt, men investeringen er relativt stor.

3.2.2 Skema for genopbygning af 10 kV hovedtrunklinje

Ændring af linjeparametre involverer hovedsageligt at øge ledersnittet. For linjer med relativt spredte brugere og små ledersnit udgør modstandskomponenten i spændingsfald en relativt stor andel. Derfor kan reduktion af ledermodstanden opnå en vis spændingsreguleringsvirksomhed. 10 kV terminalspændingen kan justeres fra 8.39 kV til 9.5 kV.

3.2.3 Skema for installation af en SVR feeder automatisk spændingsregulator

Installér 1 sæt 10 kV automatiske spændingsregulatorer for at løse problemet med lav spænding ved linjens ende efter pæl 161.

Forventet effektanalyse: 10 kV terminalspændingen kan justeres fra 8.39 kV til 10.3 kV.

Efter sammenlignende analyse er den tredje løsning den mest økonomiske og praktiske. SVR feeder automatisk spændingsreguleringskomplettsæt opnår stabiliteten af outputspændingen ved at justere vindingsforholdet for tre-fased autotransformator og har følgende hovedfordele:

• Den kan realisere fuldt automatisk og pålastningsfri spændingsregulering. Transformator selv anvender en sternforbundet tre-fased autotransformator, som har stor kapacitet og lille volumen og kan opføres mellem to pæle (S ≤ 2000 KVA).

• Spændingsreguleringsområdet er generelt -10% ~ +20%, hvilket kan opfylde spændingskravene.

Ifølge teoretiske beregninger anbefales det at installere en SVR feeder automatisk spændingsregulator med model SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) på hovedtrunklinjen. Efter installation af spændingsregulator kan maksimal spænding ved pæl 141 justeres til:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

I formlen:

• U₁₆₁ — Spændingen ved installationspunktet efter spændingsregulator er installeret.

• 10/8 — Maksimalt vindingsforhold for spændingsregulator med spændingsreguleringsområde 0 ~ +20%.

Praktisk operation har bevist, at funktionen og ydeevnen af SVR feeder automatisk spændingsreguleringskomplettsæt, der automatisk følger ændringer i inputspændingen for at sikre en konstant outputspænding, er meget stabil, og det er effektivt i lavspændingsstyring.

3.2.4 Gavnsvurdering

Brug af SVR spændingsregulator på linjen sparer en stor mængde penge i forhold til at bygge en ny understation eller erstatte ledere. Ikke blot bliver linjens spænding øget for at opfylde relevante nationale regler, hvilket resulterer i gode sociale gavn; når linjens belastning forbliver uændret, reducerer øget linjespænding linje-strømmen, hvilket i en vis grad reducerer linjetab, opnår målet om tabreduktion og energibesparelse, og forbedrer virksomhedens økonomiske gavn.

4 Konklusion

For områder med begrænset belastningsvækstpotentiale, især landlige strømnets, der har 10 kV lange linjer—hvor strømforsyningspunkter er utilstrækkelige, strømforsyningsradiusser er store, linjetab er høje, belastninger er overbelasted, og ingen nærliggende 35 kV understationsstrømforsyning er tilgængelig i kort- til mellemlangt sigt—tilbyder SVR feeder automatisk spændingsregulator en løsning. Den løser problemer med lav spændingskvalitet og høje elektriske energitab uden at skulle bygge eller udsætte opførelsen af 35 kV understationer.

Dette tilgang giver betydelige sociale og økonomiske gavn. Desuden, med en investeringsomkostning på ca. en tiendedel af at bygge en ny 35 kV understation, er SVR meget værd at fremme i landlige strømnetsapplikationer.