Ano ang FACTS at Bakit Sila Nangangailangan sa mga Sistemang Pwersa
FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) ay tumutukoy sa isang sistema na batay sa power electronics na gumagamit ng mga static device upang palakasin ang kakayahan sa paglipat ng lakas at kontrolabilidad ng AC transmission networks.
Ang mga power electronic devices na ito ay inilalapat sa mga conventional AC grids upang pataasan ang pangunahing mga pamantayan sa performance, kabilang:
Bago ang paglitaw ng mga power electronic switches, ang mga isyung tulad ng imbalance ng reactive power at kapabataan ay nasolusyunan gamit ang mga mechanical switches upang mag-ugnay sa mga capacitors, reactors, o synchronous generators. Gayunpaman, ang mga mechanical switches ay may mahalagang mga hadlang: mabagal na response times, mechanical wear and tear, at mahinang reliabilidad—na nagbabawas ng kanilang epektividad sa pag-optimize ng kontrolabilidad at kapabataan ng transmission line.
Ang pag-unlad ng high-voltage power electronic switches (halimbawa, thyristors) ay nagbigay-daan sa paglikha ng mga FACTS controllers, na nagsimula ng rebolusyon sa pamamahala ng AC grid.
Bakit Kailangan ang Mga FACTS Devices sa Power Systems?
Ang isang matatag na power system ay nangangailangan ng tumpak na koordinasyon sa pagitan ng pag-generate at demand. Habang lumalaki ang demand para sa kuryente, mahalaga na makamit ang pinakamataas na epektibidad ng lahat ng mga komponente ng network—at dito malaking papel ang ginagampanan ng mga FACTS devices sa pag-optimize.
Ang elektrikal na lakas ay nakaklase sa tatlong uri: active power (useful/true power para sa end-use), reactive power (dahil sa energy-storing elements sa mga load), at apparent power (vector sum ng active at reactive power). Ang reactive power, na maaaring inductive o capacitive, ay kailangang balansehin upang hindi ito umagos sa mga transmission lines—ang hindi kontroladong reactive power ay bawas sa kapasidad ng network na ilipat ang active power.
Ang mga teknik ng kompensasyon (upang balansehin ang inductive at capacitive reactive power sa pamamagitan ng pag-supply o pag-absorb) ay kaya kritikal. Ang mga teknik na ito ay nagpapabuti ng kalidad ng lakas at nagpapataas ng epektibidad ng paglipat.
Mga Uri ng Teknik ng Kompensasyon
Ang mga teknik ng kompensasyon ay naklase batay sa paraan kung paano konektado ang mga device sa power system:
1. Series Compensation
Sa series compensation, ang mga FACTS devices ay konektado sa serye sa transmission network. Ang mga device na ito ay karaniwang gumagana bilang variable impedances (halimbawa, capacitors o inductors), na ang series capacitors ang pinakakaraniwan.
Ang paraang ito ay malawak na ginagamit sa EHV (Extra High Voltage) at UHV (Ultra High Voltage) transmission lines upang marubdob na mapataas ang kanilang kakayahang ilipat ng lakas.
Ang kakayahang ilipat ng lakas ng isang transmission line nang walang kompensasyon device;
Kung saan,
V1 = Sending end voltage
V2 = Receiving end voltage
XL = Inductive reactance ng transmission line
δ = Phase angle sa pagitan ng V1 at V2
P = Power transferred per phase
Ngayon, ikokonekta natin ang isang capacitor sa serye sa transmission line. Ang capacitive reactance ng capacitor na ito ay XC. Kaya, ang kabuuang reactance ay XL-XC.Kaya, may kompensasyon device, ang kakayahang ilipat ng lakas ay ibinibigay ng;
Ang factor k ay kilala bilang ang compensation factor o degree of compensation. Karaniwan, ang halaga ng k ay nasa pagitan ng 0.4 hanggang 0.7. Ipagpalagay na ang halaga ng k ay 0.5.
Dahil dito, malinaw na ang paggamit ng mga series compensation devices ay maaaring taas ang kakayahang ilipat ng lakas ng humigit-kumulang 50%.Kapag ginamit ang mga series capacitors, ang phase angle (δ) sa pagitan ng voltage at current ay mas maliit kumpara sa isang uncompensated line. Ang mas maliit na δ value ay nagpapataas ng kapabataan ng sistema—ibig sabihin, para sa parehong volume ng power transfer at parehong sending-end at receiving-end parameters, ang isang compensated line ay nagbibigay ng mas mabuting kapabataan kaysa sa isang uncompensated one.
Shunt Compensation
Sa isang high voltage transmission line, ang magnitude ng receiving end voltage ay depende sa kondisyon ng loading. Ang capacitance ay naglalaman ng mahalagang papel sa high voltage transmission line.
Kapag nag-load ang isang transmission line, ang load ay nangangailangan ng reactive power, na unang binibigay ng inherent capacitance ng line. Gayunpaman, kapag lumampas ang load sa SIL (Surge Impedance Loading), ang mataas na demand ng reactive power ay nagdudulot ng malaking pagbaba ng voltage sa receiving end.
Upang tugunan ito, ikokonekta ang mga capacitor banks sa parallel sa transmission line sa receiving end. Ang mga bangko na ito ay nagbibigay ng karagdagang reactive power na kailangan, na epektibong nagbabawas ng pagbaba ng voltage sa receiving end.
Ang pagtaas ng line capacitance ay nagdudulot ng pagtaas ng receiving end voltage.
Kapag maabot ang isang transmission line (i.e., ang load ay mas mababa sa SIL), ang demand ng reactive power ay mas mababa kaysa sa reactive power na ginagawa ng capacitance ng line. Sa scenario na ito, ang receiving end voltage ay naging mas mataas kaysa sa sending end voltage—isang phenomenon na kilala bilang Ferranti effect.
Upang iwasan ito, ikokonekta ang mga shunt reactors sa parallel sa transmission line sa receiving end. Ang mga reactor na ito ay nagsasabsorb ng sobrang reactive power mula sa line, na nagse-set ng receiving end voltage sa rated value nito.
