Solucións de Reguladores de Tensión Paso a Paso para Melorar a Estabilidade e Eficiencia da Rede de Distribución Rural
Ⅰ. Principio Técnico e Ventajas Núcleo
1. Principio de Funcionamento
O regulador de voltaxe de 32 pasos é un dispositivo de reguílo de voltaxe de tipo conmutación de grifos que axusta a voltaxe cambiando automaticamente as posicións dos grifos das bobinas en serie:
• Modo Aumento/Diminución: Un interruptor inversor selecciona a polaridade relativa das bobinas en serie e paralelo, logrando un rango de reguílo de voltaxe de ±10%.
• Reguílo Fino de 32 Pasos: Cada paso axusta a voltaxe en 0,625% (32 pasos no total), evitando cambios bruscos de voltaxe e asegurando un suministro de enerxía continuo.
• Conmutación Make-Before-Break: Utiliza un deseño de "contactos xemelgos + reactor de ponte". Durante a conmutación de grifos, a corrente de carga se desvia temporalmente a través do reactor, asegurando un suministro ininterrumpido de enerxía á carga.
2. Ventajas para a Adaptación da Rede Rural
|
Característica |
Regulador Mecánico Tradicional |
Regulador de Voltaxe de 32 Pasos |
|
Velocidade de Resposta |
Segundos a minutos |
Milisegundos |
|
Precisión de Reguílo |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Radio de Suministro Soportado |
Limitado (Xeralmente <10km) |
Ampliado (>20km) |
|
Requisito de Mantemento |
Alto (Desgaste mecánico) |
Sen contacto, Sen mantemento |
Táboa: Comparación de Rendemento entre o Equipamento Tradicional e o Regulador de 32 Pasos
II. Problemas de Voltaxe e Requisitos nas Redes de Distribución Rural
As redes eléctricas rurais son propensas a problemas de calidade de voltaxe debido ás seguintes características:
- Radios de Suministro Excesivamente Largos: Ocorre unha caída significativa de voltaxe nos finais da liña.
- Fluctuacións Severas de Carga: As cargas agrícolas (por exemplo, equipos de riego) causan unha desviación significativa da voltaxe durante o día e a noite (alta voltaxe durante o día, baixa voltaxe na noite).
- Desequilibrio Trifásico: As cargas monofásicas concentradas causan un desprazamento do punto neutro, agravando a inestabilidade da voltaxe.
- Equipo Envellecido: Diámetros pequenos de condutores e capacidade insuficiente de transformadores exacerbam as perdas na liña.
III. Diseño da Solución
1. Arquitectura do Sistema
Adopta unha estratexia de implementación hierárquica:
• Salida da Subestación: Instalar reguladores de tipo B (excitación constante) para estabilizar a voltaxe da liña principal.
• Medio/Final de Ramas Longas: Implementar reguladores de tipo A (por exemplo, VR-32) para compensar as caídas de voltaxe locais.
2. Pasos Clave de Implementación
• Principio de Localización: Basar a selección do sitio na curva de caída de voltaxe baixo a carga máxima; instalar en nodos onde a caída de voltaxe supere o 5%.
• Adecuación de Capacidade: Seleccionar a capacidade do regulador baseándose na corrente máxima da liña (por exemplo, o VR-32 en Zhangwu County soporta unha carga de 7700kVA).
• Coordinación Intelixente:
- Coordinar con Xeradores de Var Estático (SVG) para suprimir as fluctuacións das cargas indutivas.
- Combinar co reguílo de potencia reactiva dos inversores fotovoltaicos para mitigar a sobretensión diurna.
3. Comunicación e Automatización
• Control Local: Os sensores de voltaxe proporcionan retroalimentación en tempo real, activando os cambios de grifo (non se necesita un comando central).
• Monitorización Remota: Subir datos operativos (voltaxe, posición de grifo, taxa de carga) ao sistema de control central para apoiar o mantemento predictivo.
IV. Casos de Aplicación e Resultados
|
Área de Caso |
Descrición do Problema |
Solución |
Resultados |
|
Alberta, Canadá |
Caída de voltaxe >10% no final da liña durante a tempada de riego; subtensión severa |
Instalou un regulador de voltaxe VR-32 no medio da liña |
A voltaxe final estabilizouse dentro de 230V ±10% (intervalo cualificado) |
|
Baviera, Alemaña |
A mínima voltaxe nocturna cai a 151V |
Instalou unha combinación (compensador dinámico + regulador de voltaxe) no final da liña |
A voltaxe estabilizouse por encima de 210V |
|
Zonas Agrícolas, Chile |
Desvío pico-valle de voltaxe >15% |
Implementou un novo dispositivo de reguílo de voltaxe flexible na saída do transformador |
Taxa de fluctuación de voltaxe diurna <3% |
V. Direccións de Innovación e Tendencias Futuras
- Sinergia con Recursos Energéticos Distribuídos (DER):
Integrarse co almacenamento de enerxía fotovoltaica (DES), utilizando reguladores para suprimir as violacións de voltaxe causadas polas fluctuacións da enerxía renovable. - Optimización con Intelixencia Artificial:
Aplicar o Aprendizaxe Profundo por Reforzamento (DRL) para prever os cambios de carga e preaxustar as posicións de grifo (por exemplo, pre-aumentar a voltaxe en anticipación aos picos de riego). - Sistemas Híbridos de Reguílo de Voltaxe:
Combinar con Puntos Abertos Suaves (SOP) para formar redes de reguílo multi-nivel: SOP regula a potencia activa/reactiva, mentres que os reguladores xestionan a caída de voltaxe en estado estable.
VI. Beneficios Económicos e Sociais
• Rendemento da Inversión: O custo dun único regulador é aproximadamente 10k–10k–10k–15k USD, capaz de reducir as perdas na liña en 3%–8%.
• Mellora da Calidade do Suministro Eléctrico: A taxa de calificación de voltaxe aumenta de <90% a >99%, apoiando a industrialización rural (por exemplo, o funcionamento estable de equipos de cadea de frío e procesamento).
