Mi az statikus varkompensztor (SVC)? Áramkör és működés a teljesítményfaktor javításában

Mi az SVC (Static VAR Compensator)?

Az SVC (Static VAR Compensator), más néven statikus reaktív kompenzáló, egy létfontosságú eszköz az elektromos hálózatok teljesítményfaktorának javítására. Mint statikus reaktív teljesítmény-kompenzációs berendezés, reaktív teljesítményt szabadít fel vagy absorbiálja, hogy optimalizált feszültségi szinteket fenntartsa, így biztosítva a hálózat stabilitását.

A rugalmas AC átadási rendszer (FACTS) integrált része, az SVC tartalmaz egy kondenzátor- és reaktorboltot, amelyet hatékony elektronikai eszközök, mint a thyristorok vagy izolált gerékgátló tranzisztorok (IGBT) irányítanak. Ezek az elektronikai eszközök lehetővé teszik a kondenzátorok és reaktorok gyors kapcsolódását és kikapcsolását, hogy szükség szerint reaktív teljesítményt szabadítsanak fel vagy absorbiáljanak. Az SVC vezérlő rendszere folyamatosan figyeli a rendszer feszültségét és áramát, és a berendezés reaktív teljesítménykiadását valós időben állítja be, hogy csillapítsa a fluktuációkat.

Az SVC-k elsősorban a terhelési igények vagy intermitteráló generáció (pl. szélerőmű, napelempark) által okozott reaktív teljesítmény-változások kezelésére használják. Dinamikusan reaktív teljesítményt szabadítanak fel vagy absorbiálnak, hogy stabilizálják a feszültséget és a teljesítményfaktort a csatlakozási ponton, garantálva ezzel a megbízható energiaellátást, és enyhítve problémákat, mint a feszültség-lehullások vagy -ugrások.

Az SVC szerkezete

Egy Static VAR Compensator (SVC) általában a következő kulcsfontosságú összetevőkből áll: Thyristor-Controlled Reactor (TCR), Thyristor-Switched Capacitor (TSC), szűrők, vezérlő rendszer és segédberendezések, amelyeket alább részletezünk:

Thyristor-Controlled Reactor (TCR)

A TCR egy induktor, amely párhuzamosan van kötve a villamosenergia-átviteli vonallal, és thyristor-eszközökkel van szabályozva, hogy vezérelje a reaktív inductív teljesítményt. Ezzel lehetővé teszi a reaktív teljesítmény-abszorpció folyamatos beállítását a thyristorok indítási szögének változtatásával.

Thyristor-Switched Capacitor (TSC)

A TSC egy kondenzátorból álló bank, amely is párhuzamosan van kötve a hálózattal, és thyristorokkal van szabályozva, hogy vezérelje a reaktív kapacitív teljesítményt. Diszkrét lépésekben nyújt reaktív teljesítményt, ideális a száraz állapotú terhelési igények kompenzálásához.

Szűrők és reaktorok

Ezek a komponensek csökkentik az SVC-nél előidézett harmonikusokat, biztosítva a minőségi energiastandartok betartását. A harmonikus-szűrők általában a domináns frekvenciakomponensekre (pl. 5. és 7. harmonikus) céloznak, hogy megakadályozzák a hálózat szennyezését.

Vezérlő rendszer

Az SVC vezérlő rendszere valós időben figyeli a hálózat feszültségét és áramát, és a TCR és TSC működését állítja be, hogy a cél feszültséget és teljesítményfaktort fenntartsa. Microprocesszor-alapú kontrollerekkel rendelkezik, amelyek feldolgozzák a szenzor adatokat, és jelzést küldenek a thyristoroknak, millisekundum-szintű reaktív teljesítmény-kompenzációt engedélyezve.

Segédberendezések

Tartalmaz transzformátort a feszültség illesztéséhez, védelmi reléket a hibák elszigeteléséhez, hűtőrendszert a hatékony elektronikai eszközök számára, és figyelőeszközöket a megbízható működés biztosításához.

Az SVC működési elv

Az SVC a hatalmas elektronika segítségével szabályozza a feszültséget és a reaktív teljesítményt a hálózatokban, dinamikus reaktív teljesítmény-forrásként működve. Íme, hogyan működik:

• Reaktív teljesítmény kezelése
  Az SVC egy TCR (induktív) és TSC (kapacitív) kombinációját alkalmazza a hálózat mellett. A TCR reaktív teljesítményt absorbiálhat, a thyristorok indítási szögének beállításával, míg a TSC diszkrét lépésekben reaktív teljesítményt szabadít fel. Ez a kombináció lehetővé teszi a kétirányú reaktív teljesítmény-vezérlést:

• Feszültség-lehullás: Ha a hálózat feszültsége csökken, az SVC a TSC segítségével kapacitív reaktív teljesítményt szabadít fel, hogy emelje a feszültséget.

• Feszültség-ugrás: Ha a feszültség meghaladja a beállított értéket, az SVC a TCR segítségével reaktív teljesítményt absorbiál, hogy csökkentse a feszültséget.

• Folyamatos figyelés és beállítás
  A szenzorok valós időben mérik a feszültséget és az áramot, és adatokat továbbítanak a vezérlő rendszernek. A vezérlő kiszámítja a szükséges reaktív teljesítményt, és a thyristorok indítási szögét állítja be, hogy a feszültség-stabilitást a nominális érték ±2%-án belül fenntartsa.

• Harmonikusok csökkentése
  A TCR kapcsolási művelete harmonikusokat generál, amelyeket passzív LC-szűrők (pl. 5. és 7. harmonikus-szűrők) szűrnek, hogy biztosítsák a hálózat megfelelőségét.

Az SVC előnyei

• Növekedett átadási képesség: A reaktív teljesítmény-kompenzáció révén akár 30%-kal növeli a vonal-kapacitást.

• Átmeneti stabilitás: Csillapítja a feszültség-fluktuációkat hibák vagy terhelési változások közben, javítva a rendszer törékenységét.

• Feszültség-vezérlés: Kezeli a száraz állapotú és rövid távú túlfeszültségeket, ideális a megújuló energia-integrációhoz.

• Csökkentett veszteségek: Javítja a teljesítményfaktort (általában >0,95), 10-15%-kal csökkentve a rezisztív veszteségeket.

• Alacsony karbantartás: Szilárd állapotú tervezés, nincsenek mozgó részek, csökkentve a működési költségeket.

• Minőségi energia javítása: Csillapítja a feszültség-lehullásokat, -ugrásokat és a harmonikus torzítást.

Az SVC alkalmazásai

• Magas feszültségű átadási hálózatok: Stabilizálja a feszültséget EHV/UHV vonalakban (380 kV-1000 kV) és kompenzálja a hosszú vonalak kapacitív töltését.

• Ipari telepek: Korrigálja a nagy induktív terhelések (pl. acélművek, bányászati gépek) teljesítményfaktorát, csökkentve a szolgáltató költségeket.

• Megújuló energia-integráció: Csillapítja a szélerőművek vagy napelemparkok által okozott feszültség-fluktuációkat.

• Városi elosztási hálózatok: Javítja a feszültség-stabilitást sűrűn lakott területeken, ahol a terhelések folyamatosan változnak.

• Vasúti rendszerek: Kompenzálja a villamos vasúti hálózatok reaktív teljesítmény-változásait.