Какво е статичен компенсатор на реактивна мощност (SVC)? Схема и функциониране в корекцията на кофактора

Какво е статичен компенсатор на реактивна мощност (SVC)?

Статичният компенсатор на реактивна мощност (SVC), също известен като статичен компенсатор на реактивна мощност, е ключово устройство за подобряване на фактора на мощност в електрическите системи. Той представлява тип статично оборудване за компенсиране на реактивна мощност, което инжектира или абсорбира реактивна мощност, за да поддържа оптимални нива на напрежението и осигурява стабилна работа на мрежата.

Интегрална част от гъвкавата система за пренос на алтернативен ток (FACTS), SVC съдържа банка от кондензатори и реактори, контролирани от електроника за управление на мощността, като тиристори или изолирани двуполюсни транзистори (IGBT). Тези електронни устройства позволяват бързо свързване на кондензаторите и реакторите, за да инжектират или абсорбират реактивна мощност по необходимост. Системата за управление на SVC непрекъснато наблюдава напрежението и тока в системата, коригирайки изхода на реактивна мощност на устройството в реално време, за да противодейства на колебанията.

SVC-тата предимно решават вариации на реактивната мощност, причинени от флукутиращи потребности на нагрузката или интермитентна генерация (например, вятър или слънчева енергия). Чрез динамично инжектиране или абсорбиране на реактивна мощност те стабилизират напрежението и фактора на мощност в точката на свързване, осигурявайки надеждна доставка на енергия и намаляване на проблеми като падане или повишаване на напрежението.

Конструкция на SVC

Статичният компенсатор на реактивна мощност (SVC) обикновено съдържа ключови компоненти, включително тиристорно управляван реактор (TCR), тиристорно свързан кондензатор (TSC), филтри, система за управление и допълнителни устройства, както е детайлно описано по-долу:

Тиристорно управляван реактор (TCR)

TCR е индуктор, свързан паралелно с линията за пренос на мощност, регулиран от тиристорни устройства, за да контролира индуктивната реактивна мощност. Той позволява непрекъснато регулиране на абсорбирането на реактивна мощност чрез изменение на ъгъла на стрелба на тиристорите.

Тиристорно свързан кондензатор (TSC)

TSC е банка от кондензатори, също свързана паралелно с мрежата, контролирана от тиристори, за да регулира капацитивната реактивна мощност. Той предоставя дискретно инжектиране на реактивна мощност на стъпки, идеално за компенсиране на стационарни нужди на нагрузката.

Филтри и реактори

Тези компоненти намаляват хармониките, генерираны от електрониката за управление на мощността на SVC, гарантирайки спазване на стандартите за качество на мощността. Хармоничните филтри обикновено се насочват към доминантни честотни компоненти (например, 5-та, 7-ма хармоники), за да предотвратят контаминацията на мрежата.

Система за управление

Системата за управление на SVC наблюдава напрежението и тока в мрежата в реално време, коригирайки операциите на TCR и TSC, за да поддържа целевото напрежение и фактор на мощност. Тя разполага с микропроцесорен контролер, който обработва данни от сензори и изпраща сигнали за стрелба към тиристорите, позволявайки компенсация на реактивна мощност на милисекунден ниво.

Допълнителни компоненти

Включва трансформатори за съвпадение на напрежението, защитни реле за изолация на дефектите, системи за охлаждане на електрониката за управление на мощността и инструменти за наблюдение, за да се осигури надеждна работа.

Работен принцип на статичния компенсатор на реактивна мощност

SVC регулира напрежението и реактивната мощност в системите за електрическа мощност чрез използване на електроника за управление на мощността, работейки като динамичен източник на реактивна мощност. Ето как функционира:

• Управление на реактивната мощност
  SVC комбинира TCR (индуктивен) и TSC (капацитивен) паралелно с мрежата. TCR може да абсорбира реактивна мощност, като регулира ъгъла на стрелба на тиристорите, докато TSC инжектира реактивна мощност на дискретни стъпки. Тази комбинация позволява двупосочено управление на реактивната мощност:

• Падане на напрежението: Когато напрежението в мрежата падне, SVC инжектира капацитивна реактивна мощност чрез TSC, за да повиши напрежението.

• Повишаване на напрежението: Когато напрежението надвиши зададената точка, SVC абсорбира реактивна мощност чрез TCR, за да понижава напрежението.

• Непрекъснато наблюдение и корекция
  Сензори измерват реалното напрежение и ток, подавайки данни към системата за управление. Контролерът изчислява необходимата реактивна мощност и коригира ъгъла на стрелба на тиристорите, за да поддържа стабилността на напрежението в рамките на ±2% от номиналната стойност.

• Ослабяване на хармониките
  Действието на свързване на TCR генерира хармоники, които се филтрират от пасивни LC филтри (например, 5-ти, 7-ми хармонични филтри), за да се гарантира съответствие на мрежата.

Преимущества на SVC

• Подобряване на преноса на мощност: Увеличава капацитета на линията до 30% чрез компенсация на реактивната мощност.

• Преходна стабилност: Демпфира колебанията на напрежението при дефекти или промени на нагрузката, подобрявайки устойчивостта на системата.

• Управление на напрежението: Управява стационарните и временни прекомерни напрежения, идеално за интеграция на възобновяема енергия.

• Намаляване на загубите: Подобрява фактора на мощност (типично до >0.95), намалявайки резистивните загуби с 10–15%.

• Ниски разходи за поддръжка: Сolid-state дизайн без движещи части, намаляващ операционните разходи.

• Подобряване на качеството на мощността: Ослабява падането и повишаването на напрежението и хармоничната дисторсия.

Приложения на SVC

• Мрежи за високонапрегов пренос: Стабилизира напрежението в EHV/UHV линии (380 kV–1,000 kV) и компенсира за зареждане на дълги линии с капацитивна мощност.

• Промишлени предприятия: Коригира фактора на мощност в тежки индуктивни нагрузки (например, сталници, минно оборудване), за да намали разходите за енергия.

• Интеграция на възобновяема енергия: Ослабява колебанията на напрежението от вятърни паркове или соларни паркове.

• Градски разпределителни мрежи: Подобрява стабилността на напрежението в гъсто населени области с флуктуиращи нагрузки.

• Железнодорожни системи: Компенсира вариациите на реактивната мощност в електрифицирани железнодорожни мрежи.