Reglajul tensiunii în S.E.N.
Ept33b-3
1. DATE DATE GENER GENERAL ALE E Intr-o reţea electrică tensiunea prezintă variaţii permanente cauzate atât de consumatorii de energie cât şi de reţeaua însăşi. Influenţa consumatorilor asupra nivelului de tensiune se datorează faptului că aceştia îşi modifică permanent sarcina şi prin aceasta modifică circulaţia puterilor active şi reactive din reţea. Variaţiile de tensiune sunt cu atât mai mari, cu cât raportul dintre sarcina maximă şi cea minimă, cerută de consumatori este mai mare. Influenţa reţelei electrice se manifestă prin modificarea tensiunii la bornele generatoarelor din centralele electrice sau la barele staţiilor de transformare, prin materialul conductor din care sunt confecţionate liniile electrice şi prin distanţa la care se racordează consumatorii. ând â nd aces aceste te varia ariaţiţiii în rapo raport rt cu tens tensiu iune neaa nomi nomina nală lă sunt sunt mari mari,, func funcţiţion onar area ea consumatorilor se înrăutăţeşte. !eceptoarele de energie electrică îşi modifică mult caracteristicile în funcţie de tensiune. "e exemplu, dacă tensiunea de alimentare a unei surse de lumină # U x $ este mai mică decâ decâtt tens tensiun iunea ea nomin nominal ală, ă, fluxu fluxull lumin luminos os al aces aceste teia ia va scăd scădea ea conf confor orm m rela relaţiţiei ei 3.6 U x Φ = x care arată că pentru o scădere cu %& a tensiunii faţă de tensiunea Φn U n nominală, fluxul luminos se reduce cu aproape '(&. "acă tensiunea de alimentare creşte, atunci durata de funcţionare a sursei de lumină 14 U x Dn scade conform relaţiei = D , care arată că pentru o creştere de %& a tensiunii de U x n alimentare faţă de tensiunea nominală, durata de funcţionare se reduce la )umătate. *limentarea motoarelor asincrone cu tensiuni diferite faţă de tensiunea nominală, modifică 2 U x C x cuplul cuplul activ al acestora acestora conform conform relaţiei = C , care arată că pentru o scădere a U n n tensiunii de alimentare cu '+& faţă de tensiunea nominală, cuplul activ va scădea cu '(&. In plus, rotoarele maşinilor capătă alunecări şi se încălzesc. "acă tensiunea de alimentare este mai mare decât tensiunea nominală, fluxul în circuitele magn magnet etic icee ale ale maşi maşini nilo lorr elec electr tric icee creş creşte te şi, şi, ca urma urmare re,, cres crescc pier pierde deril rile e creş creşte tere reaa pierderilor conduce la supraîncălzirea materialului, ceea ce determină solicitări termice ale izolaţiei. "in cele arătate rezultă că pentru funcţionarea în bune condiţiuni a consumatorilor trebuie să se asigure, în afară de frecvenţa normală constantă, o tensiune reglabilă, în )urul valorii nominale. Menţinere Menţinerea a frecvenţe frecvenţeii şi reglarea reglarea tensiunii tensiunii în limite normale constituie constituie elemente elemente fundamentale ale oricărui sistem electric.
recvenţa are aceeaşi valoare în toate punctele sistemului electric şi depinde în mod direct de puterea activă. %
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
ivelul frecvenţei arată ec/ilibrul între puterea activă produsă şi puterea activă consumată şi de aceea, menţinerea ei se realizează centralizat de către dispecerii sistemului prin comenzi centralizate. 0pre deosebire de frecvenţă, tensiunea nu are o singură valoare în tot sistemul electric, deoarece în impedanţele reţelelor electrice se produc căderi de tensiune. *cestea sunt cu atât mai mari cu cât impedanţele reţelei şi puterile ve/iculate sunt mai mari. a urmare, în nodurile sistemului tensiunile pot fi diferite. 1enţinerea unui anumit nivel al tensiunii constituie o problemă a fiecărui sector de reţea şi se poate asigura prin folosirea unor mi)loace de reglare. In general, factorul principal care influenţează nivelul tensiunilor îl constituie ec/ilibrul între puterea reactivă produsă de surse şi preluarea acesteia de către consumatori.
2. CADEREA DE TENSIUNE E ! LINIE ELECTRICA TRI"A#ATA 0e consideră cazul unei linii de rezistenţă R şi reactanţă X alimentată de la un capăt. iind cunoscute tensiunea U 2, curentul I 2 şi factorul de putere cosϕ2 #fig.'$, se cere să se determine căderea de tensiune pe linie.
Figura 1
3ntrucât reţeaua funcţionează în regim simetric, căderea de tensiune pe linie va fi determinată numai de căderea de tensiune în conductorul fazei şi este dată de diferenţa ∆U = U 1 −U 2
In diagrama vectorială #fig.2$ căderea de tensiune ∆U este rezultată din căderea de tensiune în rezistenţa R şi în reactanţa X .
