Méthodes et moyens de régulation de tension des récepteurs électriques
Afin de fournir certaines valeurs prédéterminées d'écarts de tension pour les récepteurs électriques, les méthodes suivantes sont utilisées :
1. Régulation de la tension dans les bus du centre énergétique ;
2. Modification de la quantité de perte de tension dans les éléments du réseau ;
3. Modification de la valeur de la puissance réactive transmise.
4. Modification du rapport de transformation des transformateurs.
Régulation de tension sur les jeux de barres du centre de puissance
La régulation de tension dans le centre d'alimentation (CPU) entraîne des changements de tension dans l'ensemble du réseau connecté au CPU et est appelée centralisée, les autres méthodes de régulation modifient la tension dans une certaine zone et sont appelées méthodes de régulation de tension locales. En tant que processeur de réseaux urbains, il peut être considéré bus pour la tension du générateur de la centrale thermique ou les jeux de barres basse tension des sous-stations de quartier ou des sous-stations à insertion profonde. Par conséquent, les méthodes de régulation de tension suivent.
A la tension du générateur, il est produit automatiquement en modifiant le courant d'excitation des générateurs. Des écarts par rapport à la tension nominale de ± 5 % sont autorisés. Du côté basse tension des sous-stations régionales, la régulation se fait à l'aide de transformateurs à charge contrôlée (OLTC), de régulateurs linéaires (LR) et de compensateurs synchrones (SK).
Pour les différentes exigences des clients, les dispositifs de contrôle peuvent être utilisés ensemble. De tels systèmes sont appelés régulation centralisée de la tension du groupe.
En règle générale, la contre-régulation est effectuée sur les bus du processeur, c'est-à-dire une telle régulation dans laquelle pendant les heures des plus grandes charges, lorsque les pertes de tension dans le réseau sont également les plus importantes, la tension augmente, et pendant l'heure des charges minimales, elle diminue.
Les transformateurs avec interrupteurs de charge permettent une plage de contrôle assez large jusqu'à ± 10-12%, et dans certains cas (transformateurs de type TDN avec une tension supérieure à 110 kV jusqu'à 16% sur 9 étages de régulation Il existe des projets de modulation contrôle en charge , mais ils restent chers et ne sont utilisés que dans des cas exceptionnels avec des exigences particulièrement élevées.
Modification du degré de perte de tension dans les éléments du réseau
La modification de la perte de tension dans les éléments du réseau peut être effectuée en modifiant la résistance du circuit, par exemple en modifiant la section des fils et des câbles, en éteignant ou en activant le nombre de lignes et de transformateurs connectés en parallèle (voir- Fonctionnement en parallèle des transformateurs).
Le choix des sections de fils, comme on le sait, est fait sur la base des conditions de chauffage, de la densité de courant économique et de la perte de tension admissible, ainsi que des conditions de résistance mécanique. Le calcul du réseau, en particulier de la haute tension, basé sur la perte de tension admissible, ne fournit pas toujours des écarts de tension normalisés pour les récepteurs électriques. Voilà pourquoi en PUE les pertes ne sont pas normalisées, mais écarts de tension.
La résistance du réseau peut être modifiée en connectant des condensateurs en série (compensation capacitive longitudinale).
La compensation capacitive longitudinale est appelée une méthode de régulation de tension dans laquelle des condensateurs statiques sont connectés en série dans la section de chaque phase de la ligne pour produire des pics de tension.
On sait que la réactance totale d'un circuit électrique est déterminée par la différence entre la résistance inductive et capacitive.
En modifiant la valeur de la capacité des condensateurs inclus et, par conséquent, la valeur de la résistance capacitive, il est possible d'obtenir différentes valeurs de la perte de tension dans la ligne, ce qui équivaut à l'augmentation de tension correspondante aux bornes des récepteurs électriques.
La connexion en série des condensateurs au réseau est recommandée pour les faibles facteurs de puissance dans les réseaux aériens où la perte de tension est principalement déterminée par sa composante réactive.
La compensation longitudinale est particulièrement efficace dans les réseaux à fortes fluctuations de charge, car son action est entièrement automatique et dépend de l'intensité du courant qui circule.
Il faut également tenir compte du fait que la compensation capacitive longitudinale entraîne une augmentation des courants de court-circuit dans le réseau et peut provoquer des surtensions résonnantes, ce qui nécessite un contrôle particulier.
Aux fins de la compensation longitudinale, il n'est pas nécessaire d'installer des condensateurs dimensionnés pour la pleine tension de fonctionnement du réseau, mais ils doivent être isolés de manière fiable de la terre.
