Dispositifs de régulation de tension dans les réseaux industriels

Afin de choisir les moyens de régulation de tension et leur placement dans le système d'alimentation, il est nécessaire d'identifier les niveaux de tension à ses différents points, en tenant compte des puissances transmises à travers ses sections individuelles, des paramètres techniques de ces sections, de la croix section des lignes, la puissance des transformateurs, les types de réacteurs, etc. la réglementation repose non seulement sur des critères techniques mais aussi sur des critères économiques.

Les principaux moyens techniques de régulation de la tension dans les systèmes d'alimentation des entreprises industrielles sont:

• transformateurs de puissance avec dispositifs de contrôle de charge (OLTC),

• transformateurs élévateurs avec régulation de charge,

• batteries de condensateurs à raccordement longitudinal et transversal, moteurs synchrones à régulation automatique du courant d'excitation,

• sources statiques de puissance réactive,

• générateurs de centrales électriques locales que l'on trouve dans la plupart des grandes installations industrielles.

En figue.1 montre un schéma de régulation de tension centralisée dans le réseau de distribution d'une entreprise industrielle, elle est réalisée par un transformateur avec un dispositif de régulation automatique de tension en charge... Le transformateur est installé au poste abaisseur principal (GPP) de l'entreprise. Transformateurs avec interrupteurs de charge, sont équipés d'unités de régulation automatique de la tension de charge (AVR).

Riz. 1. Schéma de régulation centralisée de la tension dans le réseau de distribution d'une entreprise industrielle

La régulation centralisée de la tension s'avère dans certains cas insuffisante. Ainsi, pour les récepteurs électriques sensibles aux écarts de tension, ils sont installés dans le réseau de distribution des transformateurs élévateurs ou des stabilisateurs de tension individuels.

Les transformateurs de travail des réseaux de distribution, les transformateurs T1 - TZ (voir Fig. 1), ne disposent généralement pas de dispositifs de régulation de la tension de charge et sont équipés de dispositifs de commande sans excitation, de type PBV, qui permettent de commuter les branches de la puissance transformateur lorsqu'il est déconnecté du réseau. Ces dispositifs sont généralement utilisés pour la régulation de tension saisonnière.

Un élément important qui améliore le régime de tension dans le réseau d'une entreprise industrielle est dispositifs de compensation de puissance réactive — batteries de condensateurs à connexion transversale et longitudinale. L'installation de condensateurs connectés en série (UPC) permet de réduire la résistance inductive et la perte de tension dans la ligne.Pour UPK, le rapport de la résistance capacitive des condensateurs xk à la résistance inductive de la ligne xl est appelé le pourcentage de compensation : C = (xc/chl) x 100 [%].

Les dispositifs UPC de manière paramétrique, en fonction de l'amplitude et de la phase du courant de charge, ajustent la tension dans le réseau. En pratique, on n'a recours qu'à une compensation partielle de la réactance de ligne (C < 100%).

Une compensation complète en cas de changements de charge soudains et en mode d'urgence peut provoquer des surtensions. À cet égard, à des valeurs importantes de C, les appareils UPK doivent être équipés d'interrupteurs qui contournent une partie des batteries.

Pour les systèmes d'alimentation, des CCP sont en cours de développement avec shuntage d'une partie des sections de batterie avec des interrupteurs à thyristors, ce qui élargira la portée des CCP dans les systèmes d'alimentation des entreprises industrielles.

Les condensateurs connectés en parallèle avec le réseau génèrent x puissance réactive et tension simultanément car ils réduisent les pertes du réseau. Puissance réactive générée par des batteries similaires — dispositifs de compensation latérale, Qk = U22πfC. Ainsi, la puissance réactive délivrée par la batterie de condensateurs interconnectés dépend largement de la tension à ses bornes.

