Ano ang FACTS at Bakit Sila Kailangan sa mga Sistemang Paggamit ng Kapangyarihan
Ang FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) ay tumutukoy sa isang sistema batay sa power electronics na gumagamit ng mga static device upang palakasin ang kakayahan ng power transfer at kontrolabilidad ng AC transmission networks.
Ang mga power electronic device na ito ay inilalapat sa mga tradisyonal na AC grids upang pataasan ang mga pangunahing pamantayan, kabilang dito:
Bago ang paglitaw ng mga power electronic switches, ang mga isyu tulad ng reactive power imbalance at stability ay sinasagot gamit ang mga mechanical switches para i-connect ang mga capacitors, reactors, o synchronous generators. Gayunpaman, ang mga mechanical switches ay may mahahalagang mga kadahilanan: mabagal na response times, mechanical wear and tear, at mahina reliabilidad—na nagpapahina sa kanilang epektividad sa pag-optimize ng controllability at stability ng transmission line.
Ang pag-unlad ng high-voltage power electronic switches (halimbawa, thyristors) ay nagbigay-daan sa paglikha ng mga FACTS controllers, na nag-rebolusyunaryo sa pamamahala ng AC grid.
Bakit Kailangan ang Mga FACTS Devices sa Power Systems?
Ang isang matatag na power system ay nangangailangan ng eksaktong koordinasyon sa pagitan ng paggawa at demand. Habang lumalaki ang demand para sa kuryente, ang pag-maximize ng efisiensiya ng lahat ng mga komponente ng network ay naging mahalaga—and ang mga FACTS devices ay gumaganap ng mahalagang papel sa pag-optimize nito.
Ang electrical power ay nakaklase sa tatlong uri: active power (useful/true power para sa end-use), reactive power (dahil sa mga energy-storing elements sa mga load), at apparent power (vector sum ng active at reactive power). Ang reactive power, na maaaring inductive o capacitive, ay kailangang balansehin upang mapigilan ito mula mag-flip sa mga transmission lines—ang hindi kontroladong reactive power ay nagsisimulang bawasan ang kapasidad ng network na mag-transmit ng active power.
Ang mga teknik ng compensation (upang balansehin ang inductive at capacitive reactive power sa pamamagitan ng pagsupply o pag-absorb nito) ay kaya kritikal. Ang mga teknik na ito ay nagpapabuti ng kalidad ng power at nagpapataas ng efisiensiya ng transmission.
Uri ng Mga Teknik ng Compensation
Ang mga teknik ng compensation ay nakaklase batay sa kung paano konektado ang mga device sa power system:
1. Series Compensation
Sa series compensation, ang mga FACTS devices ay konektado sa serye sa transmission network. Ang mga device na ito ay karaniwang gumagana bilang variable impedances (halimbawa, capacitors o inductors), at ang mga series capacitors ang pinakakaraniwan.
Ang paraan na ito ay malawakang ginagamit sa EHV (Extra High Voltage) at UHV (Ultra High Voltage) transmission lines upang makapagtustos ng mahusay na pag-improve sa kanilang power transfer capability.
Ang kakayahan ng power transfer ng isang transmission line nang walang gamit ng compensation device;
Kung saan,
V1 = Sending end voltage
V2 = Receiving end voltage
XL = Inductive reactance ng transmission line
δ = Phase angle sa pagitan ng V1 at V2
P = Power transferred per phase
Ngayon, konektado natin ang isang capacitor sa serye sa transmission line. Ang capacitive reactance ng capacitor na ito ay XC. Kaya, ang kabuuang reactance ay XL-XC. Kaya, mayroong compensation device, ang kakayahan ng power transfer ay ibinibigay ng;
Ang factor k ay kilala bilang compensation factor o degree of compensation. Sa pangkalahatan, ang halaga ng k ay nasa pagitan ng 0.4 hanggang 0.7. Ipagpalagay natin na ang halaga ng k ay 0.5.
Dahil dito, malinaw na ang paggamit ng mga series compensation devices ay maaaring taas ang kakayahan ng power transfer ng humigit-kumulang 50%. Kapag ginamit ang mga series capacitors, ang phase angle (δ) sa pagitan ng voltage at current ay mas maliit kumpara sa isang uncompensated line. Ang mas maliit na δ value ay nagpapataas ng sistema stability—ibig sabihin, para sa parehong volume ng power transfer at identikal na sending-end at receiving-end parameters, ang isang compensated line ay nagbibigay ng mas mahusay na stability kaysa sa isang uncompensated one.
Shunt Compensation
Sa isang high voltage transmission line, ang laki ng receiving end voltage ay depende sa loading condition. Ang capacitance ay gumagampan ng mahalagang papel sa high voltage transmission line.
Kapag naboload ang isang transmission line, ang load ay nangangailangan ng reactive power, na unang ibinibigay ng inherent capacitance ng line. Gayunpaman, kapag lumampas ang load sa SIL (Surge Impedance Loading), ang mataas na reactive power demand ay nagresulta sa malaking voltage drop sa receiving end.
Upang tugunan ito, konektado ang mga capacitor banks sa parallel sa transmission line sa receiving end. Ang mga bank na ito ay nagbibigay ng additional reactive power na kailangan, na nagpapabuti ng voltage drop sa receiving end.
Ang pagtaas ng line capacitance ay nagresulta sa pagtaas ng receiving end voltage.
Kapag mababa ang load ng transmission line (i.e., ang load ay nasa ilalim ng SIL), ang reactive power demand ay mas mababa kaysa sa reactive power na ginagawa ng capacitance ng line. Sa scenario na ito, ang receiving end voltage ay naging mas mataas kaysa sa sending end voltage—ang phenomenon na ito ay kilala bilang Ferranti effect.
Upang maprevent ito, konektado ang mga shunt reactors sa parallel sa transmission line sa receiving end. Ang mga reactors na ito ay nagsasabsorb ng excess reactive power mula sa line, na nag-uugnay na ang receiving end voltage ay mananatiling sa rated value nito.
