Phân tích ứng dụng của bộ điều chỉnh điện áp tự động SVR cho đường dây nguồn

Quản lý "điện áp thấp" là mục tiêu cốt lõi của các doanh nghiệp điện lực để phục vụ khách hàng sử dụng điện. Sau khi xây dựng và cải tạo quy mô lớn lưới điện nông thôn, các đường dây 10 kV và đường dây điện áp thấp đã được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, do nguồn vốn hạn chế, khoảng cách cấp điện ở một số vùng xa xôi quá dài, khiến việc đảm bảo điện áp cuối đường dây trở nên khó khăn. Với sự phát triển kinh tế, yêu cầu về chất lượng điện của khách hàng ngày càng tăng. Các tiêu chuẩn nghiêm ngặt đang được thúc đẩy và thực hiện. Việc quản lý toàn diện chất lượng điện đã trở thành trách nhiệm chung của xã hội và doanh nghiệp, và vai trò hỗ trợ của điện chất lượng cao cho nền kinh tế sẽ được tăng cường hơn nữa. Thiết bị điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR hiệu quả giải quyết vấn đề "điện áp thấp" của lưới điện.

1 Trạng thái đường dây

Đường dây Sansheng 10 kV của trạm cung cấp điện trung tâm khu vực chịu trách nhiệm cung cấp điện cho 6 làng, 40 thôn (tuns) và 4004 hộ gia đình trong một thị trấn nhất định; chiều dài đường dây là 49,5321 km, và dây dẫn sử dụng loại LGJ - 70, LGJ - 50 và LGJ - 35; tổng công suất của các biến áp phân phối là 7343 kVA (58 đơn vị/2353 kVA do cục quản lý, 66 đơn vị/5040 kVA tự duy trì), với 832 cột điện; tụ điện 150 kvar và 300 kvar được lắp đặt trên cột số 9 và cột số 26 của các nhánh đường dây tương ứng; tổn thất điện năng đường dây cao áp là 16,43%, và mức tiêu thụ điện hàng năm là 5,33 GWh; chiều dài từ đường dây Sansheng đến nhánh đường dây là 15,219 km, và 13 khu vực biến áp vượt quá bán kính cấp điện (với công suất 800 kVA). Trong thời gian tiêu thụ điện cao điểm, điện áp bên 220 V của biến áp phân phối giảm xuống còn 136 V.

2 Giải pháp

Để đảm bảo chất lượng điện áp, các phương pháp và biện pháp điều chỉnh điện áp chính cho mạng phân phối trung và hạ áp như sau: xây dựng trạm biến áp 66 kV để rút ngắn bán kính cấp điện 10 kV; cải tạo đường dây Sansheng 10 kV để tăng tiết diện dây dẫn và giảm tỷ lệ tải của đường dây; lắp đặt thiết bị điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR.

2.1 Kế hoạch xây dựng trạm biến áp 66 kV

Sản xuất và tiêu dùng điện sinh hoạt ở một thị trấn nhất định trong một khu vực chủ yếu dựa vào các đường dây ra 10 kV của trạm biến áp 66 kV Misha. Do đường dây 10 kV kéo dài quá xa, bán kính cấp điện đạt 18,35 km. Kế hoạch này đề xuất xây dựng một trạm biến áp 66 kV ở một nơi nào đó. Công suất biến áp chính được chọn là 2×5000 kVA, và 1 đơn vị sẽ được đưa vào hoạt động trong giai đoạn hiện tại.

• Dự kiến kinh phí: 8,9 triệu nhân dân tệ

• Phân tích hiệu quả mong đợi: Việc xây dựng một trạm biến áp mới có thể rút ngắn bán kính cấp điện, tăng điện áp cuối đường dây dài và cải thiện chất lượng cung cấp điện. Đây là giải pháp tối ưu tương đối để giải quyết vấn đề điện áp thấp. Sau khi cải tạo, bán kính cấp điện của đường dây Sansheng 10 kV sẽ được rút ngắn từ 18,35 km xuống còn 9,4 km; điện áp cuối 10 kV dự kiến sẽ được điều chỉnh từ 8,09 kV lên 10,5 kV, và điện áp 0,4 kV có thể được điều chỉnh từ 0,236 kV lên 0,38 kV. Mặc dù kế hoạch này có thể giải quyết hiệu quả vấn đề điện áp, nhưng đầu tư tương đối cao.

2.2 Kế hoạch mở rộng đường dây Sansheng 10 kV

Thực hiện mở rộng 12,5 km trên đường dây chính của đường dây Sansheng 10 kV, thay thế dây dẫn gốc LGJ - 70 bằng dây dẫn cách điện cao áp LGJ - 150, và thêm 58 cột bê tông cốt thép 12 mét.

• Dự kiến kinh phí: 2,3 triệu nhân dân tệ

• Phân tích hiệu quả mong đợi: Tăng tiết diện dây dẫn để tối ưu hóa các thông số đường dây có thể giảm tỷ lệ thành phần kháng trong tổn thất điện áp cho các đường dây có khách hàng rải rác và tiết diện dây dẫn nhỏ, do đó đóng vai trò điều chỉnh điện áp. Sau khi cải tạo, điện áp cuối 10 kV có thể được điều chỉnh từ 8,09 kV lên 9,9 kV, và điện áp 0,4 kV có thể được điều chỉnh từ 0,236 kV lên 0,35 kV.

2.3 Kế hoạch lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR

Lắp đặt một bộ điều chỉnh điện áp tự động 10 kV theo hình thức trạm biến áp hộp tại cột số 141 của đường dây Sansheng 10 kV để giải quyết vấn đề "điện áp thấp" của đường dây phía sau cột số 141.

