Un ángulo de fase de regulación del transformador , regulador de ángulo de fase ( PAR , uso americano), de cambio de fase del transformador , desplazador de fase (West costa uso americano), o en cuadratura de refuerzo ( booster quad , uso británico), es una forma especializada de transformador usado para controlar el flujo de energía real en redes de transmisión eléctrica trifásica .
Para una línea de transmisión de corriente alterna , el flujo de energía a través de la línea es proporcional al seno de la diferencia en el ángulo de fase del voltaje entre el extremo transmisor y el extremo receptor de la línea. [1] Cuando existen circuitos paralelos con diferentes capacidades entre dos puntos en una red de transmisión (por ejemplo, una línea aérea y un cable subterráneo), la manipulación directa del ángulo de fase permite controlar la división del flujo de energía entre las rutas, evitando la sobrecarga. . [2] Por tanto, los amplificadores de cuadratura proporcionan un medio para aliviar las sobrecargas en circuitos muy cargados y redirigir la energía a través de rutas más favorables.
Alternativamente, cuando un socio de intercambio está causando intencionalmente que fluya una "energía inadvertida" significativa a través del sistema de un socio de intercambio no dispuesto, el socio no dispuesto puede amenazar con instalar un cambiador de fase para evitar dicha "energía inadvertida", siendo el objetivo táctico del socio no dispuesto la mejora. de la estabilidad de su propio sistema a expensas de la estabilidad del otro sistema. Como la estabilidad del sistema de energía, por lo tanto la confiabilidad, es realmente un objetivo estratégico regional o nacional, la amenaza de instalar un cambiador de fase suele ser suficiente para hacer que el sistema infractor implemente los cambios necesarios en su propio sistema para reducir en gran medida o eliminar la "energía inadvertida "fluyendo a través del sistema ofendido.
El costo de capital de un amplificador en cuadratura puede ser alto: entre cuatro y seis millones de libras esterlinas (6-9 millones de dólares estadounidenses) por una unidad con una calificación superior a 2 VAB . Sin embargo, la utilidad para los operadores del sistema de transmisión en cuanto a flexibilidad y velocidad de operación y, más particularmente, facilitando el despacho económico de la generación, pronto podrá recuperar el costo de propiedad.
Método de operación
Por medio de un voltaje derivado de la fuente que primero se cambia de fase en 90 ° (por lo tanto, está en cuadratura ) y luego se vuelve a aplicar a él, se desarrolla un ángulo de fase a través del amplificador de cuadratura. Es este ángulo de fase inducido el que afecta el flujo de energía a través de circuitos específicos .
Arreglo
Un amplificador de cuadratura generalmente consta de dos transformadores separados: una unidad de derivación y una unidad en serie . La unidad de derivación tiene sus devanados conectados a través de las fases, por lo que produce voltajes de salida desplazados 90 ° con respecto al suministro. Luego, su salida se aplica como entrada a la unidad en serie, que, debido a que su devanado secundario está en serie con el circuito principal, agrega el componente de desfase. El voltaje de salida total es, por lo tanto, la suma vectorial del voltaje de suministro y el componente en cuadratura de 90 °.
Las conexiones de derivación en la unidad de derivación permiten controlar la magnitud del componente de cuadratura y, por lo tanto, la magnitud del cambio de fase a través del amplificador de cuadratura. El flujo en el circuito que contiene el amplificador de cuadratura puede aumentarse ( golpe de impulso ) o reducirse ( golpe de presión ). Sujeto a las condiciones del sistema, es posible que el flujo incluso se desvíe lo suficiente como para revertir completamente su dirección neutral.
Ilustración de efecto
El diagrama unifilar a continuación muestra el efecto de conectar un amplificador de cuadratura en un sistema de carga de generador de 100 MW teórico con dos líneas de transmisión paralelas , una de las cuales cuenta con un amplificador de cuadratura (sombreado en gris) con un rango de derivación de 1 a 19.
En la imagen de la izquierda, el amplificador de cuadratura está en su posición de toma central de 10 y tiene un ángulo de fase de 0 °. Por lo tanto, no afecta el flujo de energía a través de su circuito y ambas líneas están igualmente cargadas a 50 MW. La imagen de la derecha muestra la misma red con el amplificador de cuadratura hacia abajo para contrarrestar el flujo de energía. El ángulo de fase negativo resultante ha desviado 23 MW de carga al circuito paralelo, mientras que la carga total suministrada se mantiene sin cambios en 100 MW. (Tenga en cuenta que los valores utilizados aquí son hipotéticos; el ángulo de fase real y la transferencia de carga dependerían de los parámetros del amplificador de cuadratura y las líneas de transmisión).
El efecto deseado es opuesto: igualar la energía en líneas donde, naturalmente, una estaría muy cargada y la otra estaría levemente cargada.
Instalaciones instaladas
Las líneas eléctricas que conectan el norte y el sur de Alemania son insuficientes para transferir la energía producida por las centrales eólicas ubicadas en el Mar del Norte. [3] [4] Por lo tanto, la energía fluye a través del sistema de transmisión checo causando cargas pesadas en la red checa y poniendo en peligro la operación segura de la red. [4] El operador de red de transporte checo ČEPS puso en funcionamiento un sistema de barrera con dos transformadores de desplazamiento de fase en la subestación de Hradec el 17 de enero de 2017. [4] [5] Los costes totales de la planta fueron de alrededor de 75 millones de euros. La instalación de los transformadores de cambio de fase era necesaria para regular y controlar el flujo de electricidad verde de Alemania. [6] El operador alemán del sistema de transmisión 50 Hertz puso en funcionamiento dos transformadores de cambio de fase en la subestación de Röhrsdorf en enero de 2018. Las subestaciones de Röhrsdorf y Hradec están conectadas a través de dos líneas de 400 kV. [4]
Ver también
Referencias
- Bibliografía
- Weedy, D. (1988). Sistemas de energía eléctrica . Wiley. ISBN 978-0-471-97677-6.
- Guile, A. Paterson, W. (1977). Sistemas de energía eléctrica vol 1 . Pergamon. ISBN 978-0-08-021729-1.CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- Notas
- ^ El "criterio de igual área" para la estabilidad del sistema de energía requiere que este ángulo sea menor de 90 grados, por lo que, para propósitos prácticos, este ángulo será mediblemente menor a 90 grados.
- ^ Weedy, BM (1972), Electric Power Systems (Segunda ed.), Londres: John Wiley and Sons, págs. 127-128 , ISBN 978-0-471-92445-6
- ^ https://www.researchgate.net/publication/299523421_Impact_of_phase_shifting_transformers_on_cross-border_power_flows_in_the_Central_and_Eastern_Europe_region
- ^ a b c d http://www.energate-messenger.de/news/171013/tschechien-nimmt-erste-phasenschieber-in-betrieb
- ^ http://www.finanzen.net/nachricht/aktien/Tschechien-nimmt-Sperranlage-gegen-deutschen-Oekostrom-in-Betrieb-5277531
- ^ https://www.zfk.de/energie/strom/artikel/stromfluesse-nach-tschechien-haben-sich-verbessert-2018-01-19/
enlaces externos
- Transformadores de cambio de fase: principios y aplicaciones (artículo de descripción general y estudio de caso)
- Transformadores de cambio de fase: principios y aplicaciones (Libro de John Winders, CRC Press, 12 de abril de 2002)