تحلیل کاربرد مجموعه‌های تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار خط SVR

مدیریت "ولتاژ پایین" هدف اصلی شرکت‌های برق برای خدمت رسانی به مشتریان برق است. پس از ساخت و ترمیم در مقیاس بزرگ شبکه‌های برق روستایی، خطوط 10 کیلوولت و ولتاژ پایین به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته‌اند. با این حال، به دلیل محدودیت بودجه، فاصله تأمین برق در برخی مناطق دورافتاده خیلی طولانی است که این موضوع باعث دشواری در تضمین ولتاژ در انتهای خط می‌شود. با پیشرفت اقتصادی، نیاز مشتریان به کیفیت برق افزایش یافته است. استانداردهای سختگیرانه‌ای ترویج و اجرا می‌شوند. مدیریت جامع کیفیت برق به مسئولیتی مشترک اجتماع و شرکت‌ها تبدیل شده و نقش حمایتی برق با کیفیت بالا برای اقتصاد بیشتر تقویت خواهد شد. دستگاه تنظیم ولتاژ خودکار خط SVR به طور موثر مسئله "ولتاژ پایین" شبکه را حل می‌کند.

۱ وضعیت خط

خط 10 کیلوولت سانشنگ یکی از ایستگاه‌های مرکزی تأمین برق منطقه مسئول تأمین برق به 6 روستا، 40 ده (تون) و 4004 خانوار در یک شهرستان است؛ طول خط 49.5321 کیلومتر است و هادی‌ها از نوع LGJ-70، LGJ-50 و LGJ-35 استفاده می‌کنند؛ ظرفیت کل ترانسفورماتورهای توزیع 7343 کیلووات (58 واحد/2353 کیلووات تحت مدیریت اداره، 66 واحد/5040 کیلووات خودداری) است، با 832 دکل؛ کندانسورهای 150 کیلووار و 300 کیلووار به ترتیب در دکل‌های شماره 9 و 26 خط‌های جانبی نصب شده‌اند؛ زیان خط بالا ولتاژ 16.43% است و مصرف برق سالانه 5.33 گیگاوات ساعت است؛ طول از خط سانشنگ تا خط جانبی 15.219 کیلومتر است و 13 منطقه ترانسفورماتوری فراتر از شعاع تأمین برق (با ظرفیت 800 کیلووات) هستند. در ساعات اوج مصرف برق، ولتاژ سمت 220 ولت ترانسفورماتور توزیع به 136 ولت کاهش می‌یابد.

۲ راه‌حل‌ها

برای تضمین کیفیت ولتاژ، روش‌ها و اقدامات اصلی تنظیم ولتاژ برای شبکه‌های توزیع متوسط و پایین ولتاژ عبارتند از: ساخت زیراستانیون 66 کیلوولت برای کوتاه کردن شعاع تأمین برق 10 کیلوولت؛ ترمیم خط 10 کیلوولت سانشنگ برای افزایش سطح مقطع هادی و کاهش نرخ بار خط؛ نصب دستگاه تنظیم ولتاژ خودکار خط SVR.

۲.۱ طرح ساخت زیراستانیون 66 کیلوولت

مصرف برق تولیدی و مسکونی در یک شهرستان خاص در یک منطقه عمدتاً به خط‌های خروجی 10 کیلوولت زیراستانیون 66 کیلوولت میشا متکی است. به دلیل افزایش بیش از حد خط‌های 10 کیلوولت، شعاع تأمین برق به 18.35 کیلومتر می‌رسد. این طرح پیشنهاد می‌کند که یک زیراستانیون 66 کیلوولت در مکان خاصی ساخته شود. ظرفیت ترانسفورماتور اصلی به صورت 2×5000 کیلووات انتخاب شده و یک واحد در مرحله فعلی به بهره‌برداری می‌رسد.

• پیش‌بینی بودجه: ۸.۹ میلیون یوان

• تجزیه و تحلیل اثرات انتظاری: ساخت یک زیراستانیون جدید می‌تواند شعاع تأمین برق را کوتاه کند، ولتاژ در انتهای خط‌های بلند را افزایش دهد و کیفیت تأمین برق را بهبود بخشد. این یک راه‌حل بهینه برای حل مشکل ولتاژ پایین است. پس از تغییر، شعاع تأمین برق خط 10 کیلوولت سانشنگ از 18.35 کیلومتر به 9.4 کیلومتر کاهش می‌یابد؛ ولتاژ انتهایی 10 کیلوولت می‌تواند از 8.09 کیلوولت به 10.5 کیلوولت تنظیم شود و ولتاژ 0.4 کیلوولت می‌تواند از 0.236 کیلوولت به 0.38 کیلوولت تنظیم شود. اگرچه این طرح می‌تواند به طور موثر مشکل ولتاژ را حل کند، اما سرمایه‌گذاری آن نسبتاً بالاست.

