Hvað eru FACTS og af hverju eru þeir nauðsynlegir í orkutækni?

FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) merkir orkafræðilega byggð kerfi sem notar stöðug föng til að bæta framfærsluorða og stjórnunarkrafti AC flutningsnetanna.

Þessi orkafræðilegu tækjaverk eru innifalin í venjulegum AC netum til að auka aðalskilmála, meðal annars:

• Orkuframfærslukraft flutningslína

• Spennustöðugleiki og bráðstöðugleiki

• Nákvæmni spennustýringar

• Kerfisreliability

• Hitakerfi flutningsinfrastruktúr

Áður en orkufræðilegar lyklakappar komu, voru efnisorðar eins og óvirkt orkaofbæri og stöðugleiki leyst með mötulegum lyklum til að tengja kapasítör, reaktór eða samhengjanlega virkjar. En mötulegir lyklar höfðu mikilvægar neikvæðar eiginleika: hægt svaratíma, mötuleg skemmd og ónákvæmni - sem takmörkuðu þeirra áhrif á að bæta stjórnunarkrafti og stöðugleika flutningslína.

Útbúningur háspennaorkufræðilegra lyklakappa (t.d. thyristors) gerði kleift að mynda FACTS stýringar, sem breyttu alveg stjórnun AC neta.

Af hverju eru FACTS tæki nauðsynleg í orkukerfum?

Staðugt orkukerfi krefst nákvæmri samstarfs milli framleiðslu og biðlustu. Þegar biðlustu fyrir orku vaxar, verður að maxa afkostann allra netalegra hluta - og FACTS tæki spila aðalhlutverk í þessari bestun.

Raforka er flokkuð í þrjár tegundir: virkt orka (notuð/raunverulegt orka fyrir lokanotkun), óvirk orka (valin vegna geymsluþátta í biðlykil) og augljóst orka (vektorsumma virkt og óvirk orka). Óvirk orka, sem getur verið indiktífa eða kapasitífa, verður að vera jafntekin til að forðast að hún fer í gegnum flutningslínu - óstýrt óvirk orka minnkar netkerfisins aðferð til að senda virkt orka.

Jafnteknik (til að jafntaka indiktífa og kapasitífa óvirk orka með því að veita eða drekka hana) eru því mikilvæg. Þessi teknik bæta orku quality og auka flutningsafkostann.

Tegundir jafnteknik

Jafnteknik eru flokkuð eftir hvernig tæki eru tengd orkukerfinu:

1. Röðunar jafntekning

Í röðunar jafntekningu eru FACTS tæki tengd í röð við flutningsnetið. Þessi tæki eru venjulega notað sem breytandi motstand (t.d. kapasítör eða reaktór), með röðunar kapasítör sem algengasta.

Þessi aðferð er víðtæklega notuð í EHV (Extra High Voltage) og UHV (Ultra High Voltage) flutningslínum til að markmiða auka orkuframfærslukraftinn.

Orkuframfærslukraft flutningslínu án notkunar jafnteknis;

Hvor,

• V₁ = Sending end voltage

• V₂ = Receiving end voltage

• X_L = Induktív motstand flutningslínu

• δ = Horn milli V₁ og V₂

• P = Orka sem fer per phase

Nú, við tengjum kapasítora í röð við flutningslínu. Kapasítamotstandur þessa kapasítors er XC. Svo, heildarmotstandurinn er XL-XC.Svo, með jafnteknis tæki, er orkuframfærslukrafturinn gefinn með;

Þátturinn k er þekktur sem jafnteknisþáttur eða gráða af jafntekning. Almennt liggur gildi k milli 0.4 til 0.7. Látum okkur gera ráð fyrir að gildi k sé 0.5.

Þannig er augljóst að notkun röðunar jafnteknis tækja getur auka orkuframfærslukraftinn um um 50%.Þegar röðunar kapasítör eru notuð, er hornið (δ) milli spenna og straums minni en á ójafntekt línu. Minni δ gildi bæti stöðugleika kerfisins - þ.a. fyrir sama orkuframfærslu og sömu sending-end og receiving-end parametrar, býður upp á betri stöðugleika en ójafntekt lína.

Parallel Compensation

Í háspenna flutningslínu, fer stærð mótteknar endaspenna af biðlykil. Kapasítan spilar mikilvæga hlutverk í háspenna flutningslínu.

Þegar flutningslína er biðin, biðlykill krefst óvirkar orka, sem er upphaflega veitt af línu inherent kapasítan. En þegar biðlykill fer yfir SIL (Surge Impedance Loading), leiðir hækkt óvirk orka bið til mjög stórar spennudrópar á mótteknar enda.

Til að leysa þetta, eru kapasítarbankar tengdir parallel við flutningslínu á mótteknar enda. Þessir bankar veita aukalega óvirk orka sem þarf, efst í að drekka spennudrópann á mótteknar enda.

Aukning í línu kapasítan leiðir til aukingar í mótteknar endaspenna.

Þegar flutningslína er ljótt biðin (sem segir að biðlykill sé undir SIL), er óvirk orka bið lægri en óvirk orka sem er framleidd af línu kapasítan. Í þessu tilfelli, verður mótteknar endaspenna hærri en sending endaspenna - einkenni sem er þekkt sem Ferranti effect.

Til að forðast þetta, eru parallel reaktór tengdir parallel við flutningslínu á mótteknar enda. Þessir reaktór drekka aukalega óvirk orka úr línu, sem tryggir að mótteknar endaspenna verði á sérstök gildi.