Samoupravljivi regulatori napona
Primena
Samoupravljivi regulator napona namenjen je za upravljanje naponskim prilikama u niskonaponskim mrežama. To se ostvaruje kroz simetriranje opterećenja duž voda gde se ugrađuje, kao i smanjenjem povratne struje po neutralnom provodniku za potrošače priključene iza uređaja VROT-*. Takođe, poboljšava uslove rada zaštite kao i selektivnosti zaštite, te zaštitu potrošača od previsokog napona kod kratkih spojeva između faznog i neutralnog provodnika.
Veoma je podesan za primenu u industrijskim objektima, velikim zgradama i trgovinskim centrima za distribuirani sistem napajanja udaljenih potrošača.
Odlikuje se velikim stepenom prenosa maksimalne snage po niskonaponskom vodu.
Opis
Svi delovi uređaja koji su pod naponom su pokriveni.
Osnovni elementi su: osiguračka kutija, specijalni galvanski izolovan energetski transformator suve izvedbe i upravljačka kutija.
Osiguračka kutija
Opremljena je automatskim osiguračem velike rasklopne moći. Poklopac je proziran, tako da se vizuelno može ustanoviti statusno stanje rasklopnog i zaštitnog elementa.
Suvi energetski transformator
To je specijalni tip upravljivog transformatora čiji rad je zasnovan na principu upravljanja promenljivom strukturom galvanski razdvojenog kola, i ne spada u grupu autotransformatora. Osnovna izolacija je izrađena od cikloalifatskih epoksidnih smola predviđenih za spoljašnju ugradnju, a dimenzije su optimizovane s obzirom na snagu i mesto ugradnje. Izuzetna pažnja je poklonjena dizajnu, mehaničkim i elektroenergetskim karakteristikama u pogledu termodinamičkih, dielektričnih opterećenja i gubitaka (gubici u gvožđu i bakru), što ga čini veoma efikasnim, pouzdanim i dopadljivim.
Upravljačka kutija
Izrađena je od najkvalitetnijih materijala PVC u zaštiti IP 54, a opremljena je elektronikom koja je galvanski odvojena od niskonaponske mreže i koja vodi transformator.
Specijalnim izvršnim organom elektronika daje nalog za ulazak transformatora u regulaciju. Elektronski sklop ima i funkciju samotestiranja.
Pređite mišem preko slike za uvećanje (klik otvara punu veličinu)
Princip rada
Elektronika prati stanje parametara niskonaponskog voda na mestu ugradnje i po unesenom programu vrši upravljanje. Ugradnjom uređaja u projektovanu tačku na niskonaponskom odlazu, dobijaju se identični parametri kao na sabirnicama pripadajuće transformatorske stanice 10(20)/0.4 kV, tako da je ostvaren metod preslikavanja transformatorske stanice TS 10(20)/0.4 kV u tačku ugradnje uređaja.
Način i mesto ugradnje
Samoupravljivi regulator napona nalazi se na specijalno dizajniranoj, nerđajućoj metalnoj konzoli. Ugrađuje se na visinu od 1 m ispod najnižeg provodnika NN mreže. Priključak na niskonaponsku mrežu ostvaruje se tako što se primarni provodnici priključuju na linijski napon mreže, a sekundar se veže na fazni i neutralni provodnik. Na mestu ugradnje potrebno je uraditi združeno uzemljenje. Koristi se jedan energetski transformator po fazi i svaki ima svoju osiguračku i upravljačku kutiju. Samoupravljivi regulator napona reguliše napon posebno za svaku fazu.
