Apakah Klasifikasi dan Jenis Kawalan dan Peranti FACTS?
Berdasarkan jenis sambungan FACTS Controller dengan sistem tenaga, ia diklasifikasikan sebagai;
Pengawal Sambungan Siri
Pengawal Sambungan Serong
Pengawal Siri-Siri Gabungan
Pengawal Serong-Siri Gabungan
Pengawal Sambungan Siri
Pengawal siri memperkenalkan voltan dalam siri dengan voltan garis, biasanya menggunakan peranti impedans kapasitif atau induktif. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan atau menyerap kuasa reaktif berubah-ubah seperti yang diperlukan.
Apabila garis penghantaran dipenuhi, permintaan kuasa reaktif yang meningkat dipenuhi dengan mengaktifkan unsur-unsur kapasitif dalam pengawal siri. Sebaliknya, di bawah beban ringan—di mana penurunan permintaan kuasa reaktif menyebabkan voltan hujung penerima meningkat melebihi voltan hujung pengirim—unsur-unsur induktif digunakan untuk menyerap kuasa reaktif berlebihan, menstabilkan sistem.
Dalam kebanyakan aplikasi, kapasitor dipasang dekat hujung garis untuk mengimbangi permintaan kuasa reaktif. Peranti biasa untuk tujuan ini termasuk Kapasitor Siri Dikawal Thyristor (TCSC) dan Pengimbang Siri Statik Sinus (SSSC). Konfigurasi asas pengawal sambungan siri ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Pengawal Sambungan Serong
Pengawal sambungan serong menyuntik arus ke dalam sistem tenaga pada titik sambungannya, menggunakan impedansi berubah-ubah seperti kapasitor dan induktor—prinsipnya serupa dengan pengawal siri tetapi berbeza dalam kaedah sambungan.
Pembalasan Kapasitif Serong
Apabila kapasitor disambungkan secara selari dengan sistem tenaga, pendekatan ini dipanggil pembalasan kapasitif serong. Garis penghantaran dengan beban sangat induktif biasanya beroperasi pada faktor kuasa tertinggal. Kapasitor serong mengatasi masalah ini dengan menarik arus yang mendahului voltan sumber, mengimbangi beban tertinggal dan meningkatkan faktor kuasa keseluruhan.
Pembalasan Induktif Serong
Apabila induktor disambungkan secara selari, kaedah ini dikenali sebagai pembalasan induktif serong. Ini kurang biasa digunakan dalam rangkaian penghantaran tetapi menjadi penting untuk garis sangat panjang: di bawah beban kosong, beban ringan, atau keadaan beban terputus, efek Ferranti menyebabkan voltan hujung penerima melebihi voltan hujung pengirim. Pembalas induktif serong (contohnya, reaktor) menyerap kuasa reaktif berlebihan untuk mengurangkan kenaikan voltan ini.
Contoh sistem pengawal sambungan serong termasuk Pengimbang VAR Statik (SVC) dan Pengimbang Sinus Statik (STATCOM).
Pengawal Siri-Siri Gabungan
Dalam sistem penghantaran multi-garis, pengawal siri-siri gabungan menggunakan set pengawal siri bebas yang bekerja secara koordinatif. Konfigurasi ini membolehkan pembalasan reaktif siri individu untuk setiap garis, memastikan sokongan terpilih untuk setiap litar.
Selