Kādi ir FACTS kontrolētāju un ierīču klasifikācijas un veidi
Pēc savienojuma veida ar elektrotīklu, FACTS kontrolētājs tiek klasificēts šādi:
Sērijveida Savienojuma Kontrolētājs
Paralēlveida Savienojuma Kontrolētājs
Kombinētais Sērijveida-Sērijveida Kontrolētājs
Kombinētais Paralēlveida-Sērijveida Kontrolētājs
Sērijveida Savienojuma Kontrolētāji
Sērijveida kontrolētāji ievada spriegumu sērijā ar līnijas spriegumu, parasti izmantojot kapacitīvus vai induktīvos impedancēšanas ierīces. Viņu galvenā funkcija ir sniegt vai apglabāt mainīgu reaktivu varu, atkarībā no vajadzības.
Ja pārraides līnija ir smagi apkārtota, palielinātā reaktīvās varas pieprasījumu nodrošina, aktivizējot kapacitīvās elementes sērijveida kontrolētājā. Otrādi, zemā apkārtojuma stāvoklī, kad samazinātais reaktivās varas pieprasījums rada situāciju, kur saņemšanas gals spriegums pārsniedz nosūtīšanas gals spriegumu, izmanto induktīvus elementus, lai apglabātu pārējo reaktivās varas daudzumu, tādējādi stabilizējot sistēmu.
Lielāko daļu lietojumos kapacitori tiek instalēti tuvāk līnijas beigām, lai kompensētu reaktivās varas pieprasījumu. Bieži izmantotās ierīces šim nolūkam ir Tirkistoru Uzraudzītie Sērijveida Kapacitori (TCSC) un Statiskie Sinhronie Sērijveida Kompensatori (SSSC). Sērijveida savienojuma kontrolētāja pamata konfigurācija ir parādīta attēlā zemāk.
Paralēlveida Savienojuma Kontrolētāji
Paralēlveida savienojuma kontrolētāji ieved strāvu elektrotīklā savienojuma punktā, izmantojot mainīgus impedancēšanas elementus, piemēram, kapacitori un induktori, kas principā līdzīgi sērijveida kontrolētājiem, bet atšķiras savienojuma veidā.
Paralēlveida Kapacitīvā Kompensācija
Ja kapacitors tiek savienots paralēli ar elektrotīklu, šis pieejas veids tiek saukts par paralēlveida kapacitīvo kompensāciju. Pārraides līnijas ar augstu induktīvo apkārtojumu bieži darbojas ar aizmuguras jaudas faktoru. Paralēlie kapacitori risina šo problēmu, ievelkot strāvu, kas ved priekšā avota sprieguma, kompensējot aizmuguras apkārtojumu un uzlabojot kopējo jaudas faktoru.
Paralēlveida Induktīvā Kompensācija
Ja induktors tiek savienots paralēli, šis metode tiek saukta par paralēlveida induktīvo kompensāciju. Šī metode mazāk tiek izmantota pārraides tīklos, bet kļūst kritiska ļoti ilgām līnijām: bez apkārtojuma, zema apkārtojuma vai atsevišķās līnijas stāvoklī, Ferranti efekts rada situāciju, kur saņemšanas gals spriegums pārsniedz nosūtīšanas gals spriegumu. Paralēlie induktīvie kompensatori (piem., reaktori) apglabā pārējo reaktivās varas daudzumu, lai mazinātu šo sprieguma pieaugumu.
Paralēlveida savienojuma kontrolētāju sistēmu piemēri ietver Statiskos Var Kompensatorus (SVC) un Statiskos Sinhrone Kompensatorus (STATCOM).
Kombinētie Sērijveida-Sērijveida Kontrolētāji
Dažādu līniju pārraides sistēmās kombinētie sērijveida-sērijveida kontrolētāji izmanto kopu neatkarīgu sērijveida kontrolētāju, kas strādā koordinācijā. Šī konfigurācija ļauj individuālu sērijveida reaktivās kompensāciju katrai līnijai, nodrošinot pielāgotu atbalstu katram šķērsumam.
Turklāt šīs sistēmas var veicināt patiesās jaudas pārnesi starp līnijām caur dedikētu jaudas saiti. Alternatīvi, tos var izmantot vienotā kontrolētāja dizainā, kur DC pārvērtniekus savieno ar viena otru, tādējādi tieši ļaujot patiesās jaudas pārnesei uz pārraides līnijām. Piemērs šāda sistēma ir Interline Power Flow Controller (IPFC).
