1、Th e S el ect i o n o f R at ed V o l t ag e o n M ed i u m an d Lo wV o l t ag e S i d e o f T r an sf o r m erC h u Z h o u,T a o W a n g,H a i g u a n g L i u,D e f u C a i,K a n C a oS t a t e G r i d H u b e i E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t eA b s t r a c t-T h i s p
2、a p e r b r i e f l y d e s c r i b e s t h e p r i n c i p l eo f v o l t a g e r e g u l a t i o n o f 2 2 0 k V t r a n s f o r m e r,d i s c u s s e st h e i n f l u e n c e o f s e l e c t i o n o f r a t e d v o l t a g e o n m e d i u ma n d l o w v o l t a g e s i d e o f t r a n s f o r m e
3、 r,d i s c u s s e s t h er e a s o n s f o r t h e c o n t r a d i c t i o n o f v o l t a g e a d j u s t m e n t o nt h e m e d i u m a n d l o w s i d e o f t r a n s f o r m e r,a n d p u t sf o r w a r d s e v e r a l s o l u t i o n s t o t h e v o l t a g e a d j u s t m e n tw i t h a c o n
4、 c r e t e e x a m p l e,w h i c h h a s s o m e r e f e r e n c es i g n i f i c a n c e i n p o w e r g r i d o p e r a t i o n a n d 2 2 0 k Vs u b s t a t i o n d e s i g n.K e y w o r d s-T r a n s f o r m e r,m e d i u m v o l t a g e s i d e,l o wv o l t a g e s i d e,r a t e d v o l t a g e,
5、v o l t a g e r e g u l a t i o n.I.I N T R O D U C T I O NA c c o r d i n g t o R e g u l a t i o n s o n v o l t a g e q u a l i t ya n d r e a c t i v e p o w e r m a n a g e m e n t i n p o w e r s y s t e m o fS t a t e G r i d C o r p o r a t i o n o f C h i n a，t h e c o n t r o ls t a n d a
6、r d o f v o l t a g e q u a l i t y i s a s f o l l o w s:（1）U n d e r t h e n o r m a l o p e r a t i o n m o d e o f 1 1 0 k Va n d 3 5 k V b u s e s o f p o w e r p l a n t s a n d 2 2 0 k Vs u b s t a t i o n s,t h e a l l o w a b l e d e v i a t i o n o f v o l t a g e i sf r o m-3%t o+7%o f t
7、h e r a t e d v o l t a g e o f t h e s y s t e m.（2）U n d e r t h e n o r m a l o p e r a t i o n m o d e o f 1 0(6)k V b u s i n p o w e r p l a n t s a n d s u b s t a t i o n s w i t h r e g i o n a ll o a d,t h e a l l o w a b l e d e v i a t i o n o f v o l t a g e i s f r o m 0%t o+7%o f t h
8、e r a t e d v o l t a g e o f t h e s y s t e m.I t c a n b e s e e n t h a t u n d e r t h e n o r m a l o p e r a t i o nm o d e,t h e c o n t r o l s t a n d a r d o f t h e m e d i u m a n d l o wv o l t a g e s i d e o f 2 2 0 k V t r a n s f o r m e r i s s h o w n i nT A B L E 1.T A B L E 1 T
9、 H E C O N T R O L S T A N D A R D O F T H E M E D I U M A N D L O WV O L T A G E S I D E O F 2 2 0 K V T R A N S F O R M E R1 1 0 k V m e d i u mv o l t a g e s i d e3 5 k V l o w v o l t a g es i d e1 0 k V l o wv o l t a g e s i d eC o n t r o lr a n g e-3%+7%-3+7%0+7%V o l t a g ev a l u e sw i
10、t h i n t h ec o n t r o lr a n g e1 0 6.7 k V 1 1 7.7 k V 3 3.9 5 k V 3 7.4 5 k V 1 0 k V 1 0.7 k VI t i s d i f f i c u l t t o b a l a n c e t h e v o l t a g e o n t h em e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d e o f t r a n s f o r m e r ss o m e t i m e s,s u c h a s a d j u s t i n g t h e
