რა არის FACTS და რით გვჭირდებიან ელექტროსისტემებში

FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) არის ელექტრონულ ხელსაწყოებზე დაფუძნებული სისტემა, რომელიც გამოიყენებს სტატიკურ მოწყობილობებს შესაძლებლობის გაზრდისთვის და AC ტრანსპორტის ქსელების მართვის კონტროლირებისთვის.

ამ ელექტრონულ მოწყობილობებს ჩართული არის ტრადიციულ აც ქსელებში სარგებლობის გაზრდისთვის მთავარ პარამეტრებში, მათ შორის:

• ტრანსპორტის ხაზების სიმძლავრის ტრანსფერის შესაძლებლობა

• ვოლტაჟის და ტრანზიტული სტაბილურობის სტაბილურობა

• ვოლტაჟის რეგულირების სიზუსტე

• სისტემის ნდობადობა

• ტრანსპორტის ინფრასტრუქტურის თერმიული ზღვარები

ელექტრონული სიჩქარის ჩართვების შემდეგ, რეაქტიული ძალის არასამთავრობრივობა და სტაბილურობის პრობლემები ამოიღებოდა მექანიკური ჩართვებით კონდენსატორების, რეაქტორების ან სინქრონული გენერატორების დაკავშირებით. თუმცა, მექანიკური ჩართვების გამოყენება ქონდა კრიტიკულ მოწყობილობებს: დაბალი რეაქციის დრო, მექანიკური დახურვა და ნდობადობის დაბალი დონე - რაც შეზღუდავდა ტრანსპორტის ხაზების მართვის და სტაბილურობის ოპტიმიზაციას.

მაღალი ვოლტაჟის ელექტრონული ჩართვების (მაგალითად, თიარისტორები) განვითარება შესაძლებლობას მიაღწია შექმნას FACTS მართველები, რაც რევოლუციურად შეცვალა AC ქსელის მართვა.

რით არის საჭირო FACTS მოწყობილობები ენერგეტიკაში?

სტაბილური ენერგეტიკური სისტემა მოითხოვს ზუსტ კოორდინაციას გენერაციასა და მოთხოვნებს შორის. რაც უფრო მეტი ელექტროენერგიის მოთხოვნა იზრდება, მათი ქსელის ყველა კომპონენტის ეფექტურობის მაქსიმიზაცია ხდის ესენციალურს - და FACTS მოწყობილობებმა მთავარი როლი ითამაშებენ ამ ოპტიმიზაციაში.

ელექტრო ძალა კლასიფიცირდება სამ ტიპად: აქტიური ძალა (სასარგებლო/ნამდვილი ძალა ბოლო მიმღებისთვის), რეაქტიული ძალა (გამოწვეული ენერგიის დაშენების ელემენტებით ტვირთებში) და აპარენტული ძალა (აქტიური და რეაქტიული ძალის ვექტორული ჯამი). რეაქტიული ძალა, რომელიც შეიძლება ინდუქტიური ან კაპაციტიური იყოს, უნდა იყოს ბალანსში, რათა არ დადგეს ტრანსპორტის ხაზებზე - არაკონტროლირებული რეაქტიული ძალა შემცირებს ქსელის შესაძლებლობას აქტიური ძალის ტრანსფერისთვის.

კომპენსაციის ტექნიკები (რეაქტიული ძალის ბალანსირება ინდუქტიური და კაპაციტიური რეაქტიული ძალის შესაძლებლობით მის დასატოვებლად ან დასაკრებლად) არის კრიტიკული. ეს ტექნიკები უზრუნველყოფენ ელექტრო ძალის სისტემის ხარისხს და ტრანსპორტის ეფექტურობის გაუმჯობესებას.

კომპენსაციის ტექნიკების ტიპები

კომპენსაციის ტექნიკები კლასიფიცირდება იმ გზით, რომელითაც მოწყობილობები დაკავშირებულია ენერგეტიკურ სისტემასთან:

1. სერიული კომპენსაცია

სერიულ კომპენსაციაში, FACTS მოწყობილობები დაკავშირებულია ტრანსპორტის ქსელთან სერიულად. ეს მოწყობილობები ჩვეულებრივ იმუშავებენ როგორც ვარიაბლი იმპედანსები (მაგალითად, კონდენსატორები ან ინდუქტორები), სადაც სერიული კონდენსატორები არის ყველაზე გავრცელებული.

ეს მეთოდი ფართოდ გამოიყენება EHV (Extra High Voltage) და UHV (Ultra High Voltage) ტრანსპორტის ხაზებში მათი სიმძლავრის ტრანსფერის შესაძლებლობის საშუალებით საშუალებით გაუმჯობესებისთვის.

