چه چیزی است کامپانساتور وار ثابت (SVC)؟ مدار و عملکرد در اصلاح عامل توان

چه چیزی استاتیک وار کامپنساتور (SVC) است؟

استاتیک وار کامپنساتور (SVC) یا به عبارت دیگر کامپنساتور راکتیو استاتیک، دستگاه مهمی برای افزایش ضریب توان در سیستم‌های قدرت الکتریکی است. به عنوان یک نوع تجهیزات جبرانسازی راکتیو استاتیک، این دستگاه با تزریق یا جذب توان راکتیو، سطح ولتاژ مطلوب را حفظ می‌کند و عملکرد پایدار شبکه را تضمین می‌نماید.

بخش جدایی ناپذیر از سیستم انتقال AC انعطاف‌پذیر (FACTS)، SVC شامل یک بانک خازن‌ها و واکنش‌دهندگان کنترل شده توسط الکترونیک قدرت مانند تایریستورها یا ترانزیستورهای دوطرفه عایق‌بندی شده (IGBTs) است. این الکترونیک‌ها امکان تغییر سریع خازن‌ها و واکنش‌دهندگان را برای تزریق یا جذب توان راکتیو فراهم می‌کنند. سیستم کنترل SVC به طور مداوم ولتاژ و جریان سیستم را نظارت می‌کند و خروجی توان راکتیو دستگاه را در زمان واقعی تنظیم می‌کند تا نوسانات را مقابله کند.

SVC‌ها اساساً تغییرات توان راکتیو ناشی از نیازمندی‌های بار متغیر یا تولید متناوب (مانند باد یا خورشید) را مدیریت می‌کنند. با تزریق یا جذب دینامیک توان راکتیو، آنها ولتاژ و ضریب توان در نقطه اتصال را پایدار می‌کنند و اطمینان از تحویل قدرت قابل اعتماد و کاهش مشکلات مانند سقوط یا افزایش ولتاژ را فراهم می‌آورند.

ساختار SVC

یک استاتیک وار کامپنساتور (SVC) معمولاً شامل مولفه‌های کلیدی مانند واکنش‌دهنده کنترل‌شده توسط تایریستور (TCR)، خازن کنترل‌شده توسط تایریستور (TSC)، فیلترها، سیستم کنترل و دستگاه‌های کمکی است، که به شرح زیر مورد بررسی قرار می‌گیرند:

واکنش‌دهنده کنترل‌شده توسط تایریستور (TCR)

TCR یک القاء‌دهنده است که به صورت موازی با خط انتقال قدرت متصل شده و با دستگاه‌های تایریستور تنظیم می‌شود تا توان راکتیو القایی را کنترل کند. این دستگاه با تغییر زاویه شلیک تایریستور، جذب توان راکتیو را به طور مداوم تنظیم می‌کند.

خازن کنترل‌شده توسط تایریستور (TSC)

TSC یک بانک خازن است که به صورت موازی با شبکه متصل شده و با تایریستورها کنترل می‌شود تا توان راکتیو ظرفیتی را تنظیم کند. این دستگاه تزریق توان راکتیو را به صورت گام‌به‌گام ارائه می‌دهد که برای جبران نیازمندی‌های بار ثابت مناسب است.

فیلترها و واکنش‌دهندگان

این مولفه‌ها هارمونیک‌های تولید شده توسط الکترونیک قدرت SVC را کاهش می‌دهند و اطمینان از رعایت استانداردهای کیفیت قدرت را فراهم می‌آورند. فیلترهای هارمونیک معمولاً اجزای فرکانس غالب (مانند هارمونیک ۵ام و ۷ام) را هدف قرار می‌دهند تا آلودگی شبکه را جلوگیری کنند.

سیستم کنترل

سیستم کنترل SVC به طور مداوم ولتاژ و جریان شبکه را نظارت می‌کند و عملیات TCR و TSC را تنظیم می‌کند تا ولتاژ و ضریب توان مورد هدف را حفظ کند. این سیستم شامل یک کنترل‌کننده مبتنی بر میکروپروسسور است که داده‌های حسگر را پردازش کرده و سیگنال‌های شلیک را به تایریستورها ارسال می‌کند، که جبران توان راکتیو در سطح میلی‌ثانیه را ممکن می‌سازد.

