Användning av SVR (försörjningsautomatiska spänningsregulatorer) i landsbygdsfördelningsnät

1 Introduktion

Med det nationella ekonomins stadiga tillväxt ökar efterfrågan på elektricitet. För landsbygdsnät stiger belastningen, fördelningen av strömförsörjning är ojämn och regleringen av huvudnätets spänning är begränsad, vilket leder till att vissa långa 10 kV ledningar (som överstiger nationella radiustandarder) i avlägsna/svaga nätområden upplever dålig spänning, låg effektfaktor och höga förluster. På grund av kostnad och investeringsbegränsningar är massutplacering av högspänningsnoder eller nätexpansion inte möjligt. Den automatiska spänningsregulatorn för 10 kV uttag erbjuder en teknisk lösning för lång-radiuseffekter och låg spänning.

2 Arbetsprincipen för spänningsregulatorn

Den automatiska SVR-regulatorn har ett huvudkretslopp (trefasig autotransformator + lasttappregulator, struktur i figur 1) och en styrenhet. Dess kärna har parallell, serie och styrspänningsbobiner:

• Seriebobin: Flera tappar, ansluten mellan ingång/utgång via tappregulatorn, justerar utgångsspänningen.

• Parallellbobin: Gemensam virke, genererar energioverförande magnetfält.

• Styrspänningsbobin: Virad på parallellbobinen, drivs styrenheten/motorn och ger mätspänning.

Arbetslogik: Tapppositionerna på seriebobinen (via lasttappregulatorn) ändrar ingång-utgångsvarvtal, vilket justerar utgångsspänningen. Lasttappregulatorer har vanligtvis 7 eller 9 växlar (användarvalbara beroende på behov). Regulatorns primär-sekundära varvtalsförhållande matchar transformatorer, dvs.:

3 Tillämpnings exempel

3.1 Linje status

En 10 kV linje har en huvudtrunkslängd på 15,138 km, med två ledarmodeller: LGJ - 70 mm² och LGJ - 50 mm². Den totala kapaciteten av distributionstransformatorer är 7260 kVA. Under toppbelastningstider sjunker spänningen på 220 V sidan av distributionstransformatorer i mitten och bakre delen av linjen till så lågt som 175 V.

För LGJ - 70 linjen är resistansen per kilometer 0,458 Ω och reaktansen per kilometer 0,363 Ω. Då blir linjens resistans och reaktans från understationen till stolpe 97# på huvudtrunklinjen respektive:

R = 0,458 × 6,437 = 2,95 Ω

X = 0,363 × 6,437 = 2,34 Ω

Baserat på distributionstransformatorernas kapacitet och belastningsgrad kan spänningssvikten från understationen till stolpe 97# på huvudtrunklinjen beräknas som:

• Δu — Linjespänningssvikt, enhet: kV.

• R — Linjerestans, enhet: Ω.

• X — Linjereaktans, enhet: Ω.

• r — Resistans per längdenhet, enhet: Ω.

• x — Reaktans per längdenhet, enhet: Ω.

• P — Aktiv effekt i linjen, enhet: kW.

• Q — Reaktiv effekt i linjen, enhet: kvar.

Då är spänningen vid stolpe 97# på huvudtrunklinjen bara: 10,4 - 0,77 = 9,63 kV vid stolpe 178 kan beräknas som: 8,42 kV. Spänningen i slutet av linjen är: 8,39 kV.

3.2 Lösningar

För att säkerställa spänningens kvalitet inkluderar de huvudsakliga metoderna och åtgärderna för spänningsreglering i mellan- och lågspänningsfördelningsnät följande aspekter:

• Bygg en ny 35 kV understation för att förkorta strömförsörjningens radie för 10 kV linjer.

• Ersätt ledarsektionen för att minska linjebelastningen.

• Installera reaktiv effektkompensation för linjen. Denna metod har en svag regleringseffekt för situationer med långa linjer och stora belastningar.

• Installera en SVR automatiserad spänningsregulator. Den har en hög grad av automatisering, god spänningsreglering och flexibelt användande. Nedan jämförs tre metoder för att förbättra spänningens kvalitet i slutet av 10 kV blocklinjen.

