Puterea Reactivă

INTRODUCERE

În afara consumului de putere şi energie activă pentru exploatarea reţelelor electrice interesează şi consumul de putere şi energie reactivă, care poate atinge, în unele situaţii, valori destul de importante.

Producerea şi transportul puterii reactive în cantităţi mari are consecinţe deosebit de grave în funcţionarea sistemului: blocarea capacităţii de transport pentru puterea activă, variaţii mari de tensiune şi imposibilitatea asigurării benzii de tensiune admisă în reţeaua de transport, creşterea însemnată a pierderilor de energie etc. Toate aceste analize conduc la o unică concluzie şi anume: funcţionarea optimă se obţine când puterea reactivă e minimă şi în particular nulă. De aici se desprind toate principiile de compensare a puterii reactive.

În timpul de faţă drept surse de putere reactivă în sistemele energetice se folosesc generatoare din centrale, compensatoarele sincrone şi condensatoarele statice, care asigură şi reglează bilanţul puterilor reactive în sistem. În fază de experimentare sunt instalaţiile statice reglabile care permit reglajul lent al puterii reactive cu o viteză mult mai mare decât la compensatoarele sincrone.

Pentru evitarea consecinţelor nefavorabile ale regimurilor deformante şi fluxurilor de energie reactivă în reţea sunt utilizate mai multe soluţii tehnice, dintre care şi folosirea surselor statice de compensare a puterii reactive. Implimentarea acestor surse necesită rezolvarea mai multor probleme tehnice şi organizatorice, ţinând cont de particularităţile atât ale consumatorului, cît şi a reţelei de alimentare.

În lucrarea dată se analizează alegerea surselor de compensare şi determinarea locurilor optime de amplasare ale lor în sistemul energetic al Republicii Moldava. Pentru aceasta se efectuează un calcul, cu ajutorul căruia se cercetează regimurile de tensiune şi utilizarea surselor de compensare a puterii reactive pentru normalizarea tensiunii în nodurile de consum.

Ca surse statice de compensare a puterii reactive se deosebesc: compensatorul static cu tiristoare, grupa tiristoare reactoare, instalaţia de filtrare-compensare, convertoare semiconductoare cu comutaţie obişnuită ş. a., schemele cărora şi principiile de bază sunt prezentate în lucrarea dată. Compensatoarele statice se utilizează de asemenea pentru compensarea puterii reactive şi armonicilor superioare ale curentului de sarcină la întreprinderile metalurgice, în special la cuptoarele cu arc electric pentru topirea oţelului.

1. PRINCIPII DE FUNCŢIONARE A SURSELOR STAŢIONARE DE PUTERE REACTIVĂ

1.1. Sursele de bază şi consumatorii de putere reactivă.

În prezent drept surse de putere reactivă în sistemele energetice se folosesc generatoarele din centrale, compensatoarele sincrone şi condensatoarele statice care asigură şi reglează bilanţul puterilor reactive în sistem. În fază de experimentare sunt instalaţiile statice reglabile care permit reglajul lent al puterii reactive cu o viteză mult mai mare decât la compensatoarele sincrone.

Puterile reactive ale generatoarelor sincrone din centralele electrice sunt condiţionate de factorul de putere nominal al generatorului. Cu cît factorul de putere nominal al generatorului scade, cu atât creşte puterea reactivă pe care o poate furniza generatorul, dar totodată acesta se scumpeşte din cauza creşterii dimensiunii conductoarelor statorului şi a sistemului de excitaţie. De aceea, din punct de vedere tehnico-economic, este avantajos un factor de putere relativ scăzut (cos φ = 0,8) la generatoarele din centralele locale de termoficare – care furnizează putere reactivă consumatorilor din apropierea centralei (poate fi vorba şi de o reţea urbană). În ceea ce priveşte centralele de putere care debitează printr-o reţea de înaltă sau foarte înaltă tensiune, nu este avantajoasă utilizarea generatorului cu cos φ scăzut, adică capabile să furnizeze o putere reactivă mare, deoarece circulaţia acestei puteri prin reţea provoacă pierderi mari de putere activă (necesitând totodată supradimensionarea liniilor şi transformatoarelor). Argumentul fundamental pentru adoptarea unui factor de putere scăzut în centralele îndepărtate îl constituie considerente de altă natură şi anume al stabilităţii sistemului. Din studiile existente în prezent rezultă că puterile reactive din centralele îndepărtate trebuie să satisfacă necesarul de putere reactivă pentru serviciile interne proprii, consumul local, şi puterile reactive economic rentabile a fi transmise prin linii. Pentru sistemul nostru se consideră avantajos un factor de putere la capătul dinspre centrală al liniilor, din motive de reglare a tensiunii, de 0,95 – 0,96 la liniile de 220 kV, iar cele de 400 kV între 0,96 şi 0,99.

Din punct de vedere al stabilităţii se consideră că este suficient ca generatorul să debiteze putere reactivă pentru serviciile interne, transformatoarele ridicătoare şi jumătate din puterea reactivă necesară liniilor de transport. Chiar dacă puterea reactivă a generatorului este mai mare, din motive de stabilitate, ea este absorbită de regulă în bobine de reactanţă montate special în staţia centralei şi deci această putere reactivă suplimentară nu contribuie la acoperirea necesarului de putere reactivă a sistemului.