اجزای کمکی

شامل ترانسفورماتورها برای تطبیق ولتاژ، رله‌های محافظ برای جدا کردن خطاهای، سیستم‌های خنک‌سازی برای الکترونیک قدرت و دستگاه‌های نظارت برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد.

اصول کاری استاتیک وار کامپنساتور

یک SVC با استفاده از الکترونیک قدرت، ولتاژ و توان راکتیو در سیستم‌های قدرت را تنظیم می‌کند و به عنوان یک منبع دینامیک توان راکتیو عمل می‌کند. نحوه عملکرد آن به شرح زیر است:

• مدیریت توان راکتیو
  SVC شامل یک TCR (القا‌ای) و یک TSC (ظرفیتی) به صورت موازی با شبکه است. TCR با تنظیم زاویه شلیک تایریستور، توان راکتیو را جذب می‌کند، در حالی که TSC توان راکتیو را به صورت گام‌به‌گام تزریق می‌کند. این ترکیب امکان کنترل دوطرفه توان راکتیو را فراهم می‌کند:

• سقوط ولتاژ: وقتی ولتاژ شبکه کاهش یابد، SVC با استفاده از TSC توان راکتیو ظرفیتی را تزریق می‌کند تا ولتاژ را افزایش دهد.

• افزایش ولتاژ: وقتی ولتاژ از نقطه تعیین‌شده فراتر رود، SVC با استفاده از TCR توان راکتیو را جذب می‌کند تا ولتاژ را کاهش دهد.

• نظارت مداوم و تنظیم
  حسگرها ولتاژ و جریان را در زمان واقعی اندازه‌گیری می‌کنند و داده‌ها را به سیستم کنترل ارسال می‌کنند. کنترل‌کننده توان راکتیو لازم را محاسبه می‌کند و زاویه شلیک تایریستورها را تنظیم می‌کند تا پایداری ولتاژ را در محدوده ±۲٪ از مقدار اسمی حفظ کند.

• کاهش هارمونیک
  عملیات تغییر وضعیت TCR هارمونیک‌ها را تولید می‌کند که با استفاده از فیلترهای LC غیرفعال (مانند فیلترهای هارمونیک ۵ام و ۷ام) فیلتر می‌شوند تا رعایت استانداردهای شبکه را فراهم کنند.

مزایای SVC

• افزایش انتقال قدرت: ظرفیت خط را تا ۳۰٪ افزایش می‌دهد با جبران توان راکتیو.

• پایداری موقت: نوسانات ولتاژ را در مواقع خطا یا تغییر بار میرا می‌کند و پایداری سیستم را بهبود می‌بخشد.

• کنترل ولتاژ: ولتاژ ثابت و موقت را مدیریت می‌کند که برای یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر مناسب است.

• کاهش ضایعات: ضریب توان (معمولاً به بیش از ۰.۹۵) را بهبود می‌بخشد و ضایعات مقاومتی را ۱۰-۱۵٪ کاهش می‌دهد.

• نگهداری کم: طراحی جامد بدون قطعات متحرک که هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.

• بهبود کیفیت قدرت: نوسانات ولتاژ و تحریف هارمونیک را کاهش می‌دهد.

کاربردهای SVC

• شبکه‌های انتقال ولتاژ بالا: ولتاژ را در خطوط EHV/UHV (۳۸۰ kV-۱,۰۰۰ kV) پایدار می‌کند و جبران شارژ خازنی خطوط بلند را انجام می‌دهد.

• کارخانه‌های صنعتی: ضریب توان را در بارهای القایی سنگین (مانند کارخانه‌های فولاد و تجهیزات معدنی) جبران می‌کند تا هزینه‌های برق را کاهش دهد.

• یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر: نوسانات ولتاژ از مزارع بادی یا پارک‌های خورشیدی را کاهش می‌دهد.

• شبکه‌های توزیع شهری: پایداری ولتاژ را در مناطق پرجمعیت با بارهای متغیر بهبود می‌بخشد.

• سیستم‌های ریلی: تغییرات توان راکتیو در شبکه‌های ریلی الکتریکی را جبران می‌کند.