Metodi di Controllo della Tensione nel Sistema Elettrico

Metodi di Controllo della Tensione nel Sistema Elettrico

La tensione all'interno di un sistema elettrico è soggetta a variazioni in base alle fluttuazioni del carico. Tipicamente, la tensione aumenta durante i periodi di carico leggero e diminuisce nelle condizioni di carico pesante. Per mantenere la tensione del sistema entro limiti accettabili, è necessario aggiungere ulteriore attrezzatura. Questa attrezzatura serve per aumentare la tensione quando è bassa e ridurla quando è eccessivamente alta. I seguenti sono i metodi utilizzati nei sistemi elettrici per il controllo della tensione:

• Trasformatore con Regolazione di Tensione a Carico

• Trasformatore con Regolazione di Tensione a Scarico

• Reattori Shunt

• Modificatori di Fase Sincroni

• Condensatori Shunt

• Sistema Statico di VAR (SVS)

Il controllo della tensione del sistema con l'ausilio di un elemento induttivo shunt è noto come compensazione shunt. La compensazione shunt è suddivisa in due tipi: compensazione shunt statica e compensazione sincrona. Nella compensazione shunt statica, vengono utilizzati reattori shunt, condensatori shunt e sistemi statici di VAR, mentre la compensazione sincrona fa uso di modificatori di fase sincroni. I metodi per il controllo della tensione sono descritti in dettaglio di seguito.

Trasformatore con Regolazione di Tensione a Scarico: In questo approccio, il controllo della tensione viene ottenuto modificando il rapporto di avvolgimento del trasformatore. Prima di cambiare il tap, il trasformatore deve essere disconnesso dal fornitore di energia. Il cambio del tap del trasformatore viene principalmente eseguito manualmente.

Trasformatore con Regolazione di Tensione a Carico: Questa configurazione viene utilizzata per regolare il rapporto di avvolgimento del trasformatore per controllare la tensione del sistema mentre il trasformatore sta erogando il carico. La maggior parte dei trasformatori di potenza è dotata di regolatori di tensione a carico.

Reattore Shunt: Un reattore shunt è un elemento di corrente induttiva collegato tra la linea e il neutro. Compensa la corrente induttiva proveniente dalle linee di trasmissione o dai cavi sotterranei. I reattori shunt sono principalmente utilizzati in linee di trasmissione ad Alta Tensione Extra (EHV) e Ultra (UHV) per il controllo del potere reattivo.

I reattori shunt sono installati nella sottostazione di invio, nella sottostazione di ricezione e nelle sottostazioni intermedie delle linee EHV e UHV lunghe. Nelle linee di trasmissione a lunga distanza, i reattori shunt sono collegati a intervalli di circa 300 km per limitare la tensione nei punti intermedi.

Condensatori Shunt: I condensatori shunt sono condensatori collegati in parallelo con la linea. Sono installati nelle sottostazioni di ricezione, nelle sottostazioni di distribuzione e nelle sottostazioni di commutazione. I condensatori shunt iniettano volt-ampère reattivi nella linea e sono solitamente disposti in banchi trifasi.

Modificatore di Fase Sincrono: Un modificatore di fase sincrono è un motore sincrono che opera senza carico meccanico. È collegato al carico alla fine ricevente della linea. Variando l'eccitazione dell'avvolgimento di campo, il modificatore di fase sincrono può assorbire o generare potere reattivo. Mantiene una tensione costante in tutte le condizioni di carico e migliora anche il fattore di potenza.
Sistemi Statici di VAR (SVS): Il compensatore statico di VAR inietta o assorbe VAR induttivi nel sistema quando la tensione si discosta dal valore di riferimento, sia superiore che inferiore. Nei compensatori statici di VAR, i tiristori vengono utilizzati come dispositivi di commutazione invece degli interruttori. Nei sistemi moderni, la commutazione tramite tiristori ha sostituito la commutazione meccanica grazie alla sua operatività più rapida e alla capacità di fornire un'operazione priva di transitori attraverso il controllo della commutazione.