Mikä on staattinen variauskompensoija (SVC)? Piiri ja toiminta PF-korjauksessa

Mikä on staattinen var-kompensaattori (SVC)?

Staattinen var-kompensaattori (SVC), myös tunnettu nimellä staattinen reaktiivisen voiman kompensaattori, on tärkeä laite sähköverkkojen tehokkuuden parantamiseen. Se on tyypillinen staattinen reaktiivisen voiman kompensaatioväline, joka tuottaa tai nauttii reaktiivista virtaa ylläpitääkseen optimaalisia jännitteitä ja varmistaakseen verkon vakauden.

Joustavan vaihtovirtaverkon (FACTS) osana SVC koostuu kondensaattoripankista ja reaktoreista, jotka ohjataan sähkötekniikan avulla, kuten thyristoreilla tai eristettyjen porttien bipolaaritransistoreilla (IGBT). Nämä elektroniset laitteet mahdollistavat kondensaattorien ja reaktoreiden nopean kytkentän reaktiivisen voiman tuotannon tai nauttimisen tarvittaessa. SVC:n ohjausjärjestelmä seuraa jatkuvasti järjestelmän jännitettä ja virtaa, säätäen laitteen reaktiivisen voiman tuotantoa reaaliaikaisesti vastatakseen heilahteluille.

SVC:t ovat pääasiassa suunniteltu käsittelemään reaktiivisen voiman vaihteluita, joita aiheuttavat vaihtelevat kulutusvaatimukset tai epäjatkuvan tuotannon (esimerkiksi tuulivoiman tai aurinkovoiman) vaikutukset. Reaktiivisen voiman dynaamisella tuotannolla tai nauttimisella ne stabilisoivat jännitettä ja tehokkuuskertoimia liittymispisteessä, varmistaen luotettavan sähköntoimituksen ja vähentäen ongelmia, kuten jännitensyökyä tai -vuotetta.

SVC:n rakennus

Staattinen var-kompensaattori (SVC) sisältää yleensä keskeisiä komponentteja, mukaan lukien thyristorinohjattu reaktori (TCR), thyristorinohjattu kondensaattori (TSC), suodattimet, ohjausjärjestelmä ja apulaitteet, kuten alla selitetään:

Thyristorinohjattu reaktori (TCR)

TCR on induktio, joka on yhdistetty rinnakkain sähköntoimituslinjan kanssa, ja sitä ohjataan thyristorilaitteilla reaktiivisen voiman hallintaan. Se mahdollistaa reaktiivisen voiman nauttimisen jatkuvan säädön thyristorin syöttökulman muuttamalla.

Thyristorinohjattu kondensaattori (TSC)

TSC on kondensaattoripankki, joka on yhdistetty rinnakkain verkossa, ja sitä ohjataan thyristoreilla kapasitiivisen reaktiivisen voiman hallintaan. Se tarjoaa diskreetin reaktiivisen voiman tuotannon askelissa, mikä on ideaalista vakaiden kulutusvaatimusten kompensoimiseksi.

Suodattimet ja reaktorit

Nämä komponentit lievittävät harmonioita, jotka SVC:n sähkölaitteet tuottavat, varmistaen sähköntuotannon laatuun liittyvien standardeiden noudattamisen. Harmonisuodattimet kohdistuvat yleensä dominoiviin taajuuskomponentteihin (esimerkiksi 5. ja 7. harmoniset) estääkseen verkon saastumisen.

Ohjausjärjestelmä

SVC:n ohjausjärjestelmä seuraa verkkojännitettä ja -virtaa reaaliaikaisesti, säätäen TCR:n ja TSC:n toimintaa ylläpitääkseen kohdetta jännite- ja tehokkuuskertoimena. Se sisältää mikroprosessoripohjaisen ohjaimen, joka käsittelee anturidataa ja lähettää syöttösingaalit thyristoreille, mahdollistaen millisekuntitasoiset reaktiivisen voiman kompensaatiot.

Apulaitteet

Kattaa muun muassa muuntimet jännitteen sopivaksi, suojausrelaasit virheiden eristykselle, jähdytysjärjestelmät sähkölaitteiden jähdyttämiseksi ja valvontalaitteet luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Staattisen var-kompensaattorin toimintaperiaate

SVC säätelee jännitettä ja reaktiivista voimaa sähköverkoissa sähkötekniikan avulla, toimien dynaamisena reaktiivisen voiman lähteenä. Tässä on kuinka se toimii:

• Reaktiivisen voiman hallinta
  SVC yhdistää TCR:n (induktio) ja TSC:n (kapasitanssi) rinnakkain verkon kanssa. TCR voi nauttia reaktiivista voimaa thyristorin syöttökulman säätämällä, kun taas TSC tuottaa reaktiivista voimaa diskreettisin askelin. Tämä yhdistelmä mahdollistaa kaksisuuntaisen reaktiivisen voiman hallinnan:

• Jännitensyöky: Kun verkon jännite laskee, SVC tuottaa kapasitiivista reaktiivista voimaa TSC:n kautta nostamaan jännitettä.

• Jännitenvuoto: Kun jännite ylittää asetuspisteen, SVC nauttii reaktiivista voimaa TCR:n kautta alentamaan jännitettä.

• Jatkuva seuranta ja säätö
  Anturit mitataan reaaliaikaisesti jännitettä ja virtaa, syöttäen tiedot ohjausjärjestelmään. Ohjain laskee vaadittua reaktiivista voimaa ja säätää thyristorin syöttökulmia ylläpitääkseen jännitteen vakauden ±2% nominaalista arvoa.

• Harmonisten vaimentaminen
  TCR:n kytkentätoiminta tuottaa harmonioita, jotka suodatetaan passiivisilla LC-suodattimilla (esimerkiksi 5. ja 7. harmoniset suodattimet) varmistaen verkon yhteensopivuuden.

SVC:n etuja

• Parannettu sähköntoimitus: Lisää linjakapasiteettia jopa 30% reaktiivisen voiman kompensaation avulla.

• Tilapäinen vakaus: Vaimentaa jännittheilahteluja vikoissa tai kulutuksen muutoksissa, parantamalla järjestelmän kestävyyttä.

• Jännitteen hallinta: Hallitsee vakaita ja tilapäisiä ylijännitteitä, mikä on ideaalista uusiutuvan energian integraatiolle.

• Vähennykset: Parantaa tehokkuuskertoimia (yleensä >0,95), leikkaa resistiivisiä hukuja 10–15%.

• Alhainen huolto: Kiinteän laitemuodon ilman liikkuvia osia, mikä vähentää toimintakustannuksia.

• Sähköntuotannon laadun parantaminen: Vaimentaa jännitensyökyä, -vuotetta ja harmonisia vääristymiä.

SVC:n sovellukset

• Korkeajänniteverkot: Stabilisoi jännitettä EHV/UHV-linjoissa (380 kV–1,000 kV) ja kompensoi pitkien linjojen kapasitiivista latausta.

• Teollisuuslaitokset: Korjaa tehokkuuskertoimia raskaisissa induktiivisissa kuormissa (esimerkiksi terästehtaissa, kaivostoiminnassa) vähentääkseen sähkölaskuja.

• Uusiutuvan energian integraatio: Vaimentaa tuulipuistoista tai aurinkopuistoista aiheutuvia jännittheilahteluja.

• Kaupunkiverkot: Parantaa jännitteen vakautta tiheästi asutetuissa alueissa vaihtelevilla kuormilla.

• Rautatiejärjestelmät: Kompensoi reaktiivisen voiman vaihteluja sähköistetyissä rautatieverkoissa.