Samoupravljivi regulatori napona
VROT-10 i VROT-18
| Tip transformatora | VROT-10 | VROT-18 |
|---|---|---|
| Nazivna snaga [kVA] | 10 | 18 |
| Nazivni napon mreže [V] | 400/231 | |
| Vrednost napona na izlazu [V] | 230 ± 10% | |
| Stepen izolacije [kV] | 1 | |
| Ispitni napon 50 Hz, 1 min [kV] | 3 | |
| Udarni napon 1,2/50 μs [kV] | 6 | |
| Nazivna struja na izlazu [A] | 44 | 80 |
| Gubici u transformatoru Pcun [W] / Pfe [W] | 310/50 | 500/80 |
| Faktor snage transformatora cos φ | 0.95 | |
| Stepen mehaničke zaštite | IP 54 | |
| Temperaturni opseg | -35 °C do 80 °C | |
| Način ugradnje | u svim položajima na stubu | |
Pogodnosti koje nam omogućava korišćenje ovog sistema
- jednostavna i brza ugradnja;
- mala investicija kada se radi rekonstrukcija mreže;
- znatno veća efikasnost sistema pri prenosu energije duž NN voda;
- smanjeni gubici energije pri prenosu do potrošača;
- mogućnost prenosa znatno veće snage na veće udaljenosti uz održavanje kontinualnih naponskih prilika duž niskonaponskog voda u granicama definisanim standardom IEC 60038/EN 50160;
- eliminisan uticaj viših harmonika zbog galvanskog odvajanja;
- eliminisano opterećenje neutralnog provodnika u trafostanici, kod velikih nesimetrija, jer je na mestu ugradnje I0 = 0;
- poboljšani uslovi zaštite TNC-S sistema;
- zaštita potrošača od previsokog napona pri kratkom spoju faznog i neutralnog provodnika ili pri prekidu neutralnog provodnika;
- simetriranje opterećenja po faznim provodnicima;
- postignuta selektivnost i osetljivost delovanja zaštite duž niskonaponskog voda;
- u kombinaciji sa samonosivim kablovskim snopom ne zahteva održavanje tog odlaza sa transformatorske stanice, pogotovo ako elektroenergetski vod prolazi kroz područja sa visokom vegetacijom;
- veoma podesan kao zamena za TS 10/0.4 kV, do 50 kVA pri napajanju malih konzuma;
- ukoliko se koristi kao zamena za TS 10/0.4 kV, do 50 kVA, smanjen je broj ispada glavnih magistralnih vodova 10(20) kV zbog kvarova na visokonaponskom vodu koji prolazi kroz područja sa visokom vegetacijom i napaja trafostanicu TS 10/0.4 kV male snage;
- veoma je podesan za prstenastu koncepciju mreže TS 10/0.4 kV 250 kVA sa 5 odlaznih izvoda po 50 kVA kad je reč o tipu VROT-18;
- veoma je podesan za primenu u industrijskim objektima, velikim zgradama i trgovinskim centrima za distribuirani sistem napajanja udaljenih potrošača.
Efekti dobijeni ugradnjom regulacionog transformatora u NN mrežu
Sa VROT 18 u niskonaponskoj mreži
| Nazivni napon na transformatorskoj stanici 10(20)/0.4 kV, 250 kVA Nivo 1 | Korišćeni provodnik u niskonaponskoj mreži Nivo 1 ka Nivou 2 | Dužina NN voda [m] | Nazivna snaga / Linijski napon / Fazni napon na kraju voda Nivo 2 | |
|---|---|---|---|---|
| Simetrično 3 faze | Nesimetrično 1 faza | |||
| 231/400 V | AlFe 3x 25/4 mm ili X00-A-3x25 mm² | 800 | 16kW/400/230V | 7.8kW/230V |
| 450 | 30kW/400/230V | 13.8kW/230V | ||
| 250 | 50kW/400/230V | 18kW/230V | ||
| AlFe 3x 35/6 mm ili X00-A-3x35 mm² | 1100 | 16kW/400/230V | 7.8kW/230V | |
| 500 | 30kW/400/230V | 13.8kW/230V | ||
| 300 | 50kW/400/230V | 18kW/230V | ||
| AlFe 3x 50/8 mm ili X00-A-3x50 mm² | 1500 | 16kW/400/230V | 7.8kW/230V | |
| 800 | 30kW/400/230V | 13.8kW/230V | ||
| 500 | 50kW/400/230V | 18kW/230V | ||
| X00-A-3x70 mm² | 2000 | 16kW/400/230V | 7.8kW/230V | |
| 1000 | 30kW/400/230V | 13.8kW/230V | ||
| 600 | 50kW/400/230V | 18kW/230V | ||
X00-A je samonosivi kablovski snop.
