Що таке системи гнучкої передачі чергової електроенергії?

Що таке гнучкі системи передачі перемінного струму?

Визначення FACTS

Гнучкі системи передачі перемінного струму (FACTS) визначаються як системи, що використовують силову електроніку для покращення керування та передачі енергії в мережах передачі перемінного струму.

• Особливості FACTS

• Швидке регулювання напруги

• Збільшення передавання потужності на довгих лініях перемінного струму

• Згасання коливань активної потужності

• Керування потоком навантаження в зв'язаних системах

Таким чином, значно покращуються стабільність та продуктивність існуючих та майбутніх систем передачі. З гнучкими системами передачі перемінного струму (FACTS) енергетичні компанії можуть краще використовувати існуючі мережі, збільшити доступність та надійність своїх ліній, а також покращити динамічну та переходну стабільність мережі, забезпечуючи кращу якість поставок.

Вплив реактивного потоку потужності на напругу енергосистеми

Компенсація реактивної потужності

Навантаження споживачів потребують реактивної потужності, яка постійно змінюється, що збільшує втрати при передачі та впливає на напругу в мережі. Для запобігання великим коливанням напруги або аваріям ця реактивна потужність повинна бути узгоджена. Пасивні компоненти, такі як ректори або конденсатори, можуть поставляти індуктивну або капацитивну реактивну потужність. Швидка та точна компенсація реактивної потужності, використовуючи тирістр-перемикальні та тирістр-керовані компоненти, може покращити ефективність та контроль передачі, замінюючи повільніші механічні переключники.

Ефекти реактивного потоку потужності

Реактивний потік потужності має наступні ефекти:

• Збільшення втрат в системі передачі

• Додаткові витрати на встановлення електростанцій

• Додаткові операційні витрати

• Значний вплив на відхилення напруги системи

• Погіршення характеристики навантаження при заниженій напругі

• Ризик розряду ізоляції при завищенні напруги

• Обмеження передачі потужності

• Статичні та динамічні межі стабільності

Паралельне та послідовне підключення

Рисунок показує найпоширеніші сьогодні пристрої шунтової компенсації, їх вплив на найважливіші параметри передачі та типові застосування.

Рисунок: Рівняння активної потужності/кута передачі ілюструє, які компоненти FACTS вибирально впливають на які параметри передачі.

Системи захисту та керування

Для покращення управління резервуванням були розроблені спеціальні модулі, які доповнюють автоматизовану систему SIMATIC TDC. Ці модулі виділяють сигнал для запуску тирістрів та займають менше місця, ніж попередня технологія. 

Гнучкий дизайн інтерфейсу SIMATIC TDC дозволяє йому легко замінити існуючі системи. Ця інтеграція може бути здійснена з мінімальним затримкою, забезпечуючи обробку виміряних значень старими системами новою системою керування. Ефективність використання простору SIMATIC TDC також дозволяє паралельну конфігурацію з існуючими системами.

Інтерфейс людини та машини. Інтерфейс між оператором та об'єктом. (HMI = Human Machine Interface) є стандартизованим. Система візуалізації SIMATIC Win CC, яка подальше спрощує роботу та сприяє адаптації графічних користувацьких інтерфейсів до вимог оператора.

Апаратне забезпечення для керування та захисту

Siemens пропонує найновіші системи керування та захисту для FACTS – перевірена система автоматизації SIMATIC TDC (Technology and Drive Control). SIMATIC TDC використовується по всьому світу майже в кожній галузі промисловості та доведений в обробці матеріалів, а також у багатьох застосуваннях HVDC та FACTS. 

Персонал та інженери проектування працюють виключно з стандартизованими, універсальними платформами апаратного та програмного забезпечення, що дозволяє їм швидше виконувати складні задачі. Одним з основних питань при розробці цієї системи автоматизації було забезпечення максимальної наявності FACTS – тому всі системи керування та захисту, а також зв'язки, налаштовані з резервуванням (якщо це вимагає клієнт).

Нова технологія вимірювання та керування також дозволяє використовувати високопродуктивний записник аварій, який працює з частотою дискретизації 25 кГц. Нова технологія вимірювання та керування зменшує час між записом аварії та виводом звіту про аварію з кількох хвилин (раніше) до 10 секунд (тепер).

Преобразувач для FACTS

LTT – Тирістори, запущені світлом

Тирістори керують пасивними компонентами в системах компенсації реактивної потужності. Пряма система запуску Siemens активує тирістори з 10-мікросекундним імпульсом світла при 40 міліваттах. Цей пристрій включає захист від наднапруг, що робить його самозахисним, якщо пряма напруга перевищує межі.

 Світловий імпульс проходить через оптоволоконний кабель від контролера клапана до затвора тирістора. Конвенційні системи використовують електрично запущені тирістори, що вимагає імпульсів кількох ватт, генерованих поблизу електронними пристроями. Пряме світлове запускання зменшує електричні компоненти в тирісторному клапані на 80%, покращуючи надійність та електромагнітну сумісність. Додатково, нова технологія тирісторів забезпечує довготривалу наявність електронних компонентів принаймні на 30 років.

Тирісторні клапани Siemens виготовляються з 4-дюймових або 5-дюймових тирістрів, залежно від необхідної провідної здатності/номінального струму. Технологія тирістрів постійно розвивається з початку 1960-х років. На даний момент, тирістори можуть безпечним та економічним способом обробляти блокувальні напруги до 8 кВ та номінальні струми до 4200 А.