Figura 2
4roiecţia pe axa orizontală a căderii de tensiune ∆U , notată cu ∆U L, se numeşte cădere de tensiune longitudinală, iar proiecţia pe verticală notată cu ∆U T se numeşte cădere de tensiune transversală. 5
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
ăderile de tensiune longitudinală şi transversală pot fi exprimate în funcţie de căderile de tensiune în rezistenţă şi reactanţă după cum urmează6 ad = ab cosϕ 2
+ bc sin ϕ 2
cd = bc cosϕ 2
− ab sin ϕ 2
sau ∆U L = RI 2
cosϕ 2
+ XI 2 sin ϕ 2
∆U T = − RI 2 sin ϕ 2 + XI 2
cosϕ 2
sau ∆U L = RI a + XI r ∆U T = XI a − RI r
unde6 I a şi I r reprezintă componenta activă respectiv, reactivă a curentului I 2.
!ezultă relaţia căderii de tensiune ∆U = ∆U L + ∆U T . ăderea de tensiune pe fază poate fi exprimată în funcţie de puterile pe fază I a = ∆U L =
P f U 2 f
P f R + Q f X U 2 f
;
I r =
Q f U 2
; ∆U T =
!ezultă prin înlocuire,
f
Pf X − RQ f U 2 f
3. ARA$ETRII TE%NICI DE CALITATE AI ENERGIEI ELECTRICE 3.1. "&e'(en)a în SEN 3.1.1. recvenţa nominală a 07 este de %+ 8z. 9imitele normate de variaţie a frecvenţei în funcţionare sunt de :(,% ; %+,% 8z timp de (%& din săptămână. 3.1.2. recvenţa normată de funcţionare în 07 trebuie să se încadreze în limitele :(,( ; %+,' 8z timp (+& din săptămână. recvenţele de consemn sunt :(.(%, %+.++ şi %+.+% 8z. 3.1.3. recvenţa normată de funcţionare în 07 trebuie să se încadreze în limitele :(,<% ; %+,2% 8z timp de ((& din săptămână. 3.1.*. recvenţa 07 poate creşte până la %2 8z sau poate scădea până la :<,% 8z în condiţii excepţionale. 3.1.+. 9a funcţionarea interconectată cu alte sisteme, în cazul declanşării celui mai mare grup generator din interconexiune, nu au condiţii de acţionare automatizările "*0, iar frecvenţa revine la o valoare cvasistaţionară aflată în limitele normale definite în paragraful =.'.'., prin utilizarea rezervei de reglaj primar şi a rezervei „minut”. <
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
3.2. Tensiunea în RET 3.2.1. Valorile nominale ale tensiunii în !7> sunt <%+ ?V, :++ ?V, 22+ ?V şi ''+ ?V. 3.2.2. Valorile considerate normale ale tensiunii şi asigurate (%& din săptămână sunt următoarele6 a. în orice punct al reelei electrice de <%+ ?V mar)a de variaţie a tensiunii este între6 <=% ?V şi <5% ?V b. în orice punct al reelei electrice de :++ ?V mar)a de variaţie a tensiunii este între6 =@+ ?V şi :2+ ?V c. în orice punct al reelei electrice de 22+ ?V mar)a de variaţie a tensiunii este între6 '(@ ?V şi 2:2 ?V d. în orice punct al reelei electrice de ''+ ?V mar)a de variaţie a tensiunii este între6 (( ?V şi '2= ?V.
3.2.3. In condiţii de !uncionare pertur"at# tensiunea minimă în reelele electrice de :++ ?V poate varia până la ;'+&, iar cea maximă până la A'+& din tensiunea nominală, pe o durată de maximum '% minute.
*. REGLAREA TENSIUNII IN RE,ELELE ELECTRICE *.1. Date gene&ale 1enţinerea tensiunilor în limitele admisibile în toate nodurile sistemului nu poate fi realizată decât prin combinarea regla)ului centralizat cu regla)ul local al tensiunilor. !egla)ul centralizat are rolul de a menţine un anumit nivel al tensiunilor în reţea, iar regla)ul local are rolul de a uniformiza tensiunile în diferite puncte ale reţelei, readucându-le în limitele stabilite. !egla)ul centralizat constă în reglarea tensiunilor la bornele generatoarelor prin variaţia curentului de excitaţie. *cest regla) se face automat cât şi manual. !egla)ul automat are rolul de a menţine tensiunile aproximativ constante la bornele generatoarelor, indiferent de variaţia sarcinilor, iar regla)ul manual permite creşterea sau descreşterea tensiunilor la bornele generatoarelor în funcţie de graficul de sarcini al sistemului. In condiţiile menţinerii aproximativ constante a tensiunilor la bornele generatoarelor, variaţia puterii reactive în sistem provoacă o variaţie a tensiunilor pe barele nodurilor de reţea. *sigurarea unui anumit nivel al tensiunilor cu a)utorul regla)ului centralizat este necesară, dar nu suficientă pentru asigurarea tensiunilor admisibile în toate punctele sistemului. 7ste posibil ca nivelul mediu al tensiunilor să fie acceptabil, însă tensiunile în diferite zone să fie diferite, unele mai mari şi altele mai mici decât tensiunile admisibile. 0e impune introducerea regla)ului local pentru obţinerea unor tensiuni în limite admisibile în toate punctele reţelei electrice. @
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
1etoda de bază pentru realizarea regla)ului local constă în utilizarea transformatoarelor şi autotransformatoarelor cu prize, care permit modificarea rapoartelor de transformare în anumite limite. 4rin alegerea corectă a prizei de lucru a transformatoarelor conectate în diferite puncte ale reţelei este posibil să se obţină tensiuni în limite admisibile #fig.=$. In scopul limitării pierderilor de tensiune în reţea sunt utilizate mai multe metode PR + QX 7xaminând expresia componentei longitudinale a căderii de tensiune ∆U = U
şi evaluând termenii $R şi %X se constată că cel de-al doilea termen %X are un rol principal în mărirea pierderii de tensiune.