Bez ugrađenog VROT 18 u niskonaponsku mrežu
| Nazivni napon na transformatorskoj stanici 10(20)/0.4 kV, X kVA Nivo 1 | Korišćeni provodnik u niskonaponskoj mreži Nivo 1 ka Nivou 2 | Dužina NN voda [m] | Nazivna snaga / Linijski napon / Fazni napon na kraju voda Nivo 2 | |
|---|---|---|---|---|
| Simetrično opterećenje 3 faze | Nesimetrično opterećenje 1 faza | |||
| 231/400 V | AlFe 4x 25/4 mm ili X00-A-4x25 mm² | 400 | 16kW/376/217V | 5.00kW/207V |
| 225 | 30kW/376/217V | 8.66kW/207V | ||
| 125 | 50kW/376/217V | 15.4kW/207V | ||
| AlFe 4x 35/6 mm ili X00-A-4x35 mm² | 550 | 16kW/377/218V | 5.00kW/207V | |
| 320 | 30kW/377/218V | 8.66kW/207V | ||
| 180 | 50kW/377/218V | 15.4kW/207V | ||
| AlFe 4x 50/8 mm ili X00-A-4x50 mm² | 770 | 16kW/377/218V | 5.00kW/207V | |
| 450 | 30kW/377/218V | 8.66kW/207V | ||
| 260 | 50kW/377/218V | 15.4kW/207V | ||
| X00-A-3x70+71.5 mm² | 1000 | 16kW/377/218V | 5.00kW/207V | |
| 600 | 30kW/377/218V | 8.66kW/207V | ||
| 340 | 50kW/377/218V | 15.4kW/207V | ||
Za prenos većih snaga sa početka na kraj voda, kao i za veće distance od prikazanih u tabeli „TABELA 1.0” potrebno je koristiti veće preseke provodnika.
Efekat ugradnje VROT-a – snimak napona u mreži
Kliknite na grafik za prikaz u punoj veličini, a zatim pređite mišem preko njega za uvećanje detalja
Efekti ugradnje monofaznog VROT 18 u monofaznu niskonaponsku mrežu
| Metod | Sa VROT 18 | Bez VROT 18 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Nivo 2 | Faze na potrošaču | R | N | R | N |
| Snaga na potrošaču | 12.70 kW | 7.61 kW | |||
| Struja kroz potrošač | 55.5 A | 55.5 A | 42.52 A | 42.52 A | |
| Napon na potrošaču | 230.00 V | 179.00 V | |||
| Potrošač dobija napajanje preko | VROT 18 | Al/Fe -2 x 50/8 mm² | |||
| Priključna veza prema trafostanici | R | S | R | N | |
| Niskonaponski elektroenergetski vod 1000 m | Korišćeni provodnik | Al/Fe -2 x 50/8 mm² | Al/Fe -2 x 50/8 mm² | ||
| Struja koja teče kroz vod prema trafostanici | 36.60 A | 36.60 A | 42.52 A | 42.52 A | |
| Gubici na niskonaponskom elektroenergetskom vodu [kW] | 0.80 | 0.80 | 1.08 | 1.08 | |
| TS 10(20)/0.4 kV Nivo 1 | Nazivni napon na trafostanici | 230 V | |||
Problem kontinualnog održavanja napona u granicama definisanim standardom IEC 60038/EN 50160 duž niskonaponskog elektroenergetskog voda, polazeći od pripadajuće transformatorske stanice 10/0.4 kV do poslednjeg potrošača u režimima rada od nesimetričnog do simetričnog opterećenja nije lako rešiti. Pokazalo se da promena preseka provodnika ili povećanje napona na pripadajućoj transformatorskoj stanici 10/0.4 kV nije efikasna metoda. To se može videti kroz uporednu analizu rezultata bez i sa ugradnjom VROT-* prema tabelama 1.0 i 1.1, kao i za slučaj napajanja monofaznog konzuma što se vidi u tabeli 2.
