Што се ФАКТС и зошто се потребни во системите за енергија

FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) се однесува на системата базирана на електроника за управување со статички уреди кои го подобруваат капацитетот за пренос на енергија и контролабилноста на мрежите за пренос на алтернативна струја.

Овие уреди за електроника за управување со енергија се интегрирани во конвенционалните мрежи за AC да ја подигнат клучните параметри на перформансата, вклучувајќи:

• Капацитетот за пренос на енергија на линиите за пренос

• Стабилноста на напонот и транзиторната стабилност

• Преточноста на регулацијата на напонот

• Релевантноста на системот

• Термичките ограничувања на инфраструктурата за пренос

Пред дохождот на копчетата за електроника за управување со енергија, проблеми како дисбалансирање на реактивна енергија и стабилност беа решени со користење на механички копчета за поврзување на капацитори, реактори или синхронни генератори. Меѓутоа, механичките копчета имале критични недостатоци: скептично време на одговор, механичка износност и слаба релевантност - што ги ограничува нивната ефективност во оптимизирањето на контролабилноста и стабилноста на линиите за пренос.

Развитокот на копчета за електроника за управување со енергија при висок напон (на пример, тирисори) овозможи создавањето на контролери за FACTS, револуционирајќи управувањето на мрежата за AC.

Зошто се потребни FACTS уреди во системите за енергија?

Стабилен систем за енергија бара прецизна координација помеѓу производство и барање. Со зголемувањето на барањето за електрична енергија, максимизирањето на ефективноста на сите компоненти на мрежата станува есенцијално - и FACTS уредите играат клучна улога во оваа оптимизација.

Електричната енергија е категоризирана во три типа: активна енергија (корисна/истинска енергија за крајна употреба), реактивна енергија (причинена од елементи за чување на енергија во оптерот) и видлива енергија (векторска сума на активна и реактивна енергија). Реактивната енергија, која може да биде индуктивна или капацитивна, мора да биде балансирана за да се спречи нејзиното протичање низ линиите за пренос - неконтролираната реактивна енергија го намалува капацитетот на мрежата за пренос на активна енергија.

Техники за компенсација (за балансирање на индуктивна и капацитивна реактивна енергија со доставување или апсорбирање на тоа) се затоа критични. Овие техники го подобруваат квалитетот на енергијата и го подигнуваат ефективноста на преносот.

Видови на техники за компенсација

Техниките за компенсација се класифицирани според начинот на поврзување на уредите со системот за енергија:

1. Серисна компенсација

При серисната компенсација, FACTS уредите се поврзани во серија со мрежата за пренос. Овие уреди типично функционираат како променливи импеданси (на пример, капацитори или индуктори), со серисните капацитори како најчесто користени.

Овој метод е широко користен во EHV (Extra High Voltage) и UHV (Ultra High Voltage) линии за пренос за значително подобрување на нивниот капацитет за пренос на енергија.

Капацитетот за пренос на енергија на линијата за пренос без користење на уред за компенсација;

Каде,

• V₁ = Напон на отправната страна

• V₂ = Напон на пристапната страна

• X_L = Индуктивна реактивност на линијата за пренос

• δ = Фазен агол меѓу V₁ и V₂

• P = Пренесена енергија по фаза

Сега, поврзуваме капацитор во серија со линијата за пренос. Капацитивната реактивност на овој капацитор е XC. Значи, тоталната реактивност е XL-XC. Така, со уред за компенсација, капацитетот за пренос на енергија е даден со;

Факторот k е познат како фактор на компенсација или степен на компенсација. Обично, вредноста на k се наоѓа меѓу 0.4 до 0.7. Да претпоставиме дека вредноста на k е 0.5.

Така, е очигледно дека користењето на серисни уреди за компенсација може да го зголеми капацитетот за пренос на енергија за приближно 50%. Кога се користат серисни капацитори, фазниот агол (δ) помеѓу напонот и стрuja е помал од според една линија без компенсација. Помалата вредност на δ го подобрува стабилноста на системот - што значи дека за иста количина на пренесена енергија и исти параметри на отправната и пристапната страна, компенсираната линија понудува значително подобра стабилност од некомпенсираната.

Шунт компенсација

Во линијата за пренос при висок напон, големината на напонот на пристапната страна зависи од условите на оптерот. Капацитетот игра важна улога во линијата за пренос при висок напон.

Кога линијата за пренос е оптеретена, оптерот бара реактивна енергија, која се доставува од вградениот капацитет на линијата. Меѓутоа, кога оптерот надминува SIL (Surge Impedance Loading), зголемената потреба за реактивна енергија доведува до значајен пад на напонот на пристапната страна.

За да се справи со ова, банки на капацитори се поврзуваат паралелно со линијата за пренос на пристапната страна. Овие банки доставуваат дополнителна реактивна енергија, ефективно намалувајќи падот на напонот на пристапната страна.

Зголемувањето на капацитетот на линијата доведува до зголемување на напонот на пристапната страна.

Кога линијата за пренос е слабо оптеретена (тоест, оптерот е под SIL), потребата за реактивна енергија е помала од реактивната енергија генерирана од капацитетот на линијата. Во овој случај, напонот на пристапната страна станува поголем од напонот на отправната страна - феномен познат како Феранти ефект.

За да се спречи ова, реактори во шунт се поврзуваат паралелно со линијата за пренос на пристапната страна. Овие реактори апсорбираат пребаруваната реактивна енергија од линијата, осигурувајќи дека напонот на пристапната страна останува на неговата нормална вредност.