Wat zijn Flexible AC Transmission Systems?

Wat zijn Flexible AC Transmission Systems?

FACTS Definitie

Flexible AC Transmission Systems (FACTS) worden gedefinieerd als systemen die gebruik maken van elektronica om de controle en energieoverdracht in wisselspanningsnetwerken te verbeteren.

• Kenmerken van FACTS

• Snelle spanningregeling

• Verhoogde energieoverdracht over lange wisselspanningslijnen

• Demping van actieve vermogensoscillaties

• Stroomverdeling in gemeshde systemen

Hierdoor wordt de stabiliteit en prestatie van bestaande en toekomstige transmissiesystemen aanzienlijk verbeterd. Met Flexible AC Transmission Systems (FACTS) kunnen energiebedrijven hun bestaande netwerken beter benutten, de beschikbaarheid en betrouwbaarheid van hun lijnen verhogen en de dynamische en tijdelijke netwerkstabiliteit verbeteren, waardoor een betere kwaliteit van de levering wordt gewaarborgd.

Invloed van Reactief Vermogen op het Spanningsniveau van Energievoorzieningsystemen

Compensatie van Reactief Vermogen

Consumentenlasten hebben continu variërend reactief vermogen nodig, wat de transmissieverliezen verhoogt en de spanning in het netwerk beïnvloedt. Om hoge spanningsschommelingen of stroomuitval te voorkomen, moet dit reactieve vermogen worden gebalanceerd. Passieve componenten zoals reactors of condensatoren kunnen inductief of capaciteitsreactief vermogen leveren. Snelle en nauwkeurige compensatie van reactief vermogen, met behulp van thyristor-geswitchte en thyristor-gereguleerde componenten, kan de transmissie-efficiëntie en -controle verbeteren en langzamere mechanische schakelaars vervangen.

Effecten van Reactief Vermogen

De stroom van reactief vermogen heeft de volgende effecten:

• Toename van transmissieverlies in het systeem

• Toevoeging aan installaties in energiecentrales

• Toename van bedrijfskosten

• Grote invloed op spanningsafwijkingen in het systeem

• Afwijking van belastingsprestatie bij lage spanning

• Risico op isolatiebreuk bij overspanning

• Beperking van vermogensoverdracht

• Steady-state en dynamische stabiliteitslimieten

Parallel en Serie

Fig. Toont vandaag de meest gebruikte shunt-compensatiemiddelen, hun invloed op de belangrijkste transmissieparameters en typische toepassingen.

Fig.: De vergelijking van actief vermogen/transmissiehoek illustreert welke FACTS-componenten selectief invloed uitoefenen op welke transmissieparameters.

Protectie en Besturingssystemen

Om de redundantiebeheersing te verbeteren, werden speciale modules ontwikkeld om het SIMATIC TDC automatiseringssysteem aan te vullen. Deze modules geven uitlokkingssignalen af naar thyristorventielen en nemen minder ruimte in dan eerdere technologieën. 

De flexibele interfaceontwerp van SIMATIC TDC maakt het mogelijk om bestaande systemen eenvoudig te vervangen. Deze integratie kan met minimale vertraging worden gedaan, zodat gemeten waarden van oude systemen door het nieuwe besturingssysteem worden verwerkt. De ruimte-efficiëntie van SIMATIC TDC maakt ook parallelle configuratie met bestaande systemen mogelijk.

Mens-Machine Interface.De interface tussen de operator en de installatie.(HMI = Mens-Machine Interface) is gestandaardiseerd.Het SIMATIC Win CC visualisatiesysteem vereenvoudigt de bediening nog verder en faciliteert de aanpassing van grafische gebruikersinterfaces aan de vereisten van de operator.

Hardware voor Besturing en Protectie

Siemens biedt de nieuwste besturing en protectie voor FACTS – het bewezen SIMATIC TDC (Technology and Drive Control) automatiseringssysteem. SIMATIC TDC wordt wereldwijd gebruikt in bijna elke industrie en is bewezen in zowel productie- en procesengineering als in veel HVDC en FACTS-toepassingen. 

Bedrijfsmedewerkers en projectplanners werken uitsluitend met een gestandaardiseerd, universeel hardware- en softwareplatform, waarmee ze veeleisende taken sneller kunnen uitvoeren. Een van de belangrijkste overwegingen bij de ontwikkeling van dit automatiseringssysteem was om de hoogste mate van beschikbaarheid van de FACTS te waarborgen – daarom zijn alle besturing- en protectiesystemen, evenals de communicatieverbindingen, redundante configuraties (indien gevraagd door de klant).

De nieuwe meet- en besturingstechnologie stelt ook het gebruik van een high-performance foutrecorder in staat, werkend met een monsterneming van 25 kHz. Nieuwe meet- en besturingstechnologie vermindert de periode tussen foutregistratie en de afdruk van het foutverslag van enkele minuten (voorheen) tot 10 seconden (nu).

Converter voor FACTS

LTT – Licht Geactiveerde Thyristors

Thyristors controleren passieve componenten in reactieve vermogencompensatiesystemen. Het directe lichtactiveringssysteem van Siemens activeert thyristors met een lichtpuls van 10 microseconden op 40 milliwatt. Dit apparaat bevat overvoltage-bescherming, waardoor het zelfbeschermend is als de voorwaartse spanning de grenzen te boven gaat.

 De lichtpuls reist via vezeloptica van de ventielbesturing naar de thyristorgate. Conventionele systemen gebruiken elektrisch geactiveerde thyristors, die pulsen van enkele watts genereren door nabije elektronische apparatuur. Directe lichtactivering vermindert de elektrische componenten in de thyristorventiel met 80%, waardoor de betrouwbaarheid en elektromagnetische compatibiliteit verbeteren. Bovendien zorgt de nieuwe thyristortechnologie voor de langdurige beschikbaarheid van elektronische componenten voor ten minste 30 jaar.

Thyristorventielen van Siemens worden samengesteld uit 4-inch of 5-inch thyristors, afhankelijk van de benodigde stroomdraagcapaciteit/nominale stroom. Thyristortechnologie wordt sinds begin jaren zestig voortdurend ontwikkeld. Momenteel kunnen thyristors veilig en economisch blokkadespanningen tot 8 kilovolt en nominale stromen tot 4.200 amperen hanteren.