静止無功補償装置（SVC）とは何か？回路と力率補正における動作

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静止无功补偿器（SVC）とは何ですか？

静止無功補償器（SVC）、または静止リアクティブ補償器と呼ばれる装置は、電力システムの力率を向上させるための重要な装置です。静的なリアクティブ電力補償装置として、最適な電圧レベルを維持するためにリアクティブ電力を注入または吸収し、安定した電網運転を確保します。

柔軟交流送電システム（FACTS）の一部として、SVCはコンデンサーバンクとリアクタで構成され、スリスターや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）などのパワーエレクトロニクスによって制御されます。これらの電子機器により、必要に応じてコンデンサやリアクターを高速に切り替えてリアクティブ電力を注入または吸収することができます。SVCの制御システムは、システムの電圧と電流を継続的に監視し、装置のリアクティブ電力出力をリアルタイムで調整して変動に対処します。

SVCは主に負荷要求の変動や間欠的な発電（例えば風力や太陽光発電）によるリアクティブ電力の変動に対処します。リアクティブ電力を動的に注入または吸収することで、接続点での電圧と力率を安定させ、信頼性のある電力供給を確保し、電圧低下や上昇などの問題を軽減します。

SVCの構造

静止無功補償器（SVC）は通常、以下に詳述するように、スリスタ制御リアクタ（TCR）、スリスタスイッチングキャパシタ（TSC）、フィルタ、制御システム、補助装置などの主要な部品で構成されています。

スリスタ制御リアクタ（TCR）

TCRは、スリスタデバイスによって制御される送電線に並列に接続されたインダクタです。スリスタの点火角を変えることで、感性リアクティブ電力の吸収を連続的に調整することができます。

スリスタスイッチングキャパシタ（TSC）

TSCは、スリスタによって制御されるグリッドに並列に接続されたキャパシタバンクです。定常負荷要求の補償に適したステップ状のリアクティブ電力注入を提供します。

フィルタとリアクタ

これらの部品は、SVCのパワーエレクトロニクスによって生成される高調波を軽減し、電力品質基準への適合を確保します。高調波フィルタは通常、主要な周波数成分（例えば5次、7次の高調波）を対象にして、電網の汚染を防ぎます。

制御システム

SVCの制御システムは、グリッドの電圧と電流をリアルタイムで監視し、目標電圧と力率を維持するためにTCRとTSCの動作を調整します。センサーからのデータを処理し、スリスタに点火信号を送るマイクロプロセッサベースのコントローラを特徴としており、ミリ秒単位でのリアクティブ電力補償を可能にします。

補助部品

電圧一致のためのトランスフォーマー、故障隔離のための保護リレー、パワーエレクトロニクスの冷却システム、および信頼性の高い運転を確保するためのモニタリング装置が含まれます。

静止無功補償器の動作原理

SVCは、パワーエレクトロニクスを使用して電力システムの電圧とリアクティブ電力を制御し、動的なリアクティブ電源として機能します。その動作は以下の通りです。

リアクティブ電力管理
SVCは、TCR（感性）とTSC（容性）をグリッドに並列に組み合わせています。TCRはスリスタの点火角を調整してリアクティブ電力を吸収し、TSCはステップ状にリアクティブ電力を注入します。この組み合わせにより、双方向のリアクティブ電力制御が可能です。

電圧低下：グリッド電圧が下がった場合、SVCはTSCを介して容性リアクティブ電力を注入して電圧を上げます。
電圧上昇：電圧が設定値を超えた場合、SVCはTCRを介してリアクティブ電力を吸収して電圧を下げます。

継続的な監視と調整
センサーはリアルタイムの電圧と電流を測定し、制御システムにデータを送ります。コントローラは必要なリアクティブ電力を計算し、スリスタの点火角を調整して、名目値の±2%以内での電圧の安定性を維持します。
高調波軽減
TCRのスイッチング動作によって生成される高調波は、LCフィルタ（例えば5次、7次の高調波フィルタ）によってフィルタリングされ、電網の適合性が確保されます。