Soluzioni per Regolatori di Tensione Passo a Passo per Migliorare la Stabilità ed l'Efficienza della Rete di Distribuzione Rurale
I. Principio Tecnico e Vantaggi Chiave
1. Principio di Funzionamento
Il regolatore di tensione a 32 passi è un dispositivo di regolazione della tensione del tipo a commutazione di presa che regola la tensione commutando automaticamente le posizioni delle prese dei filamenti in serie:
• Modalità Boost/Buck: Un interruttore inversore seleziona la polarità relativa dei filamenti in serie e parallelo, ottenendo una regolazione della tensione di ±10%.
• Regolazione Fine a 32 Passi: Ogni passo regola la tensione di 0,625% (32 passi totali), prevenendo cambiamenti bruschi di tensione e assicurando un fornitura continua di energia.
• Commutazione Make-Before-Break: Utilizza un design "contatti gemelli + reattore di ponte". Durante la commutazione delle prese, la corrente di carico viene temporaneamente deviata attraverso il reattore, assicurando una fornitura ininterrotta di energia al carico.
2. Vantaggi per l'Adattamento alla Rete Rurale
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Caratteristica |
Regolatore Meccanico Tradizionale |
Regolatore di Tensione a 32 Passi |
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Velocità di Risposta |
Secondi a minuti |
Millisecondi |
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Precisione di Regolazione |
±2%-5% |
±0,625% |
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Raggio di Fornitura Supportabile |
Limitato (Tipicamente <10km) |
Esteso (>20km) |
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Requisiti di Manutenzione |
Alto (Usura meccanica) |
Senza contatto, senza manutenzione |
Tabella: Confronto delle Prestazioni tra l'Equipaggiamento Tradizionale e il Regolatore a 32 Passi
II. Problemi di Tensione e Requisiti nelle Reti di Distribuzione Rurali
Le reti elettriche rurali sono soggette a problemi di qualità della tensione a causa delle seguenti caratteristiche:
- Raggi di Fornitura Eccessivamente Lunghi: Si verifica un calo significativo di tensione alle estremità della linea.
- Fluttuazioni di Carico Severe: I carichi agricoli (ad esempio, attrezzature per l'irrigazione) causano una deviazione significativa della tensione tra giorno e notte (alta tensione durante il giorno, bassa tensione di notte).
- Squilibrio Triphasico: I carichi monofasici concentrati causano uno spostamento del punto neutro, peggiorando l'instabilità della tensione.
- Equipaggiamento Obsoleto: Diametri dei conduttori ridotti e capacità insufficiente dei trasformatori aggravano le perdite di linea.
III. Progettazione della Soluzione
1. Architettura del Sistema
Adotta una strategia di distribuzione gerarchica:
• Uscita della Sottostazione: Installare regolatori di tipo B (eccitazione costante) per stabilizzare la tensione del ramo principale.
• Metà/Fine dei Rami Lunghi: Distribuire regolatori di tipo A (ad esempio, VR-32) per compensare i cali locali di tensione.
2. Passaggi Chiave di Implementazione
• Principio di Situazione: Basare la scelta del sito sulla curva di calo di tensione sotto carico massimo; installare nei nodi dove il calo di tensione supera il 5%.
• Abbinamento della Capacità: Selezionare la capacità del regolatore in base alla corrente di linea massima (ad esempio, il VR-32 nella Contea di Zhangwu supporta un carico di 7700kVA).
• Coordinamento Intelligente:
- Coordinarsi con i Generatori di Var Statici (SVG) per sopprimere le fluttuazioni da carichi induttivi.
- Combinare con la regolazione reattiva degli inversori fotovoltaici per mitigare l'iper-tensione diurna.
3. Comunicazione e Automazione
• Controllo Locale: I sensori di tensione forniscono feedback in tempo reale, innescando i cambi di presa (non è necessario un comando centrale).
• Monitoraggio Remoto: Caricare i dati operativi (tensione, posizione della presa, tasso di carico) nel sistema di controllo centrale per supportare la manutenzione predittiva.
IV. Casi di Applicazione e Risultati
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Area del Caso |
Descrizione del Problema |
Soluzione |
Risultati |
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Alberta, Canada |
Calo di tensione >10% all'estremità del ramo durante la stagione di irrigazione; ipotensione severa |
Installato un regolatore di tensione VR-32 al punto mediano della linea |
Tensione finale stabilizzata entro 230V ±10% (intervallo qualificato) |
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Baviera, Germania |
Tensione minima notturna che scende a 151V |
Installato una combinazione (Compensatore dinamico + Regolatore di tensione) all'estremità della linea |
Tensione stabilizzata sopra i 210V |
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Aree Agricole, Cile |
Deviazione di tensione picco-valle >15% |
Distribuito un nuovo dispositivo di regolazione flessibile della tensione all'uscita del trasformatore |
Tasso di fluttuazione giornaliero della tensione <3% |
V. Direzioni Innovative e Tendenze Future
- Sinergia con le Risorse Energetiche Distribuite (DER):
Integrarsi con l'energia solare e lo storage (DES), utilizzando i regolatori per sopprimere le violazioni di tensione causate dalle fluttuazioni dell'energia rinnovabile. - Ottimizzazione con Intelligenza Artificiale:
Applicare l'apprendimento profondo rinforzato (DRL) per prevedere i cambiamenti di carico e pre-regolare le posizioni delle prese (ad esempio, pre-aumentare la tensione in previsione dei picchi di irrigazione). - Sistemi Ibridi di Regolazione della Tensione:
Combinarsi con i Punti Aperti Morbidi (SOP) per formare reti di regolazione multi-livello: gli SOP regolano la potenza attiva/reactiva, mentre i regolatori gestiscono il calo di tensione in stato stazionario.
VI. Benefici Economici e Sociali
• Ritorno sull'Investimento: Il costo di un singolo regolatore è approssimativamente 10k-15k USD, in grado di ridurre le perdite di linea del 3%-8%.
• Miglioramento della Qualità della Fornitura Elettrica: Il tasso di qualificazione della tensione aumenta da <90% a >99%, supportando l'industrializzazione rurale (ad esempio, funzionamento stabile della catena del freddo e delle attrezzature di lavorazione).
