Τι είναι τα FACTS και γιατί χρειάζονται στα Συστήματα Ρεύματος
Το σύστημα Ευέλικτης Μετάδοσης Συνεχούς Ρεύματος (FACTS) αναφέρεται σε ένα σύστημα βασισμένο στην επεξεργασία του ρεύματος που χρησιμοποιεί σταθερά συστήματα για να ενισχύσει τη δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας και την ελεγχουσή δυνατότητα των δικτύων μεταφοράς συνεχούς ρεύματος.
Αυτά τα συστήματα επεξεργασίας του ρεύματος ενσωματώνονται σε συμβατικά δίκτυα συνεχούς ρεύματος για να ενισχύσουν κρίσιμα καταστατικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων:
Πριν από την εμφάνιση των διακόπτων επεξεργασίας του ρεύματος, ζητήματα όπως η ανισορροπία του ανενεργού ρεύματος και η σταθερότητα αντιμετωπίζονταν με τη χρήση μηχανικών διακόπτων για τη σύνδεση καταθρεπτών, αντικαταθρεπτών ή συγχρόνων γεννητών. Ωστόσο, οι μηχανικοί διακόπτες είχαν σημαντικά μειονεκτήματα: βραδύτητα ανταπόκρισης, μηχανική φθορά και χαμηλή αξιοπιστία - περιορίζοντας την αποτελεσματικότητά τους στην βελτιστοποίηση της ελεγχουσής δυνατότητας και της σταθερότητας των γραμμών μεταφοράς.
Η ανάπτυξη υψηλότασης διακόπτων επεξεργασίας του ρεύματος (π.χ., thyristors) επέτρεψε τη δημιουργία ελεγκτών FACTS, μετατρέποντας τη διαχείριση των δικτύων συνεχούς ρεύματος.
Γιατί Χρειάζονται Τα Διακόπτες FACTS στα Συστήματα Ρεύματος;
Ένα σταθερό σύστημα ρεύματος απαιτεί ακριβή συντονισμό μεταξύ παραγωγής και ζήτησης. Καθώς η ζήτηση ρεύματος αυξάνεται, η βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας όλων των συστατικών του δικτύου γίνεται ουσιώδης - και τα συστήματα FACTS παίζουν κεντρικό ρόλο σε αυτή τη βελτιστοποίηση.
Η ηλεκτρική ενέργεια κατηγοριοποιείται σε τρεις τύπους: ενεργό ρεύμα (χρήσιμο/αληθινό ρεύμα για τελική χρήση), ανενεργό ρεύμα (που προκαλείται από συστατικά που αποθηκεύουν ενέργεια στις φορτίες) και εμφανές ρεύμα (διανυσματικό άθροισμα του ενεργού και του ανενεργού ρεύματος). Το ανενεργό ρεύμα, που μπορεί να είναι ενδεικτικό ή καταθρεπτικό, πρέπει να ισορροπείται για να αποφευχθεί η μεταφορά του μέσω των γραμμών μεταφοράς - η άνευ ελέγχου μεταφορά ανενεργού ρεύματος μειώνει την δυνατότητα του δικτύου να μεταφέρει ενεργό ρεύμα.
Οι τεχνικές αντιστάθμισης (για την ισορροπία του ενδεικτικού και καταθρεπτικού ανενεργού ρεύματος παρέχοντας ή απορροφώντας το) είναι επομένως κρίσιμες. Αυτές οι τεχνικές βελτιώνουν την ποιότητα του ρεύματος και ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς.
Τύποι Τεχνικών Αντιστάθμισης
Οι τεχνικές αντιστάθμισης ταξινομούνται με βάση τον τρόπο σύνδεσης των συστημάτων στο σύστημα ρεύματος:
1. Σειριακή Αντιστάθμιση
Στη σειριακή αντιστάθμιση, τα συστήματα FACTS συνδέονται σε σειρά με το δίκτυο μεταφοράς. Αυτά τα συστήματα λειτουργούν συνήθως ως μεταβλητές αντιστάσεις (π.χ., καταθρεπτικοί ή ενδεικτικοί), με τους σειριακούς καταθρεπτικούς να είναι οι πιο κοινοί.
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως σε γραμμές μεταφοράς EHV (Εξαιρετικά Υψηλής Τάσης) και UHV (Υπερυψηλής Τάσης) για να βελτιώσει σημαντικά την δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας.
