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IL CONTROLLO DELLA TENSIONE E DELLA GENERAZIONE DI POTENZA REATTIVA.

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Presentazione sul tema: "IL CONTROLLO DELLA TENSIONE E DELLA GENERAZIONE DI POTENZA REATTIVA."— Transcript della presentazione:

1 IL CONTROLLO DELLA TENSIONE E DELLA GENERAZIONE DI POTENZA REATTIVA

2 OBIETTIVO E E P, Q V monofase equivalente di sequenza diretta mantenere la tensione V sullutenza costante in modulo al variare della potenza assorbita dalla stessa e al variare delle condizioni di equilibrio della restante parte della rete.

3 EQUILIBRIO ELETTRICO RX I P, Q E V Ipotesi: sistema lineare, quindi modellazione della rete alimentante lutenza con lequivalente di Thevenin I V RI jXI E E = V + RI +jXI

4 V = |E| - |V| I V RI jXI E V V V V= RI cos XI sen Se piccolo, allora Questa ipotesi è normalmente verificata perché si esercisce il sistema in modo che a regime gli angoli tra le tensioni siano piccoli, così da assicurare la stabilità del sistema anche a seguito di perturbazioni. Quindi è possibile stimare il modulo di V: |V| |E| -(RI cos XI sen

5 EQUAZIONE DELLA TENSIONE IN p.u. Basi : potenza nominale dellutenza, tensione nominale. Lequazione per la stima del modulo di V diventa nellipotesi che V Vn: v e – (rp + xq) Le variazioni di tensione in p.u. sono, quindi, stimate da: v e – ( rp + xq)

6 MEZZI DI REGOLAZIONE DELLA TENSIONE Riduzione delle reattanze della rete. Riduzione della potenza reattiva transitante nei componenti il sistema elettrico.

7 RIDUZIONE DELLE REATTANZE DELLA RETE Rinforzo della rete mediante laggiunta di ulteriori componenti. Sistemi di regolazione della tensione con lobiettivo di mantenere costante la tensione in alcuni nodi della rete.

8 x l =0.3 p.u. x s =1 p.u. x t =0.1 p.u. x t = 1.4 p.u. (con una sola linea) x t = 1.25 p.u. (con due linee in parallelo) RINFORZO DELLA RETE

9 A SOLUZIONI DI QUESTO TIPO SI OPPONGONO Ragioni sostanzialmente economiche; A meno che il rinforzo del sistema con laggiunta di altri componenti non sia giustificato da altri motivi (incremento dellaffidabilità, diminuzione delle perdite ecc.)

10 SISTEMI DI REGOLAZIONE DELLA TENSIONE Hanno lobiettivo di mantenere costante la tensione in opportuni nodi della rete, vicini elettricamente ai carichi. Sono certamente più economici di soluzioni che prevedono il rinforzo della rete.

11 x l =0.3 p.u. x t =0.1 p.u. ESEMPIO: REGOLAZIONE DELLA TENSIONE AI MORSETTI DEL GENERATORE V = costante x s =1. p.u.

12 x t =0.1 p.u. x l =0.3 p.u. con regolazione della tensione: x t = 0.4 p.u. in assenza di regolazione: x t = 1.4 p.u.

13

14

15 SISTEMA SENZA REGOLAZIONE

16 SISTEMA CON REGOLAZIONE AI MORSETTI DEI GENERATORI

17 SISTEMA CON REGOLAZIONE A VALLE DEI TRASFORMATORI

18 REGOLAZIONE COMPENSATA Nel caso in cui vi siano generatori che alimentano carichi mediante lunghe linee di trasmissione è possibile partire dalla misura di tensione e corrente in partenza alla linea (e quindi in prossimità del generatore) calcolare la tensione ad opportuna distanza ed utilizzare tale valore come set point da mantenere costante mediante opportuno sistema di regolazione. In tal caso si riduce ulteriormente limpedenza equivalente del sistema.

19 LA REGOLAZIONE DELLA TENSIONE IN UN GENERATORE SINCRONO

20 SCHEMA GENERALE DELLA REGOLAZIONE Rete Reg. Attuat. V rif + -

21 reg.attuat.altern V mis + - V rif v ecc

22 IL PROCESSO Può essere schematizzato approssimativamente con un sistema del primo ordine che tiene conto della dinamica del circuito di eccitazione e considerando puramente algebriche le relazioni tra f.e.m. generata e tensione risultante nel nodo di interesse.

23 LATTUATORE Dinamo coassiale regolata mediante leccitazione; Sistema brushless costituito da una macchina sincrona ad indotto rotante con ponte raddrizzatore a diodi anchesso rotante; Eccitatrice statica costituita da un ponte raddrizzatore a tiristori.

