Reglarea automată a tensiunii şi puterii reactive (RAT-Q) în SEE

RAT-G GS0U +

-EC

SISTEM

EXCITAŢIE GS

ES + EA + EE

(comanda)

gueUcu

)( aperturbatiQg

gu UU 0

Figura 1. Schema funcţională a unui sistem de RAT-G

RAT

BE

Ex

ue

Ie

Rp

IEGS

R

S

T

ug

U0

xm

Ug = tens. reglată

TT

Ig (Pg, Qg)

RS

a.

RAT

IEGS

R

S

T

ug

U0

Ug = tens. reglată

TT

Ig (Pg, Qg)

Is

BE

Ex

ue

Ie

Rp

RS

(kT)

uS

b.

GS

R

S

TIk

TA

Ik

Ik

S

i’g ig

i’’gra

ug

Ig

TC

(Kc)ig

IEEx

ue

Ie

Rp

RS

BE

c.

Ik

Ig

0

d.

Fiura 2 Schemele principiale de RATG:

a-variaţia rezistenţei suplimentare din circuitul de excitatie ; b-prin curent sau tensiune suplimentara

pentru excitare; c-prin compundare; d-variaţia curentului de compundare.

E

Tt

UB

Retea 220 (380) kV

(Zona 1)

Gn G2 G1

RATn RAT2

Un0 U20 U10

REGQn REGQ2 REGQ1

EE

Q20 Q10

LEA

Sistem de telemecanica

(teletransmisie)

RAT1

EE EE

R R

CAN

R

R.E.G.

SECUNDAR

UB0

CN

R

E E E

ΔU1 ΔU2 ΔUn

CNA1 CNA2 CNAn

LA1

LA2

LAn

Sistem de telemecanica

(teletransmisie)

Punct Pilot

(PP)

Centrale

Electrice

Calculator

“ONLINE”

(in timp real)

Conducere

zona

(subsitem)

Dispercer energetic

zonal (DEZ)

IF1IF2IFn

Comenzi

(“ordine de

reglare”)

xc1 xc2 xcn

u

Figura 3 Reglajul secundar U-Q în SEE dezvoltate

Figura 4 – Reglajul terţiar U-Q

Ex GS

Bare

sistem

Consum

a)

TT

RAT

Bare

sistemXd

Ig , Pg ,Og

cos Q

b)

Edu

090

B

C0

x

u

Ig

c)

}S*

* * *1

sy S v

* * *1

(180%)

sy Sn v

* *1v g

* *sy U

1

0,8

1

fara RAT

cu RAT

d)

Fig. 5 – Reglarea automată a tensiunii (RAT) unui generator sincron (GS)

a) schema principială; b) schema monofilară; c) diagrama fazorială

d) caracteristica statică a GS cu RAT şi fară RAT

S-au neglijat căderile de tensiune ohmice. Proiectând fazorii pe o direcţie ce coincide cu

direcţia lui U se obţine:

sin90coscos 0

gddgdd IXEIXEU (9.18)

şi întrucât Ig sin = Igr componenţa reactivă a curentului generat, rezultă

grdd IXEU (9.19)

Comparând cu relaţia (9.4) se constată că GS are o comportare statică în raport cu perturbaţia

Igr, Xd=Sn gradul de statism natural iar ys=U şi y0=Ed

Relaţia de mai sus se poate exprima în mărimi relative, raportând-o la Ed şi la valoarea

nominală a lui 0grgr II

0

01gr

gr

d

gr

d

d I

I

E

IX

E

U

* * *1 1d gr nU X I S V

(9.20)

Necesitatea si avantajele RAT

1

2<1

3<2

creste

0

Pg

U

Ed=ct; X=ct;

0 /2

1

creste

0

Qg

U

Ed=ct; X=ct;

0 /2

Qgmax

2 2cos

4

dE

x

2 2

max

cos

4

dEU

x

2>1

cosdE

Figura 6. Variatia Pg=Pg(U), pentru Ed=ct,

X=ct, =parametru

Figura 7. Variatia Qg=Qg(U) pentru Ed=ct, X=ct,

=parametru

Pg=f1()

