Τι είναι οι Τάξεις και οι Τύποι των Διαχειριστών και Συσκευών FACTS;
Σύμφωνα με τον τύπο σύνδεσης του ελεγκτή FACTS με το σύστημα παροχής ρευμάτων, κατατάσσεται ως εξής
Ελεγκτής Σειρών
Παράλληλος Ελεγκτής
Συνδυασμένος Ελεγκτής Σειρών-Σειρών
Συνδυασμένος Παράλληλος-Σειρών Ελεγκτής
Ελεγκτές Σειρών
Οι ελεγκτές σειρών εισάγουν ένα υψηλότερο βόλτιο σε σειρά με το βόλτιο της γραμμής, συνήθως χρησιμοποιώντας συσκευές αντίστασης ικανά για καπακιτιβή ή ενδεκτιβή αντίσταση. Η βασική λειτουργία τους είναι να παρέχουν ή να απορροφούν μεταβλητή ενεργή ρεακτιβή δύναμη όπως απαιτείται.
Όταν μια γραμμή μεταφοράς είναι βαριά φορτωμένη, η αυξημένη απαίτηση ενεργής ρεακτιβής δύναμης καλύπτεται με την ενεργοποίηση καπακιτιβών στοιχείων στον ελεγκτή σειρών. Αντίθετα, υπό ελαφριά φόρτωση, όπου η μειωμένη απαίτηση ενεργής ρεακτιβής δύναμης προκαλεί το βόλτιο στο παραληπτικό τέλος να αυξηθεί πάνω από το βόλτιο του εξαγωγικού τέλους, χρησιμοποιούνται ενδεκτιβά στοιχεία για να απορροφήσουν την υπερβολική ενεργή ρεακτιβή δύναμη, σταθεροποιώντας το σύστημα.
Σε περισσότερες εφαρμογές, οι καπακίτορες εγκαταστάνται κοντά στα τέλη της γραμμής για να αντισταθμίσουν την απαίτηση ενεργής ρεακτιβής δύναμης. Κοινές συσκευές για αυτό το σκοπό περιλαμβάνουν Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC) και Static Synchronous Series Compensators (SSSC). Η βασική διάταξη ενός ελεγκτή σειρών είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα.
Παράλληλοι Ελεγκτές
Οι παράλληλοι ελεγκτές εισάγουν ρεύμα στο σύστημα παροχής ρευμάτων στο σημείο σύνδεσής τους, χρησιμοποιώντας μεταβλητές αντίστασεις όπως καπακίτορες και ενδεκτιβά — αρχικά παρόμοιες με τους ελεγκτές σειρών, αλλά διαφέροντας στον τρόπο σύνδεσης.
Παράλληλη Καπακιτιβή Αντιστάθμιση
Όταν ένας καπακίτορας είναι συνδεδεμένος παράλληλα με το σύστημα παροχής ρευμάτων, ο τρόπος αυτός ονομάζεται παράλληλη καπακιτιβή αντιστάθμιση. Οι γραμμές μεταφοράς με υψηλά ενδεκτιβά φορτία συνήθως λειτουργούν με καθυστερημένο παράγοντα δύναμης. Οι παράλληλοι καπακίτορες αντιμετωπίζουν αυτό εισάγοντας ρεύμα που προηγείται της τάσης της πηγής, αντισταθμίζοντας το καθυστερημένο φορτίο και βελτιώνοντας τον συνολικό παράγοντα δύναμης.
Παράλληλη Ενδεκτιβή Αντιστάθμιση
Όταν ένας ενδεκτιβός είναι συνδεδεμένος παράλληλα, ο τρόπος αυτός ονομάζεται παράλληλη ενδεκτιβή αντιστάθμιση. Αυτό είναι λιγότερο συνηθισμένο σε δίκτυα μεταφοράς, αλλά γίνεται κρίσιμο για πολύ μακρές γραμμές: υπό συνθήκες μη φορτωμένης, ελαφρώς φορτωμένης ή αποσυνδεδεμένης φορτίας, ο Φέραντι εφέκτης προκαλεί το βόλτιο στο παραληπτικό τέλος να υπερβεί το βόλτιο του εξαγωγικού τέλους. Οι παράλληλοι ενδεκτιβοί αντισταθμιστές (π.χ., αντίδραση) απορροφούν υπερβολική ενεργή ρεακτιβή δύναμη για να μειώσουν αυτή την αύξηση τάσης.
Παραδείγματα παραλληλών συστημάτων ελεγκτών περιλαμβάνουν Static VAR Compensators (SVC) και Static Synchronous Compensators (STATCOM).
Συνδυασμένοι Ελεγκτές Σειρών-Σειρών
Σε πολυγραμμικά συστήματα μεταφοράς, οι συνδυασμένοι ελεγκτές σειρών-σειρών χρησιμοποιούν ένα σύνολο ανεξάρτητων ελεγκτών σειρών που λειτουργούν συντονισμένα. Αυτή η διάταξη επιτρέπει την άτομη ενεργή ρεακτιβή αντιστάθμιση για κάθε γραμμή, διασφαλίζοντας την προσαρμογή στήριξης για κάθε κύκλωμα.
Επιπλέον, αυτά τα συστήματα μπορούν να επιτρέψουν τη μεταφορά πραγματικής δύναμης μεταξύ γραμμών μέσω ειδικής σύνδεσης δύναμης. Ωστόσο, μπορούν να χρησιμοποιήσουν μια ενιαία σχεδίαση ελεγκτή, όπου τα DC τελευταία των μετατροπέων είναι συνδεδεμένα — αυτή η διάταξη επιτρέπει άμεση μεταφορά πραγματικής δύναμης στις γραμμές μεταφοράς. Ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα τέτοιου συστήματος είναι ο Interlink Power Flow Controller (IPFC).