۲.۲ طرح توسعه خط 10 کیلوولت سانشنگ

اجرای یک توسعه 12.5 کیلومتری در خط اصلی 10 کیلوولت سانشنگ، تعویض هادی‌های اصلی از نوع LGJ-70 با سیم‌های عایق‌بندی شده ولتاژ بالا از نوع LGJ-150 و اضافه کردن 58 دکل بتون تقویت شده 12 متری.

• پیش‌بینی بودجه: ۲.۳ میلیون یوان

• تجزیه و تحلیل اثرات انتظاری: افزایش سطح مقطع هادی برای بهینه‌سازی پارامترهای خط می‌تواند نسبت مؤلفه مقاومت در زیان ولتاژ خط‌هایی با مشتریان پراکنده و سطح مقطع کوچک هادی را کاهش دهد، بنابراین نقش تنظیم ولتاژ را ایفا می‌کند. پس از تغییر، ولتاژ انتهایی 10 کیلوولت می‌تواند از 8.09 کیلوولت به 9.9 کیلوولت تنظیم شود و ولتاژ 0.4 کیلوولت می‌تواند از 0.236 کیلوولت به 0.35 کیلوولت تنظیم شود.

۲.۳ طرح نصب تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار خط SVR

نصب یک تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار 10 کیلوولت در حالت زیراستانیون جعبه‌ای در دکل شماره 141 خط 10 کیلوولت سانشنگ برای حل مشکل "ولتاژ پایین" خط پشت دکل شماره 141.

• پیش‌بینی بودجه: ۰.۴۵ میلیون یوان

• تجزیه و تحلیل اثرات انتظاری: پس از تغییر، ولتاژ انتهایی 10 کیلوولت می‌تواند از 8.09 کیلوولت به 10.8 کیلوولت تنظیم شود و ولتاژ 0.4 کیلوولت می‌تواند از 0.236 کیلوولت به 0.37 کیلوولت تنظیم شود.

مقایسه سه روش تنظیم ولتاژ فوق در جدول 1 و مقایسه اثرات بهبود ولتاژ و سرمایه‌گذاری در شکل‌های 1 و 2 نشان داده شده است. با تجزیه و تحلیل، دستگاه تنظیم ولتاژ خودکار خط SVR به راحتی نصب می‌شود، فنی قابل اجرا و اقتصادی عملی است، با ویژگی‌های تأمین برق شبکه روستایی سازگار است و نیازهای تغییر شبکه برق روستایی را برآورده می‌کند. این دستگاه با تنظیم نسبت دورهای ترانسفورماتور خودکار سه‌فاز ولتاژ خروجی را ثابت می‌کند و مزایای قابل توجهی دارد: حمایت از تنظیم ولتاژ کامل خودکار در بار؛ استفاده از ترانسفورماتور خودکار سه‌فاز با اتصال ستاره‌ای که ظرفیت بزرگ و حجم کوچک دارد و می‌تواند بین دو دکل نصب شود (S≤2000 کیلووات)؛ محدوده تنظیم ولتاژ به 20% می‌رسد که می‌تواند نیازهای تنظیم ولتاژ را به طور کامل برآورده کند.

بر اساس محاسبات نظری، از آنجا که ظرفیت پشت دکل شماره 141 برابر 2300 کیلووات است و با در نظر گرفتن حاشیه مناسب، تصمیم گرفته شده است که یک تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار خط SVR با مدل SVR-3000/10-7 (0~+20%) در پیش از گره T دکل شماره 141 خط اصلی نصب شود. پس از نصب تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار خط SVR، ولتاژ در دکل شماره 56 خط جانبی می‌تواند به حدود 10.15 کیلوولت و ولتاژ در انتهای خط به حدود 10 کیلوولت برسد.