Figura &
!educerea căderilor de tensiune în reţea se poate obţine deci prin micşorarea sau compensarea puterii reactive % şi a reactanţei inductive X . ompensarea puterii reactive prin instalarea compensatoarelor sincrone sau a condensatorului în punctele de consum are ca efect reducerea circulaţiei de putere reactivă pe linii şi deci reducerea căderilor de tensiune. *stfel, instalarea unui compensator ' pe barele consumatorului ( ' va avea ca efect descărcarea liniilor )( şi )*+*( de putere reactivă #transportată pentru consumatorul '$ şi, în consecinţă tensiunea punctului ( va creşte, apropiindu-se de tensiunile punctelor * şi * #vezi fig.=$. ompensarea reactanţelor inductive ale reţelei poate fi făcută prin introducerea unor condensatoare, adică a unor reactanţe capacitive în serie cu liniile. ăderile de tensiune cu reactanţele compensate vor fi determinate în special de termenul $R , care are în general valori reduse. *ceastă metodă se utilizează numai în cazuri speciale pentru compensarea unor linii foarte lungi.
*.2. Reglajul tensiunil& !egla)ul tensiunilor se realizează cu a)utorul transformatoarelor cu prize reglabile sub sarcină sau în gol. !eglarea tensiunii se face în trepte prin variaţia raportului de transformare, adică prin modificarea numărului de spire din înfăşurarea cu tensiune mai înaltă. 4entru a (
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
exemplifica mecanismul reglării, se consideră transformatorul coborâtor din fig.:, care este prevăzut cu trei prize de reglare pe partea primară, asigurând o variaţie a tensiunii pe partea secundară de ±%&. 4entru un astfel de transformator se poate scrie că N 2 , U2
în care 6
≈
U1
U 2 este tensiunea obţinută la bornele secundare
U ' este tensiunea la bornele înfăşurării primare a
Figura -
transformatorului , ' este numărul de spire al înfăşurării primare, care poate fi variat , 2 este numărul de spire al înfăşurării secundare, care este fix.
4rin creşterea numărului de spire , ', din înfăşurarea primară, la deplasarea comutatorului de prize, de pe priza mediană 2 pe priza =, se obţine în secundar o tensiune cu %& mai mică decât cea corespunzătoare prizei mediane. Invers, dacă se reduce numărul de spire , ', din înfăşurarea primară, prin deplasarea comutatorului de pe priza mediană 2 pe priza ', atunci tensiunea în secundar creşte cu %& în raport cu cea corespunzătoare prizei mediane. !eglarea raportului de transformare se poate face în gol sau în sarcină. Variaţia tensiunii secundare la transformatoare cu reglare în gol impune deconectarea de la reţea. Schimbarea sub sarcină a raportului de transformare este prevăzută pentru transformatoarele şi autotransformatoarele de I> şi I> în care circulaţia de putere reactivă, prezintă variaţii mari în timpul zilei respectiv pentru . 9a > şi *> de I> şi I> regla)ul de tensiune se folosesc comutatoare de regla) sub sarcină montate în aceeaşi cuvă . *cest sistem mai este denumit reglarea directă şi presupune ca pe lângă înfăşurarea de înaltă tensiune să se prevadă o înfăşurare de regla) ale cărei prize sunt legate la selectorul comutatorului de ploturi. Bn caz particular al reglării directe este cel al montării comutatorului de ploturi pe partea de nul a înfăşurării de înaltă tensiune #la transformatoarele de 2%+ 1V* :++?V$ sau pe nulul autotransformatoarelor de 2++ 1V*22='C'2'C'+ ?V şi *> :++ 1V* :++C2='C22 ?V de exemplu$. 3n fig. % este prezentată sc/ema de regla) folosită la *> 2++ 1V* 2='C'2'C'+,% ?V. omutatorul este constituit din selector cu care se selectează priza necesară, ruptorul care permite trecerea selectorului de la un plot la altul fără întrerupere curentului, şi inversorul , cu care se realizează inversarea /en/ului de parcurgere a înfăşurărilor de regla) pentru a realiza pla)a de regla) ± '2x',2% & din tensiunea nominală . 4lotul '= corespunde raportului de transformare nominal 2='C'2'C'+,% ?V, plotul ' raportului de transformare maxim 25%.%C'2' C'+.% ?V, iar pe plotul 2% raportului de transformare minim '(5.% C'2'C'+.% ?V '+
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
"in datele prezentate rezultă că o variaţie de ± '%& a tensiunilor în reţeaua de 22+ ?V tensiunile pe partea de ''+ ?V şi '+.% ?V sunt constante. *utotransformatorul funcţionează ca urmare cu !lux con/tant. Borna231 kV
Borna 121 kV
Ruptor
n"as#rarea e !T
Trecere i'o%at orn#ti
a
c
b
a 4
b
4
2 4
14
10
12
5
3
1
23
)e%ecto r
13
* +
2 1 3 5
25
2
88 Re'.e (otentia%i' are
c
Re'istente e %iitare
6
!n"as#ra re e re$%a&
!n"/#rarea e 121 kV
b
a
11
Selector
Tertiar
,a sectia !!-a
P%aca se%ector
,a sectia !!-a
N
Figura 0
