יישומי SVR (רגולטורי מתח אוטומטיים לקו תזונה) במערכות הפצה כפריות

1 מבוא

עם הצמיחה המתונה של הכלכלה הלאומית, דרישה לחשמל מגיעה לשיא. עבור רשתות כפריות, עלייה בנטל, הפצה לא אחידה של חשמל - אספקה, ורגולציה מוגבלת של מתח ברשת הראשית, משאירים כמה קווים ארוכים של 10 kV (שעולים על תקני הרדיוס הלאומי) באזורים מרוחקים/רשת חלשה. לקווים הללו יש איכות מתח גרועה, גורם כוח נמוך והפסדים גבוהים. בשל מגבלות עלויות והשקעות, נקודות מתח גבוהות בהיקף או הרחבת הרשת אינן אפשריות. המגניט האוטומטי לרגולציה של מתח 10 kV מציעה פתרון טכנולוגי עבור בעיות מתח נמוך ברדיוס ארוך.

2 עקרון פעולה של המגניט

הרגולטור האוטומטי SVR כולל מעגל ראשי (טרנספורמטור אוטו-משולש + מחליף טאפים תחת עומס, מבנה בתמונה 1) ויחידה שליטה. ללבו יש סיבובים מקבילים, סדרתיים ושליטה במתח:

• סיבוב סדרתי: רב-טאפי, מחובר בין כניסה/יציאה באמצעות מחליף הטאפים, משנה את מתח היציאה.

• סיבוב מקביל: סיבוב משותף, יוצר שדות מגנטיים להעברת אנרגיה.

• סיבוב שליטה במתח: מסובב על הסיבוב המקביל, מספק אנרגיה לשליטה/מנוע ומספק מתח מדידה.

לוגיקה של פעולה: מיקומי הטאפים בסיבוב הסדרתי (דרך מחליף הטאפים תחת עומס) משנים את יחס הסיבובים בין כניסה-יציאה, משנה את מתח היציאה. מחליפים תחת עומס בדרך כלל כוללים 7 או 9 תروس (ניתן לבחור לפי צרכים). יחס הסיבובים של המשני-ראשי של הרגולטור מתאים לטרנספורמטורים, כלומר:

3 דוגמה ליישום

3.1 מצב הקו

קו 10 kV בעל אורך גוף ראשי של 15.138 ק"מ, המשתמש בשני מודלים של מוליכים: LGJ-70mm² ו-LGJ-50mm². הקיבולת הכוללת של טרנספורמטורי התפוצה היא 7260 kVA. במהלך תקופות עומס שיא, המתח בצד 220V של טרנספורמטורי התפוצה באמצע ובסוף הקו יורד עד 175V.

עבור הקו LGJ-70, ההתנגדות לכל קילומטר היא 0.458 Ω וה.REACTANCE לכל קילומטר היא 0.363 Ω. אז, ההתנגדות וה.REACTANCE של הקו מהתחנה לפול 97# של הקו הראשי הם בהתאמה:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

לפי קיבולת טרנספורמטורי התפוצה ועלות העמסה של הקו, ניתן לחשב את ההפסד במתח מהתחנה לפול 97# של הקו הראשי:

• Δu — הפסד מתח בקו, יחידות: kV.

• R — התנגדות קו, יחידות: Ω.

• X — REACTANCE קו, יחידות: Ω.

• r — התנגדות לאורך יחידה, יחידות: Ω.

• x — REACTANCE לאורך יחידה, יחידות: Ω.

• P — כוח פעיל בקו, יחידות: kW.

• Q — כוח ריאקטיבי בקו, יחידות: kvar.

אז, המתח בפול 97# של הקו הראשי הוא רק: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV בפול 178 ניתן לחשב כ: 8.42 kV. המתח בסוף הקו הוא: 8.39 kV.

3.2 פתרונות

כדי להבטיח איכות מתח, השיטות והצעדים העיקריים לרגולציה של מתח במערכות הפצה בינוניות ונמוכות כוללים את היבטים הבאים:

• לבנות תחנת 35 kV חדשה כדי לקצר את רדיוס האספקה של קווי 10 kV.

• להחליף את חתך המוליך כדי להפחית את שיעור העומס בקו.

• להתקין פיצוי כוח ריאקטיבי לקו. שיטה זו יש לה השפעה נמוכה ברגולציה עבור מצבים עם קווים ארוכים ואומסים גדולים.

• להתקין רגולטור אוטומטי למתח פידר SVR. יש לו דרגת אוטומציה גבוהה, השפעת רגולציה טובה ושימוש גמיש. להלן, שלוש שיטות משמשות להשוואת תוכניות לשיפור איכות המתח בסוף הקו של בלוק 10 kV.

