स्थिर VAR कम्पेंसेटर (SVC) क्या है? परिपथ और PF संशोधन में संचालन

स्टैटिक वार कंपेंसेटर (SVC) क्या है?

स्टैटिक वार कंपेंसेटर (SVC), जिसे स्टैटिक रिएक्टिव कंपेंसेटर भी कहा जाता है, विद्युत पावर सिस्टम में पावर फैक्टर में सुधार करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है। यह एक प्रकार का स्थिर रिएक्टिव पावर कंपेंसेशन उपकरण है, जो ऑप्टिमल वोल्टेज स्तरों को बनाए रखने के लिए रिएक्टिव पावर इंजेक्ट करता है या अवशोषित करता है, जिससे ग्रिड की स्थिर संचालन गारंटी दी जाती है।

फ्लेक्सिबल एसी ट्रांसमिशन सिस्टम (FACTS) का एक अभिन्न भाग, एक SVC थायरिस्टर या इंसुलेटेड गेट बिपोलर ट्रांजिस्टर (IGBTs) जैसी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा नियंत्रित कैपेसिटर और रिएक्टर के एक बैंक से बना होता है। ये इलेक्ट्रॉनिक्स आवश्यकतानुसार रिएक्टिव पावर इंजेक्ट करने या अवशोषित करने के लिए कैपेसिटर और रिएक्टर को तेजी से स्विच करने की सुविधा प्रदान करते हैं। SVC की नियंत्रण प्रणाली लगातार सिस्टम वोल्टेज और करंट की निगरानी करती है, और उपकरण के रिएक्टिव पावर आउटपुट को वास्तविक समय में समायोजित करके उतार-चढ़ावों का मुकाबला करती है।

SVCs मुख्य रूप से लोड मांग के बदलाव या अस्थिर जनरेशन (जैसे, पवन या सौर ऊर्जा) के कारण उत्पन्न होने वाले रिएक्टिव पावर के परिवर्तनों का सामना करते हैं। वे डाइनामिक रूप से रिएक्टिव पावर इंजेक्ट करके या अवशोषित करके कनेक्शन बिंदु पर वोल्टेज और पावर फैक्टर को स्थिर करते हैं, जिससे विश्वसनीय पावर डिलीवरी सुनिश्चित होती है और वोल्टेज सैग या स्वेल जैसी समस्याओं को रोका जाता है।

SVC का निर्माण

एक स्टैटिक वार कंपेंसेटर (SVC) आमतौर पर निम्नलिखित विस्तार से विवरित मुख्य घटकों से बना होता है: थायरिस्टर-नियंत्रित रिएक्टर (TCR), थायरिस्टर-स्विच्ड कैपेसिटर (TSC), फिल्टर, नियंत्रण प्रणाली, और सहायक उपकरण:

थायरिस्टर-नियंत्रित रिएक्टर (TCR)

TCR एक इंडक्टर है जो पावर ट्रांसमिशन लाइन के साथ समानांतर जोड़ा गया होता है, जिसे थायरिस्टर उपकरणों द्वारा नियंत्रित किया जाता है ताकि इंडक्टिव रिएक्टिव पावर को नियंत्रित किया जा सके। यह थायरिस्टर फायरिंग कोण को बदलकर रिएक्टिव पावर अवशोषण की लगातार समायोजन की सुविधा प्रदान करता है।

थायरिस्टर-स्विच्ड कैपेसिटर (TSC)

TSC एक कैपेसिटर बैंक है जो ग्रिड के साथ समानांतर जोड़ा गया होता है, जिसे थायरिस्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है ताकि कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर को नियंत्रित किया जा सके। यह डिस्क्रीट रिएक्टिव पावर इंजेक्शन की सुविधा प्रदान करता है, जो स्थिर-अवस्था लोड मांगों के लिए आदर्श है।

फिल्टर और रिएक्टर

ये घटक SVC की पावर इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा उत्पन्न होने वाले हार्मोनिक्स को कम करते हैं, जिससे पावर क्वालिटी मानकों का पालन सुनिश्चित होता है। हार्मोनिक फिल्टर आमतौर पर प्रमुख फ्रीक्वेंसी घटकों (जैसे, 5वें, 7वें हार्मोनिक) पर लक्ष्य रखते हैं ताकि ग्रिड की प्रदूषण से बचा जा सके।

नियंत्रण प्रणाली

SVC की नियंत्रण प्रणाली वास्तविक समय में ग्रिड वोल्टेज और करंट की निगरानी करती है, TCR और TSC के संचालन को लक्ष्य वोल्टेज और पावर फैक्टर बनाए रखने के लिए समायोजित करती है। इसमें एक माइक्रोप्रोसेसर-आधारित कंट्रोलर होता है जो सेंसर डेटा को प्रोसेस करता है और थायरिस्टर को फायरिंग सिग्नल भेजता है, जिससे मिलीसेकंड-स्तर की रिएक्टिव पावर कंपेंसेशन संभव होती है।

