مغذيات الجهد المنخفض واختلال التوازن الكهربائي

دراسة مغذيات الجهد المنخفض واختلال التوازن الكهربائي

يؤدي “عدم التوازن” ثلاثي الطور إلى استخدامات غير فعالة لأصول شبكة الجهد المنخفض (LV)، كما يؤدي التخصيص غير المتوازن للأحمال أحادية الطور في شبكة الجهد المنخفض ثلاثية الطور إلى عدم توازن التيار الكهربائي وانخفاض الجهد غير المتكافئ على طول وحدة التغذية، وفي الوقت نفسه، يؤدي نمو الحمل على المدى الطويل إلى انخفاض طويل المدى في الفولتية الطرفية في شبكات الجهد المنخفض ومعظمها لا تتم مراقبته أو التحكم فيه.

عندما يقترن نمو الحمل على المدى الطويل بخلل ثلاثي الطور في شبكات الجهد المنخفض السلبي، لذلك ستكون هناك مرحلة ينخفض ​​جهدها إلى الحد الأدنى القانوني في وقت أبكر من المرحلتين الأخريين مما يدفع مشغل شبكة التوزيع (DNO) إلى اتخاذ الإجراءات، وذلك خلال الممارسات الشائعة تعزيزات الشبكة الكهربائية، والتي تجلب تكلفة تقوية مدفوعة بالجهد (VRC).

هناك نوعان من التحديات الرئيسية المرتبطة بتقدير (VRC)

• نقص الرؤية على طول مغذيات الجهد المنخفض، كما هو الحال بشكل عام في مناطق خدمة (DNO) في المملكة المتحدة.

• تتطلب تقديرات (VRC) على مستوى المنفعة في المستقبل طريقة فعالة وقابلة للتطوير، قابلة للتطبيق من وحدة تغذية فردية إلى ملايين من وحدات التغذية.

وهناك دراسات تدفق القدرة الكهربائية ثلاثية الطور قادرة على حساب (VRC) للمغذيات الفردية ببيانات قياس ذكية كاملة وبيانات تخصيص طور العملاء ومقاومة تعتمد على الموقع. لكنها لا تنطبق في حالة غياب هذه البيانات وتطبيقها على الملايين من المغذيات يعني عبئاً حسابياً باهظاً بسبب:

• اتساع شبكات الجهد المنخفض ذات الخصائص المتفاوتة عبر المناطق المختلفة.

• الطبيعة التكرارية لتحليلات تدفق الطاقة لمواجهة التحديات، بحيث يركز هذا الطرح على تطوير منهجية قابلة للتطوير لتقديرات (VRC) في ظل نقص حاد في البيانات.

معاناة شبكات الجهد المنخفض من اختلال ثلاثي الطور

ركزت العديد من المنشورات على فقد الطاقة الناتج عن الجهد ثلاثي الطور وعدم التوازن الحالي، علاوة على ذلك ركز عدد من المنشورات على تأثير عدم توازن الجهد على جانب العميل، على سبيل المثال المحركات التعريفي للعملاء، في حين أن فقدان الطاقة والأضرار المحتملة لأجهزة العملاء هي قضايا رئيسية من عدم التوازن ثلاثي المراحل؛ فإن تكاليف التعزيز المتزايدة لا تقل أهمية.

ومع ذلك، هناك عمل محدود للغاية بشأن تكاليف تعزيز شبكة الجهد المنخفض مع مراعاة عدم التوازن ثلاثي المراحل. أشارت المراجع إلى تأثير عدم التوازن ثلاثي المراحل على تعزيزات الشبكة نوعياً، بحيث تقدير تكاليف التعزيز الإضافية من عدم التوازن ثلاثي الطور، مع الأخذ في الاعتبار القيود الحرارية فقط، ومع ذلك؛ فإن الدراسات البحثية الأخيرة حول القياس الكمي لـ (VRC) لدائرة الجهد المنخفض النموذجية، كما أن لها القيود التالية:

• كانت مقصورة على دائرة (LV) نموذجية كمزيج من محول ومغذي حيث يكون تيار الخط المحايد صفر لهذه المجموعة المحددة.

• افترضت توزيعاً موحداً لتيارات الحمل.

نموذج (VRC) العام على أساس مصفوفة الممانعة المكافئة

تم اقتراح نموذج (VRC) عام في هذا القسم، وذلك مع مراعاة الممانعة المعتمدة على الموقع لأقسام التغذية المختلفة والتوزيع العام لتيارات الطلب على طول كل مرحلة من وحدة التغذية، لذلك يأخذ النموذج في الاعتبار قطرات الجهد غير المتكافئة على طول المراحل الثلاث، بناءً على الفولتية في جانب المحطة الفرعية والتيارات تحت ذروة الطلب ما لم يذكر خلاف ذلك.

كما يتم رصد جميع بيانات الفولتية والتيارات المستخدمة في هذا الطرح تحت ذروة الطلب، لذلك قم بالإشارة إلى (x) على أنها المسافة بين النقطة المعنية والمحطة الفرعية، بحيث افترض أن مصفوفة الممانعة المعتمدة على الموقع هي [Z (x)]، بحيث يُشار إلى توزيع تيارات الطلب على طول المرحلة (∅) على أنها [I˙d∅ (x)].

وللتغلب على تحديات نقص البيانات وقابلية التوسع، يجب إجراء تقديرات تقريبية لتوزيعات تيارات الطلب، مما يؤدي إلى نماذج (VRC) محددة، حيث اقترح (Kersting) طريقة لتقدير انخفاض الجهد بافتراض كثافة حمل ثابتة في ثلاثة تكوينات هندسية نموذجية، وذلك دون النظر إلى اختلال التوازن ثلاثي الطور، كما يمكن تحويل هذه التكوينات الهندسية إلى توزيعات الحمل الحالية المقابلة على طول وحدة التغذية.

أيضاً يتم تقديم تحسيناً كبيراً من خلال دمج خمسة توزيعات تيار للطلب في مصفوفة ممانعة مكافئة لتقدير (VRC)، وذلك في ظل عدم توازن ثلاثي الطور. التوزيعات الخمسة هي التوزيعات المنتظمة والمثلثة التي يهيمن عليها الذيل والتوزيعات المثلثة التي يسيطر عليها الرأس وشبه المنحرف والتوزيعات المثلثة المستطيلة.

• تم اقتراح خمسة نماذج محددة من (VRC) بناءً على تبسيطين لنموذج (VRC) العام.

• يُفترض وجود مصفوفة متوسط ​​الممانعة لكل وحدة طول للمغذي ويُشار إليها باسم (Zave).

• يتوافق كل نموذج (VRC) محدد مع توزيع معين لتيارات الطلب.