Η δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας μιας γραμμής μεταφοράς χωρίς τη χρήση συστήματος αντιστάθμισης;
Όπου,
V1 = Τάση στο σημείο αποστολής
V2 = Τάση στο σημείο λήψης
XL = Ενδεικτική αντίδραση της γραμμής μεταφοράς
δ = Γωνία φάσης μεταξύ V1 και V2
P = Ισχύς μεταφοράς ανά φάση
Τώρα, συνδέουμε έναν καταθρεπτικό σε σειρά με τη γραμμή μεταφοράς. Η καταθρεπτική αντίδραση αυτού του καταθρεπτικού είναι XC. Έτσι, η συνολική αντίδραση είναι XL-XC. Έτσι, με ένα σύστημα αντιστάθμισης, η δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας δίνεται από;
Ο παράγοντας k είναι γνωστός ως παράγοντας αντιστάθμισης ή βαθμός αντιστάθμισης. Γενικά, η τιμή του k είναι μεταξύ 0,4 και 0,7. Ας υποθέσουμε ότι η τιμή του k είναι 0,5.
Είναι ορατό ότι η χρήση συστημάτων σειριακής αντιστάθμισης μπορεί να αυξήσει την δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας κατά περίπου 50%. Όταν χρησιμοποιούνται σειριακοί καταθρεπτικοί, η γωνία φάσης (&δ) μεταξύ τάσης και ρεύματος είναι μικρότερη σε σύγκριση με μια μη αντισταθμισμένη γραμμή. Μια μικρότερη &δ τιμή ενισχύει την σταθερότητα του συστήματος - δηλαδή, για την ίδια ισχύ μεταφοράς και τα ίδια παραμέτρους στα σημεία αποστολής και λήψης, μια αντισταθμισμένη γραμμή προσφέρει σημαντικά καλύτερη σταθερότητα από μια μη αντισταθμισμένη.
Παράλληλη Αντιστάθμιση
Σε μια γραμμή μεταφοράς υψηλής τάσης, η μέγεθος της τάσης στο σημείο λήψης εξαρτάται από την συνθήκη φόρτωσης. Η καταθρεπτικότητα παίζει σημαντικό ρόλο στη γραμμή μεταφοράς υψηλής τάσης.
Όταν μια γραμμή μεταφοράς είναι φορτωμένη, ο φορτισμός απαιτεί ανενεργό ρεύμα, το οποίο προσφέρεται αρχικά από την καταθρεπτικότητα της γραμμής. Ωστόσο, όταν ο φορτισμός υπερβαίνει την SIL (Φορτισμός Πλήξης Αντίστασης), η αυξημένη ανάγκη για ανενεργό ρεύμα οδηγεί σε σημαντική μείωση της τάσης στο σημείο λήψης.
Για να αντιμετωπιστεί αυτό, συνδέονται τράπεζες καταθρεπτικών παράλληλα με τη γραμμή μεταφοράς στο σημείο λήψης. Αυτές οι τράπεζες παρέχουν το επιπλέον ανενεργό ρεύμα που απαιτείται, επιτυγχάνοντας αποτελεσματικά την αντιστάθμιση της μείωσης της τάσης στο σημείο λήψης.
Μια αύξηση της καταθρεπτικότητας της γραμμής οδηγεί σε αύξηση της τάσης στο σημείο λήψης.
Όταν μια γραμμή μεταφοράς είναι ελαφρώς φορτωμένη (δηλαδή, ο φορτισμός είναι κάτω από την SIL), η ανάγκη για ανενεργό ρεύμα είναι μικρότερη από το ανενεργό ρεύμα που παράγεται από την καταθρεπτικότητα της γραμμής. Σε αυτή τη συνθήκη, η τάση στο σημείο λήψης γίνεται υψηλότερη από την τάση στο σημείο αποστολής - ένα φαινόμενο γνωστό ως εφέκτης Ferranti.
Για να αποφευχθεί αυτό, συνδέονται αντικαταθρεπτικοί παράλληλα με τη γραμμή μεταφοράς στο σημείο λήψης. Αυτοί οι αντικαταθρεπτικοί απορροφούν το επιπλέον ανενεργό ρεύμα από τη γραμμή, εξασφαλίζοντας ότι η τάση στο σημείο λήψης παραμένει στην ορθή τιμή.
