Sistema di controllo delle micro centrali idroelettriche. Schema, descrizione

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Il sistema di controllo di una micro centrale idroelettrica è necessario per regolare i principali parametri tecnologici della centrale. I più importanti sono il funzionamento stabile dell'unità idraulica (velocità di rotazione della turbina), la stabilizzazione della tensione di uscita e la frequenza della corrente.

Controllo della velocità della turbina

Sistemi connessi in rete

La velocità di rotazione della turbina in una microcentrale idroelettrica deve essere mantenuta costante in modo che il generatore possa produrre elettricità di qualità standard, ad es. con una frequenza di 50 Hz e una tensione di 220-230 volt (V).

Negli impianti con allacciamento alla rete pubblica il parametro principale è la potenza della turbina e la corrispondente portata d'acqua. In questo caso, il carico sul generatore non è un problema critico, poiché quasi tutta la potenza può essere trasferita alla rete generale per i consumatori.

Di solito, il livello dell'acqua nel bacino di pressione è controllato e il flusso d'acqua è regolato tramite una paletta guida (cambiando la posizione delle sue pale) o una valvola a spillo sull'ugello (nel caso di una turbina a tazze).

Sistemi isolati

Nei sistemi isolati, la regolazione della velocità della turbina diventa più complicata, poiché qui non sono determinanti i parametri del flusso d'acqua, ma la potenza che passa per il centro del carico, cioè il carico elettrico che si verifica in connessione con la connessione o la disconnessione di apparecchi elettrici (consumo).

I regolatori standard rilevano le deviazioni di velocità e regolano il flusso dell'acqua utilizzando una paletta guida (cambiando la posizione delle sue pale) o una valvola a spillo sull'ugello (nel caso di una turbina a pale).

Nei sistemi isolati possono verificarsi rapidi cambiamenti di carico e il controllo del flusso diventa molto difficile. L'installazione di un volano può rendere questo compito più semplice in una certa misura.

I regolatori di carico (per impianti <100 kW) attivano e disattivano i carichi di zavorra in base alle variazioni dei carichi delle utenze con flusso costante della turbina e quindi potenza costante della turbina/generatore. Per fare ciò, la maggior parte delle microcentrali idroelettriche è dotata di un regolatore di carico elettrico sotto forma di carico di zavorra. Il carico di zavorra è progettato per assorbire la potenza in eccesso durante il funzionamento di una microcentrale idroelettrica in un sistema isolato.

Esempio: la potenza di una micro centrale idroelettrica è di 5 kW, ma i tuoi elettrodomestici consumano solo 3 kW. Di conseguenza, senza un carico sufficiente sul generatore, la velocità della turbina aumenterà, il che, a sua volta, porterà ad un aumento della tensione e della frequenza della corrente elettrica nel sistema. Questa situazione può portare a danni al generatore della centrale idroelettrica e agli apparecchi elettrici dei consumatori. Per risolvere questo problema, è possibile ridurre l'alimentazione idrica alla turbina e, quindi, ridurne la velocità, oppure accendere apparecchi elettrici aggiuntivi di 2 kW o collegare un carico di zavorra di questa quantità, aumentando il carico sul generatore, e quindi su la turbina. Non appena il carico aumenta e supera, ad esempio, i 3 kW sopra indicati, il consumo nel carico di zavorra diminuirà di conseguenza, in modo che il consumo totale nel sistema sia di 5 kW.

Carico di zavorra

Un carico di zavorra dovrebbe essere inteso come un carico inutilizzabile che prevede la ridistribuzione automatica dell'energia elettrica tra alcuni consumatori, ad esempio vari elettrodomestici (Fig. 33).

Sistema di controllo delle micro centrali idroelettriche
Fig.33. Schema di utilizzo del carico di zavorra

Il vantaggio del carico di zavorra è la completa esclusione dei dispositivi elettromeccanici dal sistema di stabilizzazione della velocità della turbina. Un tale sistema di controllo può avere un'elevata velocità, che influirà positivamente sulla qualità della tensione di uscita dell'alimentatore. A causa della stabilizzazione della frequenza di rotazione dell'idrogeneratore, è possibile utilizzare generatori industriali generici senza un ampio margine di resistenza meccanica del rotore del generatore.

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

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