U creste

0

Pg, Qg

U parametru

Ed=ct; X=ct;

maxd

g

E UP

X

/ 2

U2>U1

U2>U1

Qg=f2()

U creste

U1

Qcmin

(-)

0

-Qg

( )d

UE u

X

Figura 8. Variaţiile Pg, Qq în funcţie de , pentru Ed=ct, X=ct, U=parametru

Pg2(2>1)

0

Pg, Pc

U

Pg1(1)

Pc2

Pc1

A'

A

U

U2 U1

a)

Qc2(2>1)

0

Qg, Qc

U

Qc1

B' B

U

U2 U1

Qg1(1)

Qg2(2>1)

Pg=ct

b)

Figura 9. Variatia puterilor generate si consumate cu tensiunea:

a) variaţiile Pg, Pc în funcţie de U, pentru =parametru, Ed si X=ct

b) variaţiile Qg, Qc în funcţie de U, pentru =parametru, Ed si X=ct

Figura 10. Cazul absentei RATG: a-diagramele fazoriale tensiune-curent; b-variaţiile Pg, Qg in

functie de

Figura 11. Cazul existentei RATG:

a-diagramele fazoriale tensiune-curent; b-variaţiile Pg, Qg in functie de

Figura 12. Creşterea stabilităţii dinamice a SEE sub acţiunea RAT-G (1- regim normal; 2- regim fără

avarie, fără RAT-G; 3- regim după avarie cu RAT-G)

EE RAT

Ug= tensiunea reglataIg (Pg .Qg)

TT (kT)

U0

G

um

Rp

Ex

Ug

IEBE

Ue

T

S

R

Ie

R

a)

Rp1 TT (kT)

G

U'g

T

S

RUg

Ex

IEIex

Ue

Ie

IS

RAT

U0

TC (kC)Rp

G

Ug

IEBE IeIk

Ig

T

S

R

igi'g

i"g

TA

r0

Ik

IK

ig

S

Ex Ue

Ik

Ig

0

b) c) d)

Fig. 13. Schemele principale ale RAT la generatoare sincrone:

a - prin variaţia rezistenţei suplimentare din circuitul de excitaţie

b- prin curent sau tensiune suplimentară pentru excitare; c - prin compundare; d- variaţia

curentului de compundare.

RAT

U0

U1 / U2

u2

SM

U1U2

TP

Tt

G

Ed

Bara

centrala

Barele

consumatoruluiTP

xt

xg xLu1 / u2=Kt

Ug = U Uc =U2

SC = PC + jQC

Generator Linie Trafo

I I i

a) b)

Fig 14. Reglarea tensiunii prin variaţia raportului de transformare:

a - schema de principiu; b - scheme de reactanţe.

2

1C d g L T

T

U E jI x x jixk

unde s-a notat cu: xg - reactanţa longitudinală a lui G; xL - reactanţa liniei; xT2 -

reactanţa de scăpări longitudinală a transformatorului de putere, măsurată pe partea tensiunii

U2; şi i - curentul prin TP, măsurat pe partea tensiunii joase U2.

Dacă T

iI

k (kT - raportul de transformare al TP, 1

2

T

U ik

U I ) şi se noteză cu

' d

d

T

EE

k şi '

2 2

g L

T T

x xx

k k

se obţine: ' ,

2c d TU E j i x x

Clasificarea sistemelor de excitaţie

Se poate realiza o grupare a sistemelor de excitaţie având în vedere următoarele

criterii:

- după autonomia sau neautonomia sursei de energie necesarã excitaţiei;

- după natura sursei primare care alimentează înfăşurarea de excitaţie a generatorului

sincron;

- după principiul de funcţionare a sistemului de excitataţie;

- după caracterul mobil (de rotaţie) sau imobil (static) al elementelor componente din

cuprinsul sistemului de excitaţie;

- după modalitatea de obţinere a tensiunii continue pentru excitarea maşinii sincrone.