ტრანსპორტის ხაზის სიმძლავრის ტრანსფერის შესაძლებლობა კომპენსაციის მოწყობილობის გარეშე;

სადაც,

• V₁ = გაგზავნის ბოლოს ვოლტაჟი

• V₂ = მიღების ბოლოს ვოლტაჟი

• X_L = ტრანსპორტის ხაზის ინდუქტიური რეაქტანსი

• δ = V₁ და V₂-ს ფაზური კუთხე

• P = ტრანსფერირებული ძალა ფაზის მიხედვით

ახლა, ჩვენ კაპაციტორს ვართმევთ ტრანსპორტის ხაზთან სერიულად. ეს კაპაციტორის კაპაციტური რეაქტანსი არის XC. ასე რომ, სრული რეაქტანსი არის XL-XC. ასე რომ, კომპენსაციის მოწყობილობით, სიმძლავრის ტრანსფერის შესაძლებლობა არის შემდეგი;

ფაქტორი k ცნობილია როგორც კომპენსაციის ფაქტორი ან კომპენსაციის ხარისხი. ზოგადად, k-ის მნიშვნელობა არის 0.4-დან 0.7-მდე. დავუშვათ, რომ k-ის მნიშვნელობა არის 0.5.

ასე რომ, ცხადია, რომ სერიული კომპენსაციის მოწყობილობების გამოყენება შეიძლება გაზრდას დაუტოვოს სიმძლავრის ტრანსფერის შესაძლებლობა მიახლოებით 50%-თი. როდესაც სერიული კონდენსატორები გამოიყენება, ვოლტაჟისა და დენის შორის ფაზური კუთხე (δ) ნაკლებია უკომპენსირებელი ხაზის შედარებით. ნაკლები δ მნიშვნელობა გაუმჯობესებს სისტემის სტაბილურობას - რაც ნიშნავს, რომ იგივე სიმძლავრის ტრანსფერის რაოდენობით და იგივე გაგზავნის და მიღების ბოლოს პარამეტრებით, კომპენსირებული ხაზი უზრუნველყოფს ნაკლებად სტაბილურ სისტემას უკომპენსირებელი ხაზის შედარებით.

შუნტის კომპენსაცია

მაღალი ვოლტაჟის ტრანსპორტის ხაზში, მიღების ბოლოს ვოლტაჟის სიდიდე დამოკიდებულია ტვირთის მდგომარეობაზე. კაპაციტანსი თამამავი როლი ითამაშებს მაღალი ვოლტაჟის ტრანსპორტის ხაზში.

როდესაც ტრანსპორტის ხაზი ტვირთით დატვირთულია, ტვირთი მოთხოვს რეაქტიულ ძალას, რომელიც საწყისად ხაზის შემადგენი კაპაციტანსით გადარიცხულია. თუმცა, როდესაც ტვირთი აღემატება SIL (Surge Impedance Loading)-ს, ზრდილი რეაქტიული ძალის მოთხოვნა იწვევს მიღების ბოლოს ვოლტაჟის დაშვებას.

ამის გადალახვისთვის, კაპაციტორების ბანკები დაკავშირებულია ტრანსპორტის ხაზთან პარალელურად მიღების ბოლოს. ეს ბანკები აწინაურებენ დამატებით რეაქტიულ ძალას, რაც ეფექტურად შესაძლებელია მიღების ბოლოს ვოლტაჟის დაშვების შესამცირებლად.

ხაზის კაპაციტანსის ზრდა იწვევს მიღების ბოლოს ვოლტაჟის ზრდას.

როდესაც ტრანსპორტის ხაზი ნაკლებად ტვირთით დატვირთულია (ანუ, ტვირთი ნაკლებია SIL-ზე), რეაქტიული ძალის მოთხოვნა ნაკლებია ხაზის კაპაციტანსით შექმნილ რეაქტიულ ძალაზე. ამ სიტუაციაში, მიღების ბოლოს ვოლტაჟი ხდება მაღალი გაგზავნის ბოლოს ვოლტაჟზე - ამ ფენომენს ეძახიან Ferranti ეფექტს.

ამის შესამცირებლად, შუნტის რეაქტორები დაკავშირებულია ტრანსპორტის ხაზთან პარალელურად მიღების ბოლოს. ეს რეაქტორები ასრულებენ ხაზიდან ზედმეტ რეაქტიულ ძალას, რაც უზრუნველყოფს მიღების ბოლოს ვოლტაჟის დასართავად მის ნორმატიულ მნიშვნელობაზე.