Τι είναι Στατικός Επαναφορτιστής Ρεακτιβών (SVC) Σχέδιο & Λειτουργία στη Διόρθωση Συντελεστή Δύναμης

Τι είναι ένα Static VAR Compensator (SVC)?

Ένα Static VAR Compensator (SVC), επίσης γνωστό ως Static Reactive Compensator, είναι ένα κρίσιμο συστήματος για τη βελτίωση του παράγοντα δύναμης σε ηλεκτρικά συστήματα. Ως μία μορφή στατικής εξοπλισμού αντιστροφής δυναμικής, εισάγει ή απορροφά αντιστροφή δύναμης για να διατηρήσει βέλτιστα επίπεδα τάσης, εξασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία του δικτύου.

Εντελώς απαραίτητο στο Flexible AC Transmission System (FACTS), ένα SVC αποτελείται από ένα σύνολο καταναλωτών και αντιδραστών υπό τον έλεγχο ηλεκτρονικών υπολογιστικών συστημάτων όπως thyristors ή Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs). Αυτά τα ηλεκτρονικά συστήματα επιτρέπουν την ταχεία εναλλαγή καταναλωτών και αντιδραστών για να εισάγουν ή απορροφήσουν αντιστροφή δύναμης όπως απαιτείται. Το σύστημα ελέγχου του SVC παρακολουθεί συνεχώς την τάση και την τρέχουσα του συστήματος, προσαρμόζοντας την εξόδο αντιστροφής δύναμης του συστήματος σε πραγματικό χρόνο για να αντισταθμίσει τις διακυμάνσεις.

Τα SVC επιλύουν κυρίως τις διακυμάνσεις αντιστροφής δύναμης που προκαλούνται από τις μεταβαλλόμενες απαιτήσεις φορτίου ή την διακόπτουσα παραγωγή (π.χ., ανεμογεννήτριες ή φωτοβολταϊκά πάρκα). Μέσω της δυναμικής εισαγωγής ή απορρόφησης αντιστροφής δύναμης, σταθεροποιούν την τάση και τον παράγοντα δύναμης στο σημείο σύνδεσης, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη παροχή ενέργειας και μειώνοντας προβλήματα όπως υποβάθμιση ή υπερβάθμιση τάσης.

Κατασκευή του SVC

Ένα Static VAR Compensator (SVC) συνήθως αποτελείται από κύρια συστατικά στοιχεία, περιλαμβανομένου ενός Thyristor-Controlled Reactor (TCR), ενός Thyristor-Switched Capacitor (TSC), φίλτρων, ενός συστήματος ελέγχου και επιπλέον συστημάτων, όπως αναφέρεται αναλυτικά παρακάτω:

Thyristor-Controlled Reactor (TCR)

Ο TCR είναι ένας αντιδραστής που συνδέεται παράλληλα με τη γραμμή μεταφοράς ενέργειας, ρυθμιζόμενος από thyristor συστήματα για τον έλεγχο της αντιστροφής δύναμης. Επιτρέπει συνεχή προσαρμογή της απορρόφησης αντιστροφής δύναμης με την παραλλαγή της γωνίας εναρξης των thyristors.

Thyristor-Switched Capacitor (TSC)

Ο TSC είναι ένα σύνολο καταναλωτών που συνδέεται παράλληλα με το δίκτυο, ρυθμιζόμενο από thyristors για τον έλεγχο της αντιστροφής δύναμης. Παρέχει διακριτή εισαγωγή αντιστροφής δύναμης σε βήματα, ιδανικό για την αντιστάθμιση σταθερών απαιτήσεων φορτίου.

Φίλτρα και Αντιδραστής

Αυτά τα συστατικά μειώνουν τις αρμονικές που παράγονται από τα ηλεκτρονικά συστήματα του SVC, εξασφαλίζοντας τη συμμόρφωση με τα πρότυπα ποιότητας ενέργειας. Τα φίλτρα αρμονικών στοχεύουν συνήθως στις κυριότερες συχνότητες (π.χ., 5η, 7η αρμονική) για να προλάβουν την ρύπανση του δικτύου.

Σύστημα Ελέγχου

Το σύστημα ελέγχου του SVC παρακολουθεί συνεχώς την τάση και την τρέχουσα του δικτύου, προσαρμόζοντας τις λειτουργίες του TCR και TSC για να διατηρήσει την επιθυμητή τάση και παράγοντα δύναμης. Διαθέτει έναν ελεγκτή με βάση μικροεπεξεργαστή που επεξεργάζεται δεδομένα από αισθητήρες και στέλνει σήματα εναρξης στους thyristors, επιτρέποντας επιστροφή αντιστροφής δύναμης σε επίπεδο χιλιοστών δευτερολέπτων.

