Hvad er statisk varkompensator (SVC)? Kredsløb & drift i effektivitetskorrektion

Hvad er en statisk VAR-kompensator (SVC)?

En statisk VAR-kompensator (SVC), også kendt som en statisk reaktiv kompensator, er en vigtig enhed til forbedring af effektfaktoren i elektriske strømsystemer. Som en type statisk reaktiv effektkompensation udstyr indfører eller absorberer den reaktiv effekt for at opretholde optimale spændingsniveauer og sikre stabil netdrift.

Som en integreret del af det fleksible AC-transmissionsystem (FACTS) består en SVC af en bank kondensatorer og reaktorer, styret af styringselektronik som thyristorer eller isolerede gate bipolare transistorer (IGBTs). Dette elektronik giver mulighed for hurtig skiftning af kondensatorer og reaktorer for at indføre eller absorbere reaktiv effekt efter behov. SVC's styresystem overvåger systemets spænding og strøm kontinuerligt, justerer enhedens reaktiv effektudbringning i realtid for at modvirke fluktuationer.

SVC'er adresserer primært variationer i reaktiv effekt, forårsaget af fluktuerende belastningsbehov eller intermittente generering (f.eks. vind- eller solenergi). Ved dynamisk indførsel eller absorption af reaktiv effekt stabiliserer de spændingen og effektfaktoren ved forbindelsespunktet, hvilket sikrer pålidelig strømforsyning og mindsker problemer som spændningsnedgang eller -stigning.

Konstruktion af SVC

En statisk VAR-kompensator (SVC) består typisk af nøglekomponenter, herunder en thyristor-styret reaktor (TCR), en thyristor-styret kondensator (TSC), filtre, et styresystem og hjælpeenheder, som detaljeret nedenfor:

Thyristor-styret reaktor (TCR)

TCR er en induktor forbundet parallel med strømtransmissionslinjen, reguleret af thyristorer for at kontrollere induktiv reaktiv effekt. Den gør det muligt at justere absorptionen af reaktiv effekt kontinuerligt ved at variere thyristorens tændevinkel.

Thyristor-styret kondensator (TSC)

TSC er en kondensatorbank også forbundet parallel med nettet, styret af thyristorer for at regulere kapacitiv reaktiv effekt. Den giver diskrete trinvis indførsel af reaktiv effekt, ideelt til at kompensere for konstante belastningsbehov.

Filtre og reaktorer

Disse komponenter reducerer harmonier, der genereres af SVC's styringselektronik, og sikrer overholdelse af kvalitetsstandarder for strøm. Harmonifiltre målretter typisk dominerende frekvenskomponenter (f.eks. 5. og 7. harmonier) for at forhindre forurening af nettet.

Styresystem

SVC's styresystem overvåger nettets spænding og strøm i realtid, justerer TCR- og TSC-operationer for at opretholde målspænding og effektfaktor. Det har en mikroprocesorbasert controller, der behandler sensor data og sender tændesignaler til thyristorer, hvilket gør det muligt at kompensere for reaktiv effekt på millisekunds niveau.

Hjælpekomponenter

Inkluderer transformatorer til spændingsmatchning, beskyttelsesrelæer til fejlisolering, kølesystemer til styringselektronik og overvågningsinstrumenter for at sikre pålidelig drift.

Arbejdsgangen for statisk VAR-kompensator

En SVC regulerer spænding og reaktiv effekt i strømsystemer ved hjælp af styringselektronik, og fungerer som en dynamisk kilde til reaktiv effekt. Sådan fungerer den:

• Reaktiv effektstyring
  SVC kombinerer en TCR (induktiv) og en TSC (kapacitiv) parallel med nettet. TCR kan absorbere reaktiv effekt ved at justere thyristorens tændevinkler, mens TSC indfører reaktiv effekt i diskrete trin. Denne kombination gør det muligt at styre reaktiv effekt begge veje:

• Spændningsnedgang: Når nettets spænding falder, indfører SVC kapacitiv reaktiv effekt via TSC for at hæve spændingen.

• Spændningsstigning: Når spændingen overstiger sætpunktet, absorberer SVC reaktiv effekt via TCR for at sænke spændingen.

• Kontinuerlig overvågning og justering
  Sensorer måler spænding og strøm i realtid, og sender data til styresystemet. Kontrolleren beregner den nødvendige reaktiv effekt og justerer thyristorens tændevinkler for at opretholde spændingsstabiliteten inden for ±2% af nominalværdien.

• Harmonireduktion
  TCR's skiftning genererer harmonier, som filtreres af passive LC-filtre (f.eks. 5. og 7. harmonifiltre) for at sikre overholdelse af nettets standarder.

Fordele ved SVC

• Forbedret strømtransmission: Øger linjekapaciteten med op til 30% gennem kompensation for reaktiv effekt.

• Transient stabilitet: Dæmpet spændingsfluktueringer under fejl eller belastningsændringer, hvilket forbedrer systemets resiliens.

• Spændingskontrol: Håndterer konstante og midlertidige overspændinger, ideelt til integration af vedvarende energi.

• Reducerede tab: Forbedrer effektfaktoren (typisk til >0,95), reducerer resistive tab med 10-15%.

• Lav vedligeholdelse: Solid-state design uden bevægelige dele, der reducerer driftsomkostninger.

• Forbedring af strømkvalitet: Mindsker spændingsnedgang/stigning og harmonisk forvrængning.

Anvendelser af SVC

• Højspændings transmissionsnet: Stabiliserer spændingen i EHV/UHV-linjer (380 kV-1.000 kV) og kompenserer for langlinje kapacitiv opladning.

• Industrielle anlæg: Korrigerer effektfaktoren i tunge induktive belastninger (f.eks. stålverker, gruveudstyr) for at reducere driftsomkostninger.

• Integration af vedvarende energi: Modererer spændingsfluktueringer fra vindpark eller solpark.

• Bylige distributionsnet: Forbedrer spændingsstabiliteten i tætbefolkede områder med fluktuerende belastninger.

• Jernbane systemer: Kompenserer for reaktiv effektvariationer i elektrificerede jernbanenet.