सहायक घटक

यह वोल्टेज मैचिंग के लिए ट्रांसफॉर्मर, फ़ॉल्ट अइसोलेशन के लिए प्रोटेक्टिव रिले, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए कूलिंग सिस्टम, और विश्वसनीय संचालन की सुनिश्चितता के लिए मॉनिटरिंग इंस्ट्रूमेंट्स शामिल हैं।

स्टैटिक वार कंपेंसेटर का कार्य सिद्धांत

एक SVC पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके पावर सिस्टम में वोल्टेज और रिएक्टिव पावर को नियंत्रित करता है, जो एक डाइनामिक रिएक्टिव पावर स्रोत के रूप में कार्य करता है। यहाँ इसका कार्य है:

• रिएक्टिव पावर प्रबंधन
  SVC ग्रिड के साथ समानांतर TCR (इंडक्टिव) और TSC (कैपेसिटिव) को संयोजित करता है। TCR थायरिस्टर फायरिंग कोण को समायोजित करके रिएक्टिव पावर अवशोषित कर सकता है, जबकि TSC डिस्क्रीट स्टेप्स में रिएक्टिव पावर इंजेक्ट करता है। यह संयोजन दोनों दिशाओं में रिएक्टिव पावर नियंत्रण की सुविधा प्रदान करता है:

• वोल्टेज सैग: जब ग्रिड वोल्टेज गिरता है, तो SVC TSC के माध्यम से कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर इंजेक्ट करके वोल्टेज बढ़ाता है।

• वोल्टेज सर्ज: जब वोल्टेज सेटपॉइंट से अधिक हो जाता है, तो SVC TCR के माध्यम से रिएक्टिव पावर अवशोषित करके वोल्टेज कम करता है।

• लगातार निगरानी और समायोजन
  सेंसर वास्तविक समय में वोल्टेज और करंट को मापते हैं, जो नियंत्रण प्रणाली तक डेटा भेजते हैं। कंट्रोलर आवश्यक रिएक्टिव पावर की गणना करता है और थायरिस्टर फायरिंग कोण को समायोजित करके नोमिनल मान के ±2% के भीतर वोल्टेज स्थिरता बनाए रखता है।

• हार्मोनिक मिटिगेशन
  TCR की स्विचिंग क्रिया हार्मोनिक्स उत्पन्न करती है, जिन्हें पासिव LC फिल्टर (जैसे, 5वें, 7वें हार्मोनिक फिल्टर) द्वारा फिल्टर किया जाता है ताकि ग्रिड की संगतता सुनिश्चित हो सके।

SVC के फायदे

• सुधारित पावर ट्रांसमिशन: रिएक्टिव पावर कंपेंसेशन के माध्यम से लाइन क्षमता को लगभग 30% तक बढ़ाता है।

• ट्रांसिएंट स्थिरता: फ़ॉल्ट या लोड परिवर्तन के दौरान वोल्टेज उतार-चढ़ाव को दमित करता है, जिससे सिस्टम की टिकाऊपन में सुधार होता है।

• वोल्टेज नियंत्रण: स्थिर-अवस्था और अस्थायी ओवरवोल्टेज का प्रबंधन करता है, जो नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण के लिए आदर्श है।

• कम हानि: पावर फैक्टर (आमतौर पर >0.95) में सुधार करके रेसिस्टिव हानियों को 10–15% तक कम करता है।

• कम रखरखाव: कोई गतिशील भाग नहीं, जिससे संचालन लागत कम होती है।

• पावर क्वालिटी सुधार: वोल्टेज सैग/स्वेल और हार्मोनिक विकृति को कम करता है।

SVC के अनुप्रयोग

• उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन ग्रिड: EHV/UHV लाइनों (380 kV–1,000 kV) में वोल्टेज को स्थिर करता है और लंबी लाइन की कैपेसिटिव चार्जिंग की कंपेंसेशन करता है।

• औद्योगिक प्लांट: भारी इंडक्टिव लोड (जैसे, स्टील मिल, खनन उपकरण) में पावर फैक्टर को सुधार करता है ताकि बिजली की लागत कम हो सके।

• नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण: विंड फार्म्स या सौर पार्क से उत्पन्न वोल्टेज उतार-चढ़ाव को मिटिगेट करता है।

• शहरी डिस्ट्रीब्यूशन नेटवर्क: घनी आबादी वाले क्षेत्रों में लोड के उतार-चढ़ाव से वोल्टेज स्थिरता में सुधार करता है।

• रेलवे सिस्टम: इलेक्ट्रिफायड रेल नेटवर्क में रिएक्टिव पावर के उतार-चढ़ाव की कंपेंसेशन करता है।