FACTSとは何かそしてなぜ電力システムで必要とされるのか
FACTS（Flexible Alternating Current Transmission System）とは、静止装置を使用して交流送電網の送電能力と制御性を向上させる電力電子機器に基づくシステムを指します。
これらの電力電子機器は、従来の交流グリッドに統合され、以下の主要な性能指標を向上させます：
電力電子スイッチが登場する前は、無効電力の不均衡や安定性の問題に対処するために、コンデンサーやリアクタ、同期発電機を接続するための機械式スイッチが使用されていました。しかし、機械式スイッチには反応時間が遅い、機械的な摩耗、信頼性が低いといった重大な欠点があり、送電線の制御性と安定性を最適化する効果が制限されていました。
高電圧電力電子スイッチ（例：サイリスタ）の開発により、FACTS制御装置が作成され、交流グリッド管理が革命的に変化しました。
なぜ電力システムではFACTS装置が必要なのか？
安定した電力システムには、発電と需要の正確な調整が必要です。電力需要が増加するにつれて、ネットワークのすべての構成要素の効率を最大化することが重要となり、その最適化においてFACTS装置は重要な役割を果たします。
電力は有効電力（最終利用のための有用/真の電力）、無効電力（負荷内のエネルギー貯蔵要素によって生じる）、表視電力（有効電力と無効電力のベクトル和）の3種類に分類されます。無効電力は感性または容性であり、送電線を通じて流れることなくバランスを取ることが必要です。制御不能な無効電力は、ネットワークの有効電力の送電能力を低下させます。
補償技術（無効電力を供給または吸収することにより、感性と容性の無効電力をバランスさせる）は、そのため非常に重要です。これらの技術は、電力品質を改善し、送電効率を高めます。
補償技術の種類
補償技術は、デバイスが電力システムにどのように接続されているかに基づいて分類されます：
1. シリーズ補償
シリーズ補償では、FACTS装置は送電網に直列に接続されます。これらの装置は通常、可変インピーダンス（例：コンデンサーまたはインダクター）として機能し、シリーズコンデンサーが最も一般的です。
この方法は、EHV（超高電圧）およびUHV（特超高電圧）送電線で広く使用され、送電能力を大幅に向上させます。
補償装置を使用しない送電線の送電容量；
ここで、
V1 = 送電端電圧
V2 = 受電端電圧
XL = 送電線の誘導リアクタンス
δ = V1とV2間の位相差
P = 相ごとの送電量
次に、送電線にコンデンサーを直列に接続します。このコンデンサーの容性リアクタンスはXCです。したがって、総リアクタンスはXL-XCとなります。補償装置を使用すると、送電容量は次のようになります；
因子kは補償因子または補償度と呼ばれます。一般的に、kの値は0.4から0.7の間です。kの値が0.5であると仮定しましょう。
したがって、シリーズ補償装置を使用することで、送電容量を約50%増加させることができます。シリーズコンデンサーを使用すると、電圧と電流の間の位相差(δ)は、補償されていない線路よりも小さくなります。小さいδ値は、システムの安定性を向上させます。つまり、同じ送電量と同一の送電端および受電端パラメータの場合でも、補償された線路は補償されていない線路よりも大幅に優れた安定性を提供します。
シャント補償
高電圧送電線では、受電端電圧の大きさは負荷条件に依存します。キャパシタンスは高電圧送電線において重要な役割を果たします。
送電線に負荷がかかった場合、負荷は無効電力を必要とし、これは最初は線路の固有のキャパシタンスによって供給されます。しかし、負荷がSIL（急激なインピーダンス負荷）を超えると、高度な無効電力の要求により、受電端での電圧降下が顕著になります。
これを解決するため、受電端の送電線に並列にコンデンサバンクを接続します。これらのバンクは必要な追加の無効電力を供給し、受電端での電圧降下を効果的に軽減します。
線路キャパシタンスの増加により、受電端電圧が上昇します。
送電線が軽負荷（すなわち、負荷がSIL以下）の場合、無効電力の要求は線路のキャパシタンスによって生成される無効電力よりも低くなります。このような場合、受電端電圧は送電端電圧よりも高くなります。これはフェランティ効果と呼ばれます。
これを防ぐために、受電端の送電線に並列にシャントリアクタを接続します。これらのリアクタは、線路からの余剰無効電力を吸収し、受電端電圧が定格値に保たれるようにします。
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