3.2.1 תוכנית לבניית תחנת 35 kV חדשה

ניתוח השפעה צפויה: בניית תחנה חדשה יכולה לקצר את רדיוס האספקה, לשפר את המתח הסופי של קווים ארוכים ולשפר את איכות האספקה. תוכנית זו יכולה לפתור היטב את הבעיה של המתח, אך ההשקעה היא比较大，但希伯来语翻译中不应包含中文。以下是修正后的翻译：

ניתוח השפעה צפויה: בניית תחנה חדשה יכולה לקצר את רדיוס האספקה, לשפר את המתח הסופי של קווים ארוכים ולשפר את איכות האספקה. תוכנית זו יכולה לפתור היטב את הבעיה של המתח, אך ההשקעה היא יחסית גדולה.

3.2.2 תוכנית לשיפוץ הקו הראשי של 10 kV

שינוי פרמטרי הקו מתמקד בעיקר בהגדלת חתך המוליך. עבור קווים עם משתמשים מפוזרים באופן יחסי וחתך מוליך קטן, המרכיב ההתנגדותי בהפסד מתח מהווה חלק גדול יחסית. לכן, הפחתת ההתנגדות של המוליך יכולה להשיג השפעה מסוימת של רגולציה מתח. המתח הסופי של 10 kV יכול להתאים מ-8.39 kV ל-9.5 kV.

3.2.3 תוכנית להתקנת רגולטור אוטומטי למתח פידר SVR

להתקין מערכת אחת של רגולטור אוטומטי למתח 10 kV כדי לפתור את הבעיה של מתח נמוך בסוף הקו אחרי פול 161.

ניתוח השפעה צפויה: המתח הסופי של 10 kV יכול להתאים מ-8.39 kV ל-10.3 kV.

לאחר ניתוח השוואתי, הפתרון השלישי הוא הכלכלי והמעשי ביותר. מערכת השלם של רגולטור אוטומטי למתח פידר SVR מטיבה עם יציבות מתח הפלט על ידי שינוי יחס הסיבובים של הטרנספורמטור האוטו-משולש ויש לה את היתרונות הבאים:

• אפשר להגשים רגולציה אוטומטית ומטען מלא. הטרנספורמטור עצמו מאמץ טרנספורמטור אוטו-משולש מחובר ככוכב, שיש לו קיבולת גדולה וOLUME קטן וניתן להקים אותו בין שני פולים (S ≤ 2000 KVA).

• טווח הרגולציה הוא בדרך כלל -10% ~ +20%, שיכול לעמוד בדרישות המתח.

על פי חישובים תאורטיים, מומלץ להתקין רגולטור אוטומטי למתח פידר SVR עם המודל SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) על הקו הראשי. לאחר התקנת הרגולטור, המתח המרבי בפול 141 יכול להתאים ל:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

נוסחה:

• U₁₆₁ — המתח בנקודת ההתקנה אחרי התקנת הרגולטור.

• 10/8 — היחס המרבי של הסיבובים של הרגולטור עם טווח רגולציה של 0 ~ +20%.

הפעולה האמיתית הוכיחה שהפונקציה והביצוע של מערכת השלם של רגולטור אוטומטי למתח פידר SVR, שממשיכה לעקוב אחר שינויים במתח הקלט כדי להבטיח מתח פלט קבוע, מאוד יציבים ויעילים בניהול מתח נמוך.

3.2.4 ניתוח יתרונות

שימוש ברגולטור מתח SVR בקו חוסך הרבה כספים בהשוואה לבניית תחנה חדשה או החלפת מוליכים. לא רק שהמתח בקו עולה כדי לעמוד בתקנות לאומיות רלוונטיות, מה שמוביל לתוצאות חברתיות טובות; כאשר העומס בקו נשאר ללא שינוי, הגברת המתח בקו מפחיתה את הזרם בקו,一定程度上减少了线路损耗，实现了降损节能的目标，并提高了企业的经济效益。

4 结论

对于负荷增长潜力有限的地区，尤其是农村电网中的10 kV长线——供电点不足、供电半径大、线路损耗高、负荷过重且短期内无法获得35 kV变电站供电的情况下，SVR馈线自动调压器提供了一种解决方案。它无需建设或推迟建设35 kV变电站即可解决低电压质量和高电能损耗的问题。

这种方法带来了显著的社会和经济效益。此外，与新建35 kV变电站的投资成本相比，SVR的成本仅为十分之一左右，因此在农村电网应用中非常值得推广。

4 מסקנה

עבור אזורים בהם יש פוטנציאל צמיחה מוגבל, במיוחד לרשתות כפריות שכוללות קווים ארוכים של 10 kV—כאשר נקודות האספקה מוגבלות, רדיוס האספקה גדול, ההפסדים בקו גבוהים, העומס גבוה ולא קיימת אספקה מתחנת 35 kV קרובה בטווח קצר עד בינוני—רגולטור מתח פידר אוטומטי SVR מציע פתרון. הוא פותר בעיות איכות מתח נמוכה והפסדים גבוהים של אנרגיה חשמלית מבלי לבנות או לדחות את בניית תחנות 35 kV.

גישה זו מביאה תועלת חברתית וכלכלית משמעותית. בנוסף, עם עלות השקעה הנמוכה בערך פי עשרה מהבנייה של תחנת 35 kV חדשה, ה-SVR הוא מאוד ראוי להפצה ביישומים של רשתות כפריות.