Ukoliko je koncepcija razvoja srednjenaponske i niskonaponske mreže zasnovana na prstenastom napajanju preko transformatorskih stanica 10/0.4 kV, 250 kVA sa 5 odlaza, tada bi se mogao minimalno jedan odlaz uvek koristiti za napajanje udaljenih potrošača, koristeći se kombinacijom odgovarajućeg preseka provodnika i uređaja VROT-X, u zavisnosti od zahtevane snage konzuma saglasno prikazanoj tabeli 1.0.
Primenom napred navedenog sistema za napajanje malog konzuma snage do 50 kVA u odnosu na klasična rešenja (prenos snage po 10(20) kV elektroenergetskom vodu, transformatorska stanica TS 10(20)/0.4 kV, 50 kVA) ostvarujemo:
- manje troškove održavanja, pogotovo ako elektroenergetski vod prolazi kroz područja sa visokom vegetacijom gde je potrebno vršiti održavanje trase (proseka) ili prilikom korišćenja visokonaponskog kablovskog snopa;
- brže, jeftinije i lakše održavanje mreža, kada se kao primarni vod za napajanje malog konzuma koristi niskonaponski kablovski snop sa uređajem VROT-X, nego visokonaponski kablovski snop;
- manji broj ispada magistralnog elektroenergetskog voda 10(20) kV kada se kao primarni provodnici koriste neizolovani Al/Fe provodnici, pri prolasku voda kroz područja sa visokom vegetacijom.
Primena VROT-18 u mreži
Karakteristika naponskih prilika duž niskonaponskog voda
Kliknite na šemu za prikaz u punoj veličini
Zaštita potrošača od previsokog napona
Zaštita potrošača od previsokog napona u distributivnoj niskonaponskoj mreži pri kvarovima nastalim spojem faznog i neutralnog provodnika.
| Simulacija mesta kvara | SA VROT 18 | BEZ VROT 18 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| k1 | k2 | k3 | k1 | k2 | k3 | |
| Provodnik | X00-3x70+71.5 mm² | |||||
| Udaljenost od pripadajuće trafostanice [m] | 200 | 600 | 1000 | 200 | 600 | 1000 |
| iRa [A] | 1224.04 | 709.81 | 757.60 | 1241.04 | 483.38 | 516.42 |
| URA [V] | 12.18 | 117.30 | 117.98 | 12.41 | 14.46 | 15.45 |
| iSa [A] | 39.18 | 710.18 | 758.00 | 61.40 | 58.45 | 58.70 |
| USA [V] | 297.36 | 117.15 | 117.80 | 293.42 | 279.35 | 280.51 |
| iTa [A] | 67.71 | 57.07 | 57.35 | 67.40 | 63.90 | 64.19 |
| UTA [V] | 293.54 | 212.74 | 213.91 | 292.63 | 277.41 | 278.69 |
| iNa [A] | 1163.54 | 14.24 | 14.4 | 1145.04 | 393.64 | 426.24 |
| iNab [A] | 0 | 0 | 0 | 43.42 | 442.91 | 475.65 |
| iRb [A] | 0 | 1176.73 | 1256.00 | 0 | 482.03 | 514.98 |
| URB [V] | 136.12 | 16.90 | 3.38 | 23.10 | 7.29 | 2.19 |
| iSb [A] | 29.08 | 24.37 | 24.50 | 36.40 | 34.66 | 34.80 |
| USB [V] | 234.36 | 196.46 | 195.21 | 275.85 | 281.05 | 277.39 |
| iTb [A] | 12.40 | 13.42 | 13.48 | 19.97 | 18.94 | 19.02 |
| UTB [V] | 135.07 | 196.60 | 198.22 | 280.88 | 279.53 | 278.49 |
| iNb [A] | 23.26 | 1173.43 | 1252.49 | 43.42 | 442.91 | 475.65 |
Primer iz prakse
Uređaj VROT 18 napaja monofazno konzumno područje udaljeno 1500 m od pripadajuće transformatorske stanice (TS 10(20)/0.4 kV, 250 kVA).
Konzumno područje je pre ugradnje VROT 18 imalo potrošnju 750 kWh/mesec.
Konzumno područje je nakon ugradnje VROT 18 imalo potrošnju 3.048 kWh/mesec – kvalitet napona u skladu sa IEC 60038/EN 50160.
