Toepassingen van SVR (voederspanningsregelaars) in plattelandsverdeelnets

1 Inleiding

Met de gestage groei van de nationale economie neemt de vraag naar elektriciteit toe. Voor plattelandsnetwerken leiden stijgende belastingen, ongelijke energievoorziening en beperkte spanningregeling in het hoofdnetwerk tot slechte spanningkwaliteit, lage cosinus phi en hoge verliezen op sommige 10 kV lange lijnen (die de nationale straalstandaarden overschrijden) in afgelegen of zwakke netwerken. Vanwege kosten- en investeringsbeperkingen zijn massale hoogspanningsknopen of netwerkuitbreidingen niet haalbaar. De 10 kV voederlijn automatische spanningregelaar biedt een technische oplossing voor langere stralen en lage spanning.

2 Werkingsprincipe van de spanningregelaar

De SVR-automatische regelaar heeft een hoofdcircuit (driefasige autotransformator + onderbelast tap-changer, structuur in figuur 1) en een controle-eenheid. Het kernbestanddeel bestaat uit parallel, serie en controle spanningspoelen:

• Serie spoel: Meerdere tappen, verbonden tussen invoer/uitvoer via de tap-changer, past de uitvoerspanning aan.

• Parallel spoel: Gemeenschappelijke winding, genereert energieoverdracht magnetische velden.

• Controlespanning spoel: Gewonden op de parallel spoel, voedt de controller/motor en levert meetspanning.

Werklogica: Tapposities op de serie spoel (via de onderbelaste tap-changer) wijzigen de wikkelsverhoudingen van invoer-uitvoer, waardoor de uitvoerspanning wordt aangepast. Onderbelaste schakelaars hebben doorgaans 7 of 9 tandwielen (gebruikerselecteerbaar volgens behoefte). De primaire-sekundaire wikkelsverhouding van de regelaar komt overeen met transformatoren, namelijk:

3 Toepassingsvoorbeeld

3.1 Lijnstatus

Een 10 kV lijn heeft een hoofdtrunklengte van 15,138 km, waarbij twee geleidermodellen worden gebruikt: LGJ-70mm² en LGJ-50mm². De totale capaciteit van de distributietransformatoren is 7260 kVA. Tijdens piekbelasting periodes daalt de spanning aan de 220V zijde van de distributietransformatoren in de middelste en achterste secties van de lijn tot zo laag als 175V.

Voor de LGJ-70 lijn is de weerstand per kilometer 0,458 Ω en de reactantie per kilometer 0,363 Ω. Dan zijn de lijnweerstand en -reactantie vanaf de substation tot paal 97# van de hoofdtrunklijn respectievelijk:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Op basis van de capaciteit van de distributietransformatoren en de belastingsgraad van de lijn kan het spanningverlies vanaf de substation tot paal 97# van de hoofdtrunklijn worden berekend als:

• Δu — Spanningsval, eenheid: kV.

• R — Lijnweerstand, eenheid: Ω.

• X — Lijnreactantie, eenheid: Ω.

• r — Weerstand per lengteeenheid, eenheid: Ω.

• x — Reactantie per lengteeenheid, eenheid: Ω.

• P — Actieve vermogen van de lijn, eenheid: kW.

• Q — Reactief vermogen van de lijn, eenheid: kvar.

Dan is de spanning bij paal 97# van de hoofdtrunklijn slechts: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV bij paal 178 kan worden berekend als: 8.42 kV. De spanning aan het einde van de lijn is: 8.39 kV.

3.2 Oplossingen

Om de spanningkwaliteit te garanderen, omvatten de belangrijkste spanningregelingsmethoden en -maatregelen in middel- en laagspanningsdistributienetwerken de volgende aspecten:

• Bouw een nieuwe 35 kV substation om de energievoorzieningsstraal van 10 kV lijnen te verkorten.

• Vervang de geleiderdoorsnede om de lijnbelastingsgraad te verlagen.

• Installeer reactieve vermogenscompensatie voor de lijn. Deze methode heeft een slecht regelingsresultaat voor situaties met lange lijnen en grote belastingen.

• Installeer een SVR voederlijn automatische spanningregelaar. Het heeft een hoge mate van automatisering, een goed spanningregelingsresultaat en flexibele toepassing. Hieronder worden drie methoden gebruikt om schema's te vergelijken voor het verbeteren van de spanningkwaliteit aan het einde van de 10 kV bloklijn.

