Princípios e Análise Experimental de Reguladores de Tensão em Sistemas Elétricos

I. Análise do Princípio dos Reguladores de Tensão do Sistema Elétrico

Antes de analisar o princípio dos reguladores de tensão do sistema elétrico, é necessário analisar o regulador de excitação e tirar conclusões através da comparação. Na aplicação prática, o regulador de excitação usa a variação de tensão como quantidade de feedback para ajuste, mantendo assim a tensão terminal do gerador dentro do intervalo padrão. No entanto, este tipo de regulador de tensão, especialmente durante falhas na rede, requer uma grande quantidade de potência reativa para melhorar a estabilidade da tensão da rede e garantir a qualidade do sistema de energia. Como o objetivo principal do regulador de excitação é controlar a tensão terminal do gerador, é difícil assegurar a estabilidade da tensão da rede.

Neste caso, o regulador de tensão deve ser aprimorado. Estudos relevantes mostram que, introduzindo a tensão do sistema, o transformador principal do gerador e o regulador de excitação controlarão conjuntamente o terminal do gerador, e o transformador elevador do gerador será controlado com base no método de compensação, ao mesmo tempo em que aumenta a potência reativa do gerador, melhorando assim a estabilidade do sistema de energia. O princípio do regulador de tensão do sistema elétrico é controlar o gerador introduzindo a tensão correspondente juntamente com a tensão de excitação. Quando a velocidade do gerador alternativo aumenta, o regulador de tensão do sistema elétrico reduzirá a corrente de excitação e o fluxo magnético para estabilizar a tensão, garantindo assim a operação segura e estável da rede elétrica.

Na aplicação prática, o regulador de tensão do sistema elétrico consiste em componentes como a barramento de alta tensão, ponto de ajuste da tensão terminal do gerador, fator de amplificação, compensação de fase, limitação de saída e controle de ligar/desligar. O momento em que o regulador de tensão do sistema elétrico é ligado ou desligado tem pouco impacto no regulador e na potência do gerador. Em condições equivalentes, o regulador de tensão do sistema elétrico pode reduzir a certa altura a resistência e a reatância do transformador principal durante a operação; o grau de redução varia com a proporção do ponto de ajuste da tensão terminal do gerador, mas, em geral, tem pouco impacto sobre o coeficiente de declinação e o coeficiente de declinação de potência.

No entanto, para evitar a competição de potência reativa quando o regulador de tensão de um sistema de energia de dois geradores é desligado ativamente, os geradores paralelos terminais precisam ser ajustados com base na taxa de declinação corrigida, prestando também atenção à reatância e à resistência do transformador principal. Quando a reatância e a resistência do transformador principal do regulador de tensão do sistema elétrico diminuem, a reatância e a resistência do transformador principal terminal geralmente são zero. Se a unidade opera com base na taxa de declinação, esforços devem ser feitos para aumentar o valor de estabilidade do sistema de energia e o suporte do sistema de excitação para a tensão da rede. No entanto, garantir a estabilidade do sistema de energia desta forma ainda apresenta certos desafios.

II. Análise de Experimentos com Reguladores de Tensão do Sistema Elétrico

Na operação real do regulador de tensão do sistema elétrico, especialmente quando uma unidade única está conectada a um sistema de barramento infinito via linha dupla, curtos-circuitos são propensos a ocorrer no circuito. Uma vez que ocorra um curto-circuito, a tensão terminal e a potência eletromagnética diminuirão. Combinado com a potência do motor primário não ajustada, o rotor tende a acelerar, e a potência reativa pode até ser esgotada, comprometendo assim a estabilidade de tensão do sistema de energia.

Os sistemas de excitação tradicionais não conseguem controlar a tensão efetivamente. Por outro lado, o controle do lado de alta tensão da tensão terminal, devido à conexão próxima entre o barramento de alta tensão e o sistema, tende a causar uma queda rápida de tensão no início de uma falha, tornando sua resposta mais sensível. Após uma falha de curto-circuito, a tensão terminal do gerador e a tensão do lado de alta do transformador principal sobem mais rapidamente do que com o regulador de excitação, estabilizando a tensão em um curto período de tempo e, assim, garantindo a estabilidade do barramento de tensão.

Para permitir que o regulador de tensão do sistema elétrico funcione melhor, seu sistema deve ser calculado de acordo. Durante o cálculo, o impacto do modo de controle de excitação no tempo crítico de limpeza é analisado com base em sistemas simples e sistemas reais. Ao calcular o sistema de máquina única barramento infinito, a estrutura do barramento infinito, o modelo dinâmico do gerador, a impedância do transformador e a impedância do sistema de regulador de tensão do sistema de energia de duas linhas de transformador (Princípios e Análise Experimental, Zheng Changquan, Guangzhou Baiyun Electric Equipment Co., Ltd.) devem ser esclarecidos. Sobre esta base, a falha de curto-circuito do sistema de energia é analisada, e os resultados correspondentes são obtidos por meio de cálculos de simulação. Os resultados mostram que o regulador de excitação e o regulador de tensão do sistema elétrico têm pouca correlação com o tempo crítico de limpeza.

Ao calcular o sistema real, a estrutura de rede de uma determinada empresa de distribuição de energia pode ser usada como a rede de cálculo, e o gerador em operação de uma determinada usina de energia é analisado de acordo. Sobre esta base, a falha de curto-circuito do sistema de energia é analisada. Os resultados mostram que, quando o tempo crítico de limpeza está no valor padrão, o regulador de tensão do sistema elétrico não responde efetivamente sob a falha.

Para analisar melhor o regulador de tensão do sistema elétrico, conecte a unidade única diretamente ao sistema de rede através de uma única linha, feche o interruptor do lado de alta do transformador principal do gerador (garantindo que o interruptor da linha esteja aberto), selecione diferentes fatores de amplificação com base nesta configuração e analise o sistema de controle de excitação usando o método de simulação de resposta ao degrau de tensão sem carga do gerador. Os resultados mostram que, se o fator de amplificação for muito grande, o sistema de energia experimentará problemas de estabilidade sem carga. Para resolver melhor esse problema, é aconselhável usar o método de função de controle do barramento de alta tensão durante o teste sem carga.

O regulador de tensão do sistema elétrico também pode ser analisado no mesmo barramento. Na análise experimental, deve-se enfatizar a solução do problema de distribuição de potência reativa entre geradores paralelos. Na prática, a mesma tensão do sistema elétrico deve ser ajustada para alcançar a mesma declinação positiva. Na operação real de uma usina de energia, cálculos de simulação foram usados para combinar o regulador de excitação original com o regulador de tensão do sistema elétrico, e eles trabalharam juntos para lidar com a deficiência de potência reativa do sistema de energia. Os resultados mostram que não houve competição de potência durante a operação das unidades, e a distribuição de potência reativa foi relativamente razoável.

III. Conclusão

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia da informação, as questões de qualidade dinâmica da energia elétrica tornaram-se um foco para a operação segura e ordenada das redes elétricas. Relying solely on the original excitation regulator cannot achieve the goal of safe and orderly grid operation. Neste caso, são necessários dispositivos de compensação para resolver problemas de tensão. A combinação do regulador de tensão do sistema elétrico com o regulador de excitação atende, em certa medida, às necessidades práticas. No entanto, para uma melhor aplicação do regulador de tensão do sistema elétrico na rede, é necessário analisar seu princípio e resultados de testes.

À medida que os tempos avançam, novos problemas surgirão na rede elétrica. Para melhor resolver esses problemas, é necessário realizar uma análise mais aprofundada do princípio do regulador de tensão do sistema elétrico.