11、t r a n s f o r m e r t a p t om e e t t h e v o l t a g e o f t h e m e d i u m s i d e,t h e l o w v o l t a g es i d e m a y e x c e e d t h e l i m i t,w h e n t h e l o w v o l t a g e s i d ei s q u a l i f i e d,t h e m e d i u m s i d e i s n o t s a t i s f i e d,t h ev o l t a g e a d j u
12、s t m e n t o f t h e m e d i u m a n d l o w v o l t a g es i d e i s d i f f i c u l t t o t a k e i n t o a c c o u n t.I I.T H E O R E T I C A L A N A L Y S I SA.T h e P r i n c i p l e o f V o l t a g e R e g u l a t i o n o f 2 2 0 k VS u b s t a t i o nT h e v o l t a g e r e g u l a t i o n
13、p r i n c i p l e o f t r a n s f o r m e ri n 2 2 0 k V s u b s t a t i o n c a n b e r e p r e s e n t e d b ye q u i v a l e n t c i r c u i t s h o w n i n F i g.1.I n F i g.1,x x xj X R Z i s t h e e q u i v a l e n t i m p e d a n c e o f t h es y s t e m,1 1 1j X R Z,2 2 2j X R Z a n d3 3 3j
14、X R Z a r e r e s p e c t i v e l y t h e e q u i v a l e n ti m p e d a n c e o f t h e h i g h,m e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d eo f t h e t r a n s f o r m e r,a n d t h e a b o v e i m p e d a n c e i sc a l c u l a t e d t o t h e h i g h v o l t a g e s i d e;GUi s t h e b u sv o l
15、t a g e o f t h e e q u i v a l e n t s o u r c e,1U,2Ua n d3Ua r er e s p e c t i v e l y t h e b u s v o l t a g e o f t h e h i g h,m e d i u m a n dl o w v o l t a g e s i d e o f t h e t r a n s f o r m e r;1 1 1j Q P S,2 2 2j Q P S a n d3 3 3j Q P S a r e t h e t r a n s f o r m e rl o a d o f
16、 t h e h i g h,m e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d er e s p e c t i v e l y.j Q P S i s t h e o t h e r l o a d o n t h eb u s o f t h e s u b s t a t i o n.xSi s t h e e q u i v a l e n t l o a d o f t h es y s t e m,a n dcQi s t h e c a p a c i t y o f t h e c a p a c i t o r.F I G.1 T H E
17、 E Q U I V A L E N T C I R C U I T D I A G R A M O F T H E V O L T A G ER E G U L A T I O N P R I N C I P L E O F 2 2 0 K V S U B S T A T I O NI n o r d e r t o f a c i l i t a t e a n a l y s i s,i g n o r i n g t h en o-l o a d l o s s o f t h e t r a n s f o r m e r a n d p o w e r l o s s o fe a
18、 c h b r a n c h,t h e b u s v o l t a g e1U o f t h e h i g h v o l t a g es i d e o f t h e t r a n s f o r m e r c a n b e e x p r e s s e d a s F o r m u l a(1).1+(-)=-X X X C XGGP R Q Q XU UU（1）2018 China International Conference on Electricity Distribution Tianjin,17-19 Sep.2018CICED2018 Paper
19、 No.201805280000072 Page1/5 405T h e b u s v o l t a g e2U o f t h e m e d i u m v o l t a g es i d e o f t h e t r a n s f o r m e r c a n b e e x p r e s s e d a s F o r m u l a(2).2 2 2 2 2 3 1 2 3 12 1 1 21+(+)+(+-)=-/CP R Q X P P R Q Q Q XU U KU（2）T h e b u s v o l t a g e3Uo f t h e l o w v o
20、l t a g e s i d e o ft h e t r a n s f o r m e r c a n b e e x p r e s s e d a s F o r m u l a(3).3 3 3 3 2 3 1 2 3 13 1 1 31+(-)+(+)+(+-)=-/C CP R Q Q X P P R Q Q Q XU U KU（3）W h e r e，12II IUKU,13II I IUKU,b o t h a r e t r a n s f o r m e rr a t i o;IU,I IUa n dI I IUa r e r e s p e c t i v e l y