Voir aussi sur ce sujet : Compensation longitudinale — signification physique et mise en œuvre technique
Modification de la valeur de la puissance réactive transmise
La puissance réactive peut être générée non seulement par des générateurs de centrales électriques, mais également par des compensateurs synchrones et des moteurs électriques synchrones surexcités, ainsi que par des condensateurs statiques connectés en parallèle au réseau (compensation transversale).
La puissance des dispositifs de compensation à installer dans le réseau est déterminée par le bilan de puissance réactive dans un nœud donné du système électrique sur la base de calculs techniques et économiques.
Moteurs synchrones et batteries de condensateurs, étant sources de puissance réactive, peuvent avoir un impact significatif sur le régime de tension dans le réseau électrique. Dans ce cas, la régulation automatique de la tension et du réseau des moteurs synchrones peut être effectuée sans aucun problème.
En tant que sources de puissance réactive dans les grandes sous-stations régionales, des moteurs synchrones spéciaux de construction légère, qui fonctionnent au ralenti, sont souvent utilisés. De tels moteurs sont appelés compensateurs synchrones.
Le plus répandu et l'industrie dispose d'une série de moteurs électriques SK, produits pour une tension nominale de 380 - 660 V, conçus pour un fonctionnement normal avec un facteur de puissance principal égal à 0,8.
De puissants compensateurs synchrones sont généralement installés dans les sous-stations régionales, et les moteurs synchrones sont plus souvent utilisés pour divers entraînements dans l'industrie (pompes puissantes, compresseurs).
La présence de pertes d'énergie relativement importantes dans les moteurs synchrones rend difficile leur utilisation dans des réseaux à faibles charges. Les calculs montrent que dans ce cas les batteries de condensateurs statiques sont plus adaptées. En principe, l'effet des condensateurs de compensation shunt sur les niveaux de tension du réseau est similaire à l'effet des moteurs synchrones surexcités.
Plus de détails sur les condensateurs sont décrits dans l'article. Condensateurs statiques pour compensation de puissance réactiveoù ils sont considérés en termes d'amélioration du facteur de puissance.
Il existe un certain nombre de schémas pour l'automatisation des batteries de compensation. Ces dispositifs sont disponibles dans le commerce complets avec des condensateurs. Un tel diagramme est montré ici: Schémas de câblage de la batterie de condensateurs
Modification des rapports de transformation des transformateurs
Actuellement, des transformateurs de puissance avec des tensions allant jusqu'à 35 kV sont produits pour être installés dans des réseaux de distribution éteint l'interrupteur pour commuter les prises de commande dans l'enroulement primaire.Il existe généralement 4 branches de ce type, en plus de la principale, ce qui permet d'obtenir cinq rapports de transformation (échelons de tension de 0 à + 10%, sur la branche principale - + 5% ).
Réorganiser les prises est le moyen de régulation le moins cher, mais il nécessite de déconnecter le transformateur du réseau et cela provoque une interruption, quoique de courte durée, de l'alimentation des consommateurs, il n'est donc utilisé que pour la régulation saisonnière de la tension, c'est-à-dire 1 à 2 fois par an avant les saisons d'été et d'hiver.
Il existe plusieurs méthodes informatiques et graphiques pour sélectionner le rapport de transformation le plus avantageux.
Considérons ici seulement l'une des plus simples et des plus illustratives. La procédure de calcul est la suivante :
1. Selon le PUE, les écarts de tension admissibles sont pris pour un utilisateur donné (ou un groupe d'utilisateurs).
2. Amener toutes les résistances de la section considérée du circuit à une (plus souvent à une haute) tension.
3. Connaissant la tension au début du réseau haute tension, soustrayez-en la perte de tension totale réduite au consommateur pour les modes de charge requis.
Transformateurs de puissance équipés de régulateur de tension en charge (OLTC)… Leur avantage réside dans le fait que la régulation s'effectue sans déconnecter le transformateur du réseau. Il existe un grand nombre de circuits avec et sans commande automatique.
Le passage d'un étage à l'autre s'effectue par télécommande à l'aide d'un entraînement électrique sans interruption du courant de fonctionnement dans le circuit d'enroulement haute tension. Ceci est réalisé en court-circuitant la section de limitation de courant régulée (inductance).
Les régulateurs automatiques sont très pratiques et permettent jusqu'à 30 commutations par jour.Les régulateurs sont réglés de manière à avoir une zone dite morte, qui devrait être de 20 à 40% plus grande que l'étape de contrôle. Dans le même temps, ils ne doivent pas réagir aux variations de tension à court terme causées par des courts-circuits à distance, le démarrage de gros moteurs électriques, etc.
Il est recommandé que le schéma de la sous-station soit construit de sorte que les consommateurs avec des courbes de charge homogènes et approximativement les mêmes exigences de qualité de la tension.