Adım Gerilim Düzenleyici Çözümleri, Kırsal Dağıtım Ağını Güçlendirme ve Verimlilik Artırma için
Ⅰ. Teknik İlkeler ve Çekirdek Avantajlar
1. Çalışma Prensibi
32 adımlı gerilim düzenleyici, seri bobinlerin tap pozisyonlarını otomatik olarak değiştirerek gerilimi ayarlayan bir tap geçişli tür gerilim düzenleme cihazıdır:
• Boost/Buck Modu: Ters Çevirme Anahtarı, seriyi paralel bobinlerin nispi kutupluluğunu seçerek, ±10% gerilim düzenleme aralığını sağlar.
• 32 Adımlı İnce Düzenleme: Her adım 0.625% (toplam 32 adım) gerilim ayarlaması yaparak, ani gerilim değişimlerini önler ve sürekli enerji sağlayışını sağlar.
• Make-Before-Break Geçiş: "Çift kontak + köprü reaktörü" tasarımını kullanır. Tap geçişleri sırasında yük akımı geçici olarak reaktörden yönlendirilir, böylece yük için kesintisiz enerji sağlayışı sağlanır.
2. Kırsal Ağ Uyumu için Avantajlar
|
Özellik |
Geleneksel Mekanik Düzenleyici |
32 Adımlı Gerilim Düzenleyici |
|
Tepki Hızı |
Saniye ila dakika |
Milisaniye |
|
Düzenleme Doğruluğu |
±2%–5% |
±0.625% |
|
Desteklenebilir Tedarik Yarıçapı |
Sınırlı (Genellikle <10km) |
Uzatılmış (>20km) |
|
Bakım Gereksinimi |
Yüksek (Mekanik aşınma) |
Kontaksız, Bakımsız |
Tablo: Geleneksel Ekipman ile 32 Adımlı Düzenleyici Arasındaki Performans Karşılaştırması
II. Kırsal Dağıtım Ağlarında Gerilim Sorunları ve Gereksinimler
Kırsal elektrik ağları, aşağıdaki özellikler nedeniyle gerilim kalitesi sorunlarına maruz kalabilir:
- Aşırı Uzun Tedarik Yarıçapları: Hat uçlarında önemli bir gerilim düşüşü oluşur.
- Şiddetli Yük Fluktuasyonları: Tarım yükleri (örneğin, sulama ekipmanları) gündüz-gece gerilim sapmasını artırır (gündüz yüksek gerilim, gece düşük gerilim).
- Üç Faz Dengesizliği: Yoğun tek faz yükleri nötr nokta kaymasını artırarak, gerilim istikrarını daha da kötüleştirir.
- Eski Ekipman: Küçük iletken çapları ve yetersiz transformatör kapasitesi hat kayıplarını artırmaktadır.
III. Çözüm Tasarımı
1. Sistem Mimarisi
Hiyerarşik bir dağıtım stratejisini benimser:
• Alt Istasyon Çıkışı: Tip B düzenleyicileri (sabit teşvik) ana besleyici gerilimini istikrara getirmek için kurulur.
• Uzun Dalın Orta Noktası/Sonu: Tip A düzenleyicileri (örneğin, VR-32) yerel gerilim düşüşünü telafi etmek için dağıtılır.
2. Ana Uygulama Adımları
• Konumlandırma Prensibi: Maksimum yük altında gerilim düşüş eğrisine dayalı konumlandırma; gerilim düşüşü %5'yi aşan düğümlerde kurulum yapılır.
• Kapasite Eşleme: Regülatör kapasitesi zirve hat akımı temelinde seçilir (örneğin, Zhangwu İlçesi'ndeki VR-32, 7700kVA yükü destekler).
• Akıllı Koordinasyon:
- Endüktif yüklerden kaynaklanan fluktuasyonları bastırmak için Statik Var Jeneratörleri (SVG) ile koordineli çalışır.
- Gündüz aşırı gerilimini azaltmak için PV inverter reaktif güç düzenleme ile birleştirilir.
3. İletişim ve Otomasyon
• Yerel Kontrol: Gerilim sensörleri gerçek zamanlı geri bildirim sağlar, tap değişikliklerini tetikler (merkezi komuta gerek yoktur).
• Uzaktan İzleme: İşlem verileri (gerilim, tap pozisyonu, yük oranı) merkezi kontrol sistemine yüklenecek, öngörülü bakıma destek olacak şekilde gönderilir.
IV. Uygulama Örnekleri ve Sonuçlar
|
Vaka Alanı |
Sorun Açıklaması |
Çözüm |
Sonuçlar |
|
Alberta, Kanada |
Sulama mevsimi sırasında hat ucunda >10% gerilim düşüşü; şiddetli düşük gerilim |
Hat ortasına VR-32 gerilim düzenleyicisi kuruldu |
Bitiş gerilimi 230V ±10% (kalifiye aralık) içinde istikrara getirildi |
|
Bavyera, Almanya |
Gece en düşük gerilim 151V'ye düştü |
Hat ucuna (Dinamik kompensatör + Gerilim düzenleyici) kombinasyonu kuruldu |
Gerilim 210V'nin üzerinde istikrara getirildi |
|
Çile'deki Tarım Alanları |
Zirve-vali gerilim sapması >15% |
Dönüşüm çıkışında yeni esnek bir gerilim düzenleme cihazı dağıtıldı |
Günlük gerilim fluktuasyon oranı <3% |
V. İnovasyon Yönü ve Gelecekteki Eğilimler
- Dağıtık Enerji Kaynaklarıyla Entegrasyon (DER):
Güneş enerjisi depolama (DES) ile entegre edilerek, yenilenebilir enerji fluktuasyonlarından kaynaklanan gerilim ihlallerini baskılamak için düzenleyiciler kullanılır. - Yapay Zeka Optimizasyonu:
Derin Takviye Öğrenmesi (DRL) uygulanarak, yük değişikliklerini öngörerek ve tap pozisyonlarını önceden ayarlayarak (örneğin, sulama zirvesi öngörülerek önceden gerilim yükseltme). - Hibrit Gerilim Düzenleme Sistemleri:
Soft Open Points (SOP) ile birleştirilerek, çok seviyeli düzenleme ağları oluşturulur: SOP aktif/reaktif güç düzenler, düzenleyiciler ise durağan durum gerilim düşüşünü ele alır.
VI. Ekonomik ve Sosyal Faydalar
• Yatırım Getirisi: Tek bir düzenleyicinin maliyeti yaklaşık 10k–10k–10k–15k USD, hat kayıplarını %3–8 arasında azaltabilir.
• Güç Sağlayış Kalitesinde İyileşme: Gerilim uygunluk oranı <90%'dan >99%'a yükselir, kırsal endüstrileşmeyi destekler (örneğin, soğutma zinciri ve işleme ekipmanlarının istikrarlı çalışması).
