Przekładniki fazowe i ich zastosowanie

Przekładniki fazowe i ich zastosowanieW sieciach prądu przemiennego przepływy mocy czynnej w liniach są proporcjonalne do sinusa kąta przesunięcia fazowego między wektorami napięcia źródła energii elektrycznej znajdującego się na początku linii a ujściem energii elektrycznej znajdującym się na końcu linii linia.

Jeśli więc weźmiemy pod uwagę sieć linii różniących się przesyłaną mocą, to możliwa jest redystrybucja przepływów mocy pomiędzy liniami tej sieci, w szczególności zmiana wartości kąta przesunięcia fazowego między wektorami napięcia źródłowego a odbiornikiem w jedną lub więcej linii rozpatrywanej sieci trójfazowej.

Odbywa się to w celu załadowania linii w najkorzystniejszy sposób, co często nie ma miejsca w normalnych przypadkach. Naturalny rozkład przepływów energii jest taki, że prowadzi do przeciążenia linii małej mocy, przy jednoczesnym wzroście strat energii i ograniczeniu przepustowości linii dużej mocy. Możliwe są również inne konsekwencje szkodliwe dla infrastruktury elektrycznej.

Wymuszona, celowa zmiana wartości kąta przesunięcia fazowego między wektorem napięcia źródła a wektorem napięcia odbiornika jest realizowana przez urządzenie pomocnicze — transformator przełączający fazę.

W literaturze występują nazwy: transformator przełączający fazę lub transformator zwrotnicowy... Jest to transformator o specjalnej konstrukcji, przeznaczony bezpośrednio do sterowania prądami, zarówno czynnymi, jak i reaktywna moc w trójfazowych sieciach prądu przemiennego o różnej wielkości.

Główną zaletą przesuwnika fazowego jest to, że w trybie maksymalnego obciążenia może odciążyć najbardziej obciążoną linię, redystrybuując przepływy mocy w optymalny sposób.

Urządzenie transformatora przesunięcia fazowego

Transformator z przesunięciem fazowym zawiera dwa oddzielne transformatory: transformator szeregowy i transformator równoległy. Transformator równoległy ma uzwojenie pierwotne wykonane zgodnie ze schematem „trójkąt”, który jest niezbędny do zorganizowania układu napięć trójfazowych z przesunięciem względem napięć fazowych o 90 stopni, oraz uzwojenie wtórne, które można wykonać w postaci izolowanych faz z blokiem odpływowym z uziemieniem.

Fazy ​​uzwojenia wtórnego transformatora równoległego są połączone przez wyjście przełącznika zaczepów z uzwojeniem pierwotnym transformatora szeregowego, który zwykle jest ułożony w gwiazdę z uziemionym punktem zerowym.

Z kolei uzwojenie wtórne transformatora szeregowego jest wykonane w postaci trzech izolowanych faz, z których każda jest połączona szeregowo w sekcji odpowiedniego przewodu liniowego, skorelowanych w fazie, tak że element przesunięty w fazie o 90 stopni jest dodawane do wektora napięcia źródła.

Tak więc na wyjściu linii uzyskuje się napięcie równe sumie wektorów napięcia zasilającego i dodatkowego wektora składowej kwadraturowej, którą wprowadza przesuwnik fazowy, czyli w efekcie zmiany fazy.

Amplituda i polaryzacja wprowadzonej składowej kwadraturowej, która jest tworzona przez przesuwnik fazowy, może być zmieniana; w tym celu przewidziana jest możliwość regulacji bloku zaczepów, dzięki czemu kąt przesunięcia fazowego między wektorami napięcia na wejściu linii i na jej wyjściu zmienia się o wymaganą wartość, która jest związana z trybem pracy pewna linia.

Transformator przesunięcia fazowego

Koszty instalacji przesuwników fazowych są dość wysokie, ale koszty te zwracają się poprzez optymalizację warunków pracy sieci. Dotyczy to zwłaszcza linii przesyłowych dużej mocy.

W Wielkiej Brytanii przesuwniki fazowe zaczęto stosować już w 1969 r., we Francji instaluje się je od 1998 r., od 2002 r. w Holandii i Niemczech, w 2009 r. w Belgii i Kazachstanie.

W Rosji nie zainstalowano jeszcze transformatora jednofazowego, ale są projekty. Światowe doświadczenia z wykorzystaniem przesuwników fazowych w tych krajach wyraźnie wskazują na poprawę sprawności sieci elektrycznych dzięki zarządzaniu przepływami energii za pomocą przesuwników fazowych dla optymalnej dystrybucji.

Radzimy przeczytać:

Dlaczego prąd elektryczny jest niebezpieczny?