Metodi e mezzi di regolazione della tensione dei ricevitori elettrici
Per fornire alcuni valori predeterminati di deviazioni di tensione per i ricevitori elettrici, vengono utilizzati i seguenti metodi:
1. Regolazione della tensione nei bus del centro energetico;
2. Variazione della quantità di perdita di tensione negli elementi di rete;
3. Variazione del valore della potenza reattiva trasmessa.
4. Modifica del rapporto di trasformazione dei trasformatori.
Regolazione della tensione sulle sbarre del power center
La regolazione della tensione nel centro di alimentazione (CPU) porta a variazioni di tensione nell'intera rete collegata alla CPU ed è chiamata centralizzata, gli altri metodi di regolazione modificano la tensione in una determinata area e sono chiamati metodi di regolazione della tensione locale. Come elaboratore di reti cittadine può essere considerato bus per la tensione del generatore della centrale termica o sbarre di bassa tensione di cabine distrettuali o cabine ad inserzione profonda. Pertanto, seguono i metodi di regolazione della tensione.
Alla tensione del generatore, viene prodotto automaticamente modificando la corrente di eccitazione dei generatori. Sono consentite deviazioni dalla tensione nominale entro ± 5%. Sul lato di bassa tensione delle sottostazioni regionali, la regolazione viene effettuata utilizzando trasformatori a controllo di carico (OLTC), regolatori lineari (LR) e compensatori sincroni (SK).
Per le diverse esigenze del cliente, i dispositivi di controllo possono essere utilizzati insieme. Tali sistemi sono chiamati regolazione centralizzata della tensione di gruppo.
Di norma, sui bus del processore viene eseguita una controregolazione, ovvero tale regolazione in cui durante le ore di maggior carico, quando anche le perdite di tensione nella rete sono maggiori, la tensione aumenta e durante l'ora di carichi minimi, diminuisce.
I trasformatori con sezionatori di carico consentono un campo di regolazione abbastanza ampio fino a ± 10-12%, e in alcuni casi (trasformatori di tipo TDN con tensione superiore a 110 kV fino al 16% su 9 stadi di regolazione Esistono progetti per la modulazione controllo su carico, ma sono comunque costosi e vengono utilizzati in casi eccezionali con requisiti particolarmente elevati.
Variazione del grado di perdita di tensione negli elementi di rete
La modifica della perdita di tensione negli elementi di rete può essere effettuata modificando la resistenza del circuito, ad esempio modificando la sezione trasversale di fili e cavi, spegnendo o attivando il numero di linee e trasformatori collegati in parallelo (vedere- Funzionamento in parallelo dei trasformatori).
La scelta delle sezioni trasversali dei fili, come è noto, viene effettuata sulla base delle condizioni di riscaldamento, della densità di corrente economica e della perdita di tensione ammissibile, nonché delle condizioni di resistenza meccanica. Il calcolo della rete, in particolare dell'alta tensione, basato sulla perdita di tensione ammissibile, non sempre fornisce deviazioni di tensione normalizzate per i ricevitori elettrici. Ecco perché nel PUE le perdite non sono normalizzate, ma deviazioni di tensione.
La resistenza della rete può essere modificata collegando i condensatori in serie (compensazione capacitiva longitudinale).
La compensazione capacitiva longitudinale è chiamata metodo di regolazione della tensione in cui i condensatori statici sono collegati in serie nella sezione di ciascuna fase della linea per produrre picchi di tensione.
È noto che la reattanza totale di un circuito elettrico è determinata dalla differenza tra resistenza induttiva e capacitiva.
Modificando il valore della capacità dei condensatori inclusi e, di conseguenza, il valore della resistenza capacitiva, è possibile ottenere valori diversi della perdita di tensione nella linea, che equivale al corrispondente aumento di tensione ai terminali dei ricevitori elettrici.
Il collegamento in serie dei condensatori alla rete è consigliato per fattori di bassa potenza nelle reti aeree in cui la perdita di tensione è determinata principalmente dalla sua componente reattiva.
La compensazione longitudinale è particolarmente efficace nelle reti con forti fluttuazioni del carico, poiché la sua azione è completamente automatica e dipende dall'entità della corrente che scorre.
Va inoltre tenuto presente che la compensazione capacitiva longitudinale porta ad un aumento delle correnti di cortocircuito nella rete e può causare sovratensioni risonanti, che richiedono un controllo speciale.
Ai fini della compensazione longitudinale, non è necessario installare condensatori dimensionati per la piena tensione operativa della rete, ma devono essere isolati in modo affidabile da terra.
