Što su fleksibilni sustavi prenosa napona strujanja (FACTS)?

Što su fleksibilni sustavi prijenosa struje naponom?

Definicija FACTS

Fleksibilni sustavi prijenosa struje naponom (FACTS) definirani su kao sustavi koji koriste elektroniku moći za poboljšanje kontrole i prijenosa snage u mrežama prijenosa struje naponom.

• Značajke FACTS-a

• Brza regulacija napona

• Povećana prijenos snage na dugačkim linijama prijenosa struje naponom

• Prigušenje oscilacija aktivne snage

• Kontrola toka snage u povezanim sustavima

Tako se značajno poboljšava stabilnost i performanse postojećih i budućih sustava prijenosa. S fleksibilnim sustavima prijenosa struje naponom (FACTS), električne kompanije mogu bolje iskoristiti postojeće mreže, povećati dostupnost i pouzdanost svojih linija, te poboljšati dinamičku i privremenu stabilnost mreže, osiguravajući bolju kvalitetu opskrbe.

Uticaj toka reaktivne snage na napon elektroenergetske mreže

Kompensacija reaktivne snage

Potrošački opterećenja zahtijevaju reaktivnu snagu koja se neprestano mijenja, povećavajući gubitke prijenosa i utjecajući na napon u mreži. Da bi se spriječile velike fluktuacije napona ili propadi struje, ova reaktivna snaga mora biti uravnotežena. Pasivni komponenti poput reaktora ili kondenzatora mogu pružiti induktivnu ili kapacitivnu reaktivnu snagu. Brza i precizna kompensacija reaktivne snage, koristeći tiristor-switched i tiristor-controlled komponente, može poboljšati učinkovitost i kontrolu prijenosa, zamjenjujući sporije mehaničke prekidače.

Efekti toka reaktivne snage

Toki reaktivne snage imaju sljedeće efekte:

• Povećanje gubitaka u sustavu prijenosa

• Dodavanje postrojenjima elektrana

• Dodavanje troškovima operacije

• Veliki uticaj na odstupanje napona sustava

• Degradacija performansi opterećenja pod niskim naponom

• Rizik od rušenja izolacije pri visokom naponu

• Ograničenje prijenosa snage

• Limesi stabilnosti u stacionarnom i dinamičkom stanju

Paralelno i serijalno

Slika pokazuje danas najčešće shunt kompenzacijske uređaje, njihov uticaj na najvažnije parametre prijenosa i tipične primjene.

Slika: Jednadžba aktivne snage/kuta prijenosa ilustrira kako određeni komponenti FACTS selektivno utječu na određene parametre prijenosa.

Sustavi zaštite i upravljanja

Da bi se poboljšala upravljanja redundancijom, razvijeni su posebni moduli kako bi dopunili automatizacijski sustav SIMATIC TDC. Ovi moduli emitiraju signale za paljenje tiristornih ventila i zauzimaju manji prostor od prethodne tehnologije. 

Flexibilan dizajn sučelja SIMATIC TDC omogućuje lako zamjenjivanje postojećih sustava. Ova integracija može se obaviti s minimalnim odgode, osiguravajući da se vrijednosti mjerenja iz starih sustava obrađuju novim sustavom upravljanja. Prostorna učinkovitost SIMATIC TDC također omogućuje paralelnu konfiguraciju s postojećim sustavima.

Sučelje čovjek-stroj. Sučelje između operatera i instalacije. (HMI = Human Machine Interface) je standardizirano.SIMATIC Win CC vizualni sustav, koji dodatno pojednostavljuje operaciju i olakšava prilagodbu grafičkih korisničkih sučelja potrebama operatera.

Hardver za upravljanje i zaštitu

Siemens nudi najnoviji hardver za upravljanje i zaštitu FACTS – isprobani automatizacijski sustav SIMATIC TDC (Technology and Drive Control). SIMATIC TDC koristi se širom svijeta u skoro svim industrijskim granama i dokazao se u proizvodnji i procesnom inženjerstvu, kao i u mnogim HVDC i FACTS aplikacijama. 

Operativni osoblje i inženjeri projektnog planiranja rade isključivo s standardiziranom, univerzalnom hardversko-software platformom, što im omogućuje brže izvršavanje zahtjevnih zadataka. Jedan od glavnih razmatranja u razvoju ovog automatizacijskog sustava bio je osiguranje najveće dostupnosti FACTS-a – zbog čega su svi sistemi upravljanja i zaštite, kao i komunikacijske veze, konfigurirani redundantno (po zahtjevu klijenta).

Nova instrumentacija i tehnologija upravljanja omogućuju korištenje visokoproduktivnog registra grešaka koji radi na uzorkovanju od 25 kHz. Nova instrumentacija i tehnologija upravljanja smanjuju vremenski period između registracije greške i ispisivanja izvještaja o grešci sa nekoliko minuta (prije) na 10 sekundi (sada).

Pretvarač za FACTS

LTT – Tiristori aktivirani svjetlom

Tiristori kontroliraju pasivne komponente u sistemima kompenzacije reaktivne snage. Siemensov direktan sustav aktiviranja svjetlom aktivira tiristore impulsom svjetlosti od 10 mikrosekundi na 40 milivata. Ovaj uređaj uključuje zaštitu od prenapona, čime se čini samozashtićujućim ako napon u smjeru prelazi granice.

Impuls svjetlosti putuje kroz optičke vlakna od kontrolera ventila do vrata tiristora. Konvencionalni sustavi koriste tiristore aktivirane električno, zahtijevajući impulse od nekoliko vata generirane bliznjom elektroničkom opremom. Direktan sustav aktiviranja svjetlom smanjuje broj električnih komponenti u tiristoru ventila za 80%, poboljšavajući pouzdanost i elektromagnetsku kompatibilnost. Također, nova tehnologija tiristora osigurava dugoročnu dostupnost elektroničkih komponenti najmanje 30 godina.

Tiristori ventila od Siemensa asamblirani su od 4-inch ili 5-inch tiristora, ovisno o potrebnoj nosivosti struje/nominiranoj struj