3.2.1 Plan för att bygga en ny 35 kV understation

Förväntad effektanalys: Att bygga en ny understation kan förkorta strömförsörjningens radie, förbättra den terminala spänningen för längre linjer och förbättra strömförsörjningens kvalitet. Denna plan kan lösa spänningsproblemet väl, men investeringen är relativt stor.

3.2.2 Plan för att omkonstruera 10 kV huvudtrunklinjen

Att ändra linjeparametrar innebär främst att öka ledarsektionen. För linjer med relativt spridda användare och små ledarsektioner utgör resistanskomponenten i spänningssvikten en relativt stor andel. Genom att minska ledaresistansen kan en viss spänningsregleringseffekt nås. 10 kV terminalspänningen kan justeras från 8,39 kV till 9,5 kV.

3.2.3 Plan för att installera en SVR automatiserad spänningsregulator

Installera 1 uppsättning 10 kV automatiserade spänningsregulatorer för att lösa problemet med låg spänning i slutet av linjen efter stolpe 161.

Förväntad effektanalys: 10 kV terminalspänningen kan justeras från 8,39 kV till 10,3 kV.

Efter en jämförande analys är den tredje lösningen den mest ekonomiska och praktiska. Det fullständiga SVR automatiserade spänningsregleringsutrustningen uppnår stabilitet i utgångsspänningen genom att justera trefasig autotransformators varvtal och har följande huvudsakliga fördelar:

• Det kan realisera fullständigt automatiserad och belastad spänningsreglering. Transformatorn i sig använder en stjärnfördelad trefasig autotransformator, som har stor kapacitet och liten volym och kan uppföras mellan två stolar (S ≤ 2000 KVA).

• Spänningsregleringsintervallet är vanligtvis -10% ~ +20%, vilket kan uppfylla spänningskraven.

Enligt teoretiska beräkningar rekommenderas det att installera en SVR automatiserad spänningsregulator med modellen SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) på huvudtrunklinjen. Efter installation av spänningsregulatorn kan den maximala spänningen vid stolpe 141 justeras till:

U₁₆₁=U×10/8=10,5 kV

I formeln:

• U₁₆₁ — Spänningen vid installationspunkten efter installation av spänningsregulatorn.

• 10/8 — Maximala varvtalsförhållandet för spänningsregulatorn med spänningsregleringsintervallet 0 ~ +20%.

Praktisk drift har visat att funktionen och prestandan hos det fullständiga SVR automatiserade spänningsregleringsutrustningen, som automatiskt spårar ändringar i inmatningsspänningen för att säkerställa konstant utgångsspänning, är mycket stabil, och den är effektiv i hantering av låg spänning.

3.2.4 Nyttoanalys

Genom att använda SVR-spänningsregulatorn på linjen sparas en stor mängd pengar jämfört med att bygga en ny understation eller ersätta ledare. Inte bara ökar linjens spänning för att uppfylla relevanta nationella bestämmelser, vilket ger bra sociala fördelar; när linjebelastningen är oförändrad, minskar ökningen av linjens spänning linjeströmmen, vilket i viss mån minskar linjeförluster, uppnår målet med förlustminskning och energisparande, och förbättrar företagets ekonomiska fördelar.

4 Slutsats

För områden med begränsat belastningsväxtpotential, särskilt landsbygdsnät med långa 10 kV linjer—där strömförsörjningspunkter är otillräckliga, strömförsörjningsradier är stora, linjeförluster är höga, belastningar är överbelastade, och ingen närliggande 35 kV understationsströmförsörjning är tillgänglig i kort- till medellång sikt—erbjuder SVR automatiserad spänningsregulator en lösning. Den löser problem med låg spänning och höga elektriska energiförluster utan att det behöver byggas eller skjutas upp att bygga 35 kV understationer.

Denna metod ger betydande sociala och ekonomiska fördelar. Dessutom, med en investeringskostnad på ungefär en tiondel av att bygga en ny 35 kV understation, är SVR mycket värd att främja i landsbygdsnätsapplikationer.