Kas ir FACTS un kāpēc tās ir nepieciešamas enerģētiskajos sistēmās
FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) attiecas uz sistēmu, kas balstīta uz enerģētisko elektroniku un izmanto statiskus ierīčus, lai palielinātu strāvas pārnesuma spēju un kontroli AC pārnesuma tīklos.
Šīs enerģētisko elektroniku ierīces tiek integrētas konventionālos AC tīklos, lai palielinātu galvenos veiktspējas rādītājus, tostarp:
Pirms enerģētisko elektroniku slēdzņu izveidošanas, reaktivās jaudas nelīdzsvarotību un stabilitātes problēmas risināja, izmantojot mehāniskus slēdzņus, lai savienotu kondensatorus, reaktorus vai sinhronus ģeneratorus. Tomēr, mehāniskiem slēdzņiem bija kritiskas trūkumi: lēna atbilde, mehānisks nospīlējums un zema uzticamība, kas ierobežoja to efektivitāti pārnesuma līniju kontroles un stabilitātes optimizācijā.
Augsta sprieguma enerģētisko elektroniku slēdzņu (piemēram, tiristori) izstrāde ļāva radīt FACTS kontrolētājus, revolucionējot AC tīklu pārvaldību.
Kāpēc FACTS ierīces ir nepieciešamas enerģijas sistēmās?
Stabila enerģijas sistēma prasa precīzu koordināciju starp ražošanu un pieprasījumu. Kad pieaug elektroenerģijas pieprasījums, kļūst būtiski maksimizēt visu tīkla komponentu efektivitāti, un FACTS ierīces šajā optimizācijā spēlē galveno lomu.
Elektriskā enerģija tiek sadalīta trīs veidos: aktīvā jauda (noderīgā/vērtīgā jauda galapārdevējiem), reaktivā jauda (ražota enerģijas krāto elementiem slodzēs) un aparentā jauda (vektoriskais summas aktīvās un reaktivās jaudas). Reactivā jauda, kas var būt induktīva vai kapacitīva, jāizlīdzina, lai novērstu tās nekontrolētu plūsmu caur pārnesuma līnijām, jo nekontrolētā reaktivā jauda samazina tīkla spēju pārnest aktīvo jaudu.
Kompensācijas tehnoloģijas (laikā, lai izlīdzinātu induktīvo un kapacitīvo reaktivās jaudas, sniedzot vai absorbējot to) ir tāpēc kritiskas. Šīs tehnoloģijas uzlabo enerģijas kvalitāti un palielina pārnesuma efektivitāti.
Kompensācijas tehnoloģiju veidi
Kompensācijas tehnoloģijas tiek klasificētas atkarībā no tā, kā ierīces ir savienotas ar enerģijas sistēmu:
1. Seriālā kompensācija
Seriālajā kompensācijā FACTS ierīces tiek savienotas seriālā secībā ar pārnesuma tīklu. Šīs ierīces parasti darbojas kā mainīgie impedancē (piemēram, kondensatori vai inductors), un seriālie kondensatori ir visizplatītākie.
Šis paņēmiens tiek plaši izmantots EHV (ekstra augsts spriegums) un UHV (super augsts spriegums) pārnesuma līnijās, lai būtiski uzlabotu to jaudas pārnesuma spēju.
Pārnesuma līnijas jaudas pārnesuma spēja bez kompensācijas ierīces lietošanas;
Kur,
V1 = Nosūtīšanas gals spriegums
V2 = Saņemšanas gals spriegums
XL = Pārnesuma līnijas induktīvais reakts
δ = Fāzes leņķis starp V1 un V2
P = Pārnēsātā jauda katrā fāzē
Tagad mēs savienojam kondensatoru seriālā secībā ar pārnesuma līniju. Šī kondensatora kapacitīvs reakts ir XC. Tātad, kopējais reakts ir XL-XC. Tātad, ar kompensācijas ierīci, jaudas pārnesuma spēja ir dota ar;
Faktors k ir pazīstams kā kompensācijas faktors vai kompensācijas pakāpe. Parasti faktora k vērtība atrodas starp 0,4 un 0,7. Pieņemsim, ka faktora k vērtība ir 0,5.
Tātad, ir skaidrs, ka seriālo kompensācijas ierīču izmantošana var palielināt jaudas pārnesuma spēju aptuveni par 50%. Kad tiek izmantoti seriālie kondensatori, fāzes leņķis (δ) starp spriegumu un strāvu ir mazāks salīdzinājumā ar nekompensētu līniju. Mazāka δ vērtība uzlabo sistēmas stabilitāti, tas nozīmē, ka, ja jaudas pārnesuma apjoms un identiski nosūtīšanas un saņemšanas gala parametri, kompensētā līnija piedāvā būtiski labāku stabilitāti nekā nekompensētā.
Paralēlā kompensācija
Augstā sprieguma pārnesuma līnijā saņemšanas gala sprieguma lielums atkarīgs no slodzes stāvokļa. Kapacitance spēlē svarīgu lomu augstā sprieguma pārnesuma līnijā.
Kad pārnesuma līnija ir apkopota, slodze prasa reaktivā jaudu, kas sākotnēji tiek nodrošināta līnijas inhe-rentajai kapacitance. Tomēr, kad slodze pārsniedz SIL (Impulsu impēdance apkopošanu), palielinātā reaktivā jaudas pieprasījums rada būtisku sprieguma pazemināšanos saņemšanas gala.
Lai risinātu šo problēmu, kondensatoru bankas tiek savienotas paralēli ar pārnesuma līniju saņemšanas gala. Šīs bankas nodrošina papildu reaktivā jauda, efektīvi samazinot sprieguma pazemināšanos saņemšanas gala.
Līnijas kapacitance palielināšanās ved pie saņemšanas gala sprieguma paaugstināšanās.
Kad pārnesuma līnija ir viegli apkopota (t.i., slodze ir zemāka par SIL), reaktivā jaudas pieprasījums ir zemāks nekā reaktivā jauda, ko ģenerē līnijas kapacitance. Šajā situācijā, saņemšanas gala spriegums kļūst augstāks nekā nosūtīšanas gala spriegums, fenomens, kas pazīstams kā Ferranti efekts.
Lai to novērstu, paralēlās reaktori tiek savienoti paralēli ar pārnesuma līniju saņemšanas gala. Šie reaktori absorbu pārējo reaktivā jaudu no līnijas, nodrošinot, ka saņemšanas gala spriegums paliek tā nomērētajā vērtībā.
