Cosa sono i sistemi di trasmissione AC flessibili?
Cos'è un Sistema di Trasmissione AC Flessibile?
Definizione dei Sistemi FACTS
I Sistemi di Trasmissione AC Flessibili (FACTS) sono definiti come sistemi che utilizzano l'elettronica di potenza per migliorare il controllo e il trasferimento di energia nelle reti di trasmissione AC.
Caratteristiche dei Sistemi FACTS
Regolazione rapida della tensione
Aumento del trasferimento di potenza su linee AC lunghe
Smorzamento delle oscillazioni di potenza attiva
Controllo del flusso di carico in sistemi intrecciati
Ciò migliora significativamente la stabilità e le prestazioni dei sistemi di trasmissione esistenti e futuri. Con i Sistemi di Trasmissione AC Flessibili (FACTS), le compagnie elettriche possono sfruttare meglio le reti esistenti, aumentare la disponibilità e affidabilità delle loro linee, migliorare la stabilità dinamica e transitoria della rete, garantendo una qualità di fornitura superiore.
Influenza del Flusso di Potenza Reattiva sulla Tensione del Sistema Elettrico
Compensazione della Potenza Reattiva
I carichi dei consumatori richiedono una potenza reattiva che varia continuamente, aumentando le perdite di trasmissione e influenzando la tensione nella rete. Per prevenire fluttuazioni di tensione elevate o interruzioni di energia, questa potenza reattiva deve essere bilanciata. Componenti passivi come reattori o condensatori possono fornire potenza reattiva induttiva o capacitiva. La compensazione rapida e precisa della potenza reattiva, utilizzando componenti comandati e controllati da tiristori, può migliorare l'efficienza e il controllo della trasmissione, sostituendo interruttori meccanici più lenti.
Effetti del Flusso di Potenza Reattiva
Il flusso di potenza reattiva ha gli effetti seguenti:
Aumento delle perdite nel sistema di trasmissione
Aggiunta alle installazioni delle centrali elettriche
Aumento dei costi operativi
Influenza significativa sulle deviazioni di tensione del sistema
Degrado delle prestazioni del carico in caso di tensione bassa
Rischio di rottura dell'isolamento in caso di sovratensione
Limitazione del trasferimento di potenza
Limiti di stabilità statica e dinamica
Parallelo e Serie
La figura mostra i dispositivi di compensazione shunt più comuni oggi, la loro influenza sui parametri di trasmissione più importanti e le applicazioni tipiche.
Fig.: L'equazione del potenza attiva/angolo di trasmissione illustra quali componenti FACTS influenzano selettivamente i parametri di trasmissione.
Sistemi di Protezione e Controllo
Per migliorare la gestione della ridondanza, sono stati sviluppati moduli speciali per integrare il sistema di automazione SIMATIC TDC. Questi moduli emettono segnali di accensione ai valvole di tiristori e occupano meno spazio rispetto alla tecnologia precedente.
La flessibile progettazione delle interfacce del SIMATIC TDC consente di sostituire facilmente i sistemi esistenti. Questa integrazione può essere realizzata con un ritardo minimo, assicurando che i valori misurati dai vecchi sistemi vengano elaborati dal nuovo sistema di controllo. L'efficienza spaziale del SIMATIC TDC permette anche una configurazione parallela con i sistemi esistenti.
Interfaccia Uomo-Macchina. L'interfaccia tra l'operatore e l'impianto (HMI = Human Machine Interface) è standardizzata. Il sistema di visualizzazione SIMATIC Win CC semplifica ulteriormente l'operazione e facilita l'adattamento delle interfacce grafiche alle esigenze dell'operatore.
Hardware per Controllo e Protezione
Siemens offre il più recente controllo e protezione per i Sistemi FACTS - il sistema di automazione SIMATIC TDC (Technology and Drive Control) ampiamente testato. Il SIMATIC TDC è utilizzato in tutto il mondo in quasi ogni settore e si è dimostrato in produzione e ingegneria dei processi, nonché in molte applicazioni HVDC e FACTS.
Il personale operativo e gli ingegneri di progettazione lavorano esclusivamente con una piattaforma hardware e software standardizzata e universale, consentendo loro di svolgere compiti impegnativi più rapidamente. Uno degli aspetti principali nello sviluppo di questo sistema di automazione è stato assicurare la massima disponibilità dei Sistemi FACTS - per questo motivo, tutti i sistemi di controllo e protezione, così come i collegamenti di comunicazione, sono configurati in modo ridondante (se richiesto dal cliente).
La nuova tecnologia di strumentazione e controllo consente anche l'utilizzo di un registratore di guasti ad alta prestazione con un tasso di campionamento di 25 kHz. La nuova tecnologia di strumentazione e controllo riduce il tempo tra la registrazione del guasto e la stampa del rapporto di guasto da diversi minuti (precedentemente) a 10 secondi (attualmente).
Convertitore per i Sistemi FACTS
LTT – Tiristori Attivati a Luce
I tiristori controllano i componenti passivi nei sistemi di compensazione della potenza reattiva. Il sistema di attivazione diretta a luce di Siemens attiva i tiristori con un impulso luminoso di 10 microsecondi a 40 milliwatt. Questo dispositivo include protezione contro sovratensione, rendendolo autosufficiente se la tensione in avanti supera i limiti.
L'impulso luminoso viaggia attraverso fibre ottiche dal controllo della valvola al gate del tiristoro. I sistemi convenzionali utilizzano tiristori attivati elettricamente, richiedendo impulsi di diversi watt generati da apparecchiature elettroniche vicine. L'attivazione diretta a luce riduce i componenti elettrici nella valvola del tiristoro del 80%, migliorando l'affidabilità e la compatibilità elettromagnetica. Inoltre, la nuova tecnologia dei tiristori garantisce la disponibilità a lungo termine dei componenti elettronici per almeno 30 anni.
Le valvole di tiristoro di Siemens sono assemblate da tiristori da 4 pollici o 5 pollici, a seconda della capacità di corrente/rating richiesta. La tecnologia dei tiristori è in continua evoluzione dagli inizi degli anni '60. Attualmente, i tiristori possono gestire in modo sicuro ed economico tensioni di blocco fino a 8 kV e correnti nominali fino a 4.200 ampere.