Συνδυασμένοι Παράλληλοι-Σειρών Ελεγκτές
Αυτός ο τύπος ελεγκτή ενσωματώνει δύο λειτουργικά στοιχεία: έναν παράλληλο ελεγκτή που εισάγει βόλτιο παράλληλα με το σύστημα, και έναν ελεγκτή σειρών που εισάγει ρεύμα σε σειρά με τη γραμμή. Τα δύο αυτά στοιχεία λειτουργούν συντονισμένα για να βελτιώσουν τη συνολική απόδοση. Ένα προσωπικό παράδειγμα τέτοιου συστήματος είναι ο Unified Power Flow Controller (UPFC).
Τύποι Συσκευών FACTS
Ένα φάσμα συσκευών FACTS έχει αναπτυχθεί για να ανταποκριθεί σε διάφορες ανάγκες εφαρμογής. Υπόθεση είναι μια επισκόπηση των πιο κοινώς χρησιμοποιούμενων ελεγκτών FACTS, κατηγοριοποιημένων με βάση τον λειτουργικό τους τύπο:
Ελεγκτές Σειρών:
Ελεγκτές Παράλληλοι:
Ελεγκτές Σειρών-Σειρών:
Ελεγκτές Σειρών-Παράλληλοι:
Ας εξετάσουμε σύντομα κάθε ελεγκτή:
Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC)
Ο TCSC εισάγει καπακιτιβή αντίσταση σε σειρά με το σύστημα παροχής ρευμάτων. Η βασική δομή του περιλαμβάνει έναν ταμιευτή καπακιτόρων (αποτελούμενο από πολλούς καπακίτορες σε σειρά-παράλληλη διάταξη) συνδεδεμένο παράλληλα με έναν thyristor-controlled reactor. Αυτή η σχεδίαση επιτρέπει την ομαλή, μεταβλητή προσαρμογή της σειριακής καπακιτιβής αντίστασης.
Οι thyristors ρυθμίζουν την αντίσταση του συστήματος ελέγχοντας τη γωνία εκτόξευσης, η οποία στη συνέχεια προσαρμόζει τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος. Μια απλοποιημένη διάγραμμα του TCSC είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα.
Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR)
Ο TCSR είναι ένας ελεγκτής σειρών που παρέχει ομαλή, μεταβλητή ενδεκτιβή αντίσταση. Η σχεδίασή του είναι ανάλογη με τον TCSC, με την κύρια διαφορά ότι ο καπακίτορας αντικαθίσταται από έναν ενδεκτιβό.
Ο ενδεκτιβός σταματά να οδηγεί όταν η γωνία εκτόξευσης του thyristor φτάνει στα 180°, και ξεκινά να οδηγεί όταν η γωνία εκτόξευσης είναι λιγότερη από 180°. Μια βασική διάγραμμα του Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR) είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα.
Thyristor Switched Series Capacitor (TSSC)
Ο TSSC είναι μια τεχνική σειριακής αντιστάθμισης παρόμοια με το TCSR, αλλά με κύρια λειτουργική διαφορά: ενώ το TCSR επιτυγχάνει τον έλεγχο της δύναμης προσαρμόζοντας τις γωνίες εκτόξευσης των thyristors (επιτρέποντας σταδιακή ρύθμιση), οι thyristors του TSSC λειτουργούν σε απλό "on/off" τρόπο χωρίς προσαρμογή της γωνίας εκτόξευσης. Αυτό σημαίνει ότι ο καπακίτορας είτε είναι πλήρως συνδεδεμένος με τη γραμμή είτε είναι πλήρως αποσυνδεδεμένος.
Αυτή η απλοποιημένη λειτουργία μειώνει την πολυπλοκότητα και το κόστος τόσο των thyristors όσο και του συνολικού ελεγκτή. Το βασικό διάγραμμα του TSSC είναι ταυτόσημο με εκείνο του TCSC.
Static Synchronous Series Compensator (SSSC)
Ο SSSC είναι ένας ελεγκτής σειρών που χρησιμοποιείται σε συστήματα μεταφοράς για τον έλεγχο της ροής δύναμης, ρυθμίζοντας την ισοδύναμη αντίσταση της γραμμής. Το εξόδικο βόλτιο του είναι πλήρως ελεγχόμενο και ανεξάρτητο από το ρεύμα της γραμμής — προσαρμόζοντας αυτό το εξόδικο βόλτιο, η αποτελεσματική αντίσταση της γραμμής μπορεί να προσαρμοστεί προσεκτικά.
Λειτουργικά, ο SSSC λειτουργεί ως στατικός συγχρόνος γεννήτριας συνδεδεμένος σε σειρά με τη γραμμή μεταφοράς. Η βασική του λειτουργία είναι να προσαρμόζει την πτώση βόλτιου στη γραμμή, ελέγχοντας έτσι τη ροή δύναμης. Ο SSSC εισάγει ένα βόλτιο που είναι σε ορθογώνια (90° φάση) με το ρεύμα της γραμμής: αν το εισαχθέν βόλτιο προηγείται του ρεύματος, παρέχει καπακιτιβή αντιστάθμιση· αν παρακολουθεί το ρεύμα, παρέχει ενδεκτιβή αντιστάθμιση. Μια βασική διάγραμμα του Static Synchronous Series Compensator είναι δε
