Transformadores de deslocamento de fase e seu uso

Nas redes CA, os fluxos de potência ativa nas linhas são proporcionais ao seno do ângulo de defasagem entre os vetores tensão da fonte de energia elétrica localizada no início da linha e o sorvedouro de energia elétrica localizado no final da linha. linha.

Assim, se considerarmos uma rede de linhas que diferem na potência transmitida, então é possível redistribuir os fluxos de potência entre as linhas dessa rede, em particular alterando o valor do ângulo de defasagem entre os vetores de tensão da fonte e o receptor em uma ou mais linhas da rede trifásica considerada.

Isso é feito para carregar as linhas da maneira mais favorável, o que muitas vezes não é o caso em casos normais. A distribuição natural dos fluxos de energia é tal que leva à sobrecarga das linhas de baixa potência, enquanto as perdas de energia aumentam e a capacidade das linhas de alta potência é limitada. Outras consequências prejudiciais à infraestrutura elétrica também são possíveis.

Uma mudança intencional e forçada no valor do ângulo de deslocamento de fase entre o vetor de tensão da fonte e o vetor de tensão do receptor é realizada por um dispositivo auxiliar - um transformador de comutação de fase.

Na literatura existem nomes: transformador de comutação de fase ou transformador de crossover... Este é um transformador com um design especial e destina-se diretamente ao controle de correntes, tanto ativas quanto potência reativa em redes CA trifásicas de diferentes tamanhos.

A principal vantagem do transformador defasador é que, no modo de carga máxima, ele pode descarregar a linha mais carregada, redistribuindo os fluxos de potência de maneira otimizada.

Um transformador de deslocamento de fase inclui dois transformadores separados: um transformador em série e um transformador em paralelo. O transformador paralelo possui um enrolamento primário feito de acordo com o esquema "delta", necessário para organizar um sistema de tensões trifásicas com um deslocamento em relação às tensões de fase de 90 graus, e um enrolamento secundário, que pode ser feito em a forma de fases isoladas com um bloco de drenagem com centro de terra.

As fases do enrolamento secundário do transformador paralelo são conectadas através da saída do comutador ao enrolamento primário do transformador série, que geralmente está em arranjo estrela com o neutro aterrado.

O enrolamento secundário do transformador série, por sua vez, é feito na forma de três fases isoladas, cada uma conectada em série na seção do condutor linear correspondente, correlacionadas em fase, de modo que um componente defasado em 90 graus é adicionado ao vetor tensão da fonte.

Assim, na saída da linha, obtém-se uma tensão igual à soma dos vetores da tensão de alimentação e do vetor adicional do componente de quadratura, que é introduzido pelo transformador defasador, ou seja, como resultado, o mudanças de fase.

A amplitude e a polaridade do componente de quadratura introduzido, que é criado pelo transformador de deslocamento de fase, podem ser alteradas; para isso, é fornecida a possibilidade de ajustar o bloco de derivações. Assim, o ângulo de desfasamento entre os vetores de tensão na entrada da linha e em sua saída é alterado pelo valor necessário, que está relacionado ao modo de operação de uma determinada linha.

Os custos de instalação de transformadores defasadores são bastante altos, mas os custos são compensados ​​​​pela otimização das condições de operação da rede. Isto é especialmente verdadeiro para linhas de transmissão de alta potência.

Na Grã-Bretanha, os transformadores de mudança de fase começaram a ser usados ​​​​já em 1969, na França eles foram instalados desde 1998, desde 2002 foram introduzidos na Holanda e na Alemanha, em 2009 - na Bélgica e no Cazaquistão.

Nem um transformador monofásico foi instalado na Rússia ainda, mas existem projetos. A experiência mundial com o uso de transformadores defasadores nesses países mostra claramente uma melhoria na eficiência das redes elétricas graças ao gerenciamento dos fluxos de energia com a ajuda de transformadores defasadores para uma distribuição otimizada.