Применение двунаправленных автоматических регуляторов напряжения в горных распределительных сетях

1. Обзор

Горные распределительные сети оснащены множеством малых гидроэлектростанций, большинство из которых являются русловыми станциями без регулирования. Эти станции подключены к одной и той же линии, что создает определенные негативные последствия для работы электросети. Самая заметная проблема среди них — это проблема качества напряжения. В период дождей малые гидроэлектростанции вырабатывают электроэнергию, поступающую в сеть, и неспособность достичь местного баланса мощности приводит к повышению напряжения на линии.

В период засухи, из-за большой длины линии, малого диаметра провода и низкой нагрузки, напряжение у конечных потребителей на линии крайне низкое. Поскольку производство и поставка электроэнергии осуществляются по одной и той же линии, направление потока мощности на линии изменяется, что приводит к высокой нестабильности напряжения. Установка двухнаправленных автоматических регуляторов напряжения на длинных распределительных линиях может решить проблему качества напряжения. Сосредоточившись на проблемах качества напряжения горных распределительных линий с малыми гидроэлектростанциями, данная статья рассматривает линию Бибей определенного управления электроснабжения как пример и предлагает новое решение двухнаправленного автоматического регулятора напряжения.

1.1 Основная информация о линии 10 кВ Бибей

Как типичный представитель линий горных распределительных сетей, основная информация о линии 10 кВ Бибей представлена в таблице 1 ниже.

Статистика показателей квалификации напряжения 39 трансформаторов распределительной сети в зоне питания за 2012 год демонстрирует, что максимальный показатель составляет 99,8%, минимальный — 54,4%, и только 6 трансформаторов соответствуют стандартным требованиям к квалификации напряжения, что составляет 15,3%. Максимальное зарегистрированное значение напряжения составило 337 В, превышая допустимое значение на 43%. Проблема с напряжением является значительной, часто возникают случаи повреждения электроприборов у пользователей и многочисленные жалобы на напряжение.

1.2 Анализ аномалий напряжения

Основные причины, приводящие к проблемам качества напряжения на линии Бибэй, следующие:

(1) Значительное противоречие между влажным и сухим сезонами. Режим работы гидроагрегатов русловых ГЭС тесно связан с поступлением воды. Поскольку установленная мощность малых ГЭС значительно превышает нагрузочную способность, во время влажного сезона большое количество избыточной электроэнергии передается в сеть. В сухой сезон местная нагрузка в основном зависит от поддержки сетью, что приводит к значительным изменениям режима работы между влажным и сухим сезонами, серьезно влияя на качество электроэнергии и затрудняя достижение требуемого уровня напряжения в регионе.

(2) Отсутствие эффективного диспетчерского контроля и мониторинга для малых ГЭС. Из-за небольшой единичной мощности, большого количества, широкого распространения, разнообразия собственности и значительного сезонного влияния на работу малых ГЭС трудно достичь единого мониторинга и контроля. Поэтому местные корректировки для отдельных трансформаторных участков имеют незначительный эффект на улучшение качества напряжения.

(3) Сложности в операциях и регулировании трансформаторов. Направление потока мощности на линии часто меняется. Во время влажного сезона энергия вырабатывается и передается в сеть, при этом распределительные трансформаторы работают с переключателями ответвлений, настроенными на снижение напряжения, чтобы предотвратить перегорание электроприборов из-за высоких уровней напряжения. Во время сухого сезона энергия забирается из сети, и распределительные трансформаторы работают с переключателями, настроенными на повышение напряжения, чтобы обеспечить нормальное использование напряжения без его чрезмерного понижения. Таким образом, требования к снижению и повышению напряжения трансформаторов часто меняются, что затрудняет выполнение операций в соответствии с изменениями потока мощности.

(4) Основной трансформатор верхнего уровня питания использует переключение обмоток без нагрузки с небольшим числом ступеней и ограниченным диапазоном регулирования.

2. Применение двунаправленных регуляторов напряжения

2.1 Выбор решений

Изучив особенности работы горных распределительных сетей с большим количеством малых ГЭС и проанализировав применимость существующих методов регулирования напряжения, в данной работе выбрано решение с использованием двунаправленного автоматического регулятора напряжения, который обладает высокой управляемостью и хорошей практической применимостью.