Principiul metodelor de RAT-Q in sistemele electroenergetice (SEE)

Principiul metodelor de RAT-Q in sistemele electroenergetice (SEE)

Relatiile (6) si (7) arata ca se pot compensa valorile tensiunii la consumatori, respective in modurile generatoare, intervenind asupra excitatiei masinii sincrone generatoare (GS) - deci variind tensiunea electromotoare E_d (fig. 1 si fig. 2), respectiv variind reactanta totala X - deci modificand raportul de transformare ale transformatoarelor de putere care permit efectuarea reglajului sub sarcina. Unghiul electric intern d nu face obiectul reglajului U-Q, pentru ca ar complica mult solutiile de reglare automata. Pentru d se impun anumite valori limita, ce nu trebuie depasite ( pentru a nu perturba functionarea stabila in SEE), introducandu-se cel mult un reglaj intermitent al unghiului d, dupa o lege de reglare de tip PD.

Reglarea tensiunii la bornele generatorului sincron, prin variatia excitatiei acestuia:

Fig. 11 Schemele principale de RATG:

a-variatia rezistentei suplimentare din circuitul de excitatie ;

b-prin curent sau tensiunesuplimentara pentru excitare; c-prin compundare; d-variatia curentului de compundare

In figurile 11 a, b, c si d sunt reprezentate monofilar, schemele de principiu ale reglarii automate a tensiunii la generator (RAT-G), prin variatia tensiunii, respectiv curentului de excitatie (U_e-I_e) aplicate infasurarii rotorice (de excitatie) I_F a generatorului sincron reglat G (fig. 11 a, b si c).

Reglarea excitatiei se realizeaza:

a) prin variatia rezistentei suplimentare r, inseriata in circuitul bobinei de excitatie (BE) a excitatoarei E_X, sub comanda unui regulator automat de tensiune (RAT), prin intermediul elementului de excitatie EE, la iesirea caruia se obtine marimea de executie " " (fig. 11 a)

b) prin adaugarea unui curent (tensiune) suplimentare I_S (U_S), care urmaresc proportional variatia tensiunii U_g de la bornele generatorului G, sub comanda regulatorului RAT, in sensul slabirii sau cresterii curentului (tensiunii) totale de excitatie I_e, respectiv U_e, aplicata aceleasi infasurari rotorice I_F (fig.11b);

c) prin adaugarea, in circuitul de excitatie al excitatoarei E_X a unui curent suplimentar I_k, obtinut la iesirea puntii redresoare S si care este proportionala cu I_g (curentul generatorului reglat G) fig. 11 d, astfel incat: , unde (fig.11 c si d).Metoda este cunoscuta sub numele de "reglaj prin compundare".

d) sisteme de reglaj mixte, care combina solutia reglarii prin compundare cu solutia b) - rezultand asa numita reglare prin compundare cu corector de tensiune, pentru a compensa imperfectiunile compundarii (de exemplu: neinterventia la mersul in gol si dependenta caracteristica de reglare de factorul de putere).

In toate aceste scheme principale ( fig. 11 a,b si c) - R reprezinta de pornire din circuitul de excitatie al excitatoarei E_x care furnizeaza tensiunea, respectiv curentul de excitatie pentru generatorul reglat G. Tensiunea de consum s-a notat cu U₀, iar reglarea se face dupa caracteristici de reglare statice pozitive.

Solutiile de reglare conventionale, clasice prezentate mai sus si detaliate in [ ], sunt prezent inlocuite, in special la grupurile de mare si foarte mare putere, cu solutiile de reglare a excitatiei cu elemente statice (punti cu diode si tiristori rotative in excitatia generatorului sincron reglat).

*Reglarea tensiunii prin modificarea raportului de tensiune N_T al transformatoarelor prevazute cu instalatii de reglare sub sarcina.

Principiul metodelor este ilustrat in figura 12 a si b. Transformatorul de forta (de putere) este TR, regulatorul automat de tensiune la transformator - RATT si elementul de executie EE (de regula, un servomotor care actioneaza comutator de ploturi CP, modificand in trepte succesive prizele la infasurarea transformatorului reglat si prin aceasta, raportul de transformare ).

Fig. 12 Principiul reglarii automate a tensiunii la transformatoare (RAT-T)

(variatia reactantei totale longitudinale in SEE)

a)      schema de principiu; b) schema de reactante

Relatiile 8, 9 si 10 definesc principiul metodei de reglare, evidentiind modificarea tensiunii U₂ spre consumator, sub efectul variatiei raportului de transformare N_T. S-a notat cu reactanta de scapari a transformatorului reglat TR, tinand seama de saturatie. Se observa ca, sub influenta variatiei lui N_T se produce o variatie a reactantei longitudinale totale in SEE si prin aceasta, variaza tensiunea reglata u₂.

3. Fortarea excitatiei generatoarelor sincrone

Prin fortarea excitatiei masinii sincrone generatoare se intelege cresterea tensiunii de excitatie U_e de la o valoare de mers in gol U_e0=U_{e nom} la o valoare U_{e max}, intr-un interval de timp Δt care poate fi (functie de standardele adoptate) de 0,5s sau de 0,05s. Cresterea tensiunii se face dupa diagrama din figura intre punctele A si B. (fig.13)

Conform relatiei (11) se defineste "plafonul de excitatie" (p_ex):

13 Fortarea excitatiei generatorului sincron

P_ex= U_{e max} /U_{e nom}=1,4 . 2,5 (11)

si conform relatiei (12) se defineste "viteza medie de crestere a excitatiei" (V_ex(med)):

V_ex(med)=(du_e(t)/dt)_medΔt=(0,8 . 1,2)U_{e nom} [V/sec]≈tgα (12)

Determinarea acesteia se face pe cale grafica (fig.13). Intrucat viteza aceasta este variabila, adica e maxima la inceput, in momentul t₁ si se reduce spre t₂, se poate defini o valoare medie a acestei viteze daca se duce dreapta AC in conditia de echivalenta a ariilor hasurate si se masoara panta acestei drepte tg α. (fig.13) si relatia (13):

Aria AEBDA==Aria ∆ACD (13)

Fortarea excitatiei are un rol primordial in cresterea tensiunii E_d electromotoare de care depinde tensiunea la borne. Aceasta fortare se poate realiza fie cu dispozitive cu relee, fie prin insusi principiul de functionare a sistemului de reglare a excitatiei, de exemplu la sistemele de excitatie statica, care utilizeaza punti cu tiristoare comandate, plasate in excitatia GS, ce vor fi prezentate in continuare.

In figura 14 este prezentata schema principala pentru fortarea excitatiei, cu relee clasice conventionale.

Fig. 14 Schema principala pentru fortarea excitatiei, cu relee conventionale

Schema realizeaza suntarea totala sau pe portiuni a rezistentei Rs din circuitul de excitatie al excitatoarei la inchiderea contactului normal deschis al contactorului 1K atunci cand tensiunea scade sub 0.7U_{g, nom}, valoare sub care autopornirea motoarelor asincrone nu se mai poate realiza. Fortarea excitatiei trebuie scoasa din functiune pe durata pornirii agregatului generator. De asemenea fortarea trebuie sa dureze un timp mai mic decat timpul protectiei maximale de curent de rezerva al generatorului impotriva scurtcircuitelor exterioare pentru a sigura functionarea selectiva a acestora.