Métodos e meios de regulação de tensão de receptores elétricos

Para fornecer alguns valores predeterminados de desvios de tensão para receptores elétricos, os seguintes métodos são usados:

1. Regulagem da tensão nas barras da central de energia;

2. Mudança na quantidade de perda de tensão nos elementos da rede;

3. Mudança no valor da potência reativa transmitida.

4. Alteração da relação de transformação dos transformadores.

Regulação de tensão nos barramentos do centro de força

A regulação de tensão no centro de alimentação (CPU) leva a mudanças de tensão em toda a rede conectada à CPU e é chamada de centralizada, o restante dos métodos de regulação altera a tensão em uma determinada área e são chamados de métodos de regulação de tensão local. Como processador de redes urbanas pode ser considerado barramentos para a tensão do gerador da usina termelétrica ou barramentos de baixa tensão de subestações distritais ou subestações de inserção profunda. Portanto, seguem os métodos de regulação de tensão.

Na tensão do gerador, ela é produzida automaticamente alterando a corrente de excitação dos geradores. Desvios da tensão nominal dentro de ± 5% são permitidos. No lado de baixa tensão das subestações regionais, a regulação é feita usando transformadores controlados por carga (OLTCs), reguladores lineares (LRs) e compensadores síncronos (SKs).

Para diferentes requisitos do cliente, os dispositivos de controle podem ser usados ​​juntos. Tais sistemas são chamados regulação de tensão de grupo centralizada.

Via de regra, a contra-regulação é realizada nos barramentos do processador, ou seja, aquela regulação em que nos horários de maiores cargas, quando as perdas de tensão na rede também são maiores, a tensão sobe, e durante as horas de cargas mínimas, diminui.

Os transformadores com interruptores de carga permitem uma faixa bastante ampla de controle de até ± 10-12% e, em alguns casos (transformadores do tipo TDN com tensão maior de 110 kV até 16% em 9 estágios de regulação Existem projetos para modulação controle de carga , mas ainda são caros e são usados ​​em casos excepcionais com requisitos particularmente altos.

Mudança no grau de perda de tensão nos elementos da rede

A alteração da perda de tensão nos elementos da rede pode ser feita alterando a resistência do circuito, por exemplo, alterando a seção transversal de fios e cabos, desligando ou ligando o número de linhas e transformadores conectados em paralelo (consulte Funcionamento paralelo de transformadores).

A escolha das seções transversais dos fios, como é sabido, é feita com base nas condições de aquecimento, densidade de corrente econômica e perda de tensão permitida, bem como nas condições de resistência mecânica. O cálculo da rede, principalmente da alta tensão, com base na perda de tensão admissível, nem sempre fornece desvios de tensão normalizados para os receptores elétricos. é por isso em PUE perdas não são normalizadas, mas desvios de tensão.

A resistência da rede pode ser alterada conectando capacitores em série (compensação capacitiva longitudinal).

A compensação capacitiva longitudinal é chamada de método de regulação de tensão no qual capacitores estáticos são conectados em série na seção de cada fase da linha para produzir picos de tensão.

Sabe-se que a reatância total de um circuito elétrico é determinada pela diferença entre resistência indutiva e capacitiva.

Ao alterar o valor da capacitância dos capacitores incluídos e, consequentemente, o valor da resistência capacitiva, é possível obter diferentes valores de perda de tensão na linha, o que equivale ao correspondente aumento de tensão nos terminais dos receptores elétricos.

A conexão em série de capacitores à rede é recomendada para baixos fatores de potência em redes aéreas onde a perda de tensão é determinada principalmente por seu componente reativo.

A compensação longitudinal é particularmente eficaz em redes com flutuações bruscas de carga, pois sua ação é totalmente automática e depende da magnitude da corrente que circula.

Também deve ser levado em consideração que a compensação capacitiva longitudinal leva a um aumento das correntes de curto-circuito na rede e pode causar sobretensões ressonantes, o que requer uma verificação especial.

Para fins de compensação longitudinal, não é necessário instalar capacitores dimensionados para a tensão operacional total da rede, mas eles devem ser isolados do terra de maneira confiável.