۳ اثر عملیاتی

در مارس 2011، با اتمام نصب و راه‌اندازی دستگاه تنظیم ولتاژ خودکار خط 10 کیلوولت SVR در خط 10 کیلوولت سانشنگ، در ماه‌های بعد، یک شرکت محدود به صورت منظم و غیرمنتظم ولتاژ در این منطقه را مورد نظارت قرار داد. ولتاژ سه‌فاز در حدود 370 ولت نوسان می‌کرد و ولتاژ تک‌فاز در حدود 215 ولت نوسان می‌کرد. تجربه نشان داده است که عملکرد و عملکرد دستگاه تنظیم ولتاژ خودکار خط SVR که به طور خودکار تغییرات ولتاژ ورودی را ردیابی می‌کند تا ولتاژ خروجی ثابت را تضمین کند، بسیار پایدار است و در مدیریت ولتاژ پایین نتایج قابل توجهی به دست آورده است.

۴ تحلیل سودمندی
۴.۱ سودمندی‌های اجتماعی

شبکه توزیع 10 کیلوولت در یک شهر خاص با خطوط بلند، توزیع بار گسترده و خطوط جانبی زیاد مشخص می‌شود. بار برق به طور قابل توجهی با چرخه روز و شب و فصول متفاوت است. نصب تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار در نقطه میانی یا دو سوم خط می‌تواند کیفیت ولتاژ کل خط را تضمین کند. برای خطوط با بار سنگین، که بارهای بزرگ باعث کاهش قابل توجه ولتاژ می‌شوند، نصب تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار روی خطوط نیز می‌تواند کیفیت ولتاژ خط را به طور خوبی بهبود بخشد و تضمین کند که ولتاژ سمت کاربری استانداردها را برآورده کند.

۴.۲ سودمندی‌های اقتصادی

فاصله از نقطه نصب تا انتهای خط حدود 9.646 کیلومتر است. خط انتقال از هادی‌های نوع LGJ-70 استفاده می‌کند، با مقاومت خط 4.42 اهم. ولتاژ در نقطه نصب 8.67 کیلوولت است و پس از تنظیم ولتاژ به 10.8 کیلوولت تغییر می‌کند. صرفه‌جویی برق سالانه کل دستگاه 182,646 کیلووات ساعت است. با محاسبه در 0.55 یوان/کیلووات ساعت، سود اقتصادی مستقیم سالانه یک دستگاه حدود 100,400 یوان است.

استفاده از تنظیم‌کننده ولتاژ SVR برای این خط نسبت به ساخت یک زیراستانیون جدید یا تعویض هادی‌ها مقدار زیادی از بودجه صرفه‌جویی می‌کند. نه تنها ولتاژ خط به طور قابل توجهی افزایش یافته و مقررات ملی مربوطه را برآورده می‌کند و سودمندی‌های اجتماعی خوبی ایجاد می‌کند، بلکه هنگامی که بار خط ثابت می‌ماند، افزایش ولتاژ خط باعث کاهش جریان خط می‌شود و به طوری معین کاهش زیان خط و ایجاد سودمندی‌های اقتصادی خاصی می‌شود. در آینده، شرکت نیز از دستگاه‌های تنظیم ولتاژ خودکار در ترکیب با دستگاه‌های جبران بی‌اثر خودکار بر این اساس استفاده خواهد کرد، با هدف کاهش به حداقل زیان و صرفه‌جویی انرژی و بهبود سودمندی‌های اقتصادی شرکت.

۵ نتیجه‌گیری

برای مناطق با پتانسیل توسعه بار محدود، به ویژه در شبکه‌های برق روستایی با بار کم و خطوط بلند، استفاده از دستگاه‌های تنظیم ولتاژ خودکار خط SVR می‌تواند ساخت زیراستانیون‌های 66 کیلوولت جدید را به تعویق بیندازد. سرمایه‌گذاری آن کمتر از یک دهم ساخت یک زیراستانیون است. نه تنها به طور موثر مشکل "ولتاژ پایین" را حل می‌کند، بلکه زیان را کاهش می‌دهد و انرژی را صرفه‌جویی می‌کند و سودمندی‌های اجتماعی و اقتصادی شرکت قابل توجهی را به دست می‌آورد و همچنین مقدار زیادی از سرمایه‌گذاری را صرفه‌جویی می‌کند. این موضوع مرجعی برای مطالعه و ترویج است.