Lépésfeszültség-szabályozó megoldások a vidéki elosztó hálózatok stabilitásának és hatékonyságának növelésére
I. Műszaki elv és fő előnyök
1. Működési elv
A 32-lépcsős feszültségállító egy csapás-váltó típusú feszültségállító eszköz, amely a sorozatos tekercsek csapáspontjainak automatikus váltásával állítja be a feszültséget:
• Növelés/csökkentés mód: Egy fordítókapcsoló kiválasztja a sorozatos és párhuzamos tekercsek relatív polaritását, ezzel ±10% feszültségbeállítási tartományt érve el.
• 32-lépcsős finom beállítás: Minden lépés 0,625%-kal (összesen 32 lépéssel) állítja be a feszültséget, így megelőzi a hirtelen bekövetkező feszültségváltozást, és biztosítja a folyamatos energiaellátást.
• Előre-kapcsoló működés: „Kétkapcsoló + kapcsolóreaktor” szerkezetet használ. A csapásváltás közben a terhelést átirányítja a reaktorba, így biztosítva a terheléshez folyamatos energiaszállítást.
2. Előnyök a vidéki hálózatok alkalmazásában
|
Tulajdonság |
Hagyományos mechanikus szabályozó |
32-lépcsős feszültségállító |
|
Válaszidő |
Másodpercektől percekig |
Milliszekundumok |
|
Szabályozási pontosság |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Támogatható ellátási sugár |
Korlátozott (általában <10 km) |
Bővített (>20 km) |
|
Karbantartási igény |
Magas (mechanikai szenvedés) |
Kapcsolatmentes, karbantartásmentes |
Táblázat: Teljesítmény összehasonlítás a hagyományos berendezésekkel és a 32-lépcsős szabályozóval
II. Feszültségi problémák és követelmények a vidéki elosztóhálózatokban
A vidéki energiaellátási hálózatok hajlamosak a feszültségminőségbeli problémákra a következő jellemzők miatt:
- Túlságosan hosszú ellátási sugár: Jelentős feszültségcsökkenés a vonal végén.
- Súlyos terhelési ingadozás: Mezőgazdasági terhelések (pl. öntözési berendezések) okozzák a napnappali-esteli feszültség eltérést (magas feszültség nappal, alacsony feszültség este).
- Háromfázis-egyensúlytalanság: Koncentrált egyfázis terhelések okozzák a neutrális pont eltolódását, ami rombolja a feszültségstabilitást.
- Öregedő berendezések: Kicsi vezetékátmérők és nem megfelelő transzformátor-kapacitás erősíti a vonalveszteségeket.
III. Megoldás tervezése
1. Rendszerarchitektúra
Hierarchikus üzemeltetési stratégia alkalmazása:
• Átmeneti adatpont: B típusú szabályozók (állandó felmágnesítésű) telepítése a fő áramvonal feszültségének stabilizálásához.
• Hosszú ágak közepén/végén: A típusú szabályozók (pl. VR-32) telepítése a helyi feszültség-csökkenés kijavításához.
2. Fontos végrehajtási lépések
• Helyezési elv: Az elhelyezést a maximális terhelés mellett mért feszültség-lejtő görbéje alapján végezzük; ahol a feszültség-lejtő 5% feletti, ott telepítünk.
• Kapacitás illesztése: A szabályozó kapacitását a csúcsliniahőmérséklet alapján választjuk (pl. Zhangwu megyében a VR-32 támogatja a 7700 kVA terhelést).
• Intelligens koordináció:
- Induktív terhelések fluktuációjának csillapítása statikus var generátorok (SVG) segítségével.
- Napi túlfeszültség enyhítése fotovoltaikus inverter reaktív teljesítmény-szabályozásával.
3. Kommunikáció és automatizálás
• Helyi irányítás: A feszültségszenzorok valós idejű visszajelzést nyújtanak, amely aktiválja a csapásváltást (nincs központi parancs szükség).
• Távoli figyelés: Az operációs adatok (feszültség, csapáspozíció, terhelési arány) feltöltése a központi irányító rendszerbe, a prediktív karbantartás támogatására.
IV. Alkalmazási esetek és eredmények
|
Esetterület |
Probléma leírása |
Megoldás |
Eredmények |
|
Alberta, Kanadá |
Feszültség-lejtő >10% az áramvonal végén öntözési időszakban; súlyos alacsony feszültség |
VR-32 feszültségállító telepítése az áramvonal közepén |
Végfeszültség stabilizálása 230 V ±10% (megfelelő tartomány) között |
|
Bajorország, Németország |
Esti minimális feszültség 151 V-ra csökken |
(Dinamikus kompenzáló + feszültségállító) kombináció telepítése az áramvonal végén |
Feszültség stabilizálása 210 V felett |
|
Mezőgazdasági területek, Chile |
Csúcs-hályog feszültség eltérés >15% |
Új rugalmas feszültségállító berendezés telepítése a transzformátor adatpontján |
Napi feszültség-ingadozás <3% |
V. Innovációs irányzatok és jövőbeli trendek
- Szóróenergiaforrások (DER) szinergia:
Integráció fotovoltaikus energiatároló (DES) rendszerekkel, a szabályozók használatával a megújuló energiák fluktuációk okozta feszültség-sértések elkerülésére. - Mesterséges intelligencia optimalizálás:
Mély erősítő tanulás (DRL) alkalmazása a terhelés változásainak előrejelzésére és a csapáspozíciók előzetes beállítására (pl. előzetes feszültség-növelés az öntözési csúcsok előtt). - Hibrid feszültség-szabályozó rendszerek:
Kombináció soft nyitási pontokkal (SOP) több szintű szabályozási hálózatok létrehozásához: SOP aktív/reaktív teljesítmény szabályozására, míg a szabályozók a folyamatos feszültség-lejtő kezelésére szolgálnak.
VI. Gazdasági és társadalmi előnyök
• Investíció visszafizetési ideje: Egyetlen szabályozó költsége körülbelül 10 000-15 000 USD, képes 3%-8% vonalveszteség csökkentésére.
• Javított energiaellátás minősége: A feszültség megfelelőségi aránya 90%-tól 99%-ig emelkedik, támogatva a vidéki iparosodást (pl. hűtőlánc és feldolgozó berendezések stabil működése).
