Métodos y medios de regulación de voltaje de receptores eléctricos.
Para proporcionar algunos valores predeterminados de desviaciones de voltaje para receptores eléctricos, se utilizan los siguientes métodos:
1. Regulación del voltaje en los buses del centro de energía;
2. Cambio en la cantidad de pérdida de voltaje en los elementos de la red;
3. Cambio en el valor de la potencia reactiva transmitida.
4. Cambio de la relación de transformación de los transformadores.
Regulación de tensión en embarrados de centros de potencia
La regulación de voltaje en el centro de suministro de energía (CPU) conduce a cambios de voltaje en toda la red conectada a la CPU y se denomina centralizada, el resto de los métodos de regulación cambian el voltaje en un área determinada y se denominan métodos de regulación de voltaje local. Como procesador de redes de ciudad se puede considerar buses para la tensión del generador de la central térmica o embarrados de baja tensión de subestaciones de distrito o subestaciones de inserción profunda. Por lo tanto, siguen los métodos de regulación de voltaje.
Al voltaje del generador, se produce automáticamente al cambiar la corriente de excitación de los generadores. Se permiten desviaciones del voltaje nominal dentro de ± 5%. En el lado de baja tensión de las subestaciones regionales, la regulación se realiza mediante transformadores controlados por carga (OLTC), reguladores lineales (LR) y compensadores síncronos (SK).
Para diferentes requisitos del cliente, los dispositivos de control se pueden utilizar juntos. Tales sistemas se denominan regulación de voltaje de grupo centralizado.
Como regla general, la contrarregulación se lleva a cabo en los buses del procesador, es decir, tal regulación en la que durante las horas de mayores cargas, cuando las pérdidas de voltaje en la red también son mayores, el voltaje aumenta y durante la hora de cargas mínimas, disminuye.
Los transformadores con interruptores de carga permiten un rango de control bastante amplio hasta ± 10-12%, y en algunos casos (transformadores del tipo TDN con un voltaje mayor de 110 kV hasta 16% en 9 etapas de regulación Hay proyectos para modulación control en carga, pero siguen siendo caros y se utilizan en casos excepcionales con requisitos particularmente altos.
Cambio en el grado de pérdida de voltaje en elementos de red.
El cambio de la pérdida de voltaje en los elementos de la red se puede hacer cambiando la resistencia del circuito, por ejemplo, cambiando la sección transversal de los cables y alambres, apagando o encendiendo la cantidad de líneas y transformadores conectados en paralelo (ver- Operación en paralelo de transformadores.).
La elección de las secciones transversales de los hilos, como es sabido, se realiza sobre la base de las condiciones de calentamiento, la densidad de corriente económica y la pérdida de tensión admisible, así como las condiciones de resistencia mecánica. El cálculo de la red, especialmente de la alta tensión, en base a la pérdida de tensión admisible, no siempre proporciona desviaciones de tensión normalizadas para los receptores eléctricos. es por eso en PUE las pérdidas no se normalizan, pero desviaciones de tensión.
La resistencia de la red se puede cambiar conectando capacitores en serie (compensación capacitiva longitudinal).
Se denomina compensación capacitiva longitudinal a un método de regulación de voltaje en el que se conectan capacitores estáticos en serie en la sección de cada fase de la línea para producir picos de voltaje.
Se sabe que la reactancia total de un circuito eléctrico está determinada por la diferencia entre la resistencia inductiva y la capacitiva.
Al cambiar el valor de la capacitancia de los capacitores incluidos y, en consecuencia, el valor de la resistencia capacitiva, es posible obtener diferentes valores de pérdida de voltaje en la línea, lo que equivale al aumento de voltaje correspondiente en los terminales. de los receptores eléctricos.
Se recomienda la conexión en serie de condensadores a la red para bajos factores de potencia en redes aéreas donde la pérdida de tensión está determinada principalmente por su componente reactivo.
La compensación longitudinal es particularmente eficaz en redes con fuertes fluctuaciones de carga, ya que su acción es totalmente automática y depende de la magnitud de la corriente que circula.
También debe tenerse en cuenta que la compensación capacitiva longitudinal conduce a un aumento de las corrientes de cortocircuito en la red y puede provocar sobretensiones resonantes, lo que requiere una verificación especial.
A los efectos de la compensación longitudinal, no es necesario instalar condensadores clasificados para la tensión de funcionamiento total de la red, pero deben estar aislados de tierra de forma fiable.
