Uporaba SVR (napajalnih avtomatskih napetostnih reguliralk) v podeželskih distribucijskih omrežjih

1 Uvod

S stalnim rastom nacionalne ekonomije se povečuje povpraševanje po električni energiji. Za podeželske omrežja so porast obremenitve, neravnomerna porazdelitev oskrbe s strmo in omejena regulacija napetosti glavnega omrežja nekaterim daljnjim 10 kV linijam (presegajo nacionalne standardne radij) v oddaljenih/slabih omrežnih območjih prinaša slabo kakovost napetosti, nizko faktor moči in visoke izgube. Zaradi omejitev stroškov in investicije masovno uvedba viškovoltnih vozlišč ali razširitev omrežja ni praktična. Avtomatski regulator napetosti za 10 kV odvzemnike ponuja tehnično rešitev za težave z dolgimi radiji in nizko napetostjo.

2 Delovanje regulatorja napetosti

Avtomatski regulator SVR ima glavno vezavo (trofazni avtodeležnik + načrtovnik s podatki, struktura na Sliki 1) in enoto za nadzor. Njegovo jedro vključuje številne navije: serije, vzporedne in za nadzorno napetost:

• Navij serije: večtapni, povezan med vhodom/izhodom preko načrtovnika, prilagaja izhodno napetost.

• Vzporedni navij: skupna ovita, ustvarja magnetna polja za prenos energije.

• Navij za nadzorno napetost: ovitan okoli vzporednega navija, opremi nadzornika/motor in zagotavlja merilno napetost.

Delovna logika: Tapovska lega na naviju serije (preko načrtovnika) spremeni razmerje med številom navijev pri vhodu in izhodu, kar prilagaja izhodno napetost. Načrtovniki običajno imajo 7 ali 9 ozubljenj (uporabnik jih lahko izbere glede na potrebe). Razmerje med primarno in sekundarno navijo regulatorja je enako transformatorjem, to je:

3 Primer uporabe

3.1 Stanje linije

10 kV linija ima glavni trup dolžine 15,138 km, uporablja dva modela vodnikov: LGJ - 70 mm² in LGJ - 50 mm². Skupna kapaciteta distribucijskih transformatorjev je 7260 kVA. V času vrha obremenitve napetost na strani 220V distribucijskih transformatorjev v srednjem in zadnjem delu linije pada do 175V.

Za LGJ - 70 linijo je odpornost na kilometar 0,458 Ω in reaktancna odpornost na kilometar 0,363 Ω. Torej, odpornost in reaktancna odpornost linije od podstanice do stolpa 97# glavnega trupa so:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

Na podlagi kapacitete distribucijskih transformatorjev in stopnje obremenitve linije se lahko izračuna padec napetosti od podstanice do stolpa 97# glavnega trupa:

• Δu – Padec napetosti na liniji, enota: kV.

• R – Odpornost linije, enota: Ω.

• X – Reaktancna odpornost linije, enota: Ω.

• r – Odpornost na enoto dolžine, enota: Ω.

• x – Reaktancna odpornost na enoto dolžine, enota: Ω.

• P – Dejavna moč linije, enota: kW.

• Q – Reaktivna moč linije, enota: kvar.

Torej, napetost na stolpu 97# glavnega trupa je le: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV, na stolpu 178 pa se lahko izračuna kot: 8.42 kV. Napetost na koncu linije je: 8.39 kV.

3.2 Rešitve

Za zagotavljanje kakovosti napetosti so glavne metode in ukrepi za regulacijo napetosti v srednje- in nizevoltnih distribucijskih omrežjih vključne naslednje vidike:

• Izgradnja nove 35 kV podstanice, da se skrati polmer oskrbe 10 kV linij.

• Zamenjava preseka vodnika, da se zmanjša stopnja obremenitve linije.

• Namestitev kompenzacije reaktivne moči za linijo. Ta metoda ima slabo regulacijsko učinkovitost za situacije z dolgimi linijami in velikimi obremenitvami.

• Namestitev avtomatskega regulatorja napetosti SVR za odvzemnike. To omogoča visoko stopnjo avtomatizacije, dobro učinkovitost regulacije napetosti in fleksibilnost uporabe. Spodaj so tri metode uporabljene za primerjavo shem za izboljšanje kakovosti napetosti na koncu 10 kV blokne linije.

