Applicazioni degli SVR (Regolatori Automatici di Tensione sui Rami) nelle reti di distribuzione rurali
1 Introduzione
Con la crescita costante dell'economia nazionale, la domanda di elettricità aumenta. Per le reti rurali, il carico in aumento, la distribuzione irregolare della fornitura di energia e la limitata regolazione della tensione della rete principale lasciano alcune linee a 10 kV (superiori agli standard nazionali di raggio) in aree remote o con reti deboli. Queste linee affrontano problemi di scarsa qualità della tensione, basso fattore di potenza e alte perdite. A causa dei vincoli di costo e investimento, non è fattibile l'installazione massiva di nodi ad alta tensione o l'espansione della rete. Il regolatore automatico di tensione per linea a 10 kV offre una soluzione tecnica per i problemi di raggio lungo e tensione bassa.
2 Principio di funzionamento del regolatore di tensione
Il regolatore automatico SVR ha un circuito principale (autotrasformatore trifase + commutatore di presa sotto carico, struttura in Figura 1) e un'unità di controllo. Il suo nucleo ha bobine in parallelo, in serie e di controllo della tensione:
Bobina in serie: multipla presa, collegata tra ingresso/uscita tramite il commutatore di presa, regola la tensione di uscita.
Bobina in parallelo: avvolgimento comune, genera campi magnetici di trasferimento di energia.
Bobina di controllo della tensione: avvolta sulla bobina in parallelo, alimenta il controller/motore e fornisce la tensione di misura.
Logica di funzionamento: le posizioni delle prese sulla bobina in serie (tramite il commutatore di presa sotto carico) modificano i rapporti tra gli spire di ingresso e uscita, regolando la tensione di uscita. I commutatori sotto carico hanno tipicamente 7 o 9 marce (selezionabili dall'utente in base alle esigenze). Il rapporto tra le spire primarie e secondarie del regolatore corrisponde a quello dei trasformatori, cioè:
3 Esempio di applicazione
3.1 Stato della linea
Una linea a 10 kV ha una lunghezza del tronco principale di 15,138 km, utilizzando due modelli di conduttore: LGJ-70mm² e LGJ-50mm². La capacità totale dei trasformatori di distribuzione è di 7260 kVA. Durante i periodi di carico massimo, la tensione sul lato 220V dei trasformatori di distribuzione nella parte centrale e posteriore della linea scende fino a 175V.
Per la linea LGJ-70, la resistenza per chilometro è di 0,458 Ω e la reattività per chilometro è di 0,363 Ω. Quindi, la resistenza e la reattività della linea dalla sottostazione al palo 97# del tronco principale sono rispettivamente:
R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ω
X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ω
In base alla capacità dei trasformatori di distribuzione e al tasso di carico della linea, la caduta di tensione dalla sottostazione al palo 97# del tronco principale può essere calcolata come:
Allora, la tensione al palo 97# del tronco principale è solo: 10,4 - 0,77 = 9,63 kV al palo 178 può essere calcolata come: 8,42 kV. La tensione alla fine della linea è: 8,39 kV.
3.2 Soluzioni
Per garantire la qualità della tensione, i principali metodi e misure di regolazione della tensione nelle reti di distribuzione medio-basse tensione includono i seguenti aspetti:
Costruire una nuova sottostazione a 35 kV per ridurre il raggio di fornitura delle linee a 10 kV.
Sostituire la sezione del conduttore per ridurre il tasso di carico della linea.
Installare la compensazione di potenza reattiva per la linea. Questo metodo ha un effetto di regolazione povero per situazioni con linee lunghe e carichi elevati.
Installare un regolatore automatico di tensione per linea SVR. Ha un alto grado di automazione, un buon effetto di regolazione della tensione e un uso flessibile. Di seguito, tre metodi vengono utilizzati per confrontare i progetti per migliorare la qualità della tensione alla fine della linea a 10 kV.
3.2.1 Progetto di costruzione di una nuova sottostazione a 35 kV
Analisi dell'effetto previsto: la costruzione di una nuova sottostazione può ridurre il raggio di fornitura, migliorare la tensione terminale delle linee più lunghe e migliorare la qualità della fornitura di energia. Questo progetto può risolvere bene il problema di tensione, ma l'investimento è relativamente elevato.
3.2.2 Progetto di ricostruzione della linea principale a 10 kV
La modifica dei parametri della linea si concentra principalmente sull'aumento della sezione del conduttore. Per le linee con utenti piuttosto dispersi e piccole sezioni del conduttore, il componente di resistenza nella caduta di tensione rappresenta una proporzione relativamente grande. Pertanto, riducendo la resistenza del conduttore si può ottenere un certo effetto di regolazione della tensione. La tensione terminale a 10 kV può essere regolata da 8,39 kV a 9,5 kV.
3.2.3 Progetto di installazione di un regolatore automatico di tensione per linea SVR
Installare 1 set di regolatori automatici di tensione a 10 kV per risolvere il problema di bassa tensione alla fine della linea dopo il palo 161.
Analisi dell'effetto previsto: la tensione terminale a 10 kV può essere regolata da 8,39 kV a 10,3 kV.
Dopo un'analisi comparativa, la terza soluzione è la più economica e pratica. Il dispositivo completo di regolazione automatica della tensione per linea SVR raggiunge la stabilità della tensione di uscita regolando il rapporto di spire dell'autotrasformatore trifase e presenta i seguenti principali vantaggi:
Secondo i calcoli teorici, si consiglia di installare un regolatore automatico di tensione per linea SVR del modello SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) sul tronco principale. Dopo l'installazione del regolatore, la tensione massima del palo 141 può essere regolata a:
U161=U×10/8=10,5 kV
Nella formula:
L'operazione effettiva ha dimostrato che la funzione e le prestazioni del dispositivo completo di regolazione automatica della tensione per linea SVR, che traccia automaticamente i cambiamenti della tensione di ingresso per garantire una tensione di uscita costante, sono molto stabili ed efficaci nella gestione della bassa tensione.
3.2.4 Analisi dei benefici
L'utilizzo del regolatore di tensione SVR sulla linea risparmia un ampio quantitativo di fondi rispetto alla costruzione di una nuova sottostazione o alla sostituzione dei conduttori. Non solo la tensione della linea viene aumentata per rispettare le normative nazionali, producendo buoni benefici sociali; quando il carico della linea rimane invariato, l'aumento della tensione della linea riduce la corrente della linea, riducendo in una certa misura le perdite della linea, raggiungendo l'obiettivo di riduzione delle perdite e risparmio energetico, migliorando così gli effetti economici dell'azienda.
4 Conclusione
Per le aree con un potenziale di crescita del carico limitato, in particolare le reti elettriche rurali caratterizzate da linee a 10 kV lunghe—dove i punti di fornitura di energia sono insufficienti, i raggi di fornitura sono ampi, le perdite di linea sono elevate, i carichi sono sovraccarichi e non è disponibile una fornitura di energia da una sottostazione a 35 kV nelle vicinanze nel breve-medio termine—il regolatore automatico di tensione per linea SVR offre una soluzione. Risolve la scarsa qualità della tensione e le elevate perdite di energia elettrica senza la necessità di costruire o ritardare la costruzione di sottostazioni a 35 kV.
Questo approccio fornisce significativi benefici sociali ed economici. Inoltre, con un costo di investimento approssimativamente un decimo di quello per la costruzione di una nuova sottostazione a 35 kV, lo SVR è altamente degno di promozione nelle applicazioni delle reti elettriche rurali.
