Dispositivos de regulación de tensión en redes industriales

Para elegir los medios de regulación de voltaje y su ubicación en el sistema de suministro de energía, es necesario identificar los niveles de voltaje en sus diversos puntos, teniendo en cuenta las potencias transmitidas a través de sus secciones individuales, los parámetros técnicos de estas secciones, la cruz sección de las líneas, la potencia de los transformadores, los tipos de reactores, etc. las reglamentaciones se basan no sólo en criterios técnicos sino también económicos.

Los principales medios técnicos de regulación de voltaje en los sistemas de suministro de energía de las empresas industriales son:

• transformadores de potencia con dispositivos de control de carga (OLTC),

• transformadores elevadores con regulación de carga,

• bancos de condensadores con conexión longitudinal y transversal, motores síncronos con regulación automática de la corriente de excitación,

• fuentes estáticas de potencia reactiva,

• generadores de plantas de energía locales que se encuentran en la mayoría de las grandes plantas industriales.

En la Fig.1 muestra un diagrama de regulación centralizada de voltaje en la red de distribución de una empresa industrial, se lleva a cabo mediante un transformador con un dispositivo automático de regulación de voltaje bajo carga... El transformador está instalado en la subestación reductora principal (GPP) de la empresa. Transformadores con interruptores de carga, están equipados con unidades de regulación automática de voltaje de carga (AVR).

Arroz. 1. Esquema para la regulación centralizada de voltaje en la red de distribución de una empresa industrial.

La regulación centralizada de voltaje en algunos casos resulta insuficiente. Por tanto, para los receptores eléctricos que son sensibles a las desviaciones de tensión, se instalan en la red de distribución transformadores elevadores o estabilizadores de tensión individuales.

Los transformadores de trabajo de las redes de distribución, los transformadores T1 — TZ (ver Fig. 1), por regla general, no tienen dispositivos para regular el voltaje de carga y están equipados con dispositivos de control sin excitación, tipo PBV, que permiten cambiar las ramas de la potencia. transformador cuando está desconectado de la red. Estos dispositivos se utilizan generalmente para la regulación de voltaje estacional.

Un elemento importante que mejora el régimen de voltaje en la red de una empresa industrial es dispositivos de compensación de potencia reactiva — baterías de condensadores con conexión transversal y longitudinal. La instalación de condensadores conectados en serie (UPC) permite reducir la resistencia inductiva y las pérdidas de tensión en la línea.Para UPK, la relación entre la resistencia capacitiva de los capacitores xk y la resistencia inductiva de la línea xl se denomina porcentaje de compensación: C = (xc / chl) x 100 [%].

Los dispositivos UPC paramétricamente, según la magnitud y la fase de la corriente de carga, ajustan el voltaje en la red. En la práctica, solo se recurre a la compensación parcial de la reactancia de línea (C < 100%).

La compensación total en caso de cambios repentinos de carga y en modos de emergencia puede causar sobretensiones. En este sentido, a valores significativos de C, los dispositivos UPK deben estar equipados con interruptores que desvíen parte de las baterías.

Para los sistemas de suministro de energía, se están desarrollando CCP con derivación de parte de las secciones de la batería con interruptores de tiristores, lo que ampliará el alcance de los CCP en los sistemas de suministro de energía de las empresas industriales.

Los capacitores conectados en paralelo con la red generan x potencia reactiva y voltaje simultáneamente ya que reducen las pérdidas de la red. Potencia reactiva generada por baterías similares — dispositivos de compensación lateral, Qk = U22πfC. Por lo tanto, la potencia reactiva entregada por el banco de capacitores conectados en forma cruzada depende en gran medida del voltaje a través de sus terminales.

Al elegir la potencia de los condensadores, se basa en la necesidad de garantizar una desviación de voltaje que corresponda a las normas en el valor calculado de la carga activa, que está determinada por la diferencia de pérdidas lineales antes y después de encender los condensadores:

donde P1, Q2, P2, Q2 son potencias activas y reactivas transmitidas en la línea antes y después de la instalación de condensadores, rs, xc — resistencia de la red.

Considerando la invariancia de la potencia activa transmitida a lo largo de la línea (P1 = P2), tenemos:

El efecto regulador de conectar una batería de condensadores en paralelo a la red es proporcional a xc, es decir, el aumento de tensión en el usuario al final de la línea es mayor que al principio.

Los principales medios de regulación de voltaje en las redes de distribución de empresas industriales son transformadores controlados por carga... Los grifos de control de dichos transformadores están ubicados en el devanado de alto voltaje. El interruptor generalmente se coloca en un tanque común con un circuito magnético y es accionado por un motor eléctrico. El actuador está equipado con interruptores de límite que abren el circuito eléctrico para alimentar el motor cuando el interruptor alcanza la posición de límite.

En la Fig. 2, a muestra un esquema de un interruptor multinivel del tipo RNT-9, el cual tiene ocho posiciones y una profundidad de ajuste de ± 10%. La transición entre etapas se logra maniobrando etapas adyacentes al reactor.

Arroz. 2. Dispositivos de conmutación de transformadores de potencia: a — interruptor de tipo RNT, R — reactor, RO — parte reguladora del devanado, PC — contactos móviles del interruptor, b — interruptor de tipo RNTA, TC — resistencia limitadora de corriente, Interruptor PGR para ajuste aproximado, PTR — interruptor de ajuste fino

La industria nativa también fabrica interruptores de la serie RNTA con resistencia limitadora de corriente activa con pasos de ajuste más pequeños de 1,5% cada uno. Mostrado en la fig. 2b, el interruptor RNTA tiene siete pasos de ajuste fino (PTR) y un paso de ajuste grueso (PGR).

Actualmente, la industria eléctrica también produce interruptores estáticos para transformadores de potencia, lo que permite la regulación de voltaje de alta velocidad en redes industriales.

En la Fig. 3 muestra uno de los sistemas de desconexión de transformadores de potencia dominados por la industria eléctrica: un interruptor de "resistencia de paso".

La figura muestra el área de control del transformador, el cual tiene ocho tomas conectadas a su terminal de salida por medio de los grupos bipolares VS1-VS8. Además de estos grupos, hay un grupo de conmutación de tiristores bipolares conectados en serie con el limitador de corriente R.

Arroz. 3. Interruptor estático con limitador de corriente

El principio de funcionamiento del interruptor es el siguiente: al cambiar de toma a toma, para evitar un cortocircuito de la sección o un circuito abierto, el grupo bipolar de salida se apaga por completo al transferir la corriente a la toma con una resistencia , y luego la corriente se transfiere al grifo requerido. Por ejemplo, al cambiar de grifo VS3 a VS4, ocurre el siguiente ciclo: VS se enciende.

La corriente de cortocircuito de la sección está limitada por la resistencia limitadora de corriente R, los tiristores VS3 están apagados, VS4 está encendido, los tiristores VS están apagados. Otras conmutaciones se realizan de la misma manera. Los grupos de tiristores bipolares VS10 y VS11 invierten la zona de regulación. El interruptor tiene un bloque de tiristores reforzado VS9, que realiza la posición cero del regulador.

Una característica del interruptor es la presencia de una unidad de control automático (ACU), que emite comandos de control a VS9 en el intervalo cuando el transformador se enciende al ralentí.BAU funciona durante algún tiempo, las fuentes que alimentan a los grupos de tiristores VS1 - VS11 y VS tardan en entrar en modo, ya que el transformador en sí sirve como fuente de alimentación para el sistema de control del interruptor.