3.2.1 Shema izgradnje nove 35 kV podstanice

Analiza pričakovanega učinka: Izgradnja nove podstanice lahko skrati polmer oskrbe, izboljša končno napetost daljnjih linij in izboljša kakovost oskrbe z energijo. Ta shema lahko dobro reši težave z napetostjo, vendar je naložba relativno velika.

3.2.2 Shema obnove glavnega trupa 10 kV

Sprememba parametrov linije se glavno osredotoča na povečanje preseka vodnika. Za linije z razpršenimi uporabniki in majhnim presekom vodnika predstavlja odpornostni komponent v padecu napetosti relativno velik delež. Zato zmanjšanje odpornosti vodnika lahko doseže določen učinek regulacije napetosti. Končna napetost 10 kV se lahko prilagodi od 8,39 kV na 9,5 kV.

3.2.3 Shema namestitve avtomatskega regulatorja napetosti SVR za odvzemnike

Namestitev 1 kompleta 10 kV avtomatskih regulatorjev napetosti za reševanje problema nizke napetosti na koncu linije za stolpom 161.

Analiza pričakovanega učinka: Končna napetost 10 kV se lahko prilagodi od 8,39 kV na 10,3 kV.

Po primerjalni analizi je tretja rešitev najbolj gospodarska in praktična. Kompletni napravi za avtomatsko regulacijo napetosti SVR doseže stabilnost izhodne napetosti z regulacijo razmerja med trofaznim avtodeležnikom in ima naslednje glavne prednosti:

• Omogoča popolnoma avtomatsko in pod obremenitvijo regulacijo napetosti. Sam transformator uporablja zvezdno povezan trofazni avtodeležnik, ki ima veliko kapaciteto in malo prostornino ter ga je mogoče postaviti med dva stolpa (S ≤ 2000 KVA).

• Obseg regulacije napetosti je običajno -10% ~ +20%, kar zadošča zahtevam glede napetosti.

Na podlagi teoretičnih izračunov se priporoča namestiti avtomatski regulator napetosti SVR z modelom SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) na glavnem trupu. Po namestitvi regulatorja napetosti se lahko maksimalna napetost na stolpu 141 prilagodi na:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

V formuli:

• U₁₆₁ – Napetost na kraju namestitve po namestitvi regulatorja.

• 10/8 – Največje razmerje med naviji regulatorja z obsegom regulacije 0 ~ +20%.

Dejanska uporaba je pokazala, da funkcionalnost in zmogljivost celotne naprave za avtomatsko regulacijo napetosti SVR, ki samodejno sledi spremembam vhodne napetosti, da zagotovi konstantno izhodno napetost, zelo stabilna in učinkovita pri upravljanju nizke napetosti.

3.2.4 Analiza koristi

Uporaba regulatorja napetosti SVR na liniji hrani veliko denarja v primerjavi s izgradnjo nove podstanice ali zamenjavo vodnikov. Ne samo, da se poveča napetost na liniji, da izpolnjuje relevantne nacionalne predpise, kar prinaša dobre družbene koristi; ko ostane obremenitev linije nespremenjena, povečanje napetosti na liniji zmanjša tok, kar do določene mere zmanjša izgube na liniji, dosega cilj zmanjšanja izgub in varčevanja energije in izboljša gospodarske koristi podjetja.

4 Zaključek

Za območja z omejenim potencialom za rast obremenitve, posebno za podeželska električna omrežja s dolgimi 10 kV linijami, kjer so točke oskrbe nedostopne, polmeri oskrbe veliki, izgube na linijah visoke, obremenitve preobremenjene in v kratkoročnem in srednjeročnem času ni bližnje 35 kV podstanice za oskrbo, avtomatski regulator napetosti SVR za odvzemnike ponuja rešitev. To reši težave z nizko kakovostjo napetosti in visokimi izgubami električne energije brez potrebe po izgradnji ali odlogu izgradnje 35 kV podstanic.

Ta pristop prinaša značilne družbene in gospodarske koristi. Poleg tega, s stroški naložbe, ki so približno desetina stroškov izgradnje nove 35 kV podstanice, je SVR zelo vreden za promocijo v podeželskih električnih omrežjih.