Kaj je statični kompensator reaktivne moči (SVC)? Krog in delovanje pri korekciji faktorja moči

Kaj je statični kompensator varijantne moči (SVC)?

Statični kompensator varijantne moči (SVC), tudi znan kot statični reaktivni kompensator, je ključna naprava za izboljšanje faktorja moči v električnih sistemih. Kot vrsta statične reaktivne kompenzacijske opreme vstavlja ali absorpira reaktivno moč, da ohranja optimalne nivoje napetosti in zagotovi stabilno delovanje omrežja.

Eden od integralnih delov prilagodljivega AC prenosnega sistema (FACTS) je SVC, ki sestoji iz skupine kondenzatorjev in reaktorjev, ki jih nadzirajo elektronski napravi, kot so tiristorji ali izolirani dvopolarni tranzistorji (IGBT). Te elektronike omogočajo hitro preklopljanje kondenzatorjev in reaktorjev, da se vstavi ali absorpira reaktivna moč, kot je potrebno. Nadzorni sistem SVC stalno spremlja napetost in tok v sistemu, prilagaja izhod reaktivne moči naprave v realnem času, da se odpove fluktuacije.

SVC-ji predvsem obravnavajo variacije reaktivne moči, povzročene fluktuacijami zahtev po obremenitvi ali intermitentno generiranje (npr. vetreni ali sončni viri). S dinamičnim vstavljanjem ali absorpcijo reaktivne moči stabilizirajo napetost in faktor moči na točki priključitve, zagotavljajo zanesljivo dostavo moči in odpravlja težave, kot so padec ali povečanje napetosti.

Konstrukcija SVC

Statični kompensator varijantne moči (SVC) običajno sestoji iz ključnih komponent, vključno z tiristorom-nadzoranim reaktorjem (TCR), tiristorom-preklopnim kondenzatorjem (TSC), filtri, nadzornim sistemom in pomočnimi napravami, kot je podrobno opisano spodaj:

Tiristor-nadzorani reaktor (TCR)

TCR je induktor, povezan vzporedno s prenosno linijo moči, ki ga regulira tiristorji, da nadzorujejo induktivno reaktivno moč. Omogoča zvezno prilagajanje absorpcije reaktivne moči z razlikovanjem kota zapalitve tiristorja.

Tiristor-preklopnik kondenzator (TSC)

TSC je banka kondenzatorjev, tudi povezana vzporedno z omrežjem, nadzirana s tiristorji, da regulira kapacitivno reaktivno moč. Prideluje diskretno vstavljanje reaktivne moči v korakih, idealno za kompenzacijo stacionarnih zahtev po obremenitvi.

Filtri in reaktorji

Te komponente zmanjšujejo harmonike, ki jih ustvarja elektronika moči SVC, da zagotovi skladnost s standardi kakovosti moči. Harmonični filtri običajno ciljajo glavne frekvence (npr. 5. in 7. harmoniki), da preprečijo onesnaževanje omrežja.

Nadzorni sistem

Nadzorni sistem SVC v realnem času spremlja napetost in tok v omrežju, prilagaja operacije TCR in TSC, da ohranja ciljno napetost in faktor moči. Vključuje mikroprocesorsko nadzorno enoto, ki obdeluje podatke senzorjev in pošilja signale zapalitve tiristorjem, kar omogoča kompenzacijo reaktivne moči na ravni milisekund.

Pomočne komponente

Vključuje transformatorje za prilagajanje napetosti, zaščitne releje za izolacijo kršitev, hlačne sisteme za elektroniko moči in merilne instrumente, da zagotovi zanesljivo delovanje.

Načelo delovanja statičnega kompensatorja varijantne moči

SVC uporablja elektroniko moči za regulacijo napetosti in reaktivne moči v sistemih moči, deluje kot dinamični vir reaktivne moči. Tako deluje:

• Upravljanje reaktivne moči
  SVC kombinira TCR (induktivno) in TSC (kapacitivno) vzporedno z omrežjem. TCR lahko absorpira reaktivno moč z razlikovanjem kotov zapalitve tiristorja, medtem ko TSC vstavlja reaktivno moč v korakih. Ta kombinacija omogoča dvosmerno kontrolu reaktivne moči:

• Padec napetosti: Ko napetost v omrežju pada, SVC vstavi kapacitivno reaktivno moč preko TSC, da poviša napetost.

• Prekomerna napetost: Ko napetost preseže nastavljeno vrednost, SVC absorpira reaktivno moč preko TCR, da zniža napetost.

• Neprekinjeno spremljanje in prilagajanje
  Senzorji meritve napetosti in toka v realnem času posredujejo podatke nadzornemu sistemu. Nadzornik izračuna potrebno reaktivno moč in prilagaja kote zapalitve tiristorjev, da ohranja stabilnost napetosti znotraj ±2% nominalne vrednosti.

• Zmanjševanje harmonik
  Dejanje preklopa TCR ustvari harmonike, ki jih filtrirajo pasivni LC filtri (npr. 5. in 7. harmonski filtri) za zagotovitev skladnosti z omrežjem.

Prednosti SVC

• Izboljšana prenosna moč: Poveča kapaciteto črte do 30% preko kompenzacije reaktivne moči.

• Prehodna stabilnost: Utiša fluktuacije napetosti med kršitvami ali spremembami obremenitve, izboljša odpornost sistema.

• Kontrola napetosti: Upravlja stacionarne in začasne prekomerne napetosti, idealno za integracijo obnovljivih virov energije.

• Zmanjšane izgube: Izboljša faktor moči (običajno >0,95), zmanjša upornostne izgube za 10–15%.

• Nizka vzdrževanje: Trdnostni dizajn brez gibljenih delov, zmanjša operativne stroške.

• Izboljšanje kakovosti moči: Zmanjša padec in povečanje napetosti ter harmonično distorzijo.

Uporabe SVC

• Visokonapetostni prenosni omrežji: Stabilizira napetost v EHV/UHV črtah (380 kV–1.000 kV) in kompenzira dolgočasno kapacitivno nabiranje.

• Industrijski objekti: Popravlja faktor moči pri težkih induktivnih obremenitvah (npr. železarski delavnice, rudarsko opremo) za zmanjšanje stroškov javne službe.

• Integracija obnovljivih virov energije: Zmanjša fluktuacije napetosti iz vetrenih parkov ali sončnih parkov.

• Grafični distribucijski omrežji: Izboljša stabilnost napetosti v gosto naseljenih območjih s fluktuirajočimi obremenitvami.

• Železniški sistemi: Kompenzira variacije reaktivne moči v elektrificiranih železniških omrežjih.