Aplikasi SVR (Feeder Automatic Voltage Regulators) dalam Rangkaian Pengagihan Luar Bandar

1 Pengenalan

Dengan pertumbuhan ekonomi negara yang stabil, permintaan akan tenaga listrik meningkat. Untuk jaringan pedesaan, beban yang meningkat, distribusi pasokan tenaga tidak merata, dan penyesuaian voltan jaringan utama yang terbatas menyebabkan beberapa laluan panjang 10 kV (melebihi piawaian radius kebangsaan) berada di kawasan jauh/lemah jaringan. Lelangit ini menghadapi kualiti voltan yang buruk, faktor kuasa rendah, dan kerugian yang tinggi. Karena batasan kos dan pelaburan, node voltan tinggi atau perluasan jaringan dalam jumlah besar tidak dapat dilakukan. Penyesuai voltan otomatis umpan 10 kV menawarkan penyelesaian teknikal untuk isu-isu voltan rendah pada radius panjang.

2 Prinsip Kerja Penyesuai Voltan

Penyesuai otomatis SVR memiliki rangkaian utama (autotransformer tiga fasa + pemilih tap bawah beban, struktur dalam Gambar 1) dan unit kawalan. Intinya mempunyai kumparan seri, paralel, dan voltan kawalan:

• Kumparan seri: Banyak tap, disambung antara input/output melalui pemilih tap, menyesuaikan voltan output.

• Kumparan paralel: Pembungkusan biasa, menghasilkan medan magnet pengalihan tenaga.

• Kumparan voltan kawalan: Diikat pada kumparan paralel, memberi tenaga kepada pengawal/motor dan menyediakan voltan pengukuran.

Logik kerja: Posisi tap pada kumparan seri (melalui pemilih tap bawah beban) mengubah nisbah putaran input-output, menyesuaikan voltan output. Peralihan bawah beban biasanya mempunyai 7 atau 9 gigi (dapat dipilih oleh pengguna sesuai keperluan). Nisbah putaran primer-sekunder penyesuai sepadan dengan transformator, iaitu:

3 Contoh Aplikasi

3.1 Status Laluan

Laluan 10 kV mempunyai panjang batang utama 15.138 km, menggunakan dua model konduktor: LGJ - 70mm² dan LGJ - 50mm². Kapasitas total transformator distribusi adalah 7260 kVA. Semasa puncak beban, voltan pada sisi 220V transformator distribusi di bahagian tengah dan belakang laluan turun hingga 175V.

Untuk laluan LGJ - 70, rintangan setiap kilometer adalah 0.458 Ω dan reaktansi setiap kilometer adalah 0.363 Ω. Kemudian, rintangan dan reaktansi laluan dari stesen pembangkit ke tiang 97# batang utama masing-masing adalah:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Berdasarkan kapasitas dan kadar beban transformator distribusi laluan, kerugian voltan dari stesen pembangkit ke tiang 97# batang utama dapat dihitung sebagai:

• Δu — Kerugian voltan laluan, unit: kV.

• R — Rintangan laluan, unit: Ω.

• X — Reaktansi laluan, unit: Ω.

• r — Rintangan per unit panjang, unit: Ω.

• x — Reaktansi per unit panjang, unit: Ω.

• P — Kuasa aktif laluan, unit: kW.

• Q — Kuasa reaktif laluan, unit: kvar.

Kemudian, voltan pada tiang 97# batang utama hanya: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV pada tiang 178 boleh dikira sebagai: 8.42 kV.Voltan di akhir laluan adalah: 8.39 kV.

3.2 Penyelesaian

Untuk memastikan kualiti voltan, kaedah dan langkah utama pengaturan voltan dalam jaringan distribusi menengah dan rendah termasuk aspek-aspek berikut:

• Membina stesen pembangkit baru 35 kV untuk memendekkan jejari bekalan laluan 10 kV.

• Mengganti luas penampang konduktor untuk mengurangkan kadar beban laluan.

• Memasang kompensasi kuasa reaktif untuk laluan. Kaedah ini mempunyai kesan pengaturan yang lemah untuk situasi dengan laluan panjang dan beban besar.

• Memasang penyesuai voltan otomatis umpan SVR. Ia mempunyai tahap automasi yang tinggi, kesan pengaturan voltan yang baik, dan penggunaan yang fleksibel. Di bawah, tiga kaedah digunakan untuk membandingkan skema untuk meningkatkan kualiti voltan di akhir laluan blok 10 kV.

