Sistema de controle de microcentrais hidrelétricas. Esquema, descrição

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Sistema de controle de microcentrais hidrelétricas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O sistema de controle de uma microcentral hidrelétrica é necessário para regular os principais parâmetros tecnológicos da usina. O mais importante deles é a operação estável da unidade hidráulica (velocidade de rotação da turbina), estabilização da tensão de saída e frequência atual.

Controle de velocidade da turbina

Sistemas conectados à rede

A velocidade de rotação da turbina em uma microcentral hidrelétrica deve ser mantida constante para que o gerador possa produzir eletricidade de qualidade padrão, ou seja, com uma frequência de 50 Hz e uma tensão de 220-230 volts (V).

Nos sistemas com ligação à rede pública, o principal parâmetro é a potência da turbina e o caudal de água correspondente. Nesse caso, a carga do gerador não é um problema crítico, pois quase qualquer energia pode ser transferida para a rede geral dos consumidores.

Normalmente, o nível de água na bacia de pressão é controlado e o fluxo de água é regulado por meio de uma palheta guia (mudança de posição de suas pás) ou uma válvula de agulha no bocal (no caso de uma turbina de caçamba).

Sistemas isolados

Em sistemas isolados, a regulação da velocidade da turbina torna-se mais complicada, pois aqui não são os parâmetros do fluxo de água que são decisivos, mas a potência que passa pelo centro da carga, ou seja, a carga elétrica que ocorre na conexão com a ligação ou desconexão de aparelhos elétricos (consumo).

Os reguladores padrão detectam desvios de velocidade e regulam o fluxo de água por meio de uma palheta-guia (alterando a posição de suas lâminas) ou por uma válvula de agulha no bocal (no caso de uma turbina de caçamba).

Em sistemas isolados, podem ocorrer mudanças rápidas de carga e o controle de fluxo torna-se muito difícil. A instalação de um volante pode tornar essa tarefa mais fácil até certo ponto.

Os controladores de carga (para instalações <100 kW) ligam e desligam as cargas de lastro dependendo das mudanças nas cargas do consumidor com fluxo de turbina constante e, portanto, potência de turbina/gerador constante. Para isso, a maioria das microcentrais hidrelétricas é equipada com um regulador de carga elétrica na forma de carga de lastro. A carga de lastro é projetada para absorver o excesso de energia durante a operação de uma microcentral hidrelétrica em um sistema isolado.

Exemplo: a potência de uma micro central hidrelétrica é de 5 kW, mas seus aparelhos elétricos consomem apenas 3 kW. Com isso, sem carga suficiente no gerador, a velocidade da turbina aumentará, o que, por sua vez, levará a um aumento na tensão e frequência da corrente elétrica no sistema. Esta situação pode levar a danos no gerador da central hidroeléctrica e nos aparelhos eléctricos dos consumidores. Para resolver esse problema, você pode reduzir o suprimento de água para a turbina e, assim, reduzir sua velocidade, ou ligar aparelhos elétricos adicionais em 2 kW ou conectar uma carga de lastro nessa quantidade, aumentando a carga no gerador e, portanto, em a turbina. Assim que a carga aumentar e exceder, por exemplo, os 3 kW acima, o consumo na carga de lastro diminuirá proporcionalmente, de modo que o consumo total no sistema seja de 5 kW.

carga de lastro

Uma carga de lastro deve ser entendida como alguma carga inutilizável que prevê a redistribuição automática de energia elétrica entre alguns consumidores, por exemplo, vários eletrodomésticos (Fig. 33).

Sistema de controle de micro usinas hidrelétricas
Fig.33. Esquema de uso de carga de lastro

A vantagem da carga de lastro é a exclusão completa de dispositivos eletromecânicos do sistema de estabilização de velocidade da turbina. Esse sistema de controle pode ter alta velocidade, o que afetará positivamente a qualidade da tensão de saída da fonte de alimentação. Devido à estabilização da frequência de rotação do hidrogerador, geradores industriais em geral podem ser usados sem uma grande margem de resistência mecânica do rotor do gerador.

Autores: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

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