Hva er statisk varmekompensator (SVC)? Krets & drift i effektfaktorkorreksjon

Hva er en statisk VAR-kompensator (SVC)?

En statisk VAR-kompensator (SVC), også kjent som en statisk reaktiv korrigerer, er et viktig enhet for å forbedre effektfaktoren i elektriske strømsystemer. Som en type statisk reaktiv effektkompensasjon utstyr, injiserer den eller absorberer reaktiv effekt for å opprettholde optimale spenningsnivåer, og sikrer stabil nettoperasjon.

Som en integrert del av det fleksible AC-transmisjonssystemet (FACTS), består en SVC av en bank kondensatorer og reaktorer kontrollert av styrings-elektronikk som thyristorer eller isolerte gate bipolare transistorer (IGBTs). Dette elektronikken gjør det mulig å raskt skifte mellom kondensatorer og reaktorer for å injisere eller absorbere reaktiv effekt etter behov. SVC's styringssystem overvåker systemets spenning og strøm kontinuerlig, og justerer enhetens reaktiv effektutslipp i sanntid for å motvirke fluktuerasjoner.

SVC-er adresserer hovedsakelig reaktiv effektvariasjoner forårsaket av fluktuerende belastningsbehov eller intermittente generering (f.eks. vind- eller solkraft). Ved dynamisk injisering eller absorpsjon av reaktiv effekt, stabiliserer de spenning og effektfaktor ved tilkoblingspunktet, sikrer pålitelig strømforsyning, og mildrer problemer som spenningsfall eller -svell.

Oppbygging av SVC

En statisk VAR-kompensator (SVC) inneholder vanligvis nøkkelkomponenter som en thyristor-styrt reaktor (TCR), thyristor-styrt kondensator (TSC), filtre, et styringssystem, og hjelpemiddel, som detaljert under:

Thyristor-styrt reaktor (TCR)

TCR er en induktor koblet parallelt med strømtransmissjonslinjen, regulert av thyristor-enheter for å kontrollere induktiv reaktiv effekt. Den gir mulighet for kontinuerlig justering av reaktiv effektabsorpsjon ved å variere thyristor-fyringsvinkel.

Thyristor-styrt kondensator (TSC)

TSC er en kondensatorbank også koblet parallelt med nettet, styrt av thyristorer for å regulere kapasitiv reaktiv effekt. Den gir diskrete reaktiv effektinjeksjon i trinn, ideelt for kompensasjon av stabile belastningsbehov.

Filtre og reaktorer

Disse komponentene mildrer harmonier generert av SVC's styrings-elektronikk, for å sikre overholdelse av strømkvalitetsstandarder. Harmonifiltre målretter typisk dominante frekvenskomponenter (f.eks. 5. og 7. harmoni) for å unngå nettkontaminasjon.

Styringssystem

SVC's styringssystem overvåker nettspenning og -strøm i sanntid, justerer TCR- og TSC-operasjoner for å opprettholde målspenning og effektfaktor. Det har en mikroprosessorbasert styrer som prosesserer sensor-data og sender fyringssignaler til thyristorer, noe som gjør millisekund-nivå reaktiv effekt-kompensasjon mulig.

Hjelpemidler

Inkluderer transformatorer for spenningsmatching, beskyttelsesrelæer for feilisolering, kjølesystemer for styrings-elektronikk, og overvåkningsinstrumenter for å sikre pålitelig drift.

Arbeidsprinsipp for statisk VAR-kompensator

En SVC regulerer spenning og reaktiv effekt i strømsystemer ved hjelp av styrings-elektronikk, og fungerer som en dynamisk reaktiv effekt-kilde. Slik fungerer den:

• Reaktiv effektstyring
  SVC kombinerer en TCR (induktiv) og TSC (kapasitiv) parallelt med nettet. TCR kan absorbere reaktiv effekt ved å justere thyristor-fyringsvinkler, mens TSC injiserer reaktiv effekt i diskrete trinn. Denne kombinasjonen tillater toveis reaktiv effektstyring:

• Spenningsfall: Når nettspenningen synker, injiserer SVC kapasitiv reaktiv effekt via TSC for å heve spenningen.

• Spenningsstigning: Når spenningen overstiger settpunktet, absorberer SVC reaktiv effekt via TCR for å senke spenningen.

• Kontinuerlig overvåking og justering
  Sensorer måler sanntid spenning og strøm, og gir data til styringssystemet. Kontrolleren beregner den nødvendige reaktive effekten og justerer thyristor-fyringsvinkler for å opprettholde spenningstabilitet innenfor ±2% av nominell verdi.

• Harmonimildring
  TCR's skruingsaksjon genererer harmonier, som filtreres av passive LC-filtre (f.eks. 5. og 7. harmonifiltre) for å sikre nettkonformitet.

Fordeler med SVC

• Forbedret strømoverføring: Øker linjekapasiteten med inntil 30% gjennom reaktiv effekt-kompensasjon.

• Overgangsstabilitet: Demp spenningsfluktueringer under feil eller belastningsendringer, forbedrer systemets motstandskraft.

• Spenningskontroll: Forvalter stabile og midlertidige overspenninger, ideelt for integrasjon av fornybar energi.

• Reduserte tap: Forbedrer effektfaktor (typisk til >0,95), kutte resistive tap med 10–15%.

• Lav vedlikehold: Fasttilstandsdesign uten bevegelige deler, reduserer driftskostnader.

• Forbedret strømkvalitet: Mildrer spenningsfall/svell og harmonisk deformering.

Anvendelser av SVC

• Høyspenningsoverføringsnett: Stabiliserer spenning i EHV/UHV-linjer (380 kV–1,000 kV) og kompenserer for langlinje kapasitiv oplading.

• Industrielle anlegg: Korrigerer effektfaktor i tunge induktive belastninger (f.eks. stålverk, gruveutstyr) for å redusere driftskostnader.

• Integrering av fornybar energi: Mildrer spenningsfluktueringer fra vindparker eller solpark.

• Byfordelingsnett: Forbedrer spenningstabilitet i tettbefolkede områder med fluktuerende belastninger.

• Jernbane-systemer: Kompenserer for reaktiv effektvariasjoner i elektrifiserte jernbanenet.