Які аспекти проектування та застосування має автоматичний регулятор напруги питаючої лінії 10 кВ?

Після проекту з модернізації сільської електромережі, розподільча мережа в сільській місцевості значно покращилася. Однак, через обмеження, такі як рельєф, ландшафт та масштаб інвестицій, розташування не є оптимальним. В результаті радіус постачання деяких ліній передачі напруги 10 кВ перевищує раціональні межі. Зміни сезонів та доби призводять до значних коливань напруги, що веде до проблем, таких як недостатня якість електроенергії та високі втрати на лініях, що серйозно впливають на життя та виробництво сільських громадян. Тому ця стаття пропонує новий тип регулювального пристрою: автоматичний регулятор напруги на фідерах.

1 Принцип роботи регулятора напруги

Автоматичний регулятор напруги - це пристрій, який автоматично відстежує зміни входної напруги, щоб забезпечити стабільну вихідну напругу. Його можна широко використовувати в системах живлення 6 кВ, 10 кВ та 35 кВ, і він може автоматично регулювати входну напругу в межах 20%. Встановлення пристрою на відстані 1/2 або 2/3 від початку лінії може гарантувати якість напруги на лінії.

Для підстанцій, де основний трансформатор не має здатності регулювання напруги під завантаженням, автоматичний регулятор напруги можна також встановити на стороні виходу головного трансформатора підстанції для досягнення регулювання напруги під завантаженням. На вторинній стороні трансформатора є декілька контактів. За допомогою однокристального мікропроцесора, що контролює включення та виключення тиристорів, забезпечується різні рівні регулювання напруги, що дозволяє досягти мети регулювання напруги на фідерах.

2 Налаштування напруги перемикання контактів регулятора напруги

Регулятор напруги на фідерах може регулювати контакти відповідно до різних умов завантаження та змінювати коефіцієнт перетворення відповідно до напруги на лінії, щоб досягти регулювання напруги. Він має 7 контактів та діапазон регулювання напруги 30%, що дозволяє добре задовольняти вимоги до регулювання напруги в сільській місцевості.

2.1 Принцип налаштування напруги перемикання контактів регулятора напруги

Завдяки коливанням завантаження, напруга на кінці лінії буде змінюватися. Для різних спадів напруги необхідно налаштовувати контакти регулятора напруги. Рисунок 1 показує типову сільську мережу передачі електроенергії. Тут довжина лінії встановлена як L км, а потужність на кінці лінії встановлена як S = P + jQ МВА.

Вимоги до перемикання контактів: забезпечити, щоб напруга на кінці лінії змінювалася в межах 7%; зазвичай, не дозволяється пропускати контакти; кількість перемикань повинна бути якомога меншою.

Припустимо, що коефіцієнт перетворення становить K, напруга на початку лінії U₀, напруга на кінці лінії U₁, вхідна напруга регулятора напруги U_in, а вихідна напруга U_out, з U_out = KU_in.

За допомогою моделі, виконується наступне рівняння: U₁ = U_out - ΔU₁.

Тут ΔU₁ - це спад напруги від точки встановлення регулятора напруги до кінця лінії, а x - це відстань від точки встановлення регулятора напруги до початку лінії. Отже, маємо:

(U₀ - U_in) - це спад напруги від початку лінії до точки встановлення. α = U₀/U_out - це співвідношення напруг на лінії до та після точки встановлення регулятора напруги. Покладемо (L - x)/x = K₁, і підставляючи, отримаємо:

Серед них, напруга U₁ на кінці лінії повинна задовольняти обмеження 9.7 < U₁ < 10.7. Підставляючи це в формулу, можна отримати діапазон U_in за відомого K. Однак, очевидно, через наявність U₀/U_out, необхідно вирішити квадратне рівняння з однією змінною, і буде проблема з надлишковими коренями. Стаття спрощує це рівняння.

Для аналізу α = U₀/U_out, U_out та U₁ мають однакову тенденцію збільшення або зменшення. U₀ - це константа, тому α = U₀/U_out, U_out обернено пропорційна U₁. Також можна проаналізувати, що при U₁ = 9.3, α ≈ 1; а при U₁ = 10.7, α трохи менше 1. Тому обмежуюче рівняння можна записати як:

Тобто:

2.2 Приклад налаштування

Як видно з формули (5), насправді, налаштування дії перемикання контактів залежить лише від вхідної напруги U_in регулятора напруги та відношення K_t відстані від точки встановлення регулятора напруги до довжини лінії. Не потрібно вимірювати фактичне завантаження на кінці лінії, що значно спрощує складність реального інженерного проекту.

