Οι διαχειριστές πυκνωτές είναι ουσιαστικά κατάλληλοι για μια ευρεία σειρά εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των εγκαταστάσεων που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα, πυρηνικές, αεριοτρόχους, συνδυασμένες κύκλους, υδροηλεκτρικές και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Είναι επίσης ιδανικοί για την αναβάθμιση υφιστάμενων εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που δεν διαθέτουν διαχειριστές πυκνωτές.
Στο παρελθόν, οι διαχειριστές πυκνωτές χρησιμοποιούνταν συνήθως σε πολυενότητες εγκαταστάσεις όπου πολλοί σχετικά μικροί γεννήτριες συνδεόταν σε κοινό bus. Ωστόσο, με την ταχεία αύξηση του μεγέθους των γεννητριών και την αύξηση των επιπέδων συστημικών σφαλμάτων, οι δυνατότητες διακοπής αυτού του είδους στοιχείων στοιχείων σύνδεσης ξεπέρασαν σύντομα. Στη συνέχεια, εφαρμόστηκε το πρότυπο της μονάδας, όπου κάθε γεννήτρια είχε ένα ανεξάρτητο σύστημα βοηθητικής παροχής ατμού, συνδεδεμένο άμεσα με έναν φασματοδότη και έναν διαχειριστή υψηλής τάσης.
Σε σύγκριση με τη σύνδεση μονάδας, η χρήση διαχειριστών πυκνωτών για την εναλλαγή γεννητριών στην τελική τάση τους παρέχει πολλά πλεονεκτήματα:
Απλούστευση των Λειτουργιών: Απλοποιεί τις λειτουργικές διαδικασίες, μειώνοντας την πολυπλοκότητα και τη δυνατότητα ανθρώπινων λαθών κατά την εκτέλεση λειτουργιών σχετικών με την εναλλαγή γεννητριών.
Ενισχυμένη Προστασία: Παρέχει βελτιωμένη προστασία για τη γεννήτρια, καθώς και για τους κύριους και τους μονάδας μετατροπείς, προστατεύοντας αυτά τα κρίσιμα στοιχεία από ηλεκτρικά σφάλματα και παρακμάς.
Αύξηση της Βασικότητας: Αυξάνει την ασφάλεια του συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και βελτιώνει σημαντικά την συνολική διαθεσιμότητα της εγκατάστασης παραγωγής, μειώνοντας το χρόνο αποκλίσεων και επιτυγχάνοντας το μέγιστο όριο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Οικονομικά Οφέλη: Φέρνει επίσης οικονομικά πλεονεκτήματα, όπως η μείωση των δαπανών συντήρησης και η βελτίωση της μακροπρόθεσμης λειτουργικής αποτελεσματικότητας.
Τα βασικά απαιτήματα για την ηλεκτρική διάταξη των εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:
Αποτελεσματική Μεταφορά Ισχύος: Μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από τη γεννήτρια στο σύστημα μεταφοράς υψηλής τάσης (HV), λαμβάνοντας υπόψη τις λειτουργικές ανάγκες, καθώς και παράγοντες που σχετίζονται με τη διαθεσιμότητα, την αξιοπιστία και την οικονομική βιωσιμότητα.
Βασική Παροχή Ηλεκτρικής Ενέργειας: Διασφάλιση της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας για βοηθητικά και σταθμικά συστήματα, τα οποία είναι κρίσιμα για τη διατήρηση ασφαλούς και αξιόπιστης λειτουργίας της εγκατάστασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Η Σχήμα 1 παρουσιάζει παραδείγματα διατάξεων εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν διαχειριστές πυκνωτών για να συνδέσουν τη γεννήτρια με τον κύριο μετατροπέα, δείχνοντας πώς αυτοί οι διαχειριστές ενσωματώνονται στην συνολική ηλεκτρική διάταξη της εγκατάστασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι διαχειριστές πυκνωτών παίζουν έναν κρίσιμο και πολυπλοκό ρόλο στα συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, εκπληρώνοντας μια σειρά βασικών λειτουργικών υποχρεώσεων:
Συγχρονισμός με το Σύστημα HV: Είναι υπεύθυνοι για τον συγχρονισμό της γεννήτριας με την τάση του συστήματος σε επίπεδο υψηλής τάσης (HV). Αυτό εξασφαλίζει μια ομαλή σύνδεση μεταξύ της έξοδου της γεννήτριας και του δικτύου, ενισχύοντας την αποτελεσματική μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας.
Αποσύνδεση από το Σύστημα HV: Επιτρέπουν την απόσυνδεση των γεννητριών από το σύστημα HV, το οποίο είναι ειδικά χρήσιμο κατά την εκκίνηση αποσυνδεδεμένων ή ελαφρώς φορτωμένων γεννητριών. Αυτή η λειτουργία βοηθά στη διατήρηση της σταθερότητας και της ασφάλειας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.
Διακοπή Ρεύματος Φόρτου: Αυτοί οι διαχειριστές είναι σε θέση να διακόψουν τα ρεύματα φόρτου, με τη δυνατότητα να αντιμετωπίσουν έως το πλήρες ρεύμα φόρτου των γεννητριών. Αυτή η λειτουργία είναι βασική για την κανονική λειτουργία και τη διαχείριση του φόρτου μέσα στην εγκατάσταση παραγωγής.