Επιπλέον Συστατικά

Περιλαμβάνει μετατροπείς για τον συντονισμό τάσης, προστατικά ρελέ για τον απομονοποίηση σφαλμάτων, συστήματα ψύξης για τα ηλεκτρονικά συστήματα και επιτηρητικά όργανα για την εξασφάλιση αξιόπιστης λειτουργίας.

Λειτουργική Αρχή του Static VAR Compensator

Ένα SVC ρυθμίζει την τάση και την αντιστροφή δύναμης στα ηλεκτρικά συστήματα χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά συστήματα, λειτουργώντας ως δυναμική πηγή αντιστροφής δύναμης. Εδώ είναι πώς λειτουργεί:

• Διαχείριση Αντιστροφής Δύναμης
  Το SVC συνδυάζει ένα TCR (αντιδραστικό) και ένα TSC (καταναλωτή) παράλληλα με το δίκτυο. Ο TCR μπορεί να απορροφήσει αντιστροφή δύναμης προσαρμόζοντας τη γωνία εναρξης των thyristors, ενώ το TSC εισάγει αντιστροφή δύναμης σε διακριτά βήματα. Αυτή η συνδυασμός επιτρέπει δικτυακή διαχείριση αντιστροφής δύναμης:

• Υποβάθμιση Τάσης: Όταν η τάση του δικτύου μειώνεται, το SVC εισάγει αντιστροφή δύναμης μέσω TSC για να αυξήσει την τάση.

• Υπερβάθμιση Τάσης: Όταν η τάση υπερβαίνει τον προεπιλεγμένο όριο, το SVC απορροφά αντιστροφή δύναμης μέσω TCR για να μειώσει την τάση.

• Συνεχής Παρακολούθηση & Προσαρμογή
  Οι αισθητήρες μετρούν την τάση και την τρέχουσα σε πραγματικό χρόνο, διαβάζοντας δεδομένα στο σύστημα ελέγχου. Ο ελεγκτής υπολογίζει την απαιτούμενη αντιστροφή δύναμης και προσαρμόζει τη γωνία εναρξης των thyristors για να διατηρήσει τη σταθερότητα τάσης εντός ±2% της νομικής τιμής.

• Μείωση Αρμονικών
  Η εναλλαγή του TCR παράγει αρμονικές, οι οποίες φιλτράρονται από ενεργά LC φίλτρα (π.χ., 5η, 7η αρμονική) για να εξασφαλίσει τη συμμόρφωση με τα πρότυπα δικτύου.

Πλεονεκτήματα του SVC

• Βελτιωμένη Μεταφορά Ισχύος: Αυξάνει την ικανότητα γραμμής κατά 30% μέσω της αντιστροφής δύναμης.

• Μεταβατική Σταθερότητα: Καταστέλλει τις διακυμάνσεις τάσης κατά τη διάρκεια σφαλμάτων ή αλλαγών φορτίου, βελτιώνοντας την αντοχή του συστήματος.

• Ελεγχός Τάσης: Διαχειρίζεται σταθερές και προσωρινές υπερτάσεις, ιδανικό για την ολοκλήρωση ανανεώσιμης ενέργειας.

• Μείωση Απωλειών: Βελτιώνει τον παράγοντα δύναμης (συνήθως >0.95), μειώνοντας τις απώλειες ομιλίας κατά 10-15%.

• Χαμηλή Συντήρηση: Σταθερά σχεδίαση χωρίς κινούμενα μέρη, μειώνοντας το κόστος λειτουργίας.

• Βελτίωση Ποιότητας Ρεύματος: Μειώνει τις υποβαθμίσεις/υπερβαθμίσεις τάσης και την αρμονική διαστροφή.

Εφαρμογές του SVC

• Υψηλής Τάσης Δίκτυα Μεταφοράς: Σταθεροποιεί την τάση σε EHV/UHV γραμμές (380 kV-1,000 kV) και αντισταθμίζει την καταναλωτική φόρτιση μακρών γραμμών.

• Βιομηχανικές Εγκαταστάσεις: Σωστοποιεί τον παράγοντα δύναμης σε βαριά αντιδραστικά φορτία (π.χ., χάλυβα, εξορυκτικό εξοπλισμό) για να μειώσει το κόστος υπηρεσιών.

• Ολοκλήρωση Ανανεώσιμης Ενέργειας: Μειώνει τις διακυμάνσεις τάσης από ανεμογεννήτριες ή φωτοβολταϊκά πάρκα.

• Αστικά Δίκτυα Διανομής: Βελτιώνει τη σταθερότητα τάσης σε πυκνοκατοικημένες περιοχές με μεταβαλλόμενα φορτία.

• Συστήματα Σιδηροδρόμων: Αντισταθμίζει τις διακυμάνσεις αντιστροφής δύναμης σε ηλεκτροφορητικά σιδηροδρομικά δίκτυα.