Dispositivos de regulação de tensão em redes industriais

Para escolher os meios de regulação de tensão e sua colocação no sistema de alimentação, é necessário identificar os níveis de tensão em seus vários pontos, levando em consideração as potências transmitidas por suas seções individuais, os parâmetros técnicos dessas seções, o cruzamento seção das linhas, a potência dos transformadores, os tipos de reatores, etc. As regulamentações são baseadas não apenas em critérios técnicos, mas também econômicos.

Os principais meios técnicos de regulação de tensão em sistemas de fornecimento de energia de empresas industriais são:

• transformadores de potência com dispositivos de controle de carga (OLTC),

• transformadores elevadores com regulação de carga,

• bancos de capacitores com ligação longitudinal e transversal, motores síncronos com regulação automática da corrente de excitação,

• fontes estáticas de potência reativa,

• geradores de usinas locais encontrados na maioria das grandes plantas industriais.

Na fig.1 mostra um diagrama de regulação de tensão centralizada na rede de distribuição de uma empresa industrial, é realizada por um transformador com dispositivo de regulação automática de tensão sob carga... O transformador está instalado na subestação principal de redução (GPP) de a empresa. Transformadores com interruptores de carga, são equipados com unidades de regulação automática de tensão de carga (AVR).

Arroz. 1. Esquema de regulação centralizada de tensão na rede de distribuição de uma empresa industrial

A regulação de tensão centralizada em alguns casos acaba sendo insuficiente. Portanto, para receptores elétricos sensíveis a desvios de tensão, eles são instalados em transformadores elevadores da rede de distribuição ou estabilizadores de tensão individuais.

Transformadores de trabalho de redes de distribuição, transformadores T1 - TZ (ver Fig. 1), via de regra, não possuem dispositivos para regular a tensão de carga e são equipados com dispositivos de controle sem excitação, tipo PBV, que permitem comutar os ramos da energia transformador quando é desconectado da rede. Esses dispositivos são geralmente usados ​​para regulação de tensão sazonal.

Um elemento importante que melhora o regime de tensão na rede de uma empresa industrial é dispositivos de compensação de potência reativa — baterias de condensadores com ligação transversal e longitudinal. A instalação de capacitores conectados em série (UPC) permite reduzir a resistência indutiva e as perdas de tensão na linha.Para UPK, a relação entre a resistência capacitiva dos capacitores xk e a resistência indutiva da linha xl é chamada de percentual de compensação: C = (xc / chl) x 100 [%].

Dispositivos UPC parametricamente, dependendo da magnitude e fase da corrente de carga, ajustam a tensão na rede. Na prática, utiliza-se apenas a compensação parcial da reatância da linha (C < 100%).

A compensação total em caso de mudanças repentinas de carga e em modos de emergência pode causar surtos. Nesse sentido, em valores significativos de C, os dispositivos UPK devem ser equipados com interruptores que contornam parte das baterias.

Para sistemas de fornecimento de energia, os PCCs estão sendo desenvolvidos com desvio de parte das seções da bateria com chaves tiristorizadas, o que expandirá o escopo dos PCCs nos sistemas de fornecimento de energia de empresas industriais.

Capacitores conectados em paralelo com a rede geram x potência reativa e tensão simultaneamente, pois reduzem as perdas da rede. Potência reativa gerada por baterias semelhantes — dispositivos de compensação lateral, Qk = U22πfC. Assim, a potência reativa fornecida pelo banco de capacitores conectados depende em grande parte da tensão em seus terminais.

A escolha da potência dos capacitores é baseada na necessidade de garantir um desvio de tensão que corresponda às normas no valor calculado da carga ativa, que é determinado pela diferença de perdas lineares antes e depois de ligar os capacitores:

onde P1, Q2, P2, Q2 são potências ativas e reativas transmitidas na linha antes e depois da instalação dos capacitores, rs, xc — resistência da rede.

Considerando a invariância da potência ativa transmitida ao longo da linha (P1 = P2), temos:

O efeito regulador da conexão de um banco de capacitores em paralelo à rede é proporcional a xc, ou seja, o aumento de tensão no usuário no final da linha é maior do que no seu início.

O principal meio de regulação de tensão nas redes de distribuição de empresas industriais são transformadores controlados por carga... As torneiras de controle de tais transformadores estão localizadas no enrolamento de alta tensão. A chave geralmente é colocada em um tanque comum com um circuito magnético e acionado por um motor elétrico. O atuador é equipado com chaves fim de curso que abrem o circuito elétrico para alimentação do motor quando a chave atinge a posição limite.

Na fig. 2, a mostra um diagrama de uma chave multinível do tipo RNT-9, que possui oito posições e uma profundidade de ajuste de ± 10%. A transição entre os estágios é realizada manobrando os estágios adjacentes ao reator.

Arroz. 2. Dispositivos de comutação de transformadores de potência: a — interruptor do tipo RNT, R — reator, RO — parte reguladora do enrolamento, PC — contatos móveis do interruptor, b — interruptor do tipo RNTA, TC — resistência limitadora de corrente, Interruptor PGR para ajuste aproximado, PTR — interruptor de ajuste fino

A indústria nativa também fabrica interruptores da série RNTA com resistência de limitação de corrente ativa com etapas de ajuste menores de 1,5% cada. Mostrado na fig. 2b, o comutador RNTA tem sete passos de sintonia fina (PTR) e um passo de sintonia grosseira (PGR).

Atualmente, a indústria elétrica também produz chaves estáticas para transformadores de potência, possibilitando a regulação de tensão em alta velocidade em redes industriais.

Na fig. 3 mostra um dos sistemas de desconexão de transformadores de potência dominados pela indústria elétrica - uma chave "através do resistor".

A figura mostra a área de controle do transformador, que possui oito taps conectados ao seu terminal de saída por meio dos grupos bipolares VS1-VS8. Além desses grupos, existe um grupo de comutação de tiristor bipolar conectado em série com o limitador de corrente R.

Arroz. 3. Interruptor estático com limitador de corrente

O princípio de funcionamento do interruptor é o seguinte: ao mudar de tap para tap, para evitar um curto-circuito da seção ou um circuito aberto, o grupo bipolar de saída é totalmente extinto transferindo a corrente para o tap com um resistor , e então a corrente é transferida para a torneira necessária. Por exemplo, ao mudar da torneira VS3 para VS4, ocorre o seguinte ciclo: VS liga.

A corrente de curto-circuito da seção é limitada pelo resistor limitador de corrente R, os tiristores VS3 estão desligados, VS4 está ligado, os tiristores VS estão desligados. Outras comutações são feitas da mesma maneira. Os grupos de tiristores bipolares VS10 e VS11 invertem a zona regulatória. O interruptor possui um bloco de tiristor reforçado VS9, que realiza a posição zero do regulador.

Uma característica do switch é a presença de uma unidade de controle automático (ACU), que emite comandos de controle para o VS9 no intervalo em que o transformador é ligado em marcha lenta.BAU funciona por algum tempo, leva as fontes que alimentam os grupos de tiristores VS1 - VS11 e VS para entrar no modo, já que o próprio transformador serve como fonte de alimentação para o sistema de controle do interruptor.