Примени на SVR (автоматски регулатори на напон во распределната мрежа) во селските распределни мрежи

1 Вовед

Со стабилната економска растеж, барањето за електрична енергија се зголемува. За селските мрежи, зголемените оптеревости, неравномерното распределение на електричната енергија и ограничената регулација на напонот во главната мрежа, некои линии од 10 кВ (кои надминуваат国家标准半径)位于偏远或电网薄弱地区。这些线路面临着电压质量差、功率因数低和损耗高的问题。由于成本和投资限制，大规模的高压节点或电网扩建是不可行的。10 kV馈线自动调压器为长半径、低电压问题提供了一种技术解决方案。 【工作原理】 SVR自动调节器具有主电路（三相自耦变压器+有载分接开关，结构如图1所示）和控制单元。其核心包括并联、串联和控制电压线圈： - 串联线圈：多抽头，通过分接开关连接在输入/输出之间，调整输出电压。 - 并联线圈：公共绕组，产生能量传递磁场。 - 控制电压线圈：缠绕在并联线圈上，为控制器/电机供电并提供测量电压。 工作逻辑：通过有载分接开关改变串联线圈的抽头位置，从而改变输入-输出匝数比，调整输出电压。有载开关通常有7或9个档位（用户可根据需要选择）。调节器的初级-次级匝数比与变压器匹配，即： [此处插入图片] [此处插入图片] 【应用实例】 3.1 线路状态 一条10 kV线路的主线长度为15.138公里，使用两种导线型号：LGJ-70mm²和LGJ-50mm²。配电变压器的总容量为7260 kVA。在高峰负荷期间，线路中后段配电变压器220V侧的电压降至最低175V。 [此处插入图片] 对于LGJ-70线路，每公里电阻为0.458 Ω，每公里电抗为0.363 Ω。那么，从变电站到主线97#杆的线路电阻和电抗分别为： R = 0.458 × 6.437 = 2.95 Ω X = 0.363 × 6.437 = 2.34 Ω 根据线路的配电变压器容量和负载率，可以计算出从变电站到主线97#杆的电压损失为： [此处插入图片] - Δu —— 线路电压降，单位：kV。 - R —— 线路电阻，单位：Ω。 - X —— 线路电抗，单位：Ω。 - r —— 单位长度电阻，单位：Ω。 - x —— 单位长度电抗，单位：Ω。 - P —— 线路有功功率，单位：kW。 - Q —— 线路无功功率，单位：kvar。 那么，主线97#杆处的电压仅为：10.4 - 0.77 = 9.63 kV，在178#杆处可计算为：8.42 kV。线路末端的电压为：8.39 kV。 3.2 解决方案 为了确保电压质量，中低压配电网的主要调压方法和措施包括以下几个方面： - 新建35 kV变电站以缩短10 kV线路的供电半径。 - 更换导线截面以降低线路负载率。 - 对线路进行无功补偿。这种方法对于长线路和大负载的情况调节效果较差。 - 安装SVR馈线自动调压器。它具有高度自动化、良好的调压效果和灵活的使用方式。以下三种方法用于比较改善10 kV区块线路末端电压质量的方案。 3.2.1 新建35 kV变电站方案 预期效果分析：新建变电站可以缩短供电半径，提高较长线路的末端电压，并提升供电质量。该方案可以很好地解决电压问题，但投资相对较大。 3.2.2 重建10 kV主线方案 更改线路参数主要涉及增加导线截面积。对于用户较为分散且导线截面积较小的线路，电压损失中的电阻成分占比较大。因此，减少导线电阻可以达到一定的调压效果。10 kV末端电压可以从8.39 kV调整到9.5 kV。 3.2.3 安装SVR馈线自动调压器方案 安装一套10 kV自动调压器以解决161#杆之后线路末端电压低的问题。 预期效果分析：10 kV末端电压可以从8.39 kV调整到10.3 kV。 经过对比分析，第三种方案最为经济实用。SVR馈线自动调压成套装置通过调整三相自耦变压器的匝数比实现输出电压的稳定，具有以下主要优点： - 可实现全自动带载调压。变压器本身采用星形连接的三相自耦变压器，容量大体积小，可以在两根杆之间架设（S ≤ 2000 KVA）。 - 调压范围一般为-10% ~ +20%，可以满足电压要求。 根据理论计算，建议在主线上安装型号为SVR-5000/10-7（0 ~ +20%）的SVR馈线自动调压器。安装调压器后，141#杆的最大电压可以调整为： U161 = U×10/8 = 10.5 kV 公式中： - U161 —— 安装调压器后的安装点电压。 - 10/8 —— 电压调节范围为0 ~ +20%的调压器的最大匝数比。 实际运行证明，SVR馈线自动调压成套装置能够自动跟踪输入电压的变化，保证输出电压恒定，功能和性能非常稳定，在低电压治理中效果显著。 3.2.4 效益分析 在线路上使用SVR调压器相比新建变电站或更换导线节省了大量资金。不仅使线路电压提升符合国家相关标准，带来良好的社会效益；当线路负荷不变时，提高线路电压会减小线路电流，在一定程度上减少了线路损耗，达到了降损节能的目的，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，特别是10 kV长线路特征明显的农村电网——供电点不足、供电半径大、线路损耗高、负荷过载，短期内没有附近的35 kV变电站供电的情况下，SVR馈线自动调压器提供了解决方案。它解决了低电压质量和高电能损耗问题，而无需建设或推迟建设35 kV变电站。 这种做法带来了显著的社会和经济效益。此外，投资成本大约是新建35 kV变电站的十分之一，SVR在农村电网应用中非常值得推广。