Un transformador regulador de ángulo de fase , un regulador de ángulo de fase ( PAR , uso estadounidense), un transformador desfasador , un desfasador (uso estadounidense de la costa oeste) o un amplificador de cuadratura ( quad booster , uso británico), es una forma especializada de transformador que se utiliza para controlar el flujo de energía real en redes de transmisión eléctrica trifásicas .
Para una línea de transmisión de corriente alterna , el flujo de potencia 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 de 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] Los amplificadores de cuadratura proporcionan así un medio para aliviar las sobrecargas en circuitos muy cargados y redirigir la energía por caminos más favorables.
Alternativamente, cuando un socio de intercambio está provocando intencionalmente que una "energía involuntaria" significativa fluya a través del sistema de un socio de intercambio no dispuesto, el socio no dispuesto puede amenazar con instalar un desfasador para evitar dicha "energía involuntaria", 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. [ ¿investigacion original? ] Como la estabilidad del sistema eléctrico (y por lo tanto la confiabilidad) es realmente un objetivo estratégico regional o nacional, la amenaza de instalar un desfasador suele ser suficiente para hacer que el sistema infractor implemente los cambios necesarios en su propio sistema para reducir o eliminar en gran medida los "inadvertidos energía" que fluye a través del sistema ofendido.
El coste de capital de un propulsor de cuadratura puede ser elevado: entre cuatro y seis millones de libras esterlinas (entre 6 y 9 millones de dólares estadounidenses) por una unidad de más de 2 GVA . Sin embargo, la utilidad para los operadores de sistemas de transmisión en términos de flexibilidad y velocidad de operación y, más particularmente, facilitar el despacho económico de la generación, pronto podrá recuperar el costo de propiedad.
Por medio de un voltaje derivado del suministro que primero se desfasa 90° (por lo tanto, está en cuadratura ) y luego se le vuelve a aplicar, 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 .
Un amplificador de cuadratura normalmente consta de dos transformadores separados: una unidad en 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 desfasado. La tensión de salida total es, por tanto, la suma vectorial de la tensión de alimentación y el componente de 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 ( boostamiento de refuerzo ) o reducirse ( golpeo reductor ). Sujeto a las condiciones del sistema, el flujo puede incluso contraerse lo suficiente como para invertirse completamente de su dirección de grifo neutral.
El siguiente diagrama unifilar muestra el efecto de conectar un amplificador de cuadratura en un sistema nominal de carga de generador de 100 MW 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 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 tienen la misma carga de 50 MW. La imagen de la derecha muestra la misma red con el amplificador de cuadratura presionado 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 dependerán de los parámetros del amplificador de cuadratura y las líneas de transmisión).
El efecto buscado es el opuesto: igualar la potencia en líneas donde naturalmente una estaría muy cargada y otra ligeramente cargada.
Las líneas eléctricas que conectan el norte y el sur de Alemania no son suficientes para transmitir la energía producida por las centrales eólicas situadas en el Mar del Norte. [3] [4] Por lo tanto, la energía fluye a través del sistema de transmisión checo, provocando grandes cargas en la red checa y poniendo en peligro el funcionamiento seguro de la red. [4] El operador checo de la red de transporte ČEPS puso en funcionamiento el 17 de enero de 2017 un sistema de barrera con dos transformadores desfasadores en la subestación de Hradec. [4] [5] El coste total de la instalación ascendió a unos 75 millones de euros. La instalación de transformadores desfasadores era necesaria para regular y controlar el flujo de electricidad verde procedente de Alemania. [6] El operador alemán de redes de transmisión 50 Hertz puso en funcionamiento en enero de 2018 dos transformadores desfasadores en la subestación de Röhrsdorf. Las subestaciones de Röhrsdorf y Hradec están conectadas a través de dos líneas de 400 kV. [4]
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