21、 t h e r a t e dv o l t a g e o f t h e h i g h,m e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d e o ft h e t r a n s f o r m e r.A c c o r d i n g t o t h e a b o v e f o r m u l a,t h e s e l e c t i o n o fr a t e d v o l t a g e o f m e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d e h a sg r e a t i n f l
22、 u e n c e o n e a c h s i d e o f t h e t r a n s f o r m e r.B.V o l t a g e A d j u s t m e n t o f M e d i u m a n d L o w V o l t a g eS i d e o f 2 2 0 k V T r a n s f o r m e rT a k i n g 2 2 0 8*1.5%/1 2 1/1 0.5 k V t r a n s f o r m e ra s a n e x a m p l e,t h e r e g u l a t i o n o f t a
23、 p p o s i t i o n i s a t t h eh i g h v o l t a g e s i d e,t h e v o l t a g e v a l u e s o f t h e m e d i u ma n d l o w v o l t a g e s i d e a n d c o r r e s p o n d i n g r a t i o s o ft r a n s f o r m e r i n v a r i o u s o p e r a t i n g m o d e s a r ec a l c u l a t e d i n T A B L
24、 E 2.T A B L E 2 T H E V O L T A G E V A L U E S O F T H E M E D I U M A N D L O WV O L T A G E S I D E A N D C O R R E S P O N D I N G R A T I O S O F T R A N S F O R M E RT h e v o l t a g ev a l u e o f t h em e d i u m s i d e（k V）T h e v o l t a g ev a l u e o f t h el o w s i d e（k V）T h e r a
25、 t i o o f t h em e d i u m v o l t a g es i d e t o t h e l o wT h e r a t i oP e r-u n i t v a l u eo f t h e m e d i u mv o l t a g e s i d e t ot h e l o w1 2 1 1 0.5 1 1.5 1.0 51 2 0 1 0.4 1 1.5 1.0 51 1 9 1 0.3 1 1.5 1.0 51 1 8 1 0.2 1 1.5 1.0 51 1 7 1 0.2 1 1.5 1.0 51 1 6 1 0.1 1 1.5 1.0 51 1
26、 5 1 0.0 1 1.5 1.0 51 1 4 9.9 1 1.5 1.0 51 1 3 9.8 1 1.5 1.0 51 1 2 9.7 1 1.5 1.0 51 1 1 9.6 1 1.5 1.0 51 1 0 9.5 1 1.5 1.0 51 0 9 9.5 1 1.5 1.0 51 0 8 9.4 1 1.5 1.0 51 0 7 9.3 1 1.5 1.0 51 0 6 9.2 1 1.5 1.0 5N o t e 1:T h e a r e a w i t h d e e p b a c k g r o u n d r e p r e s e n t s t h e v o l
27、 t a g e o ft h e m e d i u m a n d l o w s i d e i s b o t h q u a l i f i e d a t t h e s a m e t i m e.N o t e 2:T h e v o l t a g e l o s s w i t h i n t h e t r a n s f o r m e r i s n o t c o n s i d e r e d i nt h e a b o v e c a l c u l a t i o n.N o t e 3:T h e r e f e r e n c e v a l u e s
28、 o f m e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d e a r e1 1 5 k V a n d 1 0.5 k V r e s p e c t i v e l y.T h e t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n r e s u l t s i n t h e t a b l es h o w t h a t,i f t h e v o l t a g e l o s s i n t h e t r a n s f o r m e r i s n o tc o n s i d e r e d,t
29、h e v o l t a g e r a n g e o f b o t h q u a l i f i e d o fm e d i u m a n d l o w s i d e i s v e r y n a r r o w,t h e m e d i u mv o l t a g e s i d e i s 1 1 5 k V 1 1 7.7 k V,w h i l e t h e l o w i s1 0 k V 1 0.2 k V.T h e a c t u a l o p e r a t i n g v o l t a g e o f t h em e d i u m v o
30、l t a g e s i d e i s c l o s e t o t h e u p p e r l i m i tv o l t a g e,a n d t h e l o w v o l t a g e s i d e i s c l o s e t o t h el o w e r l i m i t v o l t a g e.I I I.A N A L Y S I S O F I N F L U E N C E O F V O L T A G EC O N T R O LA.R e l a t e d D a t a o f H u b e i P o w e r G r i