Візьмемо як приклад певну фактичну лінію передачі. Застосуємо модель, показану на рисунку 1. Довжина лінії передачі становить 20 км. Регулятор напруги зазвичай встановлюється посередині лінії. Тут відстань від початку лінії встановлена як x = 9 км, а K_t = 11/9. Підставляючи це в формулу (5), отримаємо:

Для певної позиції контакту, діапазон вхідної напруги, який задовольняє вимоги до якості електроенергії на кінці, має верхній та нижній пороги, які є робочими напругами (напругами перемикання) для цього контакту. Кожен контакт має свої відповідні робочі напруги, і це співвідношення можна більш直观地在数轴上看到这种关系。 请注意，以上翻译中最后一句出现了中文，这是不符合要求的。以下是修正后的完整翻译：

Після проекту з модернізації сільської електромережі, розподільча мережа в сільській місцевості значно покращилася. Однак, через обмеження, такі як рельєф, ландшафт та масштаб інвестицій, розташування не є оптимальним. В результаті радіус постачання деяких ліній передачі напруги 10 кВ перевищує раціональні межі. Зміни сезонів та доби призводять до значних коливань напруги, що веде до проблем, таких як недостатня якість електроенергії та високі втрати на лініях, що серйозно впливають на життя та виробництво сільських громадян. Тому ця стаття пропонує новий тип регулювального пристрою: автоматичний регулятор напруги на фідерах.

1 Принцип роботи регулятора напруги

Автоматичний регулятор напруги - це пристрій, який автоматично відстежує зміни входної напруги, щоб забезпечити стабільну вихідну напругу. Його можна широко використовувати в системах живлення 6 кВ, 10 кВ та 35 кВ, і він може автоматично регулювати входну напругу в межах 20%. Встановлення пристрою на відстані 1/2 або 2/3 від початку лінії може гарантувати якість напруги на лінії.

Для підстанцій, де основний трансформатор не має здатності регулювання напруги під завантаженням, автоматичний регулятор напруги можна також встановити на стороні виходу головного трансформатора підстанції для досягнення регулювання напруги під завантаженням. На вторинній стороні трансформатора є декілька контактів. За допомогою однокристального мікропроцесора, що контролює включення та виключення тиристорів, забезпечується різні рівні регулювання напруги, що дозволяє досягти мети регулювання напруги на фідерах.

2 Налаштування напруги перемикання контактів регулятора напруги

Регулятор напруги на фідерах може регулювати контакти відповідно до різних умов завантаження та змінювати коефіцієнт перетворення відповідно до напруги на лінії, щоб досягти регулювання напруги. Він має 7 контактів та діапазон регулювання напруги 30%, що дозволяє добре задовольняти вимоги до регулювання напруги в сільській місцевості.

2.1 Принцип налаштування напруги перемикання контактів регулятора напруги

Завдяки коливанням завантаження, напруга на кінці лінії буде змінюватися. Для різних спадів напруги необхідно налаштовувати контакти регулятора напруги. Рисунок 1 показує типову сільську мережу передачі електроенергії. Тут довжина лінії встановлена як L км, а потужність на кінці лінії встановлена як S = P + jQ МВА.

Вимоги до перемикання контактів: забезпечити, щоб напруга на кінці лінії змінювалася в межах 7%; зазвичай, не дозволяється пропускати контакти; кількість перемикань повинна бути якомога меншою.

Припустимо, що коефіцієнт перетворення становить K, напруга на початку лінії U₀, напруга на кінці лінії U₁, вхідна напруга регулятора напруги U_in, а вихідна напруга U_out, з U_out = KU_in.

За допомогою моделі, виконується наступне рівняння: U₁ = U_out - ΔU₁.

Тут ΔU₁ - це спад напруги від точки встановлення регулятора напруги до кінця лінії, а x - це відстань від точки встановлення регулятора напруги до початку лінії. Отже, маємо:

(U₀ - U_in) - це спад напруги від початку лінії до точки встановлення. α = U₀/U_out - це співвідношення напруг на лінії до та після точки встановлення регулятора напруги. Покладемо (L - x)/x = K₁, і підставляючи, отримаємо:

Серед них, напруга U₁ на кінці лінії повинна задовольняти обмеження 9.7 < U₁ < 10.7. Підставляючи це в формулу, можна отримати діапазон U_in за відомого K. Однак, очевидно, через наявність U₀/U_out, необхідно вирішити квадратне рівняння з однією змінною, і буде проблема з надлишковими коренями. Стаття спрощує це рівняння.