3.2.1 Skema Membina Stesen Pembangkit Baru 35 kV

Analisis Kesan Jangkaan: Membina stesen pembangkit baru dapat memendekkan jejari bekalan, meningkatkan voltan terminal laluan yang lebih panjang, dan meningkatkan kualiti bekalan tenaga. Skema ini dapat menyelesaikan masalah voltan dengan baik, tetapi pelaburannya relatif besar.

3.2.2 Skema Rekonstruksi Batang Utama 10 kV

Perubahan parameter laluan terutamanya melibatkan peningkatan luas penampang konduktor. Untuk laluan dengan pengguna yang tersebar dan luas penampang konduktor yang kecil, komponen rintangan dalam kerugian voltan menduduki peranan yang cukup besar. Oleh itu, mengurangkan rintangan konduktor dapat mencapai kesan pengaturan voltan tertentu. Voltan terminal 10 kV boleh disesuaikan dari 8.39 kV hingga 9.5 kV.

3.2.3 Skema Memasang Penyesuai Voltan Otomatis Umpan SVR

Pasang 1 set penyesuai voltan otomatis 10 kV untuk menyelesaikan masalah voltan rendah di terminal laluan selepas tiang 161.

Analisis Kesan Jangkaan: Voltan terminal 10 kV boleh disesuaikan dari 8.39 kV hingga 10.3 kV.

Setelah analisis perbandingan, penyelesaian ketiga adalah yang paling ekonomis dan praktis. Set peralatan penyesuai voltan otomatis umpan SVR mencapai stabilitas voltan output dengan menyesuaikan nisbah putaran autotransformer tiga fasa dan mempunyai kelebihan utama berikut:

• Ia dapat merealisasikan pengaturan voltan sepenuhnya otomatis dan bawah beban. Transformator sendiri menggunakan autotransformer tiga fasa yang tersambung bintang, yang mempunyai kapasitas besar dan volume kecil dan boleh didirikan antara dua tiang (S ≤ 2000 KVA).

• Rentang pengaturan voltan biasanya - 10% ~ + 20%, yang dapat memenuhi keperluan voltan.

Berdasarkan penghitungan teori, disarankan untuk memasang penyesuai voltan otomatis umpan SVR dengan model SVR - 5000/10 - 7 (0 ~ + 20%) pada batang utama. Setelah memasang penyesuai voltan, voltan maksimum tiang 141 dapat disesuaikan menjadi:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

Dalam formula:

• U₁₆₁ — Voltan pada titik pemasangan selepas penyesuai voltan dipasang.

• 10/8 — Nisbah putaran maksimum penyesuai voltan dengan rentang pengaturan 0 ~ + 20%.

Operasi sebenar telah membuktikan bahawa fungsi dan prestasi set peralatan penyesuai voltan otomatis umpan SVR, yang secara otomatis mengikuti perubahan voltan input untuk memastikan voltan output yang tetap, sangat stabil, dan efektif dalam pengurusan voltan rendah.

3.2.4 Analisis Manfaat

Menggunakan penyesuai voltan SVR pada laluan menghemat dana yang besar dibandingkan dengan membina stesen pembangkit baru atau mengganti konduktor. Tidak hanya voltan laluan ditingkatkan untuk memenuhi peraturan nasional, sehingga memberikan manfaat sosial yang baik; apabila beban laluan tetap, peningkatan voltan laluan mengurangi arus laluan, sehingga mengurangi kerugian laluan, mencapai tujuan pengurangan kerugian dan penghematan tenaga, dan meningkatkan keuntungan ekonomi perusahaan.

4 Kesimpulan

Untuk kawasan dengan potensi pertumbuhan beban yang terbatas, terutama jaringan tenaga pedesaan yang menampilkan laluan panjang 10 kV—di mana titik bekalan tenaga tidak mencukupi, jejari bekalan besar, kerugian laluan tinggi, beban berlebihan, dan tidak ada bekalan tenaga stesen pembangkit 35 kV di dekatnya dalam jangka pendek hingga menengah—penyesuai voltan otomatis umpan SVR menawarkan solusi. Ia menangani kualiti voltan rendah dan kerugian energi elektrik yang tinggi tanpa perlu membangun atau menunda pembangunan stesen pembangkit 35 kV.

Pendekatan ini memberikan manfaat sosial dan ekonomi yang signifikan. Selain itu, dengan kos pelaburan sekitar sepuluh persen daripada membangun stesen pembangkit 35 kV baru, SVR sangat layak untuk dipromosikan dalam aplikasi jaringan tenaga pedesaan.