Kombinētie Paralēlveida-Sērijveida Kontrolētāji
Šis kontrolētāju tips integrē divas funkcijas: paralēlveida kontrolētāju, kas ieved spriegumu paralēli ar sistēmu, un sērijveida kontrolētāju, kas ieved strāvu sērijā ar līniju. Galvenais, šīs divas komponentes darbojas koordinētā veidā, lai optimizētu kopējo veiktspēju. Ievērojamais šādas sistēmas piemērs ir Unified Power Flow Controller (UPFC).
FACTS Ierīču Veidi
Ir izstrādātas dažādas FACTS ierīces, lai apmierinātu dažādus lietojumu vajadzības. Zemāk ir sniegts visbiežāk izmantoto FACTS kontrolētāju pārskats, kategorizēts pēc to funkcijas veida:
Sērijveida Kompensatori:
Paralēlveida Kompensatori:
Sērijveida-Sērijveida Kompensatori:
Sērijveida-Paralēlveida Kompensatori:
Apskatīsim katru kompensatoru īsumā:
Tirkistoru Uzraudzītie Sērijveida Kapacitori (TCSC)
TCSC ievada kapacitīvo reakciju sērijā ar elektrotīklu. Tā pamatstruktūra ietver kapacitoru banku (sastāvotu no vairākiem kapacitoriem sērijveida-paralēlā konfigurācijā), kas savienots paralēli ar tirkistoru uzraudzīto reaktoru. Šis dizains ļauj viegli un mainīgi pielāgot sērijveida kapacitāciju.
Tirkistori regulē sistēmas impedanci, kontrolējot izgaismošanas leņķi, kas savukārt pielāgo kopējo šķērsumu impedanci. TCSC vienkāršota blokschema ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Tirkistoru Uzraudzītie Sērijveida Reaktori (TCSR)
TCSR ir sērijveida kompensators, kas nodrošina viegli pielāgojamu induktīvo reakciju. Tā dizains ir analogs TCSC, ar galveno atšķirību, ka kapacitors tiek aizvietots ar reaktoru.
Reaktors cessa vadību, kad tirkistoru izgaismošanas leņķis sasniedz 180°, un sāk vadīt, ja izgaismošanas leņķis ir mazāks nekā 180°. Tirkistoru Uzraudzīto Sērijveida Reaktoru (TCSR) pamatdiagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Tirkistoru Pārslēdzami Sērijveida Kapacitori (TSSC)
TSSC ir sērijveida kompensācijas metode, principā līdzīga TCSR, bet ar galveno operatīvo atšķirību: kamēr TCSR sasniedz jaudas kontrolēšanu, pielāgojot tirkistoru izgaismošanas leņķus (nodrošinot pakāpenisko regulēšanu), TSSC tirkistori darbojas vienkāršā "ieslēgts/izslēgts" režīmā bez izgaismošanas leņķa pielāgošanas. Tas nozīmē, ka kapacitors ir vai nu pilnībā savienots ar līniju, vai pilnībā no tās atvienots.
Šī vienkāršotā operācija samazina gan tirkistoru, gan kopējā kontrolētāja sarežģītību un izmaksas. TSSC pamatdiagramma ir identiska ar TCSC.
Statiskie Sinhronie Sērijveida Kompensatori (SSSC)
SSSC ir sērijveida kompensācijas ierīce, kas tiek izmantota pārraides sistēmās, lai regulētu jaudas plūsmu, kontrolējot līnijas ekvivalento impedanci. Tā izvades spriegums ir pilnībā kontrolējams un neatkarīgs no līnijas strāvas—pielāgojot šo izvades spriegumu, var precīzi modulēt līnijas efektīvo impedanci.
Funkcionāli SSSC darbojas kā statisks sinhronais ģenerators, kas savienots sērijā ar pārraides līniju. Tā galvenais mērķis ir pielāgot sprieguma pazeminājumu pa līniju, tādējādi kontrolējot jaudas plūsmu. SSSC ieved spriegumu, kas ir kvadrantā (90° fāzes novirze) ar līnijas strāvu: ja ievedamais spriegums ved priekšā strāvai, tas nodrošina kapacitīvo kompensāciju; ja tas aizmugurā, tad nodrošina induktīvo kompensāciju. Statisko Sinhrone Sērijveida Kompensatora pamatdiagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Statiskie Var Kompensatori (SVC)
Statiskais Var Kompensators (SVC) sastāv no fiksētā kapacitoru banka, kas savienots paralēli ar tirkistoru uzraudzīto reaktoru. Tirkistoru izgaismošanas leņķis regulē reaktora darbību, tieši kontrolējot spriegumu pāri reaktoram—un tādējādi kontroli par to, cik daudz jaudas tas pievelk.