Cel din urmă criteriu se dovedeşte a fi cel mai unitar şi mai general criteriu de

clasificare. Din acest punct de vedere, se disting:

a) sisteme de excitaţie cu maşini de curent continuu;

b) sisteme de excitaţie cu maşini de curent alternativ;

c) sisteme de excitaţie fără maşini excitatoare.

După principiul de funcţionare, din grupa a se desprind subgrupele:

- sisteme de excitaţie cu maşini de c.c. funcţionând ca generator de c.c.;

- sisteme de excitaţie cu maşini de c.c. amplificatoare;

- sisteme de excitaţie cu maşini de c.c. survoltoare - devoltoare.

Din grupa b se deosebesc subgrupele:

- sisteme cu reglarea excitaţiei generatorului principal;

- sisteme cu reglarea excitaţiei generatorului auxiliar;

Din grupa c se disting subgrupele:

- sisteme cu reglarea excitaţiei prin circuite magnetice;

- sisteme cu redresare necomandate;

- sisteme cu redresare comandate.

În continuare se evidenţiază calităţile unor sisteme de excitaţie moderne, cu elemente

statice, în special pentru grupurile cu putere unitară mare.

{ ~

~

GS

GA

de la SI (ptr.pornire)

a)

~ ~ G

b)

Fig. 15. Sistem de excitatie cu masina de c.a.

~

GS

Fig. 16. Sistem de excitatie fara masina excitatoare

~

EE RAT

BE

R0

R

IE

GS

Ex

u0

Fig. 17. RAT cu impulsuri

~

~RN

CAN

DCGCNA

*

0u

*u

PD1

PT

TEx

PD2SI

GS

TC

GP

+

-TT

Fig. 18. RAT numeric

Studii de caz

RATT

Figura 19. Schema RAT pentru transformatoare de reglaj sub sarcină :

T1, T2, T3 – transformatoare de adaptare; PR1, PR2, PR3 – punţi redresoare; F1, F2, F3 – filtre de

netezire; A – amplificator; TUC – triger de tensiune crescută; TUS – triger de tensiune scăzută; TR –

triger; GI – generator de impulsuri; DF – divizor de frecvenţă; T – dispozitiv de temporizare; AO –

amplificator de nul; ASU – acţionare pentru scăderea tensiunii; ACU – acţionare pentru creşterea

tensiunii; BS – bloc de semnalizare.

B1

I2

TC

TR(NT)

B2

I1

2RP2

U1

+ -

U2

T1

TT

S3

U creşte

U scade

S2RS

1RP2

I2

TS

S1

1RP1 2RP1

I1

RS

1RI

2RI

1RP

2RP

1RI1

2RI1

RT

RT1

RT2

2RI2

1RI2

Figura 20. Reglarea automată a raportului de transformare cu relee polarizate de tip analogic

RAT-PSS

TT

TC

Regulatoare de tensiune

(numerice)

Stabilizatoare

de putere

Dispozitive de

comanda cu

tiristoare

GS

Sisteme de

excitatie si

dezexcitatie

rapida

RAT canal 2

RAT canal 1

PSS 1 PSS 2

TTEx

Traductor

U si I

+

-

Compensator

de sarcina

Generator

+ SEE

Stabilizator sistem

de excitatie

0U

CU

RAT SExc

PSS

sU

scU

,g gU I

rU

eUeI

aSSemnale

aditionale

U

Fig. 21. Schema de principiu a sistemului de reglare automata a tensiunii (SRAT)

cR cX

gU

gI

CIU 1

1 RsT CU

Fig. 22. Modelul compensatorului de sarcina si al traductorului de tensiune la borne

Fortarea excitatiei

ue

t

ue max

ue min

t0 0t t

0,5sect

A

B

C

D

E

+

-

-

+Semnalizare

G

IE

BE

R0

Ex

1C

1RI

1RUV

TTR S T