Co jsou Flexible AC Transmission Systems?

Co jsou flexibilní systémy přenosu střídavého proudu?

Definice FACTS

Flexibilní systémy přenosu střídavého proudu (FACTS) jsou definovány jako systémy, které využívají elektroniku pro zlepšení řízení a přenosu energie v sítích střídavého proudu.

• Vlastnosti FACTS

• Rychlé regulace napětí

• Zvýšení přenosu energie na dlouhých linkách střídavého proudu

• Dutění kmitání aktivního výkonu

• Řízení toku výkonu v síťových systémech

Tím se značně zlepší stabilita a výkonnost stávajících a budoucích přenosových systémů. S flexibilními systémy přenosu střídavého proudu (FACTS) mohou elektrárny lépe využívat stávající sítě, zvyšovat dostupnost a spolehlivost svých linek a zlepšovat dynamickou a přechodovou stabilitu sítě, což zajišťuje lepší kvalitu dodávky.

Vliv toku reaktivního výkonu na napětí elektrického systému

Kompensace reaktivního výkonu

Spotřebiče potřebují reaktivní výkon, který se neustále mění, což zvyšuje přenosové ztráty a ovlivňuje napětí v síti. Aby se zabránilo velkým kolísáním napětí nebo výpadkům, musí být tento reaktivní výkon vyrovnán. Pasivní komponenty, jako jsou cívky nebo kondenzátory, mohou poskytovat induktivní nebo kapacitní reaktivní výkon. Rychlá a přesná kompenzace reaktivního výkonu pomocí thyristorově řízených a thyristorově spínacích komponent může zlepšit efektivitu přenosu a řízení, nahrazujíc pomalejší mechanické spínače.

Účinky toky reaktivního výkonu

Tok reaktivního výkonu má následující účinky:

• Zvýšení ztrát v přenosovém systému

• Přidání do instalací elektráren

• Zvýšení provozních nákladů

• Velký vliv na odchylku napětí v systému

• Degradace výkonu spotřebičů při nízkém napětí

• Riziko poruchy izolace při přetlaku

• Omezení přenosu výkonu

• Steady-state a dynamické limity stability

Paralelní a sériové

Obrázek ukazuje dnešní nejčastější shuntové kompenzační zařízení, jejich vliv na nejdůležitější parametry přenosu a typické aplikace.

Obrázek: Rovnice aktivního výkonu/úhlu přenosu ilustruje, jaké komponenty FACTS selektivně ovlivňují které parametry přenosu.

Systémy ochrany a řízení

Pro zlepšení správy redundance byly vyvinuty speciální moduly, které doplňují automatizační systém SIMATIC TDC. Tyto moduly generují spínací signály pro thyristorové ventilové a zabírají méně místa než předchozí technologie. 

Flexibilní rozhraní SIMATIC TDC umožňuje snadné nahrazení stávajících systémů. Tato integrace může být provedena s minimálním zpožděním, což zajišťuje, že naměřené hodnoty ze starých systémů jsou zpracovány novým řídicím systémem. Prostoroefektivita SIMATIC TDC také umožňuje paralelní konfiguraci se stávajícími systémy.

Uživatelské rozhraní. Rozhraní mezi operátorem a zařízením (HMI = Human Machine Interface) je standardizované. SIMATIC Win CC vizualizační systém dále zjednodušuje operaci a usnadňuje adaptaci grafických uživatelských rozhraní podle požadavků operátora.

Hardwarové řešení pro řízení a ochranu

Siemens nabízí nejnovější řízení a ochranu pro FACTS – osvědčený automatizační systém SIMATIC TDC (Technology and Drive Control). SIMATIC TDC se používá po celém světě téměř ve všech odvětvích a byl osvědčen v produkční i procesní inženýrství, stejně jako v mnoha aplikacích HVDC a FACTS. 

Provozní personál a plánovači projektů pracují výhradně s standardizovanou, univerzální hardwarovou a softwarovou platformou, což jim umožňuje rychleji provádět náročné úkoly. Jedním z hlavních záměrů při vývoji tohoto automatizačního systému bylo zajištění nejvyšší možné dostupnosti FACTS – proto jsou všechny systémy řízení a ochrany, stejně jako komunikační spoje, konfigurovány redundantně (pokud to požaduje zákazník).

Nová měřicí a řídicí technologie umožňuje použití vysokovýkonného záznamového zařízení s četností vzorkování 25 kHz. Nová měřicí a řídicí technologie snižuje dobu mezi záznamem poruchy a vytisknutím zprávy o poruce z několika minut (předtím) na 10 sekund (teď).

Převodník pro FACTS

LTT – Thyristory s optickým spínáním

Thyristory řídí pasivní komponenty v systémech kompenzace reaktivního výkonu. Přímý optický spínací systém Siemens aktivoval thyristory 10-mikrosekundovým světelným impulzem o síle 40 miliwattů. Toto zařízení zahrnuje ochranu proti přetlaku, což ho činí samoobsluhovatelným, pokud přední napětí překročí hranici.

Světelný impulz putuje skrz optické vlákno od kontrolního ventilu k bráně thyristoru. Konvenční systémy používají elektricky spínací thyristory, které vyžadují pulzy několika wattů vygenerované blízkým elektronickým vybavením. Přímé optické spínání snižuje elektronické komponenty v thyristorovém ventilu o 80%, což zlepšuje spolehlivost a elektromagnetickou kompatibilitu. Kromě toho nová thyristorová technologie zajišťuje dlouhodobou dostupnost elektronických komponent alespoň po 30 let.

Thyristorové ventily od Siemens jsou sestaveny z 4-palcových nebo 5-palcových thyristorů, v závislosti na požadované nosné kapacitě/proudovém nastavení. Thyristorová technologie se neustále vyvíjela od počátku 60. let 20. století. V současné době mohou thyristory bezpečně a ekonomicky zvládat blokovací napětí až 8 kilovoltů a nominální proud až 4 200 amperů.