Veja também neste tópico: Compensação longitudinal — significado físico e implementação técnica

Mudança no valor da potência reativa transmitida

A energia reativa pode ser gerada não apenas por geradores de usinas de energia, mas também por compensadores síncronos e motores elétricos síncronos superexcitados, bem como por capacitores estáticos conectados em paralelo à rede (compensação transversal).

A potência dos dispositivos de compensação a serem instalados na rede é determinada pelo balanço de potência reativa em um determinado nó do sistema de potência com base em cálculos técnicos e econômicos.

Motores síncronos e bancos de capacitores, sendo fontes de energia reativa, pode ter um impacto significativo no regime de tensão na rede elétrica. Neste caso, a regulação automática da tensão e da rede dos motores síncronos pode ser realizada sem problemas.

Como fontes de energia reativa em grandes subestações regionais, motores síncronos especiais de construção leve, que operam em modo inativo, são freqüentemente usados. Esses motores são chamados compensadores síncronos.

O mais difundido e a indústria possui uma série de motores elétricos SK, produzidos para uma tensão nominal de 380 - 660 V, projetados para operação normal com um fator de potência de avanço igual a 0,8.

Os potentes compensadores síncronos são geralmente instalados em subestações regionais, e os motores síncronos são mais frequentemente usados ​​para vários acionamentos na indústria (bombas potentes, compressores).

A presença de perdas de energia relativamente grandes em motores síncronos dificulta a sua utilização em redes com pequenas cargas. Os cálculos mostram que, neste caso, os bancos de capacitores estáticos são mais adequados. Em princípio, o efeito dos capacitores de compensação shunt nos níveis de tensão da rede é semelhante ao efeito de motores síncronos superexcitados.

Mais detalhes sobre capacitores são descritos no artigo. Capacitores estáticos para compensação de potência reativaonde eles são considerados em termos de melhoria do fator de potência.

Existem vários esquemas para a automação de baterias de compensação. Esses dispositivos estão disponíveis comercialmente completos com capacitores. Um desses diagramas é mostrado aqui: Diagramas de fiação do banco de capacitores

Alterando as taxas de transformação dos transformadores

Atualmente, são produzidos transformadores de potência com tensões de até 35 kV para instalação em redes de distribuição desliga o interruptor para comutação de derivações de controle no enrolamento primário. Geralmente existem 4 desses ramos, além do principal, o que permite obter cinco relações de transformação (passos de tensão de 0 a + 10%, no ramo principal - + 5% ).

O rearranjo dos taps é a forma mais econômica de regulação, mas exige desligar o transformador da rede e isso causa uma interrupção, ainda que de curto prazo, no fornecimento de energia aos consumidores, portanto é utilizado apenas para regulação sazonal de tensão, ou seja, 1-2 vezes por ano antes das estações de verão e inverno.

Existem vários métodos computacionais e gráficos para selecionar a razão de transformação mais vantajosa.

Consideremos aqui apenas uma das mais simples e ilustrativas. O procedimento de cálculo é o seguinte:

1. De acordo com o PUE, os desvios de tensão permitidos são considerados para um determinado usuário (ou grupo de usuários).

2. Traga todas as resistências da seção considerada do circuito para uma (mais frequentemente para uma alta) tensão.

3. Conhecendo a tensão no início da rede de alta tensão, subtraia dela a perda total de tensão reduzida para o consumidor para os modos de carga necessários.

Transformadores de potência equipados com regulador de tensão em carga (OLTC)… Sua vantagem reside no fato de que a regulação é realizada sem desconectar o transformador da rede. Existe um grande número de circuitos com e sem controle automático.

A transição de um estágio para outro é realizada por controle remoto usando um acionamento elétrico sem interrupção da corrente de operação no circuito de enrolamento de alta tensão. Isso é obtido pelo curto-circuito da seção limitadora de corrente regulada (choke).

Os reguladores automáticos são muito convenientes e permitem até 30 comutações por dia.Os reguladores são configurados de forma que tenham uma chamada zona morta, que deve ser 20 a 40% maior que a etapa de controle. Ao mesmo tempo, eles não devem reagir a mudanças de tensão de curto prazo causadas por curtos-circuitos remotos, partida de grandes motores elétricos, etc.

Recomenda-se que o esquema da subestação seja construído de forma que consumidores com curvas de carga homogêneas e aproximadamente iguais requisitos de qualidade de tensão.