Verhoging van het vermogen op één lijn en vermindering van het vermogen op de andere lijn Lokatie van de dwarsregeltransformatoren in de Benelux

Zelfs al zouden de fabrikanten dwarsregeltransformatoren in handige formaten leveren (dwz. minder dan 15 ton), toch zou je die niet kunnen gebruiken als kleine zelfstandige: dit zijn transformatoren die de spanning niet wijzigen!

Een dwarsregeltransformator is een heel speciale transformator, je kan die enkel gebruiken op gekoppelde hoogspanningsnetwerken met een maasstruktuur. De dwarsregeltransformator wordt niet gebruikt bij de distributie van electriciteit (verdeling naar de eindgebruiker door middel van een netwerk in boomstructuur). De dwarssregeltransformator bestaat enkel in driefasige uitvoering.

Het is aangeraden eerst de inleiding hoogspanningstransformatoren te lezen, waar de reden en de werking van de dwarsregeltransformator uitgelegd wordt. Hier concentreren we ons meer op de praktische realisatie. Meer informatie over electriciteitsnetwerken (in het algemeen) is hier te vinden.

Met een dwarsregeltransformatoren kan men het aktief vermogen prioritair via een lijn te sturen (om een andere lijn te ontlasten). Rechts hebben we twee lijnen tussen producent en verbruiker. We willen de lijn rechts ontlasten. Dit is mogelijk als er op één van de lijnen een dwarsregeltransformator geplaatst is. Op de lijn met de transfo kan men zowel het vermogen verhogen (boost) als verlagen (buck).

De fasehoek is hypothetisch en hangt af van de eigenschappen van de lijnen, hoe "elastisch" ze wel zijn. Doorgaans wordt de fasehoek beperkt tot een lage waarde (5°). Men kan de fasehoek niet onbeperkt verhogen, dit zou het netwerk onstabiel maken. Het is dus niet mogelijk het vermogen totaal via een lijn te voeren (behalve als de andere lijn onderbroken zou worden).

Dit systeem wordt eveneens gebruikt om de vermogensverdeling tussen verschillende landen te regelen. De lokaties van deze transformatoren zijn in het groen aangegeven op de tweede afbeelding rechts. De capaciteit van de lijnen bedraagt 3GVA, het vermogen van een volledige kerncentrale.

Veronderstellen we een lijn tussen België en Nederland. De productie in België is weer eens te laag (weer een kerncentrale uitgevallen...). De spanning op het belgisch net heeft de neiging te dalen. Door het spanningsverschil tussen België en Nederland gaat er extra stroom lopen van Nederland en België, maar dit is hoofdzakelijk blindvermogen, een egalisatiestroom om beide spanningen in evenwicht te houden. Het blindvermogen willen we beperken, we willen effektief vermogen van Nederland naar België sturen.

Door een dwarsregeltransformator (DRT) kan men ervoor zorgen dat er aktief vermogen van Nederland naar België loopt, zonder dat er blindvermogen circuleert.

Hierboven heb je de voorstelling van de DRT. We hebben een serietransformator (geel) die in serie op de lijn aangesloten is (dat zijn eigenlijk de secundaire wikkelingen van de transfo). De primaire wikkelingen worden gevoed uit de regeltransformator. Door de serietransformator kan men de spanning "verhogen" of "verlagen", maar aangezien de sturing in quadratuur gebeurt is er van een spanningsverandering geen sprake, wel van een faseverschuiving.

De regeltransformator (roze) kan zowel een positieve als een negatieve fase leveren, de lastschakelaar kan zowel een positief als negatief regelen. Als er geen faseverschuiving nodig is, dan staat de lastregelaar op nul en loopt er geen stroom door het secundair van de regeltransformator. In tegenstelling met een regeltransformator voor spanningen (de normale versie van de regeltransformator) staat hier de lastschakelaar aan de secundaire zijde om zowel + als - te kunnern regelen.

Rechts heb je de praktische uitvoering. Omdat we hier met zeer hoge vermogens werken gebruiken we drie monofasige "blokken" (containers met een serie en een regeltransfo). Ieder blok wordt aangesloten op de hoogspanningslijn (Ua en Ua' voor fase 1, Ub en Ub' voor fase 2, enz.). De serietransformator wordt aangesloten tussen Ua en Ua'. Er zijn ook extra verbindingen zodat regelspanning aangevoerd kan worden. Omdat die +90° of -90° in fase verschoven is, kan die enkel geleverd worden door de twee andere fasen, vandaar de verbindingen tussen de verschillende containers. De lastschakelaars zitten in de container en worden niet getekend.

Hierboven een installatie met aparte regeltransformator en serietransformator. In de praktijk zal men eerder de constructie links terugvinden, met een behuizing per fase (serietransformatie en regeltransformator). Op de site staan er doorgaans 4 containers (drie fasen en een reserve), daardoor verhoogt men de bedrijfszekerheid van de installatie. Men kan een container buiten bedrijf stellen voor onderhoudswerken. De lastschakelaar moet immers regelmatig gecontroleerd en onderhouden worden, en daarvoor moet de betreffende container spanningsloos gezet worden.

Om vermogen van het ene netwerk naar het andere te pompen gebruikt men ook een gelijkspanningsnet op hoge spanning. Dit doet men als men lange afstanden moet overgruggen (meer dan 100km ondergronds of onder water) omdat de impedantie van de lijn te groot wordt, waardoor er minder vermogen doorgesturd kan worden. Het gelijkspanningsnet wordt ook gebruikt om netten te verbinden die niet gesynchroniseerd zijn. Japan heeft bijvoorbeeld een deel van het land op het 50Hz netwerk en een deel van het land op het 60Hz netwerk. Maar ook Engeland dat een 50Hz netwerk heeft zoals Europa wordt verbonden door middel van een gelijkspanningsnet.

Nog een laatste voorstelling van een dwarsregeltransformator. Het is steeds dezelfde opstelling, maar de schakeling is anders getekend.

De serietransformator is een driefasige transformator met "primaire" wikkelingen (in feite zijn het secundaire wikkelingen, want de primaire wiklkeling krijgt de correctiespanning van de regeltransformator). Iedere wikkeling heeft een middenaftakking om de spanning door te geven naar de regeltransformator (niet alle dwarsregeltransformatoren hebben een wikkeling met middenaftakking).

De regeltransformator levert de spanning om de driefasige stroom in fase te verschuiven. De regeltransformator kan ook geen spanning leveren als er geen faseverschuiving nodig is. De spanning wordt betrokken via een lastschakelaar. De faseverschuiving bedraagt doorgaans maximaal 10°, zowel vooruitlopend als na-ijlend.

De spanning om de faseverschuiving te realiseren wordt gebracht op de twee serietransformatoren die de spanning voor de betreffende regeltransfo niet geleverd hebben.