24 ALTRI MEZZI PER DIMINUIRE LE REATTANZE DELLA RETE Adozione di capacità connesse in serie (compensazione serie delle linee);

25 x l =0.3 p.u. x s =1 p.u. x t =0.1 p.u. x t = 1.4 p.u. (con una sola linea) x t = 1.25 p.u. (con due linee in parallelo) ADOZIONE DELLA COMPENSAZIONE SERIE

26 xCxC xLxL xCxC x = x L - 2 x C

27 OSSERVAZIONE 1 La compensazione serie viene normalmente indicata come percentuale della reattanza induttiva complessiva della linea compensata. Ad esempio una compensazione serie del 20% si ottiene ponendo in serie alla linea una o più capacità che hanno una reattanza capacitiva complessiva pari al 20% della reattanza di linea. E ovvio che in tal modo la reattanza equivalente viene diminuita del 20%.

28 OSSERVAZIONE 2 La percentuale di compensazione serie normalmente adottata non supera il 50%. Al crescere della compensazione capacitiva serie si possono verificare fenomeni indesiderati che vanno evitati.

29 MEZZI PER LA RIDUZIONE DELLA POTENZA REATTIVA TRANSITANTE NEI COMPONENTI IL SISTEMA Banchi di condensatori ad inserzione controllata; Macchine sincrone funzionanti come compensatori; Reattori saturabili e capacità; Reattori controllati e capacità (S.V.C.)

30 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO P, Q QcQc P, Q-Q c

31 MEZZI PER LA RIDUZIONE DELLA POTENZA REATTIVA TRANSITANTE NEI COMPONENTI IL SISTEMA CON POSSIBILITA DI REGOLAZIONE CONTINUA Compensatori sincroni; Reattori controllati e capacità.

32 COMPENSATORI SINCRONI XsXs E + - V I

33 COMPENSATORI SINCRONI (funzionamento in sovraeccitazione) E V I XsXs E + - V I

34 COMPENSATORI SINCRONI (funzionamento in sottoeccitazione) E V I XsXs E + - V I

35 I COMPENSATORI SINCRONI NECESSITANO OVVIAMENTE DI UN SISTEMA DI REGOLAZIONE DELLA POTENZA REATTIVA EROGATA (O ASSORBITA !) DEL TIPO PRECEDENTEMENTE DESCRITTO.

36 REATTORI SATURABILI i

37 TENSIONE FLUSSO E CORRENTE IN UN REATTORE SATURABILE V I t

38 CARATTERISTICA TENSIONE CORRENTE IN UN REATTORE SATURABILE I V

39 REATTORI SATURABILI E CAPACITA V ICIC I ILIL

40 I SISTEMI A REATTORI SATURABILI E CAPACITA SONO AUTOREGOLANTI E NON HANNO QUINDI NECESSITA DI UN SISTEMA DI REGOLAZIONE DELLA POTENZA REATTIVA

41 REATTORI CONTROLLATI A TIRISTORI (S.V.C.) 1 1

42 POTENZA REATTIVA ASSORBITA DAI REATTORI CONTROLLATI Q (rad)

43 REATTORI CONTROLLATI A TIRISTORI (S.V.C.) 1 1

44 POTENZA REATTIVA ASSORBITA DAI REATTORI CONTROLLATI E CAPACITA IN PARALLELO Q (rad) QCQC

45 I SISTEMI A REATTORI CONTROLLATI A TIRISTORI (SVC) NECESSITANO OVVIAMENTE DI UN SISTEMA DI REGOLAZIONE DELLANGOLO DI COMMUTAZIONE E QUINDI DELLA POTENZA REATTIVA EROGATA O ASSORBITA.

46 I COMPENSATORI STATICI COSTITUISCONO UN SISTEMA TRIFASE USUALMENTE COLLEGATO A TRIANGOLO 1 2 3

47 TRASFORMATORI A RAPPORTO VARIABILE N2N2 N1N1 m = N 1 /N 2

48 EFFETTI DELLUTILIZZO DI UN TRASFORMATORE A RAPPORTO VARIABILE

49 ESEMPIO DI UTILIZZO DI UN TRASFORMATORE A RAPPORTO VARIABILE P, Q R m:1

50 COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DI REGOLAZIONE DI TENSIONE A FRONTE DI VARIAZIONI RAPIDE DI PRELIEVO Se la variazione della potenza prelevata dal carico (soprattutto potenza reattiva) è molto rapida (e ciò accade in certi utilizzatori industriali), i regolatori dei dispositivi di compensazione ora descritti non sono in grado di intervenire tempestivamente.


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