31、dT h e n u m b e r a n d p r o p o r t i o n o f t r a n s f o r m e r s w i t hm i s m a t c h e d r a t e d v o l t a g e o f m e d i u m a n d l o w s i d e i ns o m e p a r t s o f H u b e i a r e s h o w n i n T A B L E 3(T h eu s e r s u b s t a t i o n s a r e n o t i n c l u d e d i n).T A B
32、 L E 3 P R O P O R T I O N O F T R A N S F O R M E R S W I T H M I S M A T C H E DR A T E D V O L T A G E O N M E D I U M A N D L O W V O L T A G E S I D E O F 2 2 0 K VT R A N S F O R M E R S I N H U B E I P O W E R G R I DS e r i a ln u m b e rR e g i o nT o t a ln u m b e r o f2 2 0 k Vt r a n s
33、f o r me r sN u m b e r o ft r a n s f o r m e r sw i t h m i s m a t c h e dr a t e d v o l t a g e o nm e d i u m a n d l o wv o l t a g e s i d eP r o p o r t i o n o ft r a n s f o r m e r s w i t hm i s m a t c h e d r a t e dv o l t a g e o nm e d i u m a n d l o wv o l t a g e s i d e1 W u h
34、a n 8 5 1 1 1 2.9 4%2 H u a n g s h i 2 1 3 1 4.2 9%3 E z h o u 1 0 1 1 0.0 0%4 S h i y a n 1 4 2 1 4.2 9%5 J i n g z h o u 3 8 8 2 1.0 5%6 J i n g m e n 1 8 5 2 7.7 8%7 H u a n g g a n g 2 3 8 3 4.7 8%8 X i a n n i n g 1 5 5 3 3.3 3%9 Y i c h a n g 3 6 7 1 9.4 4%1 0 S u i z h o u 8 2 2 5.0 0%1 1 X
35、i a n g y a n g 2 2 4 1 8.1 8%1 2 X i a o g a n 2 2 5 2 2.7 3%1 3 E n s h i 1 8 3 1 6.6 7%1 4 S h e n n o n g j i a 1 0 0.0 0%T o t a l 3 3 1 6 2 1 8.7 3%A s s h o w n i n T A B L E 3,t h e t o t a l n u m b e r o f2 2 0 k V t r a n s f o r m e r s i n H u b e i p r o v i n c e i s 3 3 1(n o ti n c
36、l u d i n g t h e u s e r s u b s t a t i o n s),a n d t h e n u m b e r o ft r a n s f o r m e r s w i t h m i s m a t c h e d r a t e d v o l t a g e o fm e d i u m a n d l o w s i d e i s 6 2,w h i c h i s 1 8.7 3%.B.I n f l u e n c e o n V o l t a g e C o n t r o lT a k i n g 2 2 0 k V T a n g j
37、 i a o s u b s t a t i o n i n X i a n n i n gg r i d a s a n e x a m p l e.A t a c e r t a i n d a t e,t h e m e d i u ms i d e v o l t a g e w a s t h e h i g h e s t i n t h e m o n t h,r e a c h i n g2018 China International Conference on Electricity Distribution Tianjin,17-19 Sep.2018CICED2018
38、Paper No.201805280000072 Page2/5 4061 1 8.4 k V.T h e l o a d v a r i a t i o n o f h i g h v o l t a g e s i d e o fT a n g j i a o s u b s t a t i o n a l l d a y i s s h o w n i n F i g.2.T h ev o l t a g e o f t h r e e s i d e s o f T a n g j i a o a t 2 4 p o i n t st h r o u g h o u t t h e d
39、 a y,t h e r a t i o o f t h e m e d i u m v o l t a g es i d e t o t h e l o w a n d t h e i n p u t o f t h e c a p a c i t o r s a r es h o w n i n T A B L E 4.I t i s k n o w n f r o m F i g.2 a n d T A B L E 4 t h a t a t1 0:0 0,d u e t o t h e d e c r e a s e o f t h e l o a d,b u t t h ec a p
40、 a c i t o r i s n o t e x c i s e d i n t i m e,w h i c h e x c e e d s t h eu p p e r l i m i t v o l t a g e o f t h e m e d i u m s i d e a n d l e a d s t ot h e d i s q u a l i f i c a t i o n o f t h e i n t e r f a c e p o w e r f a c t o r.F i g.2.C h a n g e s o f l o a d a l l d a y o f 2
