Mis on FACTS-juhtimisüksuste ja seadmete klassifitseerimine ja tüübid?
Vastavalt FACTS-juhendite ühenduse tüübile elektrivõrguga, need on kategooriseeritud nii:
Ridadeks ühendatud juhend
Paralleelselt ühendatud juhend
Kombineeritud ridadeks-ridadeks ühendatud juhend
Kombineeritud paralleelselt-ridadeks ühendatud juhend
Ridadeks ühendatud juhendid
Ridadeks ühendatud juhendid lisavad järjestikune voltaga reale, tavaliselt kasutades kapasitiivseid või induktiivseid impedantsseadmeid. Nende peamine funktsioon on tarbida või andma muutuvat reaktiivset võimu vajaliku määral.
Kui transmiisjoniliin on tugevalt laetud, siis suurenenud reaktiivse võimu nõudlus rahaldatakse aktiveerides kapasitiivsed elemendid ridadeks ühendatud juhendis. Vastupidi, vaiksem laetuse korral, kus vähenenud reaktiivse võimu nõudlus põhjustab vastuvõtja lõpu voltaga tõusta läbiandja lõpu voltaga, kasutatakse induktiivseid elemente, et absorbeerida üleliigset reaktiivset võimu, stabiliseerides süsteemi.
Enamikes rakendustes paigutatakse kondensaatorid lähedal liini otsadele, et kompensoida reaktiivset võimu nõudlust. Selleks tavaliselt kasutatavate seadmete hulka kuuluvad thyristoriga kontrollitavad ridadeks ühendatud kondensaatorid (TCSC) ja staatilised sünkroonilised ridadeks ühendatud kompensatsiooniseadmed (SSSC). Ridadeks ühendatud juhendi baaskonfiguratsioon on näidatud järgnevas joonis.
Paralleelselt ühendatud juhendid
Paralleelselt ühendatud juhendid sisestavad voolu elektrivõrgu nende ühenduspunktis, kasutades muutuvaid impedantsseadmeid, nagu kondensaatorid ja induktorid - põhimõtteliselt sama, kuid erineva ühendusega, kui ridadeks ühendatud juhendid.
Paralleelselt ühendatud kapasitiivne kompensatsioon
Kui kondensaator on paralleelselt ühendatud elektrivõrguga, siis meetodit nimetatakse paralleelselt ühendatud kapasitiivseks kompensatsiooniks. Transmiisjoniliinidel, mis töötavad suure induktiivse laetusega, on tavaliselt taganud võimufaktor. Paralleelselt ühendatud kondensaatorid lahendavad seda, püüdes voolu, mis eelneb allika voltaga, kompenseerides taganud laetuse ja parandades üldist võimufaktorit.
Paralleelselt ühendatud induktiivne kompensatsioon
Kui induktor on paralleelselt ühendatud, siis meetodit nimetatakse paralleelselt ühendatud induktiivseks kompensatsiooniks. See on vähem levinud transmiisvõrkudes, kuid muutub kriitiliseks väga pikadel liinidel: puuduv, väike või lahku ühendatud laetuse korral põhjustab Ferranti efekt vastuvõtja lõpu voltaga tõusta läbiandja lõpu voltaga. Paralleelselt ühendatud induktiivsed kompensatsiooniseadmed (nt reaktorid) absorbeerivad üleliigset reaktiivset võimu, et mitte võimaldada seda voltaga tõusu.
Paralleelselt ühendatud juhendite süsteemide näidete hulka kuuluvad staatiline VAR kompensatsiooniseadmed (SVC) ja staatilised sünkroonilised kompensatsiooniseadmed (STATCOM).
Kombineeritud ridadeks-ridadeks ühendatud juhendid
Mitme-linna transmiisvõrkudes kasutatakse kombineeritud ridadeks-ridadeks ühendatud juhendeid, mis koosnevad mitmest sõltumatust ridadeks ühendatud juhendist, mis töötavad kooskõlas. See konfiguratsioon võimaldab iga liini jaoks individuaalset reaktiivset kompensatsiooni, tagades igale ringile kohandatud toetuse.
Lisaks saavad need süsteemid edendada tegeliku võimu ülekantmist liinide vahel dedikeeritud võimi ühenduse kaudu. Võimalik on ka kasutada ühtset juhendikonstruktsiooni, kus DC pinnad on ühendatud - see konfiguratsioon lubab otsest tegeliku võimu ülekantmist transmiisvõrkudele. Sellise süsteemi esindlik näide on Interline Power Flow Controller (IPFC).
