Giải pháp Điều chỉnh Điện áp Bước để Tăng cường Độ ổn định và Hiệu quả của Mạng Phân phối Nông thôn

Ⅰ. Nguyên lý kỹ thuật và ưu điểm cốt lõi​

​1. Nguyên lý hoạt động​
Điều áp 32 bước là thiết bị điều chỉnh điện áp bằng cách tự động chuyển đổi vị trí các cuộn dây nối tiếp:
• ​Chế độ tăng/giảm điện áp:​​ Công tắc đảo chiều chọn cực tính tương đối của cuộn dây nối tiếp và song song, đạt được dải điều chỉnh điện áp ±10%.
• ​Điều chỉnh chính xác 32 bước:​​ Mỗi bước điều chỉnh điện áp bằng 0,625% (tổng cộng 32 bước), ngăn chặn sự thay đổi đột ngột của điện áp và đảm bảo nguồn điện liên tục.
• ​Chuyển mạch trước khi ngắt:​​ Sử dụng thiết kế "cặp tiếp điểm + reactor cầu chì". Trong quá trình chuyển mạch, dòng tải tạm thời được chuyển qua reactor, đảm bảo không gián đoạn nguồn điện cho tải.

​2. Ưu điểm cho lưới điện nông thôn​

Bảng: So sánh hiệu suất giữa thiết bị truyền thống và Điều áp 32 bước

​II. Vấn đề về điện áp và yêu cầu trong lưới phân phối nông thôn​

Lưới điện nông thôn dễ gặp vấn đề về chất lượng điện áp do các đặc điểm sau:

1. ​Bán kính cấp điện quá dài:​​ Sụt điện áp đáng kể xảy ra ở cuối đường dây.
2. ​Biến động tải nghiêm trọng:​​ Tải nông nghiệp (ví dụ: thiết bị tưới tiêu) gây ra sự chênh lệch điện áp giữa ban ngày và ban đêm (điện áp cao vào ban ngày, thấp vào ban đêm).
3. ​Không cân bằng ba pha:​​ Tải một pha tập trung gây ra sự dịch chuyển điểm trung hòa, làm xấu đi sự ổn định của điện áp.
4. ​Thiết bị cũ:​​ Đường kính dây dẫn nhỏ và công suất biến áp không đủ làm tăng tổn thất đường dây.

​III. Thiết kế giải pháp​

​1. Kiến trúc hệ thống​
Áp dụng chiến lược triển khai theo cấp bậc:
• ​Cửa ra của trạm:​​ Cài đặt điều áp loại B (khích từ liên tục) để ổn định điện áp của đường dây chính.
• ​Ở giữa/đầu cuối của nhánh dài:​​ Triển khai điều áp loại A (ví dụ: VR-32) để bù đắp sụt điện áp cục bộ.

​2. Các bước thực hiện chính​
• ​Nguyên tắc lựa chọn vị trí:​​ Lựa chọn vị trí dựa trên đường cong sụt điện áp dưới tải lớn nhất; cài đặt tại nút có sụt điện áp vượt quá 5%.
• ​Khớp công suất:​​ Chọn công suất điều áp dựa trên dòng tải cực đại (ví dụ: VR-32 ở huyện Zhangwu hỗ trợ tải 7700kVA).
• ​Hợp tác thông minh:​​

• Phối hợp với máy phát var tĩnh (SVG) để kìm hãm dao động từ tải cảm.
• Kết hợp với điều chỉnh công suất phản kháng của bộ nghịch lưu PV để giảm điện áp quá cao vào ban ngày.

​3. Giao tiếp và tự động hóa​
• ​Điều khiển cục bộ:​​ Cảm biến điện áp cung cấp phản hồi thời gian thực, kích hoạt thay đổi vị trí cuộn dây (không cần lệnh trung tâm).
• ​Quan sát từ xa:​​ Tải dữ liệu vận hành (điện áp, vị trí cuộn dây, tỷ lệ tải) lên hệ thống kiểm soát trung tâm để hỗ trợ bảo dưỡng dự đoán.

​IV. Trường hợp ứng dụng và kết quả​

​V. Hướng đổi mới và xu hướng tương lai​

1. ​Sự phối hợp với Nguồn năng lượng phân tán (DER):​​
   Tích hợp với Lưu trữ năng lượng mặt trời (DES), sử dụng điều áp để kìm hãm vi phạm điện áp do dao động năng lượng tái tạo.
2. ​Tối ưu hóa bằng Trí tuệ nhân tạo:​​
   Áp dụng Học sâu củng cố (DRL) để dự đoán thay đổi tải và điều chỉnh trước vị trí cuộn dây (ví dụ: tăng điện áp trước khi dự đoán đỉnh tưới tiêu).
3. ​Hệ thống điều áp lai:​​
   Kết hợp với Điểm mở mềm (SOP) để tạo thành mạng điều chỉnh đa cấp: SOP điều chỉnh công suất chủ động/phản kháng, trong khi điều áp xử lý sụt điện áp trạng thái ổn định.

​VI. Lợi ích kinh tế và xã hội​

• ​Trả lại vốn đầu tư:​​ Chi phí của một điều áp đơn là khoảng 10k–10k–10k–15k USD, có thể giảm tổn thất đường dây từ 3%–8%.
• ​Cải thiện chất lượng cung cấp điện:​​ Tỷ lệ điện áp đạt chuẩn tăng từ <90% lên >99%, hỗ trợ công nghiệp hóa nông thôn (ví dụ: hoạt động ổn định của chuỗi lạnh và thiết bị chế biến).