omutarea de pe un plot pe altul se realizează prin mecanismul de comandă care realizează următoarele succesiuni6 la comanda de trecere de pe plotul ', pe plotul 2 ,de exemplu, ruptorul face în prima secvenţă rotirea prin care se introduce prima rezistenţă de limitare a la acest moment selectorul începe să părăsească plotul ' şi îşi termină mişcarea când contactele ruptorului înseriază cele două rezistente a i ." limitând valoarea curentului care este debitat de spirele aferente porţiunii înfăşurării de regla) dintre ploturile ' şi 2 după acest moment selectorul trece pe plotul 2 şi apoi întrerupe legătura la plotul ' ruptorul cu contactele rămâne numai cu rezistenţa b atâta timp cât selectorul are nevoie pentru a-şi face contact ferm cu plotul 2 şi îşi termină cursa prin scoaterea din circuit a rezistenţei " 3n sc/ema prezentată pentru înfăşurarea de regla) este prote)ată contra supratensiunilor atmosferice prin descărcătoare cu rezistenţă variabilă., montate ca în fig.%. 3n anumite cazuri se utilizează reglarea indirectă . *cest sistem presupune existenţa unor transformatoare şi autotransformatoare auxiliare con/tituite fie în aceeşi cuvă #caz mai rar$ fie în cuve separate. "eşi aparent acest sistem evită regla)ul direct în înfăşurările de înaltă tensiune sistemul implică, miezuri şi înfăşurări suplimentare. 0istemul a fost dezvoltat în trecut datorită ''
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
următoarelor considerente 6 - lipsa unor comutatore de ploturi sub sarcină capabile să lucreze la tensiuni înalte - necesitatea de a face un regla) longo-transversal. - posibilitatea de a lucra cu agregatul pe raport fix în cazul producerii unui defect la comutator - posibilitatea de realizare a unor componente de greutate mai redusă #deşi greutatea ansamblului este mult mai mare decât a unei unităţi compacte$, care să uşureze transportul. 0istemul este întâlnit la 6 - *> :++ 1V* :++C2='C22 ?V de construcţie 7lectroputere existente în număr foarte mare în sistemul energetic românesc - *> :++ 1V* :++C2='C22 ?V de construcţie rusească care au funcţionat la staţiile de :++ ?V 4orţile de ier şi 9uduş. *ceste autotransformatoare sunt executate din 2 cuve6 - Bnitatea principală #B4$ cu raport de transformare fix :++C2=' ?V de 22+ ?V prin adăugarea a unor tensiuni reglabile în 2% de trepte6 nominal şi până la ± '% & In fig.5 este prezentată sc/ema de realizarea acestei concepţii la *> :++ 1V* 7lectroputere :++C2='C22 ?V.
Figura
u ansamblul *> :++ 1V* se poate realiza 6 - regla) longitudinal #când tensiunile :++ şi 22+ ?V sunt în fază$ - regla) mixt longitudinal ; transversal când apare un decala) de fază între tensiunile :++ şi 22+ ?V într-un sens sau în altul.
'2
Reglajul tensiunii în S.E.N.
Ept33b-3
Reglaj lngituinal
*re rolul de a regla tensiunile la valoarea dorită fie pe partea de 22+ ?V, fie pe partea de :++ ?V, fără a introduce un ung/i de defaza). In fig.5 comutatorul de ploturi se află pe plotul ', tensiunea de 22 ?V a înfăşurării terţiare este aplicată în întregime secundarului transformatorului de regla). 4e această poziţie puterea necesară pentru excitarea transformatorului de regla) este de 5+ 1V*. 4uterea absorbită de )T din reţeaua de :++ ?V #presupunând că )T funcţionează la puterea nominală$ se repartizează astfel6 între bornele )' ; )2 rezultă o putere de :++ 1V*, între bornele )2 ; )=, o putere de =:+ 1V*, iar între bornele a' ; a2, o putere de 5+ 1V* care prin secundarul transformatorului de regla) este transferată în primarul transformatorului de regla), această putere adăugându-se la puterea de =:+ 1V*, care circulă dinspre priza fixă a )T principal. 9a borna ): se obţine tensiunea maximă de 25%, 5% ?V, corespunzătoare funcţionării )T în gol. omutând comutatorul )T regla) de pe plotul ' spre plotul '=, tensiunea aplicată secundarului transformatorului de regla) se micşorează. In acest mod se reduce şi puterea necesară pentru excitarea secundarului transformatorului de regla) şi deci şi tensiunea adiţională indusă în primarul transformatorului de regla). 4e plotul '=, tensiunea aplicată secundarului transformatorului de regla) şi deci şi tensiunea indusă în primarul transformatorului de regla) devine zero. 9a borna ): se obţine tensiunea de 2=' ?V. 4e acest plot puterea transferată de către înfăşurarea terţiară este zero şi întreaga putere primită din reţeaua de :++ ?V va trece numai dinspre borna *= spre borna *:. "acă se doreşte în continuare reducerea tensiunii în reţeaua de 22+ ?V se trece comutatorul pe plotul ': #ec/ivalent cu plotul ' la )T regla)$, iar comutatorul ' #aflat pe a doua extremitate a înfăşurării secundare a transformatorului de regla)$ va trece de pe poziţia #A$ pe poziţia #-$. *ceasta va duce la inversarea completă a sensului tensiunii aplicată secundarului transformatorului de regla) şi deci la dezexcitarea înfăşurării primare a acestuia. >ensiunea indusă în primar se scade din tensiunea secundarului )T principal. >recând comutatorul )T regla) pe plotul 2%#'=$ se obţine poziţia extremă pentru tensiunea minimă în reţeaua de 22+ ?V, corespunzătoare unui transfer de putere de 5+ 1V*. *ceastă putere este preluată de transformatorul de regla) şi indusă prin înfăşurarea terţiară în înfăşurarea )T principal #fig.<$. >ensiunea în 22+ ?V scade la '(5, =% ?V.
