حلول تنظيم الجهد للخطوة لتعزيز استقرار وكفاءة شبكة التوزيع الريفية
Ⅰ. المبدأ التقني والفوائد الأساسية
1. مبدأ العمل
يعد منظم الجهد ذو 32 خطوة جهاز تنظيم الجهد من نوع التحويل التتابعي الذي يقوم بضبط الجهد عن طريق التحويل التلقائي لمواقع التوصيل في اللفائف المتسلسلة:
• وضع الرفع/الخفض: يقوم مفتاح العكس باختيار القطبية النسبية لللفائف المتسلسلة والمترابطة، مما يحقق نطاق تنظيم جهد ±10%.
• التنظيم الدقيق ذو 32 خطوة: كل خطوة تعدل الجهد بمقدار 0.625% (إجمالي 32 خطوة)، مما يمنع التغيرات المفاجئة في الجهد ويضمن استمرارية التغذية الكهربائية.
• التحويل قبل الفصل: يستخدم تصميم "لمسة مزدوجة + مفاعل جسر". أثناء تحويل التوصيل، يتم توجيه التيار الحمل مؤقتًا عبر المفاعل، مما يضمن عدم انقطاع التغذية إلى الحمل.
2. المزايا للاستيعاب الشبكة الريفية
|
الميزة |
منظم الجهد الميكانيكي التقليدي |
منظم الجهد ذو 32 خطوة |
|
سرعة الاستجابة |
ثواني إلى دقائق |
ميلي ثانية |
|
دقة التنظيم |
±2%–5% |
±0.625% |
|
نصف قطر التغذية القابل للدعم |
محدود (عادة <10 كم) |
ممدود (>20 كم) |
|
متطلبات الصيانة |
عالية (تآكل ميكانيكي) |
بدون اتصال، خالي من الصيانة |
جدول: مقارنة الأداء بين المعدات التقليدية ومنظم الجهد ذو 32 خطوة
II. مشاكل الجهد ومتطلبات الشبكات التوزيعية الريفية
تعرض شبكات الطاقة الريفية لمشاكل جودة الجهد بسبب الخصائص التالية:
- أقطار التغذية طويلة للغاية: يحدث هبوط كبير في الجهد في نهايات الخطوط.
- تقلبات الحمل الشديدة: تسبب الأحمال الزراعية (مثل معدات الري) انحرافات كبيرة في الجهد خلال النهار والليل (ارتفاع الجهد خلال النهار وهبوطه في الليل).
- عدم التوازن الثلاثي: تسبب الأحمال الأحادية المركزية نقل نقطة المحايد، مما يزيد من عدم استقرار الجهد.
- تجهيزات قديمة: تساهم الأقطار الصغيرة للموصلات وسعة المحولات غير الكافية في زيادة خسائر الخطوط.
III. تصميم الحل
1. هندسة النظام
يتم استخدام استراتيجية التوزيع الطبقي:
• منفذ محطة: تثبيت منظمات الجهد من النوع B (تحفيز ثابت) لتثبيت جهد الخط الرئيسي.
• نقطة الوسط/نهاية الفروع الطويلة: نشر منظمات الجهد من النوع A (مثل VR-32) لتعويض الهبوط المحلي للجهد.
2. الخطوات الرئيسية للتنفيذ
• مبدأ اختيار الموقع: أساس اختيار الموقع هو منحنى الهبوط الجهد تحت الحمل الأقصى؛ التثبيت في العقد التي يكون فيها الهبوط الجهد أكبر من 5%.
• تطابق السعة: اختيار سعة المنظم بناءً على التيار الأقصى للخط (مثل VR-32 في مقاطعة زانغو يدعم حمل 7700 كيلو فولت أمبير).
• التنسيق الذكي:
- التنسيق مع مولدات الفاراد الثابت (SVG) لقمع التقلبات من الأحمال الحثية.
- الجمع مع تنظيم الفاراد اللافعلي للطاقة الشمسية لتخفيف الجهد الزائد خلال النهار.
3. التواصل والأتمتة
• التحكم المحلي: توفر أجهزة استشعار الجهد ردود فعل فورية، مما يؤدي إلى تغيير مواقع التوصيل (لا يحتاج إلى أمر مركزي).
• المراقبة عن بعد: رفع بيانات التشغيل (الجهد، موقع التوصيل، معدل الحمل) إلى نظام التحكم المركزي لدعم الصيانة التنبؤية.
IV. حالات التطبيق والنتائج
|
منطقة الحالة |
وصف المشكلة |
الحل |
النتائج |
|
ألبرتا، كندا |
هبوط الجهد >10% في نهاية الخط خلال موسم الري؛ انخفاض الجهد الشديد |
تم تثبيت منظم الجهد VR-32 في منتصف الخط |
تم تثبيت الجهد النهائي ضمن نطاق 230V ±10% (نطاق مؤهل) |
|
بافاريا، ألمانيا |
انخفاض الجهد الليلي الأدنى إلى 151V |
تم تثبيت تركيبة (محسن ديناميكي + منظم جهد) في نهاية الخط |
تم تثبيت الجهد فوق 210V |
|
مناطق الزراعة، تشيلي |
انحراف الجهد ذروة-وادي >15% |
تم نشر جهاز تنظيم جهد مرن جديد عند منفذ المحول |
معدل التذبذب اليومي للجهد <3% |
V. اتجاهات الابتكار والتوجهات المستقبلية
- التناغم مع مصادر الطاقة الموزعة (DER):
دمج مع تخزين الطاقة الشمسية (DES)، باستخدام المنظمات لقمع انتهاكات الجهد الناجمة عن تقلبات الطاقة المتجددة. - تحسين الذكاء الاصطناعي:
تطبيق التعلم العميق بالتعزيز (DRL) لتقدير تغيرات الحمل وإجراء تعديلات مسبقة لمواقع التوصيل (مثل رفع الجهد مسبقًا توقعًا لأوقات الذروة في الري). - أنظمة تنظيم الجهد الهجينة:
الجمع مع نقاط الافتتاح الناعمة (SOP) لتشكيل شبكات تنظيم متعددة المستويات: تقوم SOP بتنظيم الطاقة الفعالة واللافعلة، بينما تقوم المنظمات بمعالجة هبوط الجهد الثابت.
VI. الفوائد الاقتصادية والاجتماعية
• عائد الاستثمار: تبلغ تكلفة المنظم الواحد حوالي 10k–10k–10k–15k دولار أمريكي، قادر على تقليل خسائر الخط بنسبة 3%–8%.
• تحسين جودة التزويد بالطاقة: معدل التأهيل للجهد يزداد من <90% إلى >99%，支持农村工业化的电力供应质量提升（例如，冷链和加工设备的稳定运行）。
• تحسين جودة التزويد بالطاقة: معدل التأهيل للجهد يزداد من <90% إلى >99%، مما يدعم التصنيع الريفي (مثل التشغيل المستقر لمعدات سلسلة التبريد ومعدات المعالجة).
