Reglarea Automată a Tensiunii și Puterii Reactive în Sistemele Energetice

1. OBIECTUL RAT. NECESITATEA ŞI AVANTAJELE RAT. PRINCIPIUL METODELOR DE RAT

1. OBIECTUL SI NECESITATEA INTRODUCERII RAT

Pentru a asigura o repartiţie de putere convenabilă consumatorilor, concomitent cu o producţie raţională a energiei electrice este absolut necesar ca tensiunea la consumatori, deci şi la nodurile generatoare ale sistemului ergetic (SE), să fie cît mai constantă posibil.

În funcţionarea normală, de regim, a unui SE se produc însă, permanent variaţii ale sarcinilor active şi reactive, care determină variaţii de tensiune la barele consumatorilor de energie electrică, cît şi la nodurile de distribuţie sau generatoare. Deranjamentele din reţelele electroenergetice sunt de asemenea însoţite de importante variaţii ale tensiunii. La scurtcircuitele din SE se produce scăderea nivelelor de tensiune pe barele centralelor şi staţiilor electrice de transformare sau interconexiune şi se creează pericolul pierderii sincronismului funcţionării si a stabilităţii sistemului energetic. Deconectarea de către protecţia prin relee a unor linii radiale de înaltă tensiune, branşările sau deconectările unor consumatori importanţi sunt însoţite de importante variaţii ale tensiunii la bornele generatoarelor sau ale consumatorilor.

Obiectul RAT este deci menţinerea constantă sau, cel puţin, între valori limită prestabilite, a tensiunii în nodurile generatoare (şi implicit la consumă¬ri), independent, sau slab dependent de perturbaţii (variaţiile sarcinii active).

Reglarea tensiunii se poate efectua manual sau automat. Experienţa demonstrează că reglarea manuală a tensiunii, efectuată de personalul de exploatare nu este eficace şi nici suficient de precisă. Totodată, în condiţiile existenţei staţiilor fără personal, ar urma să se renunţe la supravegherea tensiunii pe barele acestora.

În figura 1, a s-a reprezentat schema de reactanţe echivalentă, pentru o singură fază, în cazul unui generator sincron G echivalent, care debitează pe barele B, la care se leagă consumatorul echivalent C. S-au notat cu:

— reactanţa sincronă longitudinală a lui G, ţinând seama de saturaţie;

—reactanţa element clor ele legatara dintre generator şi bare;

— impedanţa consumatorului C;

— t.e.m. eficace pe fază (în spatele roactantei xd);

U-tensiunea eficace pe fază, pe barele B]

-unghiul electric intern dintre U si Ed

-valoarea eficace a curentului debitat de G;

Fig.1 Variaţia tensiunii la bornele generatorului sincron:

a — schema de reactanle echivalentă, pe o fază; b — diagrama fazorială a căderilor de tensiune.

P y Qg -- puterile activă, respectiv reactivă, debitate de G;

Pc,Qc — puterile activă, respectiv reactivă, consumate de C;

cosζ — factorul de putere, presupus identic, la generator şi la consu¬mator.

în figura1, b este reprezentată diagrama fazorială a căderilor de ten¬siune, corespunzătoare schemei din figura 1, a.

Considerând proiecţiile fazoriale pe axele Ox, Oy se pot scrie ecuaţiile:

Edcos δ = U + XIg cos (90° - ζ),

Edsin S = XIgcos ζ, (1)

unde:

X=xd+x8

Igcos(90° — ζ) = Igsin ζ = Igr— componenta reactivă a curentului generat. Exprimând:

= [7/sin = —*~ cos S -

se obţine:

(3)

La o anumită scară, segmentul ab reprezintă Pg şi segmentul ac, pe Qg. Relaţiile (2), (3) exprimă că, pentru Ed=const si X =const, orice variaţie a puterilor Pg, Qg se traduce prin variaţii ale tensiunii la bare k şi unghiului electric 8.

În figurile de mai jos s-au reprezentat variaţiile Pg, Qg în funcţie de U, pentru Ed=const şi X =const, iar a=parametru, în fgura3 s-au reprezentat variaţiile Pg,Qg în funcţie de S, pentru Ed = const, X = const, iar U = parametru.

În regim staţionar se realizează echilibrul dintre puterile consumate şi cele generate:

Pc=Pg si Qc=Qg.

Fig2. Variaţia Qg, = O,(U) pentru Eda = Fig3. Variaţiile P Q în funcţie de = const, X = const şi = parametru. Edg =const U=parametru

Fig.4.Variaţiile puterilor generate şi consumate cu tensiunea

În general, la consumator puterea activa Pc este independenta de variaţiile tensiunii, dar puterea reactivă creşte cu tensiunea, în figura 4, a si b, s-au reprezentat pe acelaşi grafic variaţiile puterilor generate si consumate cu tensi¬unea u, pentru =parametru, Ed şi X = constante, în punctul A (fig.4, a) se stabileşte un punct de funcţionare (PCl = Pg1 . La creşterea puterii consumate: P = P + APC, APC >0, se stabileşte un nou punct de func¬ţionare în A ,la

U2<U1, corespunzător unui . Variaţiile puterii consumate ( PC) se traduc prin noi poziţii de echilibru (A, A' . . .') realizate prin autoreglare, dar cu preţul unor variaţii inacceptabile pentru SE. În figura 4b, 6 se constată că variaţiile determină noi puncte de func¬ţionare (B, B), cu înrăutăţirea valorilor U, respectiv ).