Qu'est-ce que le Compensateur Statique de Puissance Réactive (SVC) Circuit et Fonctionnement dans la Correction du Facteur de Puissance

Qu'est-ce qu'un Compensateur Statique de Puissance Réactive (SVC) ?

Un Compensateur Statique de Puissance Réactive (SVC), également appelé Compensateur Statique de Puissance Réactive, est un dispositif crucial pour améliorer le facteur de puissance dans les systèmes électriques. En tant qu'équipement de compensation statique de puissance réactive, il injecte ou absorbe de la puissance réactive pour maintenir des niveaux de tension optimaux, assurant ainsi une opération stable du réseau.

Faisant partie intégrante du Système Flexible de Transmission Alternatif (FACTS), un SVC comprend un ensemble de condensateurs et de réacteurs contrôlés par des électroniques de puissance comme des thyristors ou des Transistors Bipolaires à Grille Isolée (IGBT). Ces électroniques permettent un commutage rapide des condensateurs et des réacteurs pour injecter ou absorber de la puissance réactive selon les besoins. Le système de contrôle du SVC surveille en continu la tension et le courant du système, ajustant la sortie de puissance réactive du dispositif en temps réel pour contrer les fluctuations.

Les SVCs s'adressent principalement aux variations de puissance réactive causées par des demandes de charge fluctuantes ou une génération intermittente (par exemple, l'énergie éolienne ou solaire). En injectant ou absorbant dynamiquement de la puissance réactive, ils stabilisent la tension et le facteur de puissance au point de connexion, assurant une livraison fiable d'énergie et atténuant des problèmes tels que les chutes ou les surtensions.

Construction du SVC

Un Compensateur Statique de Puissance Réactive (SVC) comprend généralement des composants clés, y compris un Réacteur Contrôlé par Thyristor (TCR), un Condensateur Commuté par Thyristor (TSC), des filtres, un système de contrôle et des dispositifs auxiliaires, comme détaillé ci-dessous :

Réacteur Contrôlé par Thyristor (TCR)

Le TCR est un inducteur connecté en parallèle avec la ligne de transmission d'énergie, régulé par des dispositifs thyristor pour contrôler la puissance réactive inductive. Il permet un ajustement continu de l'absorption de puissance réactive en modulant l'angle de conduction des thyristors.

Condensateur Commuté par Thyristor (TSC)

Le TSC est un ensemble de condensateurs également connecté en parallèle avec le réseau, contrôlé par des thyristors pour réguler la puissance réactive capacitive. Il fournit une injection de puissance réactive discrète par étapes, idéale pour compenser les demandes de charge en régime permanent.

Filtres et Réacteurs

Ces composants atténuent les harmoniques générés par les électroniques de puissance du SVC, assurant la conformité aux normes de qualité de l'énergie. Les filtres harmoniques ciblent généralement les composants de fréquence dominants (par exemple, les 5e et 7e harmoniques) pour prévenir la contamination du réseau.

Système de Contrôle

Le système de contrôle du SVC surveille en temps réel la tension et le courant du réseau, ajustant les opérations du TCR et du TSC pour maintenir la tension et le facteur de puissance cibles. Il comporte un contrôleur basé sur microprocesseur qui traite les données des capteurs et envoie des signaux de conduction aux thyristors, permettant une compensation de puissance réactive à l'échelle des millisecondes.

Composants Auxiliaires

Inclut des transformateurs pour l'adaptation de tension, des relais de protection pour l'isolement des défauts, des systèmes de refroidissement pour les électroniques de puissance, et des instruments de surveillance pour assurer une opération fiable.

Principe de Fonctionnement du Compensateur Statique de Puissance Réactive

Un SVC régule la tension et la puissance réactive dans les systèmes électriques en utilisant des électroniques de puissance, fonctionnant comme une source dynamique de puissance réactive. Voici comment il fonctionne :

• Gestion de la Puissance Réactive
  Le SVC combine un TCR (inductif) et un TSC (capacitif) en parallèle avec le réseau. Le TCR peut absorber de la puissance réactive en ajustant les angles de conduction des thyristors, tandis que le TSC injecte de la puissance réactive par étapes. Cette combinaison permet un contrôle bidirectionnel de la puissance réactive :

• Chute de Tension : Lorsque la tension du réseau diminue, le SVC injecte de la puissance réactive capacitive via le TSC pour augmenter la tension.

• Surpression de Tension : Lorsque la tension dépasse le point de consigne, le SVC absorbe de la puissance réactive via le TCR pour abaisser la tension.

• Surveillance Continue et Ajustement
  Des capteurs mesurent en temps réel la tension et le courant, alimentant les données au système de contrôle. Le contrôleur calcule la puissance réactive requise et ajuste les angles de conduction des thyristors pour maintenir la stabilité de la tension dans une plage de ±2% de la valeur nominale.

• Atténuation des Harmoniques
  L'action de commutation du TCR génère des harmoniques, qui sont filtrés par des filtres LC passifs (par exemple, des filtres pour les 5e et 7e harmoniques) pour assurer la conformité du réseau.

Avantages du SVC

• Transmission Améliorée de la Puissance : Augmente la capacité de la ligne jusqu'à 30% grâce à la compensation de puissance réactive.

• Stabilité Transitoire : Atténue les fluctuations de tension lors des défauts ou des changements de charge, améliorant la résilience du système.

• Contrôle de Tension : Gère les surtensions en régime permanent et temporaire, idéal pour l'intégration des énergies renouvelables.

• Réduction des Pertes : Améliore le facteur de puissance (généralement à >0,95), réduisant les pertes résistives de 10 à 15%.

• Maintenance Faible : Conception à état solide sans pièces mobiles, réduisant les coûts opérationnels.

• Amélioration de la Qualité de l'Énergie : Atténue les chutes et surtensions de tension ainsi que la distorsion harmonique.

Applications du SVC

• Grilles de Transmission Haute Tension : Stabilise la tension dans les lignes EHV/UHV (380 kV à 1 000 kV) et compense la charge capacitive des lignes longues.

• Sites Industriels : Corrige le facteur de puissance dans les charges inductives lourdes (par exemple, les aciéries, les équipements miniers) pour réduire les coûts d'énergie.

• Intégration des Énergies Renouvelables : Atténue les fluctuations de tension provenant des parcs éoliens ou solaires.

• Réseaux de Distribution Urbains : Améliore la stabilité de la tension dans les zones densément peuplées avec des charges fluctuantes.

• Systèmes Ferroviaires : Compense les variations de puissance réactive dans les réseaux ferroviaires électrifiés.