Vedi anche su questo argomento: Compensazione longitudinale — significato fisico e realizzazione tecnica
Variazione del valore della potenza reattiva trasmessa
La potenza reattiva può essere generata non solo da generatori di centrali elettriche, ma anche da compensatori sincroni e motori elettrici sincroni sovraeccitati, nonché da condensatori statici collegati in parallelo alla rete (compensazione trasversale).
La potenza dei dispositivi di compensazione da installare in rete è determinata dal bilancio di potenza reattiva in un determinato nodo del sistema di alimentazione sulla base di calcoli tecnico-economici.
Motori sincroni e banchi di condensatori, being fonti di energia reattiva, può avere un impatto significativo sul regime di tensione nella rete elettrica. In questo caso, la regolazione automatica della tensione e della rete dei motori sincroni può essere eseguita senza problemi.
Come fonti di potenza reattiva nelle grandi sottostazioni regionali, vengono spesso utilizzati speciali motori sincroni di costruzione leggera, che funzionano in modalità inattiva. Tali motori sono chiamati compensatori sincroni.
Il più diffuso e l'industria ha una serie di motori elettrici SK, prodotti per una tensione nominale di 380 - 660 V, progettati per il normale funzionamento con un fattore di potenza iniziale pari a 0,8.
Potenti compensatori sincroni sono solitamente installati nelle sottostazioni regionali e i motori sincroni sono più spesso utilizzati per vari azionamenti nell'industria (potenti pompe, compressori).
La presenza di perdite di energia relativamente elevate nei motori sincroni ne rende difficile l'utilizzo in reti con piccoli carichi. I calcoli mostrano che in questo caso i banchi di condensatori statici sono più adatti. In linea di principio, l'effetto dei condensatori di compensazione shunt sui livelli di tensione di rete è simile all'effetto dei motori sincroni sovraeccitati.
Maggiori dettagli sui condensatori sono descritti nell'articolo. Condensatori statici per la compensazione della potenza reattivadove sono considerati in termini di miglioramento del fattore di potenza.
Esistono numerosi schemi per l'automazione delle batterie di compensazione. Questi dispositivi sono disponibili in commercio completi di condensatori. Uno di questi diagrammi è mostrato qui: Schemi elettrici della batteria di condensatori
Modifica dei rapporti di trasformazione dei trasformatori
Attualmente vengono prodotti trasformatori di potenza con tensioni fino a 35 kV per l'installazione nelle reti di distribuzione spegne l'interruttore per la commutazione delle prese di comando nell'avvolgimento primario.Di solito ci sono 4 rami di questo tipo, oltre a quello principale, che consente di ottenere cinque rapporti di trasformazione (gradini di tensione da 0 a + 10%, sul ramo principale - + 5% ).
Il riordino dei rubinetti è il modo più economico di regolazione, ma richiede lo scollegamento del trasformatore dalla rete e questo provoca un'interruzione, seppur di breve durata, dell'alimentazione delle utenze, quindi viene utilizzato solo per la regolazione stagionale della tensione, cioè 1-2 volte l'anno prima della stagione estiva e invernale.
Esistono diversi metodi computazionali e grafici per selezionare il rapporto di trasformazione più vantaggioso.
Consideriamo qui solo uno dei più semplici e illustrativi. La procedura di calcolo è la seguente:
1. Secondo PUE, le deviazioni di tensione consentite vengono rilevate per un determinato utente (o gruppo di utenti).
2. Portare tutte le resistenze della sezione considerata del circuito a una (più spesso ad alta) tensione.
3. Conoscendo la tensione all'inizio della rete ad alta tensione, sottrarre da essa la perdita totale di tensione ridotta all'utenza per le modalità di carico richieste.
Trasformatori di potenza dotati di regolatore di tensione sotto carico (OLTC)… Il loro vantaggio sta nel fatto che la regolazione viene effettuata senza disconnettere il trasformatore dalla rete. Esistono numerosi circuiti con e senza controllo automatico.
Il passaggio da uno stadio all'altro viene effettuato tramite telecomando utilizzando un azionamento elettrico senza interruzione della corrente di funzionamento nel circuito di avvolgimento ad alta tensione. Ciò si ottiene cortocircuitando la sezione di limitazione della corrente regolata (induttanza).
I regolatori automatici sono molto convenienti e consentono fino a 30 commutazioni al giorno.I regolatori sono impostati in modo tale da avere una cosiddetta zona morta, che dovrebbe essere maggiore del 20-40% rispetto alla fase di controllo. Allo stesso tempo, non dovrebbero reagire a variazioni di tensione a breve termine causate da cortocircuiti remoti, avviamento di grandi motori elettrici, ecc.
Si consiglia di costruire lo schema della sottostazione in modo tale che i consumatori abbiano curve di carico omogenee e approssimativamente uguali requisiti di qualità della tensione.