Kombineeritud paralleelselt-ridadeks ühendatud juhendid
See tüüp juhendit integreerib kaks funktsioonilist komponenti: paralleelselt ühendatud juhendi, mis sisestab voltaga paralleelselt süsteemiga, ja ridadeks ühendatud juhendi, mis sisestab voolu järjestikune liiniga. Oluline on, et need kaks komponenti töötavad kooskõlastatult, et optimiseerida üldist jõudlust. Sellise süsteemi esindlik näide on Unified Power Flow Controller (UPFC).
FACTS-seadmete tüübid
On arenndatud mitmeid FACTS-seadmeid, et rahuldada erinevaid rakenduste vajadusi. Järgnevalt antakse ülevaade enim kasutatavatest FACTS-juhenditest, kategoriseeritud nende funktsionaalsuse järgi:
Ridadeks ühendatud kompensatsiooniseadmed:
Paralleelselt ühendatud kompensatsiooniseadmed:
Ridadeks-ridadeks ühendatud kompensatsiooniseadmed:
Paralleelselt-ridadeks ühendatud kompensatsiooniseadmed:
Vaatame lühidalt iga kompensatsiooniseadme:
Thyristoriga kontrollitav ridadeks ühendatud kondensaator (TCSC)
TCSC lisab kapasitiivse reaktantsi järjestikune elektrivõrgu. Selle tuumikokoonpuu hõlmab kondensaatoripanga (koos mitmete kondensaatoritega järjestikune-paralleelses konfiguratsioonis), mis on paralleelselt ühendatud thyristoriga kontrollitava reaktoriga. See disain võimaldab sileda, muutuvat ridadeks ühendatud kapasitantsi reguleerimist.
Thyristorid reguleerivad süsteemi impedantsi, kontrollides lülitamiskulgu, mis omakorda korrigeerib kogu tsirkuiti impedantsi. TCSC'i lihtsustatud blokkjoon on näidatud järgnevas joonis.
Thyristoriga kontrollitav ridadeks ühendatud reaktor (TCSR)
TCSR on ridadeks ühendatud kompensatsiooniseade, mis pakub siledalt reguleeritavat induktiivset reaktantsi. Selle disain on analoogiline TCSC-le, kuid oluline erinevus on, et kondensaator on asendatud reaktoriga.
Reaktori conduktimine lõppeb, kui thyristori lülitamiskulge on 180°, ja algab, kui lülitamiskulge on vähem kui 180°. Thyristoriga kontrollitava ridadeks ühendatud reaktori (TCSR) põhiline joonis on näidatud järgnevas joonis.
Thyristoriga lülitatav ridadeks ühendatud kondensaator (TSSC)
TSSC on ridadeks ühendatud kompensatsioonimeetod, mis on põhimõtteliselt sarnane TCSR-iga, kuid operatsiooniliselt erinev: kui TCSR saavutab võimu reguleerimist, kontrollides thyristori lülitamiskulgu (lubades astmeid reguleerida), siis TSSC thyristorid töötavad lihtsalt "sisse/välja" režiimis ilma lülitamiskulgu reguleerimata. See tähendab, et kondensaator on kas täielikult ühendatud või täielikult lahku ühendatud liinist.
See lihtsustatud operatsioon vähendab thyristorite ja üldise juhendi keerukust ja kulua. TSSC põhiline joonis on identne TCSC-iga.
Staatiline sünkrooniline ridadeks ühendatud kompensatsiooniseade (SSSC)
SSSC on ridadeks ühendatud kompensatsiooniseade, mis reguleerib võimuvoogu, kontrollides liini ekvivalentset impedantsi. Selle väljundvoltaga on täielikult kontrollitav ja sõltumatu liini voolust - selle väljundvoltaga korrigeerimisel saab täpselt modulida liini efektiivset impedantsi.
Funktsiooniliselt toimib SSSC nagu staatiline sünkrooniline generaator, mis on ridadeks ühendatud transmiisvõrguga. Selle peamine eesmärk on korrigeerida voltaga langust liini kaudu, reguleerides võimuvoogu. SSSC sisestab voltaga, mis on kvadratuurs (90° faasi nihkega) liini vooluga: kui sisestatud voltaga eelneb voolu, siis see annab kapasitiivset kompensatsiooni; kui see järgneb voolu, siis see annab induktiivset kompensatsiooni. Staatilise sünkroonilise ridadeks ühendatud kompensatsiooniseadme põhine joonis on näidatud järgnevas joonis.
Staatiline VAR kompensatsiooniseade (SVC)
Staatiline VAR kompensatsiooniseade (SVC) koosneb fikseeritud kondensaatoripangast, mis on paralleelselt ühendatud thyristoriga kontrollitava reaktoriga. Thyristori lülitamiskulge reguleerib reaktori töö, kontrollides voltaga reaktori küljes - ja seega summat võimu, mida see tarbib.