'=
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
Figura 3
In fig.@ sunt prezentate bilanţurile de putere pe cele = poziţii ale omutatorului, descrise mai sus.
Figura 4
"upă cum se observă din bilanţul puterilor, pe plotul 2% )T este limitat la o absorbţie de =:+ 1V* din reţeaua de :++ ?V, înfăşurarea de 22+ ?V fiind încărcată la putere nominală. 0e menţionează însă că puterea transferată prin intermediul transformatorului de regla), este de natură reactivă.
Reglaj transversal
"e remarcat faptul că aceste tipuri de autotransformatoare au fost proiectate cu scopul folosirii lor ca mi)loc de diri)are a !luxurilor de putere activ#. 3n acest scop sc/imbând succesiunea conexiunilor între bornele de ieşire ale terţiarului B4 şi ale intr#rilor în B!, tensiunile la ieşire ale unităţii de regla) la bornele * = *: sunt decalate faţă de componenta transmisă la * 2 cu A sau minus =+ ° reglarea tensiunii în acest caz conduce simultan la reglarea ung/iului între tensiunile primare şi cele secundare.
+. $A/INI /I AARATE ELECTRICE R!DUC0T!ARE SAU C!NSU$AT!ARE DE UTERE REACTI0 ':
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
*cestea reprezintă instalaţii pentru reglarea descentralizată a tensiunii, care se pot utiliza în cazul unui deficit sau al unui exces de putere reactivă, atât în întregul sistem, cât şi local. 7le se pot împărţi în următoarele categorii6 - generatoare de curent alternativ, motoare sincrone - compensatoare sincrone şi asincrone - compensatoare statice ; baterii de condensatoare şi bobine de reactanţă. In cele ce urmează se vor face referiri numai asupra compensatoarelor rotative sincrone, a bateriilor de condensatoare şi a bobinelor de reactanţă. Compensatoarele sincrone sunt maşini electrice producătoare sau consumatoare de putere reactivă, conform regimului de excitaţie, care nu furnizează reţelei nici o putere activă. ând curentul de excitaţie este mai mare decât curentul de excitaţie la mersul în gol, acestea funcţionează în regim supraexcitat fiind generatoare de putere reactivă #se comportă ca nişte condensatoare$, când funcţioneaă subexcitate , adică cu curent de excitaţie mai mic decât cel de mers în gol, ele absorb de la reţea putere reactivă #se comportă ca nişte bobine de reactanţă$. ompensatoarele sincrone se instalează în staţiile mari de transformare cu un consum de putere reactivă important. Variaţia puterii reactive a unui compensator sincron în funcţie de curentul de excitaţie este prezentată în fig.( 0egmentul OA , reprezintă curentul de excitaţie la mersul în gol, la tensiunea nominală a reţelei, iar segmentul OC corespunde curentului maxim de excitaţie în regim supraexcitat, când compensatorul sincron debitează o putere reactivă %( . 7xcitaţia minimă admisibilă este reprezentată prin segmentul OE , căruia îi corespunde o putere inductivă D i #absorbită$.
Figura 5
4uterea reactivă a unui compensator sincron în regim supraexcitat este limitată numai de încălzire, în timp ce funcţionarea subexcitat este limitată de menţinerea stabilităţii. *vanta)ele utilizării compensatoarelor sincrone constau în posibilitatea reglării automate a tensiunilor între limite mari cu variaţii fine ale acestora, în creşterea stabilităţii statice şi dinamice şi, ceea ce este cel mai important, în îmbunătăţirea balanţei generale a puterilor reactive a sistemului. Condensatoarele statice constituie cea mai economică măsură pentru îmbunătăţirea de puteri reactive ale sistemului electric. 7le sunt constituite în baterii montate în stea sau în triung/i #fig.'+$, capabile să compenseze total sau parţial căderea de tensiune în reţeaua de transport. >otodată, ele sunt utilizate pentru îmbunătăţirea factorului de putere al consumatorilor, fiind conectate fie '%
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
la bornele aparatelor de utilizare, fie la barele posturilor de transformare din reţeaua de distribuţie.