Šī konfigurācija ļauj SVC dinamiski pielāgot reaktivās varas izvadi, stabilizējot spriegumu un uzlabojot jaudas faktoru pārraides sistēmā. Statisko Var Kompensatora pamatdiagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Statiskie Var Kompensatori (SVC) Lietojumi
SVC ir universālas ierīces, kas tiek izmantotas, lai uzlabotu elektrotīkla veiktspēju, ar galvenajām funkcijām, ieskaitot:
Tās tiek plaši izmantotas rūpnieciskajos apstākļos reaktivās varas pārvaldībai un jaudas kvalitātes uzlabošanai. Zemāk ir sniegts visbiežāk izmantoto SVC konfigurāciju pārskats:
Tirkistoru Uzraudzītie Reaktori (TCR)
TCR sastāv no reaktora, kas savienots sērijā ar tirkistoru ventilu—konkrēti, divi tirkistori, kas savienoti antiparalelā. Šie tirkistori alternatīvi vada katrā pusgala AC strāvas piedziņas laikā, ar kontrolēšanas shēmu, kas piegādā izgaismošanas impulsus tirkistoriem katrā pusgalā.
Tirkistoru izgaismošanas leņķis noteic aizmuguras reaktivās varas daudzumu, ko sistēmai piegādā. TCR tiek plaši izmantoti EHV (Extra High Voltage) pārraides līnijās, kur tie nodrošina reaktivās varas kompensāciju zema apkārtojuma vai bez apkārtojuma stāvoklī. Tirkistoru Uzraudzīto Reaktoru pamatdiagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Tirkistoru Pārslēdzami Kapacitori (TSC)
Augsta apkārtojuma stāvoklī reaktivās varas pieprasījums pieaug—un Tirkistoru Pārslēdzami Kapacitori (TSC) ir izstrādāti, lai apmierinātu šo pieaugošo pieprasījumu. Tie tiek plaši izmantoti EHV pārraides līnijās augsta apkārtojuma periodos.
TSC dalījas strukturālā principā ar TCR, bet ar galveno komponentu maiņu: TCR reaktors tiek aizvietots ar kapacitoru. TSC, tāpat kā TCR, reglamentē reaktivās varas daudzumu, ko piegādā pārraides līnijai, pielāgojot tirkistoru izgaismošanas leņķi. Tirkistoru Pārslēdzamo Kapacitoru (TSC) pamatdiagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Tirkistoru Pārslēdzami Reaktori (TSR)
TSR strukturālā veidā ir līdzīgs Tirkistoru Uzraudzītam Reaktoram (TCR), bet atšķiras operācijā: kamēr TCR pielāgo strāvu, kontrolējot tirkistoru izgaismošanas leņķus (nodrošinot fāzes kontrolēšanu), TSR tirkistori darbojas binārajā "ieslēgts/izslēgts" režīmā bez fāzes kontrolēšanas. Tas nozīmē, ka reaktors ir vai nu pilnībā savienots ar šķērsumu, vai pilnībā no tā atvienots.Izgaismošanas leņķa regulēšanas absencija vienkāršo dizainu, samazina tirkistoru izmaksas un minimizē pārslēdzuma zudējumus. TSR pamatdiagramma ir identiska ar TCR.
Statiskie Sinhrone Kompensatori (STATCOM)
STATCOM ir jaudas elektronikas balstīts sprieguma avota pārvērtnieks (VSC), kas regulē pārraides sistēmas veiktspēju, sniedzot vai apglabājot reaktivās varas—un var arī nodrošināt aktīvās jaudas atbalstu, ja nepieciešams. Tas ir īpaši efektīvs pārraides līnijās ar sliktu jaudas faktoru un sprieguma regulēšanu, padarot to par plaši izmantoto ierīci, lai uzlabotu sprieguma stabilitāti elektrotīklos.
STATCOM darbojas, izmantojot uzlādētu kapacitoru kā DC ieejas avotu, kas tiek pārveidots trīssfēriskā AC spriegumā, izmantojot sprieguma kontrolētu inversoru. Inversora izvade ir sinhronizēta ar AC elektrotīklu, un ierīce ir savienota paralēli ar pārraides līniju caur savienojuma transformatoru. Pielāgojot inversora izvadi, var precīzi kontrolēt reaktivās (un aktīvās) jaudas, ko STATCOM piegādā. STATCOM pamatdiagramma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Interline Power Flow Controller (IPFC)
IP
