Що таке статичний компенсатор реактивної потужності (SVC)? Схема та принцип роботи у корекції коефіцієнта ефективності

Що таке статичний компенсатор реактивної потужності (SVC)?

Статичний компенсатор реактивної потужності (SVC), або статичний компенсатор реактивної потужності, є важливим пристроєм для підвищення коефіцієнта ефективності в електричних системах живлення. Як тип статичної обладнання для компенсації реактивної потужності, він вводить або поглинає реактивну потужність для підтримання оптимальних рівнів напруги, забезпечуючи стабільну роботу мережі.

Як інтегральна частина гнучкої системи передачі чергової струму (FACTS), SVC складається з банку конденсаторів та реакторів, які керуються електронікою живлення, такою як тиристори або ізольовані біполярні транзистори (IGBT). Ця електроніка дозволяє швидке переключення конденсаторів та реакторів для введення або поглинання реактивної потужності за потребою. Система керування SVC безперервно моніторить напругу та струм системи, налаштовуючи вивід реактивної потужності пристрою в реальному часі, щоб протидіяти коливанням.

SVC головним чином вирішує проблеми з варіаціями реактивної потужності, спричиненими коливаннями навантаження або перемінними джерелами генерації (наприклад, вітровою або сонячною енергією). Динамічно вводячи або поглинаючи реактивну потужність, вони стабілізують напругу та коефіцієнт ефективності в точці підключення, забезпечуючи надійне постачання електроенергії та зниження проблем, таких як просідання або підняття напруги.

Конструкція SVC

Статичний компенсатор реактивної потужності (SVC) зазвичай складається з ключових компонентів, включаючи тиристор-керований реактор (TCR), тиристор-керований конденсатор (TSC), фільтри, систему керування та допоміжні пристрої, як детально описано нижче:

Тиристор-керований реактор (TCR)

TCR - це індуктор, підключений паралельно до лінії передачі електроенергії, регульований тиристорними пристроями для контролю індуктивної реактивної потужності. Він дозволяє безперервне регулювання поглинання реактивної потужності, змінюючи кут запуску тиристора.

Тиристор-керований конденсатор (TSC)

TSC - це банк конденсаторів, також підключений паралельно до мережі, керований тиристорами для регулювання ємнісної реактивної потужності. Він забезпечує дискретне введення реактивної потужності кроками, що ідеально підходить для компенсації стаціонарних навантажень.

Фільтри та реактори

Ці компоненти зменшують гармоніки, генеровані електронікою живлення SVC, забезпечуючи відповідність стандартам якості електроенергії. Гармонічні фільтри зазвичай націлені на домінуючі частотні компоненти (наприклад, 5-ту, 7-му гармоніки), щоб запобігти забрудненню мережі.

Система керування

Система керування SVC безперервно моніторить напругу та струм мережі в реальному часі, налаштовуючи роботу TCR та TSC для підтримання цільової напруги та коефіцієнта ефективності. Вона має контролер на базі мікропроцесора, який обробляє дані датчиків та відправляє сигнали запуску тиристорам, забезпечуючи компенсацію реактивної потужності на рівні мілісекунд.

Допоміжні компоненти

Включають трансформатори для відповідності напруги, захисні реле для ізоляції аварій, системи охолодження для електроніки живлення та прилади моніторингу для забезпечення надійної роботи.

Принцип роботи статичного компенсатора реактивної потужності

SVC регулює напругу та реактивну потужність в системах живлення за допомогою електроніки живлення, функціонуючи як динамічне джерело реактивної потужності. Ось як він працює:

• Управління реактивною потужністю
  SVC поєднує TCR (індуктивний) та TSC (ємнісний) паралельно з мережею. TCR може поглинати реактивну потужність, змінюючи кути запуску тиристора, а TSC вводить реактивну потужність дискретними кроками. Цей комбінація дозволяє двостороннє управління реактивною потужністю:

• Просідання напруги: Коли напруга мережі опускається, SVC вводить ємнісну реактивну потужність через TSC, щоб підняти напругу.

• Перевищення напруги: Коли напруга перевищує задану точку, SVC поглинає реактивну потужність через TCR, щоб знизити напругу.

• Безперервний моніторинг та налаштування
  Датчики вимірюють напругу та струм в реальному часі, передаючи дані системі керування. Контролер розраховує необхідну реактивну потужність та налаштовує кути запуску тиристора, щоб підтримувати стабільність напруги в межах ±2% від номінального значення.

• Зниження гармонік
  Перемикання TCR генерує гармоніки, які фільтруються пасивними LC-фільтрами (наприклад, 5-та, 7-ма гармоніки) для забезпечення відповідності мережі.

Переваги SVC

• Покращена передача електроенергії: Збільшує пропускну здатність ліній на 30% завдяки компенсації реактивної потужності.

• Перехідна стабільність: Згладжує коливання напруги під час аварій або змін навантаження, покращуючи стійкість системи.

• Керування напругою: Управляє стаціонарними та тимчасовими перевищеннями напруги, ідеально для інтеграції відновлювальної енергії.

• Зниження втрат: Покращує коефіцієнт ефективності (зазвичай до >0,95), знижуючи резистивні втрати на 10–15%.

• Низькі витрати на обслуговування: Твердотільний дизайн без рухомих частин, що знижує експлуатаційні витрати.

• Покращення якості електроенергії: Зменшує просідання/підняття напруги та гармонічні деформації.

Застосування SVC

• Магістральні мережі високої напруги: Стабілізує напругу в лініях EHV/UHV (380 кВ–1000 кВ) та компенсує довгі лінії з ємнісним заряджуванням.

• Промислові підприємства: Коригує коефіцієнт ефективності при великих індуктивних навантаженнях (наприклад, сталеварні, горнопромислове обладнання) для зниження витрат на електроенергію.

• Інтеграція відновлювальної енергії: Зменшує коливання напруги від вітрових ферм або сонячних парків.

• Міські розподільні мережі: Покращує стабільність напруги в густонаселених районах з коливальними навантаженнями.

• Железнодорожні системи: Компенсує варіації реактивної потужності в електрифікованих железнодорожних мережах.