Solucions de Reguladors de Tensió per a Millorar la Estabilitat i Eficiència de la Xarxa de Distribució Rural
I. Principi Tècnic i Avantatges Nucleals
1. Principi de Funcionament
El regulador de tensió de 32 nivells és un dispositiu de regulació de tensió de tipus commutació de bobines que ajusta la tensió canviant automàticament les posicions de les premses de les bobines en sèrie:
• Mode Augment/Disminució: Un interruptor inversor selecciona la polaritat relativa de les bobines en sèrie i en paral·lel, assolint un rang de regulació de tensió de ±10%.
• Regulació Fina de 32 Nivells: Cada pas ajusta la tensió en un 0,625% (32 passos totals), evitant canvis bruts de tensió i assegurant un subministrament continu d'energia.
• Commutació Make-Before-Break: Utilitza un disseny de "doblons de contacte + reactor de pont". Durant la commutació de les premses, la corrent de càrrega es desvia temporalment a través del reactor, assegurant un subministrament ininterrupte a la càrrega.
2. Avantatges per a l'Adaptació a Xarxes Rurals
|
Característica |
Regulador Mecànic Tradicional |
Regulador de Tensió de 32 Nivells |
|
Velocitat de Resposta |
Segons a minuts |
Milisegons |
|
Precisió de Regulació |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Radi de Subministrament Suportable |
Limitat (Normalment <10km) |
Ampliat (>20km) |
|
Requisits de Manteniment |
Alt (Desgast mecànic) |
Sense contacte, sense manteniment |
Taula: Comparació de Prestacions entre Equipaments Tradicionals i el Regulador de 32 Nivells
II. Problemes de Tensió i Requisits en Xarxes de Distribució Rural
Les xarxes elèctriques rurals són propenses a problemes de qualitat de tensió degut a les següents característiques:
- Radi de Subministrament Excessivament Llarg: Es produeix una caiguda significativa de tensió al final de la línia.
- Fluctuacions de Càrrega Greus: Les càrregues agrícoles (per exemple, equips d'irrigació) causen una desviació significativa de tensió entre el dia i la nit (alta tensió durant el dia, baixa tensió a la nit).
- Desbalanç Trifàsic: Les càrregues monofàsiques concentrades causen un desplaçament del punt neutre, agravant la instabilitat de tensió.
- Equipament Vell: Diametres de conductors petits i capacitat insuficient dels transformadors exacerben les pèrdues de línia.
III. Disseny de la Solució
1. Arquitectura del Sistema
Adopta una estratègia de desplegament jeràrquic:
• Sortida de la Subestació: Instal·la reguladors de tipus B (excitació constant) per estabilitzar la tensió de la línia principal.
• Mig/Punt Final de Branques Llargues: Desplega reguladors de tipus A (p. ex., VR-32) per compensar les caigudes locals de tensió.
2. Passos Clau de Implementació
• Principi de Localització: Basa la selecció de l'emplaçament en la corba de caiguda de tensió sota càrrega màxima; instal·la als nodes on la caiguda de tensió supera el 5%.
• Ajust de Capacitat: Selecciona la capacitat del regulador basant-se en la corrent màxima de la línia (p. ex., VR-32 a Zhangwu County suporta una càrrega de 7700kVA).
• Coordinació Intel·ligent:
- Coordina amb generadors de var reactiva estàtica (SVG) per suprimir les fluctuacions de càrregues inductives.
- Combina amb la regulació de potència reactiva dels inversors fotovoltaïcs per mitigar la sobretensió diurna.
3. Comunicació i Automatització
• Control Local: Els sensors de tensió proporcionen retroalimentació en temps real, activant els canvis de premsa (no cal comandament central).
• Monitorització Remota: Carrega les dades operatives (tensió, posició de premsa, taxa de càrrega) al sistema de control central per suportar el manteniment predictiu.
IV. Casos d'Aplicació i Resultats
|
Àrea del Cas |
Descripció del Problema |
Solució |
Resultats |
|
Alberta, Canadà |
Caiguda de tensió >10% al final de la línia durant la temporada d'irrigació; severa baixa tensió |
Instal·là un regulador de tensió VR-32 al mig de la línia |
Tensió final estabilitzada dins de 230V ±10% (rang qualificat) |
|
Baviera, Alemanya |
Tensió mínima nocturna baixant a 151V |
Instal·là una combinació (compensador dinàmic + regulador de tensió) al final de la línia |
Tensió estabilitzada per sobre de 210V |
|
Zones Agrícoles, Xile |
Desviació de tensió pic-val >15% |
Implementà un nou dispositiu de regulació de tensió flexible a la sortida del transformador |
Taxa de fluctuació de tensió tot el dia <3% |
V. Direccions d'Innovació i Tendències Futures
- Sinergia amb Recursos Energètics Distribuïts (RED):
Integra amb l'emmagatzematge d'energia fotovoltaica (DES), utilitzant reguladors per suprimir les violacions de tensió causades per les fluctuations de l'energia renovable. - Optimització amb Intel·ligència Artificial:
Aplica l'aprenentatge per reforç profund (DRL) per preveure els canvis de càrrega i pre-ajustar les posicions de premsa (p. ex., pre-augmentar la tensió en anticipació dels pics d'irrigació). - Sistemes Híbrids de Regulació de Tensió:
Combina amb punts oberts suaus (SOP) per formar xarxes de regulació multinivell: SOP regula la potència activa/reactiva, mentre que els reguladors gestionen la caiguda de tensió en estat estacionari.
VI. Beneficis Econòmics i Socials
• Rendiment de la Inversió: El cost d'un sol regulador és aproximadament 10k–10k–10k–15k USD, capaç de reduir les pèrdues de línia en un 3%–8%.
• Millora de la Qualitat del Subministrament: La taxa de qualificació de tensió augmenta de <90% a >99%, suportant la industrialització rural (p. ex., operació estable d'equips de cadena de fred i processament).