See konfiguratsioon võimaldab SVC-del dünaamiliselt korrigeerida reaktiivset võimu väljundit, stabiliseerides voltaga ja parandades võimufaktorit transmiisvõrgus. Staatilise VAR kompensatsiooniseadme põhine joonis on näidatud järgnevas joonis.
Staatilise VAR kompensatsiooniseadme rakendused (SVC)
SVC-d on mitmekülgsete seadmete, mis kasutatakse elektrivõrgu jõudluse parandamiseks, nende peamiste funktsioonide hulka kuuluvad:
Nad on laialdaselt kasutatud ka tööstuses reaktiivsete võimude haldamiseks ja võimsuse kvaliteedi parandamiseks. Järgnevalt antakse ülevaade enim levinud SVC-konfiguratsioonidest:
Thyristoriga kontrollitav reaktor (TCR)
TCR koosneb reaktoriga, mis on järjestikune thyristori venti - konkreetsemalt, kaks thyristorit, mis on ühendatud vastandparalleelselt. Need thyristorid conduktivad alternatiivselt iga pooltsüklis vooluallikast, ja juhtimiskiir on edastamas lülitamispulsid thyristoritele iga pooltsükli jooksul.
Thyristori lülitamiskulge määrab taganud reaktiivset võimu, mida süsteemile antakse. TCR-id on tavaliselt kasutatud EHV (Extra High Voltage) transmiisvõrkudes, kus nad pakuvad reaktiivset võimu kompensatsiooni nõrga või puuduv laetuse korral. Thyristoriga kontrollitava reaktori põhine joonis on näidatud järgnevas joonis.
Thyristoriga lülitatav kondensaator (TSC)
Suure laetuse korral tõuseb reaktiivsete võimude nõudlus - ja Thyristoriga lülitatavad kondensaatorid (TSC) on loodud, et rahuldada seda suurendunud nõudlust. Nad on tavaliselt kasutatud EHV transmiisvõrkudes suure laetuse ajal.
TSC jagab sarnase struktuuriga TCR-ga, kuid oluline komponendi vahetus: TCR-s olev reaktor on asendatud kondensaatoriga. Samuti nagu TCR, reguleerib TSC reaktiivset võimu, mida antakse transmiisvõrgule, korrigeerides thyristori lülitamiskulgu. Thyristoriga lülitatava kondensaatori (TSC) põhine joonis on näidatud järgnevas joonis.
Thyristoriga lülitatav reaktor (TSR)
TSR on struktuuriliselt sarnane Thyristoriga kontrollitava reaktoriga (TCR), kuid töötab erinevalt: kui TCR korrigeerib voolu, kontrollides thyristori lülitamiskulgu (lubades faasi reguleerimist), siis TSR thyristorid töötavad binaarse "sisse/välja" režiimis ilma faasi reguleerimata. See tähendab, et reaktori on kas täielikult ühendatud või täielikult lahku ühendatud.Lülitamiskulgu reguleerimise puudumine lihtsustab disaini, vähendades thyristorite kulusid ja lülitamiskahju. TSR põhine joonis on identne TCR-iga.
Staatiline sünkrooniline kompensatsiooniseade (STATCOM)
STATCOM on põhjal elektronikaga varustatud voltaga allikas (VSC), mis reguleerib transmiisvõrgu jõudlust, andes või absorbeerides reaktiivset võimu - ja võib ka anda aktiivset võimu toetust vajaliku korral. See on eriti tõhus transmiisvõrkudes, kus on halb võimufaktor ja voltaga reguleerimine, mis teeb selle laialdaselt kasutatavaks seadmega, et parandada voltaga stabiilsust elektrivõrkudes.
STATCOM töötab laetud kondensaatoriga kui DC sisendallikana, mis on teisendatud kolme-faasilise AC voltaga, kasutades voltaga kontrollitavat inverterit. Inverteri väljund on sinkroniseeritud AC vooluallikaga, ja seade on paralleelselt ühendatud transmiisvõrguga ühendustransformaatori kaudu. Korrigeerides inverteri väljundit, saab STATCOM-i reaktiivset (ja aktiivset) võimu täpselt kontrollida. STATCOM põhine joonis on näidatud järgnevas joonis.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
IPFC on kompensatsioonimeetod, mis on mõeldud mitme-linna transmiisvõrkudele, milles on mitu konverterit, mis on ühendatud ühise DC busiga - iga konverter on ühendatud eraldi transmiisvõrguga.
Need konverterite peamine võime on tegeliku võimu ülekandmine, mis võimaldab nii tegelikku kui ka reaktiivset võimu tasakaalustada ühendatud liinide vahel. See kooskõlastatud juhtimine suurendab üldist jõudlust ja stabiilsust mitme-linna võrkudes.IPFC põhine joonis on näidatud järgnevas joonis.
