Vad är statiskt varkompensator (SVC)? Krets & drift i effektfaktorkorrigering

Vad är en statisk varkompensator (SVC)?

En statisk varkompensator (SVC), även känd som en statisk reaktiv kompensator, är en viktig enhet för att förbättra effektfaktorn i elektriska energisystem. Som en typ av statiskt reaktiv effektkompenserande utrustning matar den in eller absorberar reaktiv effekt för att hålla optimala spänningsnivåer och säkerställa stabilt nätverksdrift.

En integrerad del av det flexibla växelströmsöverföringssystemet (FACTS) består en SVC av en bank kondensatorer och reaktorer som styrs av styrteknik som thyristorer eller isolerade gate bipolära transistorer (IGBT). Denna elektronik möjliggör snabb omkoppling av kondensatorer och reaktorer för att mata in eller absorbera reaktiv effekt efter behov. SVC:s styrning övervakar kontinuerligt systemets spänning och ström, justerar enhetens reaktiva effektutmatning i realtid för att motverka variationer.

SVC adresserar huvudsakligen variationer i reaktiv effekt orsakade av fluktuerande belastningskrav eller intermittenta generering (t.ex. vind- eller solenergi). Genom dynamisk injicering eller absorbering av reaktiv effekt stabiliserar de spänningen och effektfaktorn vid anslutningspunkten, vilket säkerställer tillförlitlig energileverans och minimerar problem som spänningsfall eller överslag.

Konstruktion av SVC

En statisk varkompensator (SVC) består vanligtvis av viktiga komponenter inklusive en thyristorstyrd reaktor (TCR), thyristorstyrd kondensator (TSC), filter, ett styrningssystem och hjälpmedel, som detaljerats nedan:

Thyristorstyrd reaktor (TCR)

TCR är en induktor kopplad parallellt med energiöverföringslinjen, reglerad av thyristorenhet för att kontrollera induktiv reaktiv effekt. Det möjliggör kontinuerlig justering av absorbering av reaktiv effekt genom att variera thyristorns tändvinkel.

Thyristorstyrd kondensator (TSC)

TSC är en kondensatorbank också kopplad parallellt med nätet, styrd av thyristorer för att reglera kapacitiv reaktiv effekt. Den ger diskret injicering av reaktiv effekt i steg, idealisk för att kompensera för stillastående belastningskrav.

Filter och reaktorer

Dessa komponenter minskar harmoniska frekvenser genererade av SVC:s styrteknik, vilket säkerställer efterlevnad av kvalitetsstandarder för el. Harmoniska filter riktar vanligtvis in sig på dominerande frekvenskomponenter (t.ex. 5:e, 7:e harmoniker) för att förhindra nätkontamination.

Styrningssystem

SVC:s styrningssystem övervakar nätspänning och ström i realtid, justerar TCR och TSC-operationer för att upprätthålla målspänning och effektfaktor. Det har en mikroprocessorbaserad kontrollenhet som bearbetar sensorinformation och skickar tändsignal till thyristorer, vilket möjliggör millisekundsregering av reaktiv effekt.

Hjälpmedel

Inkluderar transformatorer för spänningsmatchning, skyddsrörelser för felisolering, kylsystem för styrteknik och mätinstrument för att säkerställa tillförlitlig drift.

Arbetsprincip för statisk varkompensator

En SVC reglerar spänning och reaktiv effekt i energisystem med hjälp av styrteknik, fungerar som en dynamisk källa till reaktiv effekt. Här är hur det fungerar:

• Hantering av reaktiv effekt
  SVC kombinerar en TCR (induktiv) och TSC (kapacitiv) parallellt med nätet. TCR kan absorbera reaktiv effekt genom att justera thyristortändvinklar, medan TSC matar in reaktiv effekt i diskreta steg. Denna kombination tillåter tvåvägsreglering av reaktiv effekt:

• Spänningsfall: När nätspänningen sjunker, matar SVC in kapacitiv reaktiv effekt via TSC för att höja spänningen.

• Spänningstop: När spänningen överstiger inställd punkt, absorberar SVC reaktiv effekt via TCR för att sänka spänningen.

• Kontinuerlig övervakning & justering
  Sensorer mäter spänning och ström i realtid, levererar data till styrningssystemet. Kontrollenheten beräknar den krävda reaktiva effekten och justerar thyristortändvinklar för att upprätthålla spänningsstabilitet inom ±2% av nominalvärdet.

• Harmonisk minskning
  TCR:s växlingsverkan genererar harmoniska frekvenser, vilka filtreras av passiva LC-filter (t.ex. 5:e, 7:e harmoniska filter) för att säkerställa nätets efterlevnad.

Fördelar med SVC

• Förbättrad energiöverföring: Ökar linjekapaciteten upp till 30% genom reaktiv effektkompensation.

• Övergångsstabilitet: Dämpar spänningssvängningar under fel eller belastningsändringar, förbättrar systemets motståndskraft.

• Spänningskontroll: Hanterar stillastående och tillfälliga överspänningar, idealisk för integration av förnybar energi.

• Minskade förluster: Förbättrar effektfaktorn (vanligtvis till >0,95), minskar resistiva förluster med 10–15%.

• Låg underhåll: Solid-state design utan rörliga delar, minskar driftskostnader.

• Förbättring av energikvalitet: Minskar spänningssvängningar och harmoniska distorsioner.

Användningsområden för SVC

• Högspänningsöverföringsnät: Stabiliserar spänning i EHV/UHV-ledningar (380 kV–1 000 kV) och kompenserar för långledningskapacitiv laddning.

• Industriella anläggningar: Korrektur för effektfaktor i tunga induktiva belastningar (t.ex. stålverk, gruutrustning) för att minska energikostnader.

• Integration av förnybar energi: Minimerar spänningssvängningar från vindparker eller solparkar.

• Urbana distributionsnät: Förbättrar spänningsstabilitet i tättbefolkade områden med fluktuerande belastningar.

• Järnvägssystem: Kompenserar för reaktiv effektvariationer i elektrifierade järnvägsnät.