Compensação de potência reativa longitudinal — significado físico e implementação técnica

Para melhorar a eficiência das linhas de energia existentes, bem como melhorar seu rendimento, são utilizados dispositivos para compensação longitudinal de potência reativa. Hoje, a abundância de diferentes fontes geradoras com diferentes capacidades, bem como linhas de alta tensão, especialmente aquelas que transmitem eletricidade por longas distâncias, leva a uma demanda crescente para aumentar não apenas a confiabilidade dos sistemas de energia em geral, mas também para melhorar sua eficiência.

Existem duas maneiras de aumentar a capacidade de transmissão das linhas de energia, a primeira das quais é aumentar diretamente a seção transversal da linha e a segunda é usar esquemas longitudinais para compensar a potência reativa. A segunda forma – compensação longitudinal de potência reativa – prova ser uma forma mais econômica de atingir esse objetivo tanto para conexões intersistemas quanto intrassistemas.

Sabe-se que quando a potência reativa é transmitida por fios, ocorrem quedas significativas de tensão e aumentos de corrente em trechos de redes elétricas, o que cria limitações na transmissão de potência ativa útil.

A compensação de potência reativa longitudinal implica a conexão adicional de capacitores em série com a carga por meio de transformadores elevadores ou de isolamento, o que permite obter uma regulação automática da tensão em função do valor atual da corrente de carga.

Obviamente, com a compensação longitudinal, os modos de emergência são inevitáveis, cujas razões podem ser:

• derivação de capacitores, que podem causar surtos;

• fenômeno de ferrorressonância;

• danos aos capacitores por dentro.

Para evitar danos causados ​​por um aumento súbito de tensão, os capacitores nesses momentos devem ser automaticamente desconectados por um interruptor de alta tensão ou imediatamente descarregados através de um centelhador.

Como os capacitores de compensação de potência reativa são conectados em série no circuito CA, toda a corrente de linha flui por eles e, portanto, a corrente de curto-circuito, se houver, também fluirá por eles.

Para aumentar a capacidade de transmissão, é aplicada compensação longitudinal nas linhas de alta tensão, o que garante a estabilidade dos sistemas de potência que incluem essas linhas.

Na compensação longitudinal, a corrente do capacitor é igual à corrente de carga total I que flui através dele, e a potência do banco de capacitores Q é um valor variável que depende da carga em um determinado momento.Esta potência reativa pode ser calculada usando a fórmula:

Bk =Az2/ωC

E como a potência dos capacitores no processo de compensação longitudinal não permanece constante, a tensão também aumenta em uma quantidade proporcional à mudança na carga reativa da linha especificada, ou seja, a tensão dos capacitores é de forma alguma constante, como na compensação cruzada da potência reativa.

Unidades de compensação longitudinal capacitiva de comutação são muito populares hoje em dia.Tais instalações são usadas para reduzir a influência do componente indutivo da reatância de transformadores de redes de tração e subestações de tração na tensão aplicada ao pantógrafo de uma locomotiva elétrica. Aqui, como mencionado acima, um capacitor é conectado em série com o pantógrafo.

Nas subestações de tração russas, essas instalações são instaladas em uma linha de sucção, onde a instalação de compensação longitudinal serve para aumentar a tensão, evitar o efeito de fases adiantadas ou atrasadas, tensões simétricas com correntes iguais são obtidas nos braços de alimentação, a tensão geral classe para equipamentos de trabalho é reduzida e o design da instalação é simplificado...

A figura mostra um diagrama que mostra apenas uma seção de capacitores de compensação longitudinal, dos quais existem vários conectados em paralelo entre si.

A tensão nos enrolamentos de baixa tensão dos transformadores T1 e T2, conectados em série, é fornecida por uma fileira de capacitores por meio de uma chave tiristorizada e um resistor limitador.Nesse caso, os enrolamentos de alta tensão desses transformadores são conectados em direções opostas e, com um curto-circuito, a tensão nos capacitores aumenta.

No momento em que a tensão atinge o ajuste, o interruptor do tiristor é acionado e o arco do descarregador de três eletrodos é imediatamente acionado. Quando o contator a vácuo é ligado, o arco no descarregador é extinto.

As vantagens de tais instalações para compensação longitudinal incluem:

• tensão de barramento simétrica;

• reduzindo as flutuações de tensão e aumentando seu nível nos receptores elétricos.

Contras:

• difíceis condições de operação dos capacitores da instalação em comparação com a compensação lateral, uma vez que a corrente de curto-circuito da rede de tração flui através dos capacitores, e aqui é necessária uma proteção confiável contra excesso de velocidade;

• sobrecarga de capacitores em modos perigosos: forçado, emergência, pós-emergência.

Para obter o melhor efeito de compensação de potência reativa, devem ser usadas instalações ajustáveis ​​com operação combinada de compensação longitudinal e lateral.

As vantagens de usar instalações de compensação longitudinal em geral incluem:

• aumentar a potência transmitida na linha;

• melhorar a estabilidade dos sistemas de energia durante picos de carga;

• redução significativa das perdas de potência ativa;

• melhoria da qualidade da eletricidade nas redes;

• alta eficiência de distribuição de energia em linhas paralelas;

• elimina-se a necessidade de construir fontes geradoras em áreas remotas;

• trechos de interconexão e parâmetros técnicos das linhas não precisam ser aumentados.

A principal vantagem econômica do uso de dispositivos de compensação longitudinal é a economia de energia. Não apenas isso qualidade de eletricidade melhora, portanto, o número de linhas de energia pode ser reduzido se a compensação de potência reativa longitudinal for usada. A proteção ambiental é uma consequência natural da introdução dessa tecnologia, principalmente em larga escala.

O custo das instalações é tal que uma nova linha de transmissão custa 10 vezes mais do que um dispositivo de compensação longitudinal com a mesma capacidade de transmissão. Como resultado, a recuperação de tal sistema é de apenas alguns anos em comparação com linhas de transmissão tradicionais.