41、 2 0 k V T a n g j i a o s u b s t a t i o nN o t e:T h e a b s c i s s a i s t i m e(h)a n d t h e o r d i n a t e i s t h e a c t i v e l o a d(M W).T A B L E 4 V O L T A G E C H A N G E S A N D R E L A T E D D A T A O N T H R E E S I D E SO F T A N G J I A O S U B S T A T I O N A T A C E R T A I
42、N D A T ET i m eT h eh i g hv o l t a g es i d e（k V）T h em e d i u mv o l t a g es i d e（k V）T h e l o wv o l t a g es i d e（k V）T h er a t i o o ft h em e d i u ms i d e t ol o wT h er a t i oP e r-u n i tv a l u e o fm e d i u mt o l o wI n p u tn u m b e ro fc a p a c i to rT r a n s f or m e rt
43、 a p1 2 3 0.3 1 1 6.3 1 0.2 1 1.4 1.0 4 3 42 2 3 1.2 1 1 5.6 1 0.2 1 1.4 1.0 4 3 33 2 3 1.4 1 1 6.1 1 0.2 1 1.4 1.0 4 3 34 2 3 1.6 1 1 6.0 1 0.2 1 1.4 1.0 4 3 35 2 3 1.3 1 1 5.8 1 0.2 1 1.4 1.0 4 3 36 2 3 1.0 1 1 5.5 1 0.2 1 1.4 1.0 4 3 37 2 3 1.4 1 1 6.3 1 0.2 1 1.4 1.0 4 4 38 2 2 9.8 1 1 4.7 1 0.1
44、 1 1.4 1.0 4 4 39 2 2 8.1 1 1 6.2 1 0.2 1 1.4 1.0 4 4 41 0 2 2 8.7 1 1 8.4 1 0.4 1 1.4 1.0 4 4 41 1 2 2 8.3 1 1 7.0 1 0.1 1 1.6 1.0 6 1 41 2 2 2 9.7 1 1 7.9 1 0.2 1 1.6 1.0 6 1 41 3 2 2 9.0 1 1 6.9 1 0.1 1 1.6 1.0 6 1 41 4 2 2 8.7 1 1 6.7 1 0.1 1 1.6 1.0 6 1 41 5 2 2 8.3 1 1 6.8 1 0.1 1 1.6 1.0 6 2
45、41 6 2 2 7.7 1 1 5.9 1 0.0 1 1.6 1.0 6 2 41 7 2 2 7.7 1 1 6.6 1 0.2 1 1.4 1.0 4 4 41 8 2 2 8.7 1 1 6.7 1 0.3 1 1.4 1.0 4 4 31 9 2 2 8.6 1 1 5.9 1 0.2 1 1.4 1.0 4 4 32 0 2 2 9.2 1 1 6.4 1 0.2 1 1.4 1.0 4 4 32 1 2 3 0.2 1 1 6.8 1 0.3 1 1.4 1.0 4 3 32 2 2 3 0.5 1 1 6.7 1 0.1 1 1.6 1.0 6 2 32 3 2 3 0.7
46、1 1 5.9 1 0.1 1 1.4 1.0 4 4 3T i m eT h eh i g hv o l t a g es i d e（k V）T h em e d i u mv o l t a g es i d e（k V）T h e l o wv o l t a g es i d e（k V）T h er a t i o o ft h em e d i u ms i d e t ol o wT h er a t i oP e r-u n i tv a l u e o fm e d i u mt o l o wI n p u tn u m b e ro fc a p a c i to rT
47、 r a n s f or m e rt a p2 4 2 3 0.6 1 1 6.0 1 0.2 1 1.4 1.0 4 4 3N o t e:T h e r e f e r e n c e v a l u e s o f m e d i u m a n d l o w v o l t a g e s i d e a r e1 1 5 k V a n d 1 0.5 k V r e s p e c t i v e l y.T h e o p e r a t i o n d a t a i n T A B L E 4 s h o w s t h a t o nt h e d a y,m o s
48、 t o f t h e o p e r a t i o n v o l t a g e o f t h e m e d i u ms i d e o f T a n g j i a o s u b s t a t i o n i s 1 1 6 k V,t h e o p e r a t i n gv o l t a g e o f t h e l o w s i d e i s b a s i c a l l y a t 1 0.2 k V,t h em e d i u m s i d e i s c l o s e t o t h e u p p e r l i m i t,a n d
49、t h el o w s i d e i s c l o s e t o t h e l o w e r l i m i t.C.S o l u t i o n sT h e r a t e d v o l t a g e o f t h e m e d i u m a n d l o w s i d e o fT a n g j i a o s u b s t a t i o n i s r e s p e c t i v e l y 1 2 1 k V a n d1 0.5 k V,w h i c h m a k e s i t d i f f i c u l t t o b a l a
50、n c e t h ev o l t a g e r e g u l a t i o n b e t w e e n t h e m e d i u m a n d l o ws i d e.T h e f o l l o w i n g a s p e c t s a r e d i s c u s s e d f r o ms t r e n g t h e n i n g t h e o p e r a t i o n a n d m a n a g e m e n t o fA V C,a d j u s t i n g t h e r a n g e o f v o l t a g