• Dự kiến kinh phí: 0,45 triệu nhân dân tệ

• Phân tích hiệu quả mong đợi: Sau khi cải tạo, điện áp cuối 10 kV có thể được điều chỉnh từ 8,09 kV lên 10,8 kV, và điện áp 0,4 kV có thể được điều chỉnh từ 0,236 kV lên 0,37 kV.

So sánh ba phương pháp điều chỉnh điện áp trên được thể hiện trong Bảng 1, và so sánh hiệu quả cải thiện điện áp và đầu tư được thể hiện trong Hình 1 và Hình 2. Qua phân tích, bộ thiết bị điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR dễ lắp đặt, kỹ thuật khả thi và kinh tế thực tế, phù hợp với đặc điểm cung cấp điện của lưới điện nông thôn, và đáp ứng yêu cầu cải tạo lưới điện nông thôn. Thiết bị này ổn định điện áp đầu ra bằng cách điều chỉnh tỷ lệ vòng cuộn của máy biến áp tự động ba pha và có nhiều ưu điểm nổi bật: hỗ trợ điều chỉnh điện áp tự động hoàn toàn dưới tải; sử dụng máy biến áp tự động ba pha kết nối sao, có công suất lớn và kích thước nhỏ, có thể dựng giữa hai cột (S≤2000 kVA); phạm vi điều chỉnh điện áp đạt 20%, có thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu điều chỉnh điện áp.

Dựa trên tính toán lý thuyết, do công suất phía sau cột 141 là 2300 kVA, và cân nhắc một khoản dự phòng thích hợp, quyết định lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR với mẫu SVR - 3000/10 - 7 (0~+20%) trước nút T của cột 141 trên đường dây chính. Sau khi lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR, điện áp tại cột 56 của nhánh đường dây có thể đạt khoảng 10,15 kV, và điện áp cuối đường dây có thể đạt khoảng 10 kV.

3 Hiệu quả vận hành

Trong tháng 3 năm 2011, sau khi hoàn thành việc lắp đặt và kiểm tra bộ thiết bị điều chỉnh điện áp tự động đường dây 10 kV trên đường dây Sansheng 10 kV, trong những tháng tiếp theo, một Công ty TNHH nào đó giám sát điện áp khu vực này định kỳ và không định kỳ. Điện áp ba pha dao động quanh 370 V, và điện áp một pha dao động quanh 215 V. Thực tiễn đã chứng minh rằng chức năng và hiệu suất của bộ thiết bị điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR, tự động theo dõi sự thay đổi của điện áp đầu vào để đảm bảo điện áp đầu ra ổn định, rất ổn định, và đã đạt được kết quả đáng kể trong quản lý điện áp thấp.

4 Phân tích lợi ích
4.1 Lợi ích xã hội

Mạng phân phối 10 kV ở một thành phố nhất định có đặc điểm đường dây dài, tải phân tán rộng, và nhiều nhánh đường dây. Tải điện thay đổi đáng kể theo chu kỳ ngày đêm và mùa. Việc lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp tự động ở giữa hoặc điểm hai phần ba của đường dây có thể đảm bảo chất lượng điện áp của toàn bộ đường dây. Đối với các đường dây tải nặng, nơi tải lớn gây ra sự giảm điện áp đáng kể, việc lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp tự động trên đường dây cũng có thể cải thiện tốt chất lượng điện áp của đường dây và đảm bảo điện áp phía người dùng đáp ứng các tiêu chuẩn.

4.2 Lợi ích kinh tế

Khoảng cách từ điểm lắp đặt đến cuối đường dây là khoảng 9,646 km. Đường dây truyền tải sử dụng dây dẫn loại LGJ - 70, với điện trở đường dây là 4,42 Ω. Điện áp tại điểm lắp đặt là 8,67 kV, và sau khi điều chỉnh điện áp, nó thay đổi thành 10,8 kV. Tổng lượng điện tiết kiệm hàng năm của thiết bị là 182.646 kWh. Tính theo 0,55 nhân dân tệ/kWh, lợi ích kinh tế trực tiếp hàng năm của một thiết bị là khoảng 100.400 nhân dân tệ.

Việc sử dụng bộ điều chỉnh điện áp SVR cho đường dây này tiết kiệm một lượng lớn vốn so với việc xây dựng một trạm biến áp mới hoặc thay thế dây dẫn. Không chỉ điện áp đường dây được tăng đáng kể để đáp ứng các quy định quốc gia, mang lại lợi ích xã hội tốt, mà khi tải đường dây không thay đổi, việc tăng điện áp đường dây giảm dòng điện, đến một mức độ nào đó giảm tổn thất đường dây và tạo ra một số lợi ích kinh tế. Trong tương lai, công ty cũng sẽ sử dụng bộ thiết bị điều chỉnh điện áp tự động kết hợp với thiết bị bù công suất phản kháng tự động trên cơ sở này, nhằm giảm thiểu tổn thất và tiết kiệm năng lượng, và cải thiện lợi ích kinh tế của công ty.

5 Kết luận

Đối với các khu vực có tiềm năng phát triển tải hạn chế, đặc biệt là lưới điện nông thôn có tải nhẹ và đường dây dài, việc sử dụng bộ thiết bị điều chỉnh điện áp tự động đường dây SVR có thể hoãn việc xây dựng các trạm biến áp 66 kV mới. Đầu tư của nó ít hơn một phần mười so với việc xây dựng một trạm biến áp. Nó không chỉ giải quyết hiệu quả vấn đề "điện áp thấp", giảm tổn thất và tiết kiệm năng lượng, và đạt được lợi ích kinh tế xã hội và doanh nghiệp đáng kể, mà còn tiết kiệm một lượng lớn vốn đầu tư. Nó xứng đáng được tham khảo và phổ biến.