מהו Static VAR Compensator (SVC)? מעגל ופעולת בתקנת פקטור הכוח

מהו מתקן פיצוי סטטי של וריאנטים (SVC)?

מתקן פיצוי סטטי של וריאנטים (SVC), הידוע גם בשם מתקן פיצוי ריאקטיבי סטטי, הוא מכשיר קריטי לשיפור גורם החזק במערכות חשמל. כסוג של ציוד פיצוי ריאקטיבי סטטי, הוא מצניע או סופג אנרגיה ריאקטיבית כדי לשמור על רמות מתח אופטימליות, תוך שמירה על יציבות תפעול הרשת.

חלק בלתי נפרד מהמערכת המותנית של תמסורת חילופין גמישה (FACTS), SVC כוללธนาคาร קONDנסטורים וריאקטורים הנשלטים באמצעות אלקטרוניקה חזקה כמו טייסטרונים או טרנזיסטורי שער מבודד דו-פולרי (IGBTs). האלקטרוניקה מאפשרת החלפת מהירה של הקONDנסטורים והריאקטורים כדי לצנוח או לספוג אנרגיה ריאקטיבית לפי הצורך. מערכת הבקרה של SVC מפקחת באופן מתמיד על מתח וזרם של המערכת, ומפעילה את פליטת האנרגיה הריאקטיבית של המכשיר בזמן אמת כדי להיפגש עם תנודות.

SVCים מטפלים בעיקר בתנודות אנרגיה ריאקטיבית שנגרמות על ידי דרישות מטען משתנות או ייצור עקבי (לדוגמה, אנרגיה רוח או שמש). על ידי הצנעת או ספיגת אנרגיה ריאקטיבית בצורה דינמית, הם מיצבים מתח וגורם חזק בנקודת החיבור, תוך שמירה על מסירת אנרגיה надежной и устранения проблем, таких как просадки или скачки напряжения.

הרכבת SVC

מתקן פיצוי סטטי של וריאנטים (SVC) בדרך כלל כולל מרכיבים עיקריים כולל ריאקטור בשליטה טייסטרונית (TCR), קONDנסטור בשליטה טייסטרונית (TSC), מסננים, מערכת בקרה ומכשירים עזר, כדלקמן:

ריאקטור בשליטה טייסטרונית (TCR)

ה-TCR הוא אינדוקטור המחובר מקביל לקו תמסורת החשמל, הנשלט על ידי מכשירי טייסטרונים לשלוט באנרגיה ריאקטיבית אינדוקטיבית. הוא מאפשר התאמה מתמדת של ספיגת אנרגיה ריאקטיבית על ידי שינוי זווית ההצתה של הטייסטרונים.

קONDנסטור בשליטה טייסטרונית (TSC)

ה-TSC הוא בנק קONDנסטורים גם כן מחובר מקביל לרשת, הנשלט על ידי טייסטרונים לשלוט באנרגיה ריאקטיבית קONDנסטיבית. הוא מספק הזרקת אנרגיה ריאקטיבית בצעדים בדידים, מתאים לפיצוי דרישות מטען מצב יציב.

מסננים וריאקטורים

מרכיבים אלו מפחיתים הרמוניות שנוצרות על ידי האלקטרוניקה החזקה של SVC, תוך שמירה על תקני איכות חשמל. מסנני הרמוניות בדרך כלל מתמקדים ברכיבי תדר דומיננטיים (למשל, הרמוניות חמישיות ושבעיות) כדי למנוע זיהום רשת.

מערכת בקרה

מערכת הבקרה של SVC מפקחת על מתח וזרם של הרשת בזמן אמת, מפעילה את פעולות TCR ו-TSC כדי לשמור על מתח וביוואן מטרה. היא כוללת מקלע מיקרו מעובד המעבד נתונים חיישנים ושולח אותות הדלקה לטיסטרונים, מאפשר פיצוי אנרגיה ריאקטיבית ברמה של מילישניות.

רכיבים עזר

כולל טראנספורמרים להתאמה מתח, רלאים מגינים לבידוד תקלה, מערכות קירור לאלקטרוניקה חזקה, ומכשירי מפקחת להבטיח תפעול надежный.

עקרון פעולה של מתקן פיצוי סטטי של וריאנטים

SVC מפעיל מתח ואנרגיה ריאקטיבית במערכות חשמל באמצעות אלקטרוניקה חזקה, עובד כמקור אנרגיה ריאקטיבית דינמי. הנה איך זה פועל:

• ניהול אנרגיה ריאקטיבית
  ה-SVC משלב TCR (אינדוקטיבי) ו-TSC (קONDנסטיבי) מקביל לרשת. ה-TCR יכול לספוג אנרגיה ריאקטיבית על ידי שינוי זוויות ההצתה של הטייסטרונים, בעוד שה-TSC מצניע אנרגיה ריאקטיבית בצעדים בדידים. השילוב הזה מאפשר שליטה דו-כיוונית באנרגיה ריאקטיבית:

• проседание напряжения: Когда сетевое напряжение падает, SVC вводит емкостную реактивную мощность через TSC для повышения напряжения.

• overshoot voltage: When the voltage exceeds the setpoint, the SVC absorbs reactive power via TCR to lower the voltage.

• Monitoring and Continuous Adjustment
  Sensors measure real-time voltage and current, feeding data to the control system. The controller calculates the required reactive power and adjusts thyristor firing angles to maintain voltage stability within ±2% of the nominal value.

• Harmonic Mitigation
  The TCR's switching action generates harmonics, which are filtered by passive LC filters (e.g., 5th, 7th harmonic filters) to ensure grid compliance.

Avantages of SVC

• Enhanced Power Transmission: Increases line capacity by up to 30% through reactive power compensation.

• Transient Stability: Damps voltage fluctuations during faults or load changes, improving system resilience.

• Voltage Control: Manages steady-state and temporary overvoltages, ideal for renewable energy integration.

• Reduced Losses: Improves power factor (typically to >0.95), cutting resistive losses by 10–15%.

• Low Maintenance: Solid-state design with no moving parts, reducing operational costs.

• Power Quality Improvement: Mitigates voltage sags/swells and harmonic distortion.

Applications of SVC

• High-Voltage Transmission Grids: Stabilizes voltage in EHV/UHV lines (380 kV–1,000 kV) and compensates for long-line capacitive charging.

• Industrial Plants: Corrects power factor in heavy inductive loads (e.g., steel mills, mining equipment) to reduce utility costs.

• Renewable Energy Integration: Mitigates voltage fluctuations from wind farms or solar parks.

• Urban Distribution Networks: Improves voltage stability in densely populated areas with fluctuating loads.

• Railway Systems: Compensates for reactive power variations in electrified rail networks.