Figura 16
Bltima dispoziţie este adesea de preferat, deoarece permite concentrarea în acelaşi nod a unui număr important de baterii care pot fi exploatate mai uşor, pentru satisfacerea nevoilor de reglare a tensiunii. Btilizarea condensatoarelor statice reglabile şi, în special, cele deconectabile, permite să se varieze tensiunea locală şi, de aceea, constituie un mi)loc eficient pentru reglarea locală a tensiunii în zonele cu deficit de putere reactivă.
!obinele de reactanţă
0unt întrebuinţate pentru a absorbi puterea reactivă debitată la orele de încărcare redusă a liniilor lungi de foarte înaltă tensiune sau a reţelelor importante de cabluri. In afara reglării tensiunii, ele permit punerea sub tensiune a unei linii lungi sau a unui cablu în gol, fără a produce o absorbţie importantă de putere reactivă. 0pre exemplu, se consideră o linie lungă #fig.''$ care trebuie menţinută sub tensiune din staţia de plecare ) , întrerupătorul din staţia E fiind deconectat. ând se înc/ide întrerupătorul I maşinile generatoare din staţia ) trebuie să absoarbă puterea reactivă produsă de capacitatea liniei. "acă se conectează în prealabil la linie o bobină de inductanţă X în capătul dinspre staţia *, aceasta absoarbe puterea reactivă produsă de linie, conectarea întrerupătorului I nu va fi însoţită de nici un şoc pentru generatoare. In plus, nici tensiunea la capătul *, nu atinge valori periculoase pentru izolaţia liniei şi aparata). )
Figura 11
In cazul staţiilor de :++ ?V cu bobina conectată direct la bare, când liniile de sistem sunt slab încărcate, nivelul tensiunii pe barele staţiei are tendinţa de creştere datorită capacităţii acestora. In astfel de cazuri este necesară conectarea bobinei pentru a reduce efectul capacităţii. '5
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
ând liniile sunt puternic încărcate, tensiunea pe barele staţiei scade. In aceste cazuri, dacă bobina este în funcţiune, trebuie ca aceasta să fie deconectată prin dispariţia consumului de putere reactivă al bobinei, tensiunea pe barele staţiei creşte. onectarea sau deconectarea bobinei în funcţie de valoarea tensiunii se poate face manual sau automat prin automatica de tensiune. *ceasta este realizată cu relee statice de tensiune, #unul maximal şi altul minimal$ cu temporizare de '+ sec. !eleul maximal reglat la :'% ?V comandă cu temporizare conectarea întrerupătorului bobinei în cazul în care tensiunea pe toate trei fazele depăşeşte valoarea reglată. !eleul de tensiune minimă, reglat la =@: ?V, comandă deconectarea întrerupătorului bobinei cu aceeaşi temporizare, în cazul în care tensiunea pe bare pe toate cele trei faze scade sub valoarea reglată. "upă executarea comenzii de conectareCdeconectare sau după acţionarea oricărei protecţii, automatica este blocată, anularea bloca)ului fiind efectuată de personalul de exploatare.
. EC%IALENTUL ENERGETIC AL UTERII REACTIE >ransportul de putere electrică aparentă pe linii se produce cu pierderi de putere #ca şi de tensiune$, datorită rezistenţei active a liniilor. "eterminarea pierderii de putere se obţine, în cazul liniilor trifazate, cu relaţia6 ∆ P = 3 RI 2 , în care R este rezistenţa activă în Ω a unui conductor şi I curentul în amperi. *ceastă pierdere de putere poate fi considerată ca provenind, o parte din transportul puterii active, iar cealaltă parte din transportul puterii reactive. 3n cazul când se micşorează consumul de putere reactivă, prin ridicarea factorului de putere #prin compensare$, se micşorează şi pierderea de putere activă ce revenea pentru transportul părţii respective de putere reactivă suprimată. 4entru a aprecia eficacitatea compensării puterii reactive, este necesar să se determine cu cât se reduc pierderile de putere activă, atunci când se compensează o parte din puterea reactivă transportată pe linie. In acest scop se compară pierderea de putere activă pe o linie necompensată 2
∆ P = 1 ∆Qk
P
+Q 2
U
2
R cu
pierderea de putere activă pe o linie pe care s-a compensat o parte
din puterea reactivă, ∆ P 2
=
P 2
− 4Q − ∆ Qk 3
U 2
2
R
!educerea pierderilor de putere activă în urma compensării unei părţi reactivă va fi dată de relaţia
∆ P k = ∆ P 1 − ∆ P 2 =
2Q − ∆Qk ∆Qk 2
U
∆Qk
din puterea
R
în care6 % este puterea reactivă totală #înainte de compensare U ; tensiunea între faze. oeficientul
C =
∆ P k ∆Qk
=
2Q − ∆Qk U
2
R
FGHCGvar se numeşte echivalentul energetic al
puterii reactive.
u cât coeficientul ( este mai mare, cu atât reducerea pierderilor active mai mare şi deci introducerea compensării este mai necesară.