3.2.1 Schema voor de bouw van een nieuwe 35 kV substation

Verwachte effectanalyse: Door een nieuwe substation te bouwen, kan de energievoorzieningsstraal worden verkort, de eindspanning van langere lijnen worden verbeterd en de kwaliteit van de energievoorziening worden verhoogd. Dit schema kan het spanningprobleem goed oplossen, maar de investering is relatief groot.

3.2.2 Schema voor de reconstructie van de 10 kV hoofdtrunklijn

Het veranderen van lijnparameters gaat voornamelijk om het vergroten van de geleiderdoorsnede. Voor lijnen met verspreide gebruikers en kleine geleiderdoorsnedes neemt het weerstandscomponent in het spanningsverlies een relatief groot deel in. Daarom kan het verminderen van de geleiderweerstand een zekere spanningregelingswerking bereiken. De 10 kV eindspanning kan worden aangepast van 8.39 kV naar 9.5 kV.

3.2.3 Schema voor de installatie van een SVR voederlijn automatische spanningregelaar

Installeer 1 set 10 kV automatische spanningregelaars om het probleem van lage spanning aan het einde van de lijn na paal 161 op te lossen.

Verwachte effectanalyse: De 10 kV eindspanning kan worden aangepast van 8.39 kV naar 10.3 kV.

Na vergelijkende analyse is de derde oplossing de meest economische en praktische. Het SVR voederlijn automatische spanningregelingssetapparaat bereikt de stabiliteit van de uitvoerspanning door de wikkelsverhouding van de driefasige autotransformator aan te passen en heeft de volgende belangrijke voordelen:

• Het kan volledig automatisch en onderbelast spanningregelen. De transformator zelf maakt gebruik van een ster-aangesloten driefasige autotransformator, die een grote capaciteit en een kleine volume heeft en kan worden geplaatst tussen twee palen (S ≤ 2000 KVA).

• Het spanningregelingsbereik is doorgaans -10% ~ +20%, wat de spanningvereisten kan voldoen.

Volgens theoretische berekeningen wordt aanbevolen om een SVR voederlijn automatische spanningregelaar met model SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) op de hoofdtrunklijn te installeren. Na de installatie van de spanningregelaar kan de maximale spanning van paal 141 worden aangepast tot:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

In de formule:

• U₁₆₁ — De spanning op het installatiepunt na de installatie van de spanningregelaar.

• 10/8 — De maximale wikkelsverhouding van de spanningregelaar met een spanningregelingsbereik van 0 ~ +20%.

Praktijk heeft bewezen dat de functie en prestaties van het SVR voederlijn automatische spanningregelingssetapparaat, dat automatisch de veranderingen in de ingangsspanning volgt om een constante uitgangsspanning te garanderen, zeer stabiel zijn en effectief zijn in de lage spanning governance.

3.2.4 Voordelenanalyse

Het gebruik van de SVR spanningregelaar op de lijn bespaart een groot bedrag aan fondsen ten opzichte van de bouw van een nieuwe substation of het vervangen van geleiders. Niet alleen wordt de lijnspanning verhoogd om aan relevante nationale voorschriften te voldoen, wat goede sociale voordelen oplevert; wanneer de lijnbelasting onveranderd blijft, leidt het verhogen van de lijnspanning tot een vermindering van de lijnstroom, waardoor de lijnverliezen in zekere mate worden verminderd, waarmee het doel van verliesreductie en energiebesparing wordt bereikt en de economische voordelen van het bedrijf worden verbeterd.

4 Conclusie

Voor gebieden met beperkt belastingsgroei potentieel, vooral plattelandsenergienetten met 10 kV lange lijnen — waar de energievoorzieningspunten ontoereikend zijn, de leveringsstralen groot zijn, de lijnverliezen hoog zijn, de belastingen overbelast zijn en er geen nabijgelegen 35 kV substation energievoorziening beschikbaar is in de korte tot middellange termijn — biedt de SVR voederlijn automatische spanningregelaar een oplossing. Het lost de problemen van lage spanningkwaliteit en hoge elektrische energieverliezen op zonder de noodzaak om 35 kV substations te bouwen of de bouw ervan uit te stellen.

Deze benadering levert aanzienlijke sociale en economische voordelen op. Bovendien, met een investeringskosten van ongeveer een tiende van de bouw van een nieuwe 35 kV substation, is de SVR zeer de moeite waard om te promoveren in plattelandsenergienettoepassingen.