Ver también sobre este tema: Compensación longitudinal: significado físico e implementación técnica
Cambio en el valor de la potencia reactiva transmitida
La energía reactiva puede ser generada no solo por generadores de centrales eléctricas, sino también por compensadores síncronos y motores eléctricos síncronos sobreexcitados, así como por capacitores estáticos conectados en paralelo a la red (compensación transversal).
La potencia de los compensadores a instalar en la red está determinada por el balance de potencia reactiva en un nodo dado del sistema de potencia en base a cálculos técnicos y económicos.
Motores síncronos y bancos de capacitores, siendo fuentes de potencia reactiva, puede tener un impacto significativo en el régimen de voltaje en la red eléctrica. En este caso, la regulación automática de tensión y red de motores síncronos se puede realizar sin ningún problema.
Como fuentes de potencia reactiva en grandes subestaciones regionales, a menudo se utilizan motores síncronos especiales de construcción ligera, que funcionan en modo inactivo. Estos motores se llaman compensadores síncronos.
El más difundido y la industria tiene una serie de motores eléctricos SK, producidos para una tensión nominal de 380 — 660 V, diseñados para un funcionamiento normal con un factor de potencia principal igual a 0,8.
Los compensadores síncronos potentes generalmente se instalan en subestaciones regionales, y los motores síncronos se usan con mayor frecuencia para varios accionamientos en la industria (bombas potentes, compresores).
La presencia de pérdidas de energía relativamente grandes en los motores síncronos dificulta su uso en redes con cargas pequeñas. Los cálculos muestran que en este caso los bancos de capacitores estáticos son más adecuados. En principio, el efecto de los capacitores de compensación de derivación en los niveles de voltaje de la red es similar al efecto de los motores síncronos sobreexcitados.
En el artículo se describen más detalles sobre los condensadores. Condensadores estáticos para compensación de potencia reactivadonde se consideran en términos de mejora del factor de potencia.
Hay una serie de esquemas para la automatización de baterías de compensación. Estos dispositivos están disponibles comercialmente completos con capacitores. Uno de esos diagramas se muestra aquí: Diagramas de cableado del banco de capacitores
Cambio de las relaciones de transformación de los transformadores.
Actualmente se producen transformadores de potencia con tensiones de hasta 35 kV para su instalación en redes de distribución apaga el interruptor para conmutar tomas de control en el devanado primario Por lo general, hay 4 ramas de este tipo, además de la principal, lo que permite obtener cinco relaciones de transformación (pasos de voltaje de 0 a + 10%, en la rama principal — + 5% ).
La reorganización de las tomas es la forma más económica de regulación, pero requiere desconectar el transformador de la red y esto provoca una interrupción, aunque sea de corta duración, en el suministro eléctrico de los consumidores, por lo que se utiliza únicamente para la regulación estacional de tensión, es decir, 1-2 veces al año antes de las temporadas de verano e invierno.
Existen varios métodos computacionales y gráficos para seleccionar la relación de transformación más ventajosa.
Consideremos aquí sólo uno de los más simples e ilustrativos. El procedimiento de cálculo es el siguiente:
1. Según PUE, se toman las desviaciones de voltaje permisibles para un usuario (o grupo de usuarios) determinado.
2. Lleve todas las resistencias de la sección considerada del circuito a uno (más a menudo a un alto) voltaje.
3. Conociendo el voltaje al comienzo de la red de alto voltaje, réstele la pérdida total de voltaje reducido al consumidor para los modos de carga requeridos.
Transformadores de potencia equipados con regulador de voltaje en carga (OLTC)… Su ventaja radica en que la regulación se realiza sin desconectar el transformador de la red. Hay una gran cantidad de circuitos con y sin control automático.
La transición de una etapa a otra se realiza por control remoto mediante un accionamiento eléctrico sin interrupción de la corriente de funcionamiento en el circuito de bobinado de alta tensión. Esto se logra cortocircuitando la sección limitadora de corriente regulada (estrangulador).
Los reguladores automáticos son muy convenientes y permiten hasta 30 cambios por día.Los reguladores se configuran de tal manera que tienen una llamada zona muerta, que debe ser un 20 - 40 % más grande que el paso de control. Al mismo tiempo, no deben reaccionar a los cambios de voltaje a corto plazo causados por cortocircuitos remotos, arranque de grandes motores eléctricos, etc.
Se recomienda que el esquema de la subestación se construya de modo que los consumidores con curvas de carga homogéneas y aproximadamente las mismas requisitos de calidad de voltaje.