∆ P k = C ∆Qk
este '<
Ept33b-3 otând cu
Reglajul tensiunii în S.E.N. C e
=
2Q U
R , 2
relaţia coeficientului ( devine
C = C e 41 −
∆Qk
2Q
3
In cazul când nu este compensată nici o parte din puterea reactivă, adică ∆Q = 0 , coeficientul ( capătă valoarea maximă, C a5 = C e , ceea ce arată că este necesară compensarea, iar eficacitatea ei este maximă. k
In cazul când este compensată întreaga putere reactivă, adică capătă valoarea minimă,
C in
=
1 2
compensării. Valoarea maximă a coeficientului
C e ,
∆Qk = 0 ,
coeficientul (
ceea ce arată că în acest caz dispare necesitatea
C a5
= C e
poartă numele de echivalent economic al
puterii reactive.
. $!DUL DE ACTI!NARE A ERS!NALULUI DE SERIRE !ERATIA DIN STATII .1. S'pul !egla)ul tensiunii şi al circuitelor de putere reactivă trebuie să se realizeze astfel încât6 a$ să se respecte reglementările în vigoare cu privire la tensiunile admisibile în sistemul energetic, ţinând cont de necesitatea corelării între valorile de exploatare şi caracteristicile constructive ale ec/ipamentelor utilizatoare, producătoare şi transportatoare de energie electrică b$ să se menţină stabilitatea de funcţionare a 07 c$ să se creeze condiţiile de regim care să permită în condiţii de eficienţă maximă utilizarea resurselor sistemului #ex6 capacitatea de producţie de putere activă şi reactivă, capacitatea de transport a ec/ipamentelor din reţea$ d$ să se reducă pierderile te/nice de energie în !7> #07$. .2. &g&a4a&ea tensiunil& în SEN 9imitele admisibile de lungă durată în reţeaua de înaltă tensiune sunt cele prevăzute la pct. : #codul te/nic al !7>$. In cazul existenţei unor ec/ipamente cu restricţii de regim deosebite, se vor respecta aceste restricţii. In staţiile din zone cu un grad ridicat de poluare şi în condiţii speciale de umiditate #ceaţă, ploaie, lapoviţă etc.$ se va funcţiona cu un nivel de tensiune mai scăzut pentru a se evita apariţia conturnărilor. 4entru aceste instalaţii, valorile tensiunii se stabilesc prin instrucţiuni speciale pentru fiecare obiectiv.
"n situaţii speciale
0e admite funcţionarea de scurtă durată #până la 2+ minute$ cu următoarele valori maxime6 a$ în statiile în care sunt conectate #auto$ transformatoare6 - '=% ?V în reţelele de ''+ ?V - 255 ?V în reţelele de 22+ ?V '@
Reglajul tensiunii în S.E.N.
Ept33b-3
:52 ?V în reţelele de :++ ?V @5% ?V în reţelele de <%+ ?V b$ în staţiile în care sunt conectate bobine de compensare, condensatoare de cupla), transformatoare de tensiune inductive şi capacitive, transformatoare de curent şi aparate de comutaţie şi nu sunt conectate #auto$ transformatoare6 - ':' ?V în reţelele de ''+ ?V - 2<@ ?V în reţelele de 22+ ?V - :<+ ?V în reţelele de :++ ?V - @5% ?V în reţelele de <%+ ?V uncţionarea în zona tensiunilor maxime admisibile de scurtă durată nu trebuie să depăşească %+ cazuri în timp de un an, iar intervalul de două solicitări succesive sa fie de minim o oră. uncţionarea în această bandă se va înregistra, iar dacă durata funcţionării depăşeşte un minut, se va contabiliza în contul celor %+ de cazuri anuale. In reţeaua de înaltă tensiune #''+-<%+ ?V$ se stabilesc puncte de control al nivelului de tensiune, pentru care centrele de dispecer stabilesc benzile de tensiune de funcţionare admise, benzile de funcţionare economice şi limitele de sacrificiu. Eenzile de tensiune de funcţionare economică se stabilesc pentru perioade caracteristice #vară, iarnă$ odată cu sc/emele normale de funcţionare, de către6 - "7 pentru reţeaua de :++ ?V şi reţelele buclate de 22+ ?V - "7> pentru reţele radiale de 22+ ?V şi reţelele buclate de ''+ ?V. -
.3. Reglajul tensiunii 9a orele de vârf de sarcină, tensiunea în punctele de control se va menţine la limita superioară a benzii programate #căderile de tensiune pe linii sunt mai mari$, iar în orele de gol se va menţine la limita inferioară a benzii programate #căderile de tensiune pe linii sunt mai mici$. .*. Reglajul tensiunii la (5&6ul e sea&7 0e realizează în ordine, următoarele măsuri6 - conectarea bateriilor de condensatoare cu toate treptele - supraexcitarea compensatoarelor sincrone - deconectarea bobinelor de reactanţă, dacă siguranţa de funcţionare a ec/ipamentelor nu este periclitată se va evita deconectarea bobinelor care au rolul de a menţine în regim inductiv grupurile din centrale, care funcţionează în zone de reţea cu excedent de putere reactivă #ex6 o bobină din staţia de :++ ?V ernavodă$ şi cele care evită salturi periculoase de tensiune în cazul declanşării la un capăt a unor linii lungi de :++ ?V - coborârea tensiunilor la valorile minime ale benzii programate la consumatori - comutarea ploturilor la transformatoarele şi autotransformatoarele din !7>. .+. De6i'it gene&al e pute&e &ea'ti(7 în siste4 7ste situaţia în care utilizarea măsurilor de mai sus nu este suficientă, tensiunile ma)orităţii nodurilor rămânând sub valorile admisibile de lungă durată. omutarea prizelor la transformatoare şi autotransformatoare în sensul creşterii tensiunii secundare nu este recomandabilă, deoarece conduce la agravarea deficitului de putere '(
Ept33b-3
Reglajul tensiunii în S.E.N.
