Mitä ovat joustavat vaihtovirtasiirtojärjestelmät

Mitä ovat joustavat vaihtovirtasiirtojärjestelmät?

FACTS-määritelmä

Joustavat vaihtovirtasiirtojärjestelmät (FACTS) on määritelty järjestelmiksi, jotka käyttävät voimakonetekniikkaa parantamaan ohjausta ja voiman siirtymistä vaihtovirtasiirtoverkoissa.

• FACTS-ominaisuudet

• Nopea jänniteohjaus

• Suurempi voiman siirto pitkien vaihtovirtaliittymien yli

• Aktiivisen voiman heilahtelujen vaimentaminen

• Virtausohjaus verkostoissa

Tämä parantaa merkittävästi olemassa olevien ja tulevien siirtojärjestelmien vakautta ja suorituskykyä. Joustavilla vaihtovirtasiirtojärjestelmillä (FACTS) sähköyhtiöt voivat paremmin hyödyntää olemassa olevia verkostoja, lisätä linjojensa saatavuutta ja luotettavuutta sekä parantaa dynaamista ja väliaikaista verkostovakautta, varmistuen parempaa toimituksen laatua.

Reaktiivisen voiman virtauksen vaikutus sähköjärjestelmän jännitteeseen

Reaktiivisen voiman kompensointi

Kuluttajaladat tarvitsevat jatkuvasti muuttuvaa reaktiivista voimaa, mikä lisää siirtohukkuuksia ja vaikuttaa verkoston jännitteeseen. Korkeiden jänniteheilahteluiden tai sähkökatkojen estämiseksi tämä reaktiivinen voima on tasapainotettava. Reaktiivista voimaa voidaan tuottaa passiivisilla komponenteilla, kuten induktoreilla tai kondensaatoreilla. Nopea ja tarkka reaktiivisen voiman kompensointi, thyristorin kytkettyjen ja ohjattujen komponenttien avulla, voi parantaa siirtoeffektivyyttä ja ohjausta, korvaamalla hitaat mekaaniset kytkimet.

Reaktiivisen voiman virran vaikutukset

Reaktiivisen voiman virtaus aiheuttaa seuraavat vaikutukset:

• Siirtojärjestelmän hukkuuksien kasvu

• Lisäykset voimalaitosten asennuksiin

• Toimintakustannusten lisäys

• Merkittävä vaikutus järjestelmän jännitteen poikkeamiin

• Ladantuoton heikentyminen alijännitteessä

• Eritysriskeja ylijännitteessä

• Voiman siirron rajoittuminen

• Staattiset ja dynaamiset vakauden rajat

Rinnakkais- ja sarjakytkentä

Kuva näyttää nykyisin yleisimpiä shunt-kompensaatio-laitteita, niiden vaikutuksen tärkeimpiin siirtojärjestelmän parametreihin ja tyypillisiin sovelluksiin.

Kuva: Aktiivisen voiman/siirtokulman yhtälö havainnollistaa, mitkä FACTS-komponentit vaikuttavat valikoivasti mihin siirtojärjestelmän parametreihin.

Suojalaitteet ja ohjausjärjestelmät

Paremmaksi päällekkäisyyshallinnaksi kehitettiin erityismoduulit täydentämään SIMATIC TDC-automaatiojärjestelmää. Nämä moduulit lähettävät kytkentäsignaaleja thyristorivalveille ja vievät vähemmän tilaa kuin vanha teknologia. 

SIMATIC TDC:n joustava rajapintaohjelmointi mahdollistaa sen, että se korvaa helposti olemassa olevat järjestelmät. Tämä integraatio voidaan tehdä minimidelayllä, varmistuen, että vanhojen järjestelmien mittariluvut prosessoidaan uudella ohjausjärjestelmällä. SIMATIC TDC:n tilatehokkuus mahdollistaa myös rinnakkaisten järjestelmien konfiguroinnin.

Ihmistoimijan ja laitteen välisen rajapinnan (HMI = Human Machine Interface) standardoitu SIMATIC Win CC -visualisointijärjestelmä yksinkertaistaa operaatiota ja helpottaa graafisten käyttöliittymien sopeuttamista operoijan vaatimuksiin.

Ohjaus- ja suojalaitteiden laitteisto

Siemens tarjoaa uusimman ohjaus- ja suojalaitteiston FACTS-järjestelmille – kokeiltuun ja testattuun SIMATIC TDC (Technology and Drive Control) automaatiojärjestelmään. SIMATIC TDC on käytössä maailmanlaajuisesti lähes kaikissa aloissa ja on osoittanut arvonsa tuotanto- ja prosessiteknologiassa sekä monissa HVDC- ja FACTS-sovelluksissa. 

Operaattorit ja projektisuunnittelijat työskentelevät yksinomaan standardoidulla, yleispätevällä laitteisto- ja ohjelmistoplatformilla, mikä mahdollistaa heidän suorittavan vaativia tehtäviä nopeammin. Yksi pääasiallisista huomiopisteitä tämän automaatiojärjestelmän kehittämisessä oli varmistaa FACTS-järjestelmän paras mahdollinen saatavuus – siksi kaikki ohjaus- ja suojalaitteet sekä viestiyhteydet on konfiguroitu päällekkäisesti (jos asiakas pyytää sitä).

Uusi mittaus- ja ohjausteknologia mahdollistaa myös korkean tehon virhekirjanpidon, joka toimii 25 kHz otantaasteella. Uuden mittaus- ja ohjausteknologian ansiosta virheraportin tulostuksen aika on vähentynyt useasta minuutista (aiemmin) 10 sekuntiin (nykyisin).

FACTS-konverteri

LTT – Valoa kytketty thyristori

Thyristorit ohjaavat passiivisia komponentteja reaktiivisen voiman kompensointijärjestelmissä. Siemensin suoran valokytkentäjärjestelmä aktivoi thyristoreja 10 mikrosekunnin valosykleellä, jonka tehokkuus on 40 milliwattia. Tämä laite sisältää ylivoltisuussuojan, joka suojelee sitä, jos etujännite ylittää rajat.

Valosyke kulkee optisessa kaapelissa valven ohjausosastolta thyristorin porttiin. Perinteisissä järjestelmissä käytetään sähköisesti kytkettyjä thyristoreja, jotka vaativat useita wattia elektronisesta laitteistosta lähellä. Suora valokytkentä vähentää thyristorivalven sähkökomponentteja 80%, parantamalla luotettavuutta ja sähkömagneettista yhteensopivuutta. Lisäksi uusi thyristoriteknologia takaa sähkökomponenttien pitkäaikaisen saatavuuden vähintään 30 vuodeksi.

Siemensin thyristorivalvet koostuvat 4-tuumaisista tai 5-tuumaisista thyristoreista riippuen tarvittavasta sähkövirrasta/rated current. Thyristoriteknologia on ollut jatkuvassa kehityksessä 1960-luvun alusta lähtien. Nykyään thyristorit voivat turvallisesti ja taloudellisesti hallita jopa 8 kilovolttia ja 4 200 amperia.