Stegspänningsregulatorlösningar för att förbättra stabilitet och effektivitet i landsbygdsfördelningsnät
I. Teknisk princip och kärnfordelar
1. Arbetsprincip
32-stegsvoltageregulator är en spänningsregleringsenhet av typen tap-switching som reglerar spänningen genom att automatiskt växla mellan tappositioner i serieväggningar:
• Förstärkning/Försvagningssätt: En växlingskontakt väljer den relativa polariteten för serien och parallellväggningen, vilket ger en ±10% spänningsregleringsomfattning.
• 32-stegsfinjustering: Varje steg justerar spänningen med 0,625% (totalt 32 steg), vilket förhindrar plötsliga spänningsändringar och säkerställer kontinuerlig strömleverans.
• Make-Before-Break-växling: Använder ett "tvåkontaktdesign + brodelsreaktor". Under tapväxling omdirigeras belastningsströmmen tillfälligt genom reaktorn, vilket säkerställer oförstörd ström till belastningen.
2. Fordelar för anpassning till landsbygdsnät
|
Egenskap |
Traditionell mekanisk regulator |
32-stegsvoltageregulator |
|
Svarstid |
Sekunder till minuter |
Millisekunder |
|
Regleringsprecision |
±2%–5% |
±0,625% |
|
Stödjbar leveransradie |
Begränsad (vanligtvis <10 km) |
Utökad (>20 km) |
|
Underhållskrav |
Hög (mekanisk slitage) |
Kontaktlös, underhållsfri |
Tabell: Prestandajämförelse mellan traditionell utrustning och 32-stegsregulator
II. Spänningsproblem och krav i landsbygdsfördelningsnät
Landsbygdsnät är sårbara för spänningskvalitetsproblem på grund av följande egenskaper:
- För långa leveransradier: Betydande spänningsfall uppstår vid linjens ändar.
- Allvarliga belastningsfluktuationer: Jordbruksbelastningar (t.ex. irrigationsutrustning) orsakar betydande dag-natt spänningsavvikelse (hög spänning under dagen, låg spänning natten).
- Trefasobalans: Koncentrerade enfasbelastningar orsakar neutralpunktens förskjutning, vilket förvärrar spänningsinstabilitet.
- Åldrande utrustning: Små ledardiametrar och otillräcklig transformatorkapacitet förvärrar linjeförluster.
III. Löstillämpningsdesign
1. Systemarkitektur
Använder en hierarkisk distributionsstrategi:
• Utgång från station: Installera Typ B-regulatorer (konstant uppmuntring) för att stabilisera huvudledarens spänning.
• Mitten/slutet av långa grenar: Distribuera Typ A-regulatorer (t.ex. VR-32) för att kompensera lokala spänningsfall.
2. Nyckelimplementeringssteg
• Placeringsprincip: Basera platstilldelningen på spänningsfallskurvan vid maximal belastning; installera vid noder där spänningsfallet överstiger 5%.
• Kapacitetsmatchning: Välj regulatorernas kapacitet baserat på topplinjeström (t.ex. VR-32 i Zhangwu County stöder en 7700 kVA-belastning).
• Intelligent samordning:
- Samordna med statiska var-generatorer (SVG) för att dämpa fluktuationer från induktiva belastningar.
- Kombinera med PV-inverter reaktiv effektreglering för att mildra dagtidsovervolt.
3. Kommunikation och automatisering
• Lokal kontroll: Spänningsensorer ger realtidsfeedback, vilket utlöser tap-förändringar (ingen central kommando behövs).
• Fjärrövervakning: Ladda upp driftdata (spänning, tap-position, belastningsgrad) till det centrala kontrollsystemet för att stödja prediktivt underhåll.
IV. Tillämpningsfall och resultat
|
Fallområde |
Problembeskrivning |
Lösning |
Resultat |
|
Alberta, Kanada |
Spänningsfall >10% vid linjens ände under irrigationsäsong; allvarlig undervoltage |
Installerade VR-32 voltageregulator i mitten av linjen |
Slutspänning stabiliserad inom 230V ±10% (kvalificerad omfattning) |
|
Bayern, Tyskland |
Minsta nattspänning sjunker till 151V |
Installerade en kombination (Dynamisk kompensator + Voltageregulator) vid linjens ände |
Spänning stabiliserad över 210V |
|
Jordbruksområden, Chile |
Topp-dal spänningsavvikelse >15% |
Distribuerade en ny flexibel voltagereguleringsenhet vid transformatorns utgång |
Dagspänningsfluktuationssats <3% |
V. Innovationsriktningar och framtida trender
- Synergi med distribuerade energiresurser (DER):
Integrera med PV-energilager (DES), använda regulatorer för att undertrycka spänningsöverträdelser orsakade av förnybar energifluktuationer. - Artificiell intelligensoptimering:
Använd djupförstärkningslärande (DRL) för att förutsäga belastningsändringar och förhandsjustera tap-positioner (t.ex. förhandsförstärk spänning i förväntan på irrigationspeaks). - Hybridvoltageregelningssystem:
Kombinera med Soft Open Points (SOP) för att forma flernivåregelningssystem: SOP reglerar aktiv/reactiv effekt, medan regulatorer hanterar stillastående spänningsfall.
VI. Ekonomi och sociala fördelar
• Avkastning på investering: Kostnaden för en enskild regulator ligger runt 10k–15k USD, kan reducera linjeförluster med 3%–8%.
• Förbättrad strömleveranskvalitet: Spänningskvalifikationsgrad ökar från <90% till >99%, stödjer landsbygdens industrialisering (t.ex. stabil drift av kylkedja och bearbetningsutrustning).