Lors du choix de la puissance des condensateurs, il est basé sur la nécessité d'assurer un écart de tension correspondant aux normes à la valeur calculée de la charge active, qui est déterminée par la différence des pertes linéaires avant et après la mise sous tension des condensateurs :

où P1, Q2, P2, Q2 sont les puissances actives et réactives transmises sur la ligne avant et après l'installation des condensateurs, rs, xc — résistance du réseau.

En considérant l'invariance de la puissance active transmise le long de la ligne (P1 = P2), on a :

L'effet régulateur de la mise en parallèle d'une batterie de condensateurs sur le réseau est proportionnel à xc, c'est-à-dire que l'augmentation de tension chez l'utilisateur en bout de ligne est plus importante qu'à son début.

Les principaux moyens de régulation de la tension dans les réseaux de distribution des entreprises industrielles sont transformateurs à charge contrôlée... Les prises de contrôle de ces transformateurs sont situées sur l'enroulement haute tension. L'interrupteur est généralement placé dans un réservoir commun avec un circuit magnétique et entraîné par un moteur électrique. L'actionneur est équipé d'interrupteurs de fin de course qui ouvrent le circuit électrique pour alimenter le moteur lorsque l'interrupteur atteint la position de fin de course.

En figue. 2, a montre un schéma d'un interrupteur multiniveaux du type RNT-9, qui a huit positions et une profondeur de réglage de ± 10 %. La transition entre les étages est accomplie en manœuvrant les étages adjacents au réacteur.

Riz. 2. Dispositifs de commutation des transformateurs de puissance: a - interrupteur de type RNT, R - réacteur, RO - partie régulatrice de l'enroulement, PC - contacts mobiles de l'interrupteur, b - interrupteur de type RNTA, TC - résistance de limitation de courant, Commutateur PGR pour un réglage grossier, PTR - commutateur de réglage fin

L'industrie locale fabrique également des commutateurs de la série RNTA avec une résistance de limitation de courant active avec des étapes de réglage plus petites de 1,5 % chacune. Montré sur la fig. 2b, le commutateur RNTA a sept pas de réglage fin (PTR) et un pas de réglage grossier (PGR).

Actuellement, l'industrie électrique produit également des interrupteurs statiques pour les transformateurs de puissance, permettant une régulation de tension à grande vitesse dans les réseaux industriels.

En figue. 3 montre l'un des systèmes de déconnexion des transformateurs de puissance maîtrisés par l'industrie électrique - un interrupteur "à travers la résistance".

La figure montre la zone de contrôle du transformateur, qui comporte huit prises connectées à sa borne de sortie au moyen de groupes bipolaires VS1-VS8. En plus de ces groupes, il existe un groupe de commutation bipolaire à thyristor connecté en série avec le limiteur de courant R.

Riz. 3. Commutateur statique avec limiteur de courant

Le principe de fonctionnement de l'interrupteur est le suivant: lors du passage d'une prise à l'autre, afin d'éviter un court-circuit de la section ou un circuit ouvert, le groupe bipolaire de sortie est complètement éteint en transférant le courant à la prise avec une résistance , puis le courant est transféré au robinet requis. Par exemple, lors du passage du robinet VS3 à VS4, le cycle suivant se produit : VS s'allume.

Le courant de court-circuit de la section est limité par la résistance de limitation de courant R, les thyristors VS3 sont bloqués, VS4 est passant, les thyristors VS sont bloqués. Les autres commutations se font de la même manière. Les groupes de thyristors bipolaires VS10 et VS11 inversent la zone de régulation. L'interrupteur a un bloc de thyristor renforcé VS9, qui réalise la position zéro du régulateur.

Une caractéristique du commutateur est la présence d'une unité de contrôle automatique (ACU), qui envoie des commandes de contrôle à VS9 dans l'intervalle où le transformateur est allumé au ralenti.BAU fonctionne pendant un certain temps, il faut que les sources alimentant les groupes de thyristors VS1 - VS11 et VS entrent en mode, car le transformateur lui-même sert d'alimentation pour le système de commande de l'interrupteur.