Διακοπή Συστημικών Καταστάσεων Σύντομης Σύνδεσης: Μπορούν να διακόψουν συστημικές καταστάσεις σύντομης σύνδεσης, προστατεύοντας τη γεννήτρια και άλλα στοιχεία από τις δυνητικά καταστροφικές επιπτώσεις της υπερβολικής ροής ρεύματος που προκαλείται από σφάλματα στο σύστημα.
Διακοπή Καταστάσεων Σύντομης Σύνδεσης Παραγόμενων από τη Γεννήτρια: Είναι σχεδιασμένοι επίσης για να διακόψουν καταστάσεις σύντομης σύνδεσης παραγόμενες από τη γεννήτρια, προστατεύοντας τη γεννήτρια από εσωτερικά σφάλματα και εξασφαλίζοντας την συνεχή ασφαλή λειτουργία της.
Διακοπή Ρεύματος Χωρίς Φάση: Οι διαχειριστές πυκνωτών μπορούν να διαχειριστούν τη διακοπή ρεύματος υπό συνθήκες χωρίς φάση, με τη δυνατότητα να διαχειρίζονται μέχρι και μια γωνία χωρίς φάση 180°. Αυτή η δυνατότητα είναι βασική για τη διατήρηση της σταθερότητας του συστήματος κατά τη διάρκεια ανωμαλών συνθηκών λειτουργίας.
Συγχρονισμός σε Εγκαταστάσεις Αποθήκευσης Ενέργειας (Λειτουργία Μοτέρ): Σε εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας, όταν η γεννήτρια-μοτέρ ξεκινά σε λειτουργία μοτέρ, ο διαχειριστής πυκνωτή χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό της μηχανής με το σύστημα HV. Υπάρχουν διάφορες μεθόδοι συγχρονισμού, όπως η χρήση στατικού μετατροπέα συχνότητας (SFC) ή της εκκίνησης back-to-back.
Χειρισμός Ρεύματος Ξεκίνησης σε Εγκαταστάσεις Αποθήκευσης Ενέργειας (Λειτουργία Μοτέρ): Κατά την εκκίνηση της γεννήτριας-μοτέρ σε λειτουργία μοτέρ με ασυγχρόνη εκκίνηση σε εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας, ο διαχειριστής πυκνωτή κλείνει και διακόπτει το ρεύμα ξεκίνησης, εξασφαλίζοντας ένα ομαλό και ελεγχόμενο διαδικαστικό.
Διακοπή Ρεύματος Σύντομης Σύνδεσης Χαμηλών Συχνοτήτων: Σε εγκαταστάσεις αεριοτρόχου, συνδυασμένης κύκλου και αποθήκευσης ενέργειας, ανάλογα με την πηγή εκκίνησης, ο διαχειριστής πυκνωτή μπορεί να διακόψει ρεύματα σύντομης σύνδεσης παραγόμενα από τη γεννήτρια σε συχνότητες κάτω από 50/60 Hz, προσαρμόζοντας στις συγκεκριμένες απαιτήσεις αυτών των συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Υπάρχουν πολλές μεθόδους συγχρονισμού σε εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας.
Σύστημα Ξεκίνησης με Στατικό Μετατροπέα Συχνότητας (SFC): Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει κυρίως έναν θυρίστορ μετατροπέα συνδεδεμένο σε έναν μονάδα μετατροπέα στην πλευρά HV και έναν αντιστρόφο συνδεδεμένο στη γεννήτρια. Ο αντιστρόφος ξεκινά τη λειτουργία της γεννήτριας από μια χαμηλή συχνότητα ισχύος και την αυξάνει σταδιακά μέχρι την ρυθμισμένη συχνότητα ισχύος. Όταν η γεννήτρια ενεργοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μπορεί να υπάρξει μια διαφορά φάσης μεταξύ της έξοδου της και του δικτύου. Στη στιγμή που η διαφορά φάσης μεταξύ της γεννήτριας και του δικτύου HV είναι ελάχιστη, η γεννήτρια συγχρονίζεται με το δίκτυο HV με τη χρήση είτε ενός διαχειριστή πυκνωτή είτε ενός διαχειριστή HV.
Σύστημα Ξεκίνησης Back-to-Back: Σε εγκαταστάσεις με πολλές γεννήτριες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα ξεκίνησης back-to-back. Η ισχύς που παράγεται από μια γεννήτρια που λειτουργεί υπό κανονικές συνθήκες χρησιμοποιείται για να ξεκινήσει μια σταματημένη γεννήτρια μέχρι την ρυθμισμένη συχνότητα ισχύος. Στη συνέχεια, η γεννήτρια συγχρονίζεται με το δίκτυο HV με τη χρήση είτε ενός διαχειριστή πυκνωτή είτε ενός διαχειριστή HV.
Σύμφωνα με το πρότυπο IEC/IEEE 62271-37-13, η ρυθμισμένη υποχρέωση καταστάσεων σύντομης σύνδεσης ενός διαχειριστή πυκνωτή καθορίζεται ως συνίσταμενη από δύο μονάδες λειτουργίας, με διάστημα 30 λεπτών μεταξύ κάθε λειτουργίας. Η υποχρέωση καταστάσεων σύντομης σύνδεσης αναπαριστάται ως "CO – 30 λεπτά – CO", που σημαίνει δύο πλήρεις διακοπές σύντομης σύνδεσης, με διάστημα 30 λεπτών μεταξύ κάθε ενός συνδέσεων.Αυτό το σχεδιασμό είν
