การประยุกต์ใช้ SVR (Feeder Automatic Voltage Regulators) ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าในชนบท

1 บทนำ

ด้วยการเติบโตอย่างมั่นคงของเศรษฐกิจประเทศ ความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น สำหรับระบบสายส่งในชนบท การโหลดที่เพิ่มขึ้น การกระจายพลังงานที่ไม่สม่ำเสมอ และการปรับแรงดันหลักที่จำกัดทำให้บางสายส่ง 10 กิโลวัตต์ (เกินมาตรฐานรัศมีของประเทศ) ในพื้นที่ไกล/พื้นที่ที่มีระบบสายส่งอ่อนแอ สายเหล่านี้เผชิญกับคุณภาพแรงดันที่ไม่ดี แฟคเตอร์กำลังต่ำ และการสูญเสียสูง เนื่องจากข้อจำกัดทางค่าใช้จ่ายและการลงทุน การติดตั้งโหนดแรงดันสูงจำนวนมากหรือขยายระบบสายส่งไม่เป็นไปได้ ผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติสายส่ง 10 กิโลวัตต์นำเสนอวิธีแก้ไขทางเทคนิคสำหรับปัญหาเรเดียสยาวและแรงดันต่ำ

2 หลักการทำงานของผู้ควบคุมแรงดัน

ผู้ควบคุมอัตโนมัติ SVR มีวงจรหลัก (หม้อแปลงสามเฟส + สวิตช์เปลี่ยนแท็ปขณะทำงาน โครงสร้างตามรูปที่ 1) และหน่วยควบคุม แกนหลักมีขดลวดอนุกรม ขนาน และควบคุมแรงดัน:

• ขดลวดอนุกรม: มีหลายแท็ป เชื่อมระหว่างขาเข้าและขาออกผ่านสวิตช์เปลี่ยนแท็ป เพื่อปรับแรงดันขาออก

• ขดลวดขนาน: ขดลวดร่วมกัน สร้างสนามแม่เหล็กในการถ่ายโอนพลังงาน

• ขดลวดควบคุมแรงดัน: ขดบนขดลวดขนาน จ่ายไฟให้กับตัวควบคุม/มอเตอร์ และให้แรงดันวัด

ตรรกะการทำงาน: ตำแหน่งแท็ปบนขดลวดอนุกรม (ผ่านสวิตช์เปลี่ยนแท็ปขณะทำงาน) เปลี่ยนอัตราส่วนจำนวนรอบขาเข้าและขาออก ปรับแรงดันขาออก สวิตช์ขณะทำงานมักมี 7 หรือ 9 ระดับ (ผู้ใช้เลือกตามความต้องการ) อัตราส่วนจำนวนรอบหลัก-รองของผู้ควบคุมตรงกับหม้อแปลง คือ:

3 ตัวอย่างการใช้งาน

3.1 สถานะของสายส่ง

สายส่ง 10 กิโลวัตต์มีความยาวลำต้นหลัก 15.138 กิโลเมตร ใช้แบบสายส่งสองแบบ: LGJ-70mm² และ LGJ-50mm² ความจุรวมของหม้อแปลงจำหน่ายคือ 7260 kVA ในช่วงเวลาโหลดสูงสุด แรงดันที่ด้าน 220V ของหม้อแปลงจำหน่ายในส่วนกลางและส่วนหลังของสายส่งลดลงถึง 175V

สำหรับสาย LGJ-70 ความต้านทานต่อระยะทาง 1 กิโลเมตรคือ 0.458 โอห์ม และความต้านทานเหนี่ยวนำต่อระยะทาง 1 กิโลเมตรคือ 0.363 โอห์ม ดังนั้น ความต้านทานและความต้านทานเหนี่ยวนำของสายส่งจากสถานีแปลงไฟฟ้าถึงเสาที่ 97# ของสายส่งหลักคือ:

R = 0.458 × 6.437 = 2.95Ω

X = 0.363 × 6.437 = 2.34Ω

ตามความจุและอัตราโหลดของหม้อแปลงจำหน่ายของสายส่ง สามารถคำนวณแรงดันที่สูญเสียจากสถานีแปลงไฟฟ้าถึงเสาที่ 97# ของสายส่งหลักได้เป็น:

• Δu — แรงดันที่สูญเสียของสายส่ง หน่วย: กิโลวัตต์

• R — ความต้านทานของสายส่ง หน่วย: โอห์ม

• X — ความต้านทานเหนี่ยวนำของสายส่ง หน่วย: โอห์ม

• r — ความต้านทานต่อระยะทางหนึ่งหน่วย หน่วย: โอห์ม

• x — ความต้านทานเหนี่ยวนำต่อระยะทางหนึ่งหน่วย หน่วย: โอห์ม

• P — กำลังจริงของสายส่ง หน่วย: กิโลวัตต์

• Q — กำลังฟิกทีฟของสายส่ง หน่วย: กิโลวาร์

ดังนั้น แรงดันที่เสาที่ 97# ของสายส่งหลักคือ: 10.4 - 0.77 = 9.63 kV ที่เสาที่ 178 สามารถคำนวณได้ว่า: 8.42 kV แรงดันที่ปลายสายส่งคือ: 8.39 kV

3.2 แนวทางการแก้ไข

เพื่อรับประกันคุณภาพแรงดัน วิธีการและมาตรการปรับแรงดันหลักในระบบสายส่งแรงดันกลางและต่ำรวมถึงด้านต่อไปนี้:

• สร้างสถานีแปลงไฟฟ้า 35 กิโลวัตต์ใหม่เพื่อลดรัศมีการจ่ายไฟของสายส่ง 10 กิโลวัตต์

• เปลี่ยนขนาดขวางตัดของสายส่งเพื่อลดอัตราโหลดของสายส่ง

• ติดตั้งการชดเชยกำลังฟิกทีฟให้กับสายส่ง วิธีนี้มีผลการปรับแรงดันที่ไม่ดีในกรณีที่มีสายส่งยาวและโหลดมาก

• ติดตั้งผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ SVR สำหรับสายส่ง มีระดับอัตโนมัติสูง ผลการปรับแรงดันดี และใช้งานได้ยืดหยุ่น ด้านล่างนี้เป็นการเปรียบเทียบแผนการปรับปรุงคุณภาพแรงดันที่ปลายสายส่ง 10 กิโลวัตต์

3.2.1 แผนการสร้างสถานีแปลงไฟฟ้า 35 กิโลวัตต์ใหม่

การวิเคราะห์ผลคาดหวัง: การสร้างสถานีแปลงไฟฟ้าใหม่สามารถลดรัศมีการจ่ายไฟ ปรับปรุงแรงดันปลายสายส่งที่ยาว และเพิ่มคุณภาพการจ่ายไฟ แผนนี้สามารถแก้ไขปัญหาแรงดันได้ดี แต่การลงทุนค่อนข้างสูง

3.2.2 แผนการปรับปรุงสายส่งหลัก 10 กิโลวัตต์

การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของสายส่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขนาดขวางตัดของสายส่ง สำหรับสายส่งที่มีผู้ใช้กระจัดกระจายและมีขนาดขวางตัดของสายส่งเล็ก คอมโพเนนต์ความต้านทานในแรงดันที่สูญเสียมีสัดส่วนค่อนข้างมาก ดังนั้น การลดความต้านทานของสายส่งสามารถทำให้ได้ผลการปรับแรงดันในระดับหนึ่ง แรงดันปลายสาย 10 กิโลวัตต์สามารถปรับจาก 8.39 kV เป็น 9.5 kV

3.2.3 แผนการติดตั้งผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ SVR สำหรับสายส่ง

ติดตั้งผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ 10 กิโลวัตต์ 1 ชุด เพื่อแก้ไขปัญหาแรงดันต่ำที่ปลายสายส่งหลังจากเสาที่ 161

การวิเคราะห์ผลคาดหวัง: แรงดันปลายสาย 10 กิโลวัตต์สามารถปรับจาก 8.39 kV เป็น 10.3 kV

จากการวิเคราะห์เปรียบเทียบ วิธีที่สามเป็นวิธีที่ประหยัดและปฏิบัติได้มากที่สุด ชุดอุปกรณ์ผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ SVR สำหรับสายส่งทำให้แรงดันขาออกมีความเสถียรโดยการปรับอัตราส่วนจำนวนรอบของหม้อแปลงสามเฟส และมีข้อดีหลักดังนี้:

• สามารถทำการปรับแรงดันอัตโนมัติและขณะทำงานได้เต็มที่ ตัวหม้อแปลงเองใช้หม้อแปลงสามเฟสเชื่อมโยงแบบดาว มีความจุสูงและขนาดเล็ก สามารถติดตั้งระหว่างเสาสองต้น (S ≤ 2000 KVA)

• ช่วงการปรับแรงดันทั่วไปคือ -10% ~ +20% ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการแรงดันได้

ตามการคำนวณทฤษฎี ขอแนะนำให้ติดตั้งผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ SVR รุ่น SVR-5000/10-7 (0 ~ +20%) บนสายส่งหลัก หลังจากติดตั้งผู้ควบคุมแรงดัน แรงดันสูงสุดที่เสาที่ 141 สามารถปรับเป็น:

U₁₆₁=U×10/8=10.5 kV

ในสูตร:

• U₁₆₁ — แรงดันที่จุดติดตั้งหลังจากติดตั้งผู้ควบคุมแรงดัน

• 10/8 — อัตราส่วนจำนวนรอบสูงสุดของผู้ควบคุมแรงดันที่มีช่วงการปรับแรงดัน 0 ~ +20%

จากการดำเนินงานจริงพบว่า ฟังก์ชันและประสิทธิภาพของชุดอุปกรณ์ผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ SVR สำหรับสายส่ง ซึ่งติดตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขาเข้าอย่างอัตโนมัติเพื่อรับประกันแรงดันขาออกที่คงที่ มีความเสถียรและมีประสิทธิภาพในการบริหารจัดการแรงดันต่ำ

3.2.4 การวิเคราะห์ประโยชน์

การใช้ผู้ควบคุมแรงดัน SVR บนสายส่งช่วยประหยัดเงินลงทุนจำนวนมากเมื่อเทียบกับการสร้างสถานีแปลงไฟฟ้าใหม่หรือการเปลี่ยนสายส่ง ไม่เพียงแต่แรงดันสายส่งจะเพิ่มขึ้นเพื่อให้สอดคล้องกับกฎระเบียบของประเทศ ทำให้ได้ประโยชน์ทางสังคมที่ดี เมื่อโหลดของสายส่งไม่เปลี่ยนแปลง การเพิ่มแรงดันสายส่งช่วยลดกระแสไฟฟ้าในสายส่ง ซึ่งช่วยลดการสูญเสียในสายส่งในระดับหนึ่ง ทำให้บรรลุเป้าหมายในการลดการสูญเสียและประหยัดพลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจขององค์กร

4 สรุป

สำหรับพื้นที่ที่มีศักยภาพการเติบโตของโหลดจำกัด โดยเฉพาะระบบสายส่งในชนบทที่มีสายส่ง 10 กิโลวัตต์ยาว—ที่มีจุดจ่ายไฟไม่เพียงพอ รัศมีการจ่ายไฟกว้าง ความสูญเสียสูง โหลดหนัก และไม่มีสถานีแปลงไฟฟ้า 35 กิโลวัตต์ใกล้เคียงในระยะสั้นถึงกลาง—ผู้ควบคุมแรงดันอัตโนมัติ SVR สำหรับสายส่งเสนอวิธีการแก้ไข ซึ่งแก้ไขปัญหาคุณภาพแรงดันต่ำและการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าสูง โดยไม่จำเป็นต้องสร้างหรือเลื่อนการสร้างสถานีแปลงไฟฟ้า 35 กิโลวัตต์

วิธีการนี้มอบประโยชน์ทางสังคมและเศรษฐกิจที่สำคัญ นอกจากนี้ด้วยค่าใช้จ่ายลงทุนประมาณหนึ่งในสิบของการสร้างสถานีแปลงไฟฟ้า 35 กิโลวัตต์ใหม่ ผู้ควบคุมแรงดัน SVR คุ้มค่าที่จะส่งเสริมในการใช้งานในระบบสายส่งชนบท