FACTS негізгі құрылғыларын және олардың электр желілерінде қандай себептермен қажет екендігін түсіндіріңіз

FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) - бұл жүйе, оның негізінде статикалық түрде қолданылатын электротехникалық түрлері арқылы АҚ түсіру желілерінің энергия түсіру қабілеті мен басқару мүмкіндігін жақсартады.

Бұл электротехникалық түрлері кезектей АҚ желілеріне интегралдастырылып, мына маңызды өсу көрсеткіштерін жақсартады:

• Түсіру сызықтарының энергия түсіру қабілеті

• Кереметтік және уақытша стабилдік

• Кереметтік регуляциясының дәлдігі

• Жүйенің сенімділігі

• Түсіру инфрақұрылымының термиялық шектері

Электротехникалық ауытқыштар пайда болғаннан бұрын, реактивті күштердің теңсіздігі және стабилдік есептерін механикалық ауытқыштар арқылы конденсаторлар, реакторлар немесе синхронды генераторларды қосу арқылы шешілген. Бірақ механикалық ауытқыштардың маңызды әсерлері болды: жауап беру уақыты ұзақ, механикалық издену және қырғылау, және жоғары деңгейдегі сенімділік – бұл олардың түсіру сызықтарының басқару және стабилдігін оптимизациялау үшін әсерлерін шектеді.

Жоғары напрямдагы электротехникалық ауытқыштардың (мысалы, тиристорлар) дамуы FACTS басқарушыларының пайда болуына мүмкіндік берді, АҚ желілерінің басқаруын революцияландырды.

Неліктен IEE-Business FACTS түрлері энергия жүйелерінде қажет?

Стабилді энергия жүйесі өнеркәсіптік және талаптар арасында дәл координациялануды талап етеді. Электр энергиясының талапы өстікçe, желі компоненттерінің әртүрлі қабілеттерін максималдау маңызды болады – және FACTS түрлері бұл оптимизацияда маңызды рөл атқарады.

Электр энергиясы үш түрге бөлінеді: активті күш (пайдалану үшін нақты/жасты күш), реактивті күш (таңдау элементтерімен жабдықтардағы энергия жинау арқылы пайда болады) және көрінетін күш (активті және реактивті күштердің векторлық қосындысы). Реактивті күш, ол индуктивті немесе конденсаторлық болуы мүмкін, түсіру сызықтары арқылы өтуінен сақталуы керек – бақылап өтуінен басқа реактивті күш желінің активті күшті түсіру қабілетін азайтады.

Компенсациялық ықтималдылықтар (индуктивті және конденсаторлық реактивті күштерді теңестіру арқылы оларды қосу немесе жұмсарту) сондықтан маңызды. Бұл ықтималдылықтар энергия сапасын жақсартып, түсіру әсерді жақсартады.

Компенсациялық ықтималдылықтар түрлері

Компенсациялық ықтималдылықтар қандай түрде қосылғанына байланысты бөлінеді:

1. Сериялық компенсация

Сериялық компенсацияда FACTS түрлері түсіру желілерімен сериялық түрде қосылады. Бұл түрлер адатте айырмашылық импеданс (мысалы, конденсаторлар немесе индукторлар) ретінде әсер етеді, сериялық конденсаторлар ең көп кездеседі.

Бұл ықтималдылық ЕЕВ (Extra High Voltage) және УЕВ (Ultra High Voltage) түсіру сызықтарында кеңінен қолданылады, олардың энергия түсіру қабілетін өте жақсартады.

Компенсациялық құрылғысы жоқ түсіру сызығының энергия түсіру қабілеті;

Мұнда,

• V₁ = Жіберу жағы напрям

• V₂ = Алу жағы напрям

• X_L = Түсіру сызығының индуктивті реактивтілігі

• δ = V₁ және V₂ напрямдарының фазалық бұрышы

• P = Фаза бойынша түсірілген күш

Енді түсіру сызығымен сериялық түрде конденсатор қосылады. Бұл конденсатордың капацитивті реактивтілігі XС. Сондықтан, жалпы реактивтілік XL-XC. Демек, компенсациялық құрылғымен энергия түсіру қабілеті мынаған тең:

k факторы компенсациялық фактор немесе компенсациялық деңгей деп аталады. Көбінесе, k мәні 0.4-0.7 аралығында жатады. Егер k мәні 0.5 болса.

Демек, сериялық компенсациялық құрылғыларды қолдану арқылы энергия түсіру қабілеті қатарынан 50% қарай артыру мүмкін. Сериялық конденсаторлар қолданылғанда, напрям және ағым арасындағы фазалық бұрыш (δ) компенсациясы жоқ сызыққа қарағанда аз. Аз δ мәні жүйенің стабилдігін жақсартады – демек, бірдей энергия түсіру көлемі және бірдей жіберу және алу жағы параметрлерінде, компенсацияланған сызық компенсациясы жоқ сызыққа қарағанда өте жақсартылады.

Шунт компенсация

Жоғары напрям түсіру сызығында алу жағы напрямдың өлшемі жүк салынған шартына байланысты тәуелді болады. Конденсаторлық өзгеріс жоғары напрям түсіру сызығында маңызды рөл атқарады.

Түсіру сызығы жүкке тигізілген кезде, жүк реактивті күш қажет етеді, ол алғашқыда сызықтың өзінің конденсаторлық өзгерісінен қамтиды. Бірақ, егер жүк SIL (Surge Impedance Loading) негізінен астам болса, жоғары реактивті күш талапы алу жағында өте зор напрям төмендейді.

Осы проблеманы шешу үшін, конденсаторлық банкалар түсіру сызығымен параллельде алу жағында қосылады. Бұл банкалар қосымша реактивті күш қамтиды, сонымен алу жағындағы напрям төмендейінің эффектін жоюы мүмкін.

Сызықтың конденсаторлық өзгерісінің артуы алу жағындағы напрямды арттырады.

Түсіру сызығы жоғары жүкке тигізілген кезде (яғни, жүк SIL-ден төмен), реактивті күш талапы сызықтың конденсаторлық өзгерісінен қамтиды. Осы жағдайда, алу жағындағы напрям жіберу жағындағы напрямнан жоғары болады – бұл Ферранти эффекті деп аталады.

Бұлды тиктеу үшін, шунт реакторлар түсіру сызығымен параллельде алу жағында қосылады. Бұл реакторлар сызықтан қосымша реактивті күштерді қабылдайды, алу жағындағы напрямды өзінің рейтинг мәніне тоқтатады.