L’impacte de la tensió nocturna augmenta en les pèrdues del transformador i les estratègies de gestió integral
Abstracte: La investigació ha confirmat que el fenomen de la tensió nocturna augmenta en les quadrícules de distribució augmenta significativament les pèrdues del transformador de no-càrrega . quan la tensió de funcionament supera el valor nominal del 5%, les pèrdues de ferro d’un transformador de distribució típica augmentaran en més d’un 10%. Els objectius de compensació, estalvi d’energia i reducció de pèrdues es poden aconseguir efectivament .
I . Mecanisme de formació de l'augment de la tensió nocturna
El factor de càrrega de les quadrícules de distribució generalment baixa cap a l’interval 0.3-0.5 a la nit . En aquest moment, la tensió inductiva cau al llarg de les línies debilitades, mentre que els efectes capacitius a terra es fan destacats, donant lloc a la tensió a l’extrem de la línia {{2} En condicions de càrrega lleugera . Les fluctuacions en la generació de potència distribuïda s'exacerbaten aquest fenomen . Les dades reals de mesura d'un clúster fotovoltaic de 330 mW mostren que quan la sortida cau sobtadament al vespre, l'amplitud transitòria de tensió al punt de connexió supera el 8%. el problema de la regla de tensió també és important {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{9}. Els reguladors tradicionals de tensió a la càrrega tenen un retard d’acció de 120-300 segons, donant lloc a una durada mitjana de 23 minuts per a la tensió nocturna superior als estàndards .
II . Característiques de l'impacte de l'elevació de tensió en les pèrdues del transformador
Les pèrdues totals del transformador consisteixen en pèrdues sense càrrega (pèrdues de ferro) i pèrdues de càrrega (pèrdues de coure), seguint un model matemàtic específic . Les dades operatives reals del transformador KVA S 13-400 mostra: a una tensió nominal de 400V, les pèrdues sense càrrega són 560W; Quan la tensió puja a 423V (un augment de 5 . 75%), les pèrdues de ferro augmenten fins a 692W, que representen un augment real de 23 . 6%. Aquest valor supera el càlcul teòric en un 11,8%, cosa que indica que l'efecte de la histèresi agreuja significativament el creixement de la pèrdua.
Tot i que la reducció de la càrrega disminueix la proporció de pèrdues de coure fins al 15%-30%, la proporció de pèrdues de ferro augmenta simultàniament fins al 70%-85%. L’efecte net és un augment de les pèrdues totals de 8%{{6} Procés envellit de materials d’aïllament per aproximadament un 40%.
Iii . Esquema de control de tensió col·laboratiu a diversos nivells
S’estableix una arquitectura de control jeràrquic per aconseguir una regulació de tensió precisa: el transformador principal de 220kV redueix la tensió lateral d’alta tensió per 1 . 25% mitjançant un canviador de tap de càrrega (OLTC); La barra de bus de 110kV rep instruccions del sistema de control automàtic de tensió de la xarxa de distribució (AVC); L’alimentador de 10kV està equipat amb un generador VAR estàtic (SVG) per absorbir dinàmicament la potència reactiva, establint finalment un bucle tancat de tensió al costat del transformador de distribució.
Les aplicacions tecnològiques clau inclouen:
-Tecnologia de pre-regulació OLTC basada en la previsió de càrrega, estabilitzant la tensió lateral d’alta tensió a la nit dins del 102% -105% de tensió nominal; Després de la implementació en una determinada xarxa regional, la taxa de qualificació de tensió va millorar fins al 99,97%
- Els dispositius SVG aconsegueixen una regulació de potència reactiva contínua de -1 a +1 MVAR, amb un temps de resposta inferior a 20 ms i una taxa de supressió de fluctuació de tensió superior al 85%
- El sistema de transformador de distribució intel·ligent (TTU) té tres funcions bàsiques: Monitorització en temps real de la velocitat de distorsió de tensió (Thd _ U <1 . 5%), desvinculació automàtica de la commutació del condensador quan la tensió supera el 107% del valor nominal i la regulació inversa de la configuració del transformador de distribució.
IV . Pràctica d'enginyeria i verificació de beneficis
Les dades operatives d’un determinat projecte de renovació del parc industrial indiquen: la tensió mitjana nocturna va disminuir de 10 . 58 kV a 10 . 22 kV (una reducció de 3 . 4%) i la taxa de pèrdua del transformador va disminuir de 1,82% a 1,51% (reducció del 17%). Després de la implementació del projecte, l'estalvi energètic anual va assolir els 136,7 MWh i la vida d'aïllament del transformador es va ampliar de 21,3 anys a 25,1 anys. Calculat a un preu elèctric de 0,8 iuan/kWh, el període de devolució és de 2,3 anys.
V . Conclusions i recomanacions d'implementació
1. L’augment no lineal de les pèrdues de ferro del transformador causades per l’elevació de tensió nocturna és la causa principal de pèrdues no tècniques a les quadrícules de distribució .
2. Es recomana adoptar un mode de control col·laboratiu de tres nivells que combina "Ajust de pre-tensió OLTC + Compensació dinàmica SVG + TTU Fine Control ."
3. Els nous projectes de construcció haurien de prioritzar l'ús de Transformadors d'aliatge amorfs de tipus sh 18-, que redueixen les pèrdues de càrrega sense 65% en comparació amb els estàndards S11 .
4. La gestió de la tensió s'hauria de complir estrictament a l'estàndard IEEE C57 . 91, amb el rang de control limitat al 95% -105% de la tensió nominal.