Što je statični kompenzator reaktivne snage (SVC)? Struja i rad u korekciji faktora snage

Što je statički kompenzator reaktivne snage (SVC)?

Satički kompenzator reaktivne snage (SVC), također poznat kao statički kompenzator reaktivne snage, jest ključno uređaj za poboljšanje faktora snage u električnim sustavima snaga. Kao vrsta statičkog opreme za kompenzaciju reaktivne snage, ubacuje ili apsorbira reaktivnu snagu kako bi održavao optimalne nivoe napona i osigurao stabilno funkcioniranje mreže.

Integralni dio Fleksibilnog sustava prijenosa struje (FACTS), SVC sastoji se od sklopa kondenzatora i reaktora kontroliranih elektronikom snage, poput tiristora ili izoliranih bipolarnih tranzistora (IGBT). Ova elektronika omogućuje brzo prebacivanje kondenzatora i reaktora za ubacivanje ili apsorpciju reaktivne snage prema potrebi. Kontrolni sustav SVC kontinuirano nadgleda napon i struju sustava, prilagođavajući izlaz reaktivne snage uređaja u stvarnom vremenu kako bi protupostavio fluktuacije.

SVC-ovi uglavnom rješavaju varijacije reaktivne snage uzrokovane fluktuacijama zahtjeva za opterećenjem ili intermitentnim proizvodnjom (npr., vjetar ili solarna energija). Dinamičkim ubacivanjem ili apsorbiranjem reaktivne snage, stabiliziraju napon i faktor snage na točki spoja, osiguravajući pouzdano isporučivanje snage i smanjujući probleme poput padova ili porasta napona.

Konstrukcija SVC-a

Satički kompenzator reaktivne snage (SVC) tipično sastoji se od ključnih komponenti uključujući Tiristor-regulirani reaktor (TCR), Tiristor-prekidač kondeznzator (TSC), filtere, kontrolni sustav i pomoćna uređaja, kako je detaljno opisano u nastavku:

Tiristor-regulirani reaktor (TCR)

TCR je induktor spojen paralelno s linijom prijenosa snage, reguliranim tiristor uređajima za kontrolu induktivne reaktivne snage. Omogućuje neprekidnu prilagodbu apsorpcije reaktivne snage mijenjanjem kuta paljenja tiristora.

Tiristor-prekidač kondenzator (TSC)

TSC je banka kondenzatora također spojena paralelno s mrežom, kontrolirana tiristorima za regulaciju kapacitivne reaktivne snage. Pruža diskretnu injekciju reaktivne snage korak po korak, idealnu za kompenzaciju postojanog zahtjeva za opterećenjem.

Filteri i reaktori

Ove komponente mitigiraju harmonike generirane elektronikom snage SVC-a, osiguravajući usklađenost s standardima kvalitete snage. Harmonijski filtri obično ciljaju dominantne frekvencijske komponente (npr., 5. i 7. harmoniku) kako bi spriječili kontaminaciju mreže.

Kontrolni sustav

Kontrolni sustav SVC-a kontinuirano nadgleda napon i struju mreže u stvarnom vremenu, prilagođavajući operacije TCR-a i TSC-a kako bi održavao ciljani napon i faktor snage. Sadrži mikroprocesorski kontroler koji obrađuje podatke senzora i šalje signale paljenja tiristorima, omogućujući kompenzaciju reaktivne snage na razini milisekundi.

Pomoćne komponente

Uključuju transformatore za usklađivanje napona, zaštitne releje za izolaciju grešaka, hlađeće sustave za elektroniku snage i instrumente za nadzor kako bi se osiguralo pouzdano funkcioniranje.

Načelo rada statičkog kompenzatora reaktivne snage

SVC regulira napon i reaktivnu snagu u sustavima snage koristeći elektroniku snage, funkcionirajući kao dinamički izvor reaktivne snage. Evo kako funkcioniše:

• Upravljanje reaktivnom snagom
  SVC kombinira TCR (induktivni) i TSC (kapacitivni) paralelno s mrežom. TCR može apsorbirati reaktivnu snagu prilagođavanjem kutova paljenja tiristora, dok TSC ubacuje reaktivnu snagu diskretnim koracima. Ova kombinacija omogućuje upravljanje reaktivnom snagom u oba smjera:

• Pad napona: Kada napon mreže pada, SVC ubacuje kapacitivnu reaktivnu snagu putem TSC-a kako bi podigao napon.

• Porast napona: Kada napon premaši postavljeni referentni, SVC apsorbira reaktivnu snagu putem TCR-a kako bi snizio napon.

• Kontinuirani nadzor i prilagodba
  Senzori mjere napon i struju u stvarnom vremenu, prenoseći podatke kontrolnom sustavu. Kontroler računa potrebnu reaktivnu snagu i prilagođava kutove paljenja tiristora kako bi održavao stabilnost napona unutar ±2% nominalne vrijednosti.

• Mitigacija harmonika
  Akcija prekidanja TCR-a generira harmonike, koje filtriraju pasivni LC filtri (npr., 5. i 7. harmonski filtri) kako bi se osigurala usklađenost mreže.

Prednosti SVC-a

• Poboljšana prijenosna sposobnost: Povećava kapacitet linije do 30% putem kompenzacije reaktivne snage.

• Tranzientna stabilnost: Utiče na titrajanje napona tijekom grešaka ili promjena opterećenja, poboljšavajući otpornost sustava.

• Upravljanje naponom: Upravlja postojanim i privremenim previsokim naponima, idealno za integraciju obnovljivih izvora energije.

• Smanjenje gubitaka: Poboljšava faktor snage (obično >0,95), smanjujući rezistivne gubitke za 10-15%.

• Niska održavanja: Solid-state dizajn bez pokretnih dijelova, smanjujući operativne troškove.

• Poboljšanje kvalitete snage: Mitigira padove i poraste napona te harmonijsku distorziju.

Primjene SVC-a

• Visokonaponske mreže prijenosa: Stabilizira napon u EHV/UHV linijama (380 kV-1.000 kV) i kompenzira dugoputnu kapacitivnu punjenju.

• Industrijske tvornice: Ispravlja faktor snage u teškim induktivnim opterećenjima (npr., čelikovare, rudarska oprema) kako bi smanjio troškove javne uticnice.

• Integracija obnovljivih izvora energije: Mitigira fluktuacije napona iz vjetrovaca ili solarne parka.

• Gradske distribucijske mreže: Poboljšava stabilnost napona u gusto naseljenim područjima s fluktuirajućim opterećenjima.

• Željeznički sustavi: Kompenzira varijacije reaktivne snage u elektrificiranim željezničkim mrežama.