reactivă, prin scăderea puterii generate de liniile de înaltă tensiune, odată cu scăderea tensiunii lor de funcţionare, prin creşterea pierderilor de putere şi prin blocarea suplimentară a puterii reactive în centralele electrice, datorită scăderii tensiunii la bornele generatoarelor. 0e recomandă scăderea tensiunii pe medie şi )oasă tensiune, în special în zonele fără baterii de condensatoare statice. 0e obţine astfel o creştere a nivelului tensiunii în reţelele de înaltă tensiune, care are ca efect creşterea producţiei de putere reactivă şi scăderea pierderilor de putere activă şi reactivă. In cazul în care tensiunile a)ung totuşi la nivelul tensiunilor convenite ca tensiuni de sacrificiu#
@% ?V în reţelele de ''+ ?V '@+ ?V în reţelele de 22+ ?V =5+ ?V în reţelele de :++ ?V în conformitate cu instrucţiunile elaborate în acest scop, se trece la deconectarea consumatorilor, până la redresarea nivelului de tensiune. -
.. Reglajul tensiunii în glul e napte 0e iau, în ordine, următoarele măsuri6 - se descarcă compensatoarele sincrone - se deconectează bateriile de condensatoare - se conectează bobinele de reactanţă - se trec în regim de consum de putere reactivă compensatoarele sincrone - se deconectează liniile de 22+ ?V şi de :++ ?V care nu periclitează funcţionarea 07 - se comută ploturile la #auto$ transformatoare.
.. E8'eent e pute&e &ea'ti(7 în siste4 7ste situaţia în care toate generatoarele funcţionează la valoarea minimă a puterii reactive permise de condiţiile de stabilitate toate compensatoarele sincrone sunt încărcate la maxim în regim subexcitat, toate bateriile de condensatoare sunt deconectate şi cu toate acestea, tensiunile ma)orităţii nodurilor sunt peste valorile maxime admisibile. 0e deconectează liniile de înaltă tensiune slab încărcate care nu periclitează siguranţa de funcţionare a 07.
.9. U&47&i&ea ni(elului e tensiune ivelul de tensiune va fi urmărit în mod continuu de personalul de servire operativă din staţii şi va raporta dispecerului dacă tensiunea iese din banda programată sau admisibilă. 2+
Reglajul tensiunii în S.E.N.
Ept33b-3
In datele orare vor fi incluse atât puterile active şi reactive, cât şi tensiunile pe barele staţiilor, care vor fi raportate centrelor de dispecer pentru orele de control. $rin reglementări ale centrelor de dispecer se delimiteaă atribuţiile personalului de servire operativă din staţii pentru urmărirea eficientă a acţiunilor de utiliare economică a surselor de putere reactivă şi de reglare a tensiunii.
.:. Reu'e&ea 'nsu4ului p&p&iu te;nlgi' In acelaşi timp cu încadrarea tensiunilor în limitele admisibile, regla)ul tensiunii va urmări reducerea c.p.t. în sistem prin respectarea următoarelor principii6 a$ sursele de putere reactivă şi mi)loacele de compensare se vor utiliza în ordinea crescătoare a consumurilor proprii, cu respectarea restricţiilor de siguranţă a ec/ipamentelor sau de siguranţă a funcţionării sistemului b$ necesarul de putere reactivă dintr-o zonă se va asigura , pe cât posibil, din surse locale. c$ se va urmări reducerea circulaţiilor de putere reactivă în sistem, prin diminuarea în cât mai mare măsură a sc/imburilor de putere reactivă între treptele de tensiune. d$ în cazul unor fenomene meteorologice pe zone întinse, se va urmări obţinerea acelui nivel de tensiune în sistem, care conduce la pierderi de putere activă prin efect Joule şi prin descărcări orona, cât mai mici pe linii. 4entru aceasta, trebuie ţinut cont de următoarele6 - pierderile prin efect Joule cresc odată cu puterea transportată şi cu scăderea tensiunii - în reţeaua de transport de :++ ?V, o pondere importantă o au şi pierderile prin efect orona, care cresc la creşterea tensiunii, pe vreme umedă fiind mult mai mari şi cu o dependenţă de tensiune mult mai accentuată. e$ se vor deconecta ec/ipamentele a căror utilizare este neeconomică, în special #auto$ transformatoare slab încărcate la care pierderile de magnetizare au o pondere foarte mare sau bobinele de reactanţă care nu sunt necesare. %oate manevrele care se execută pentru reglajul tensiunii &dispoiţii de ' max (' min a surselor de putere reactivă# modificări de ploturi) deconectări*conectări de linii şi de bobine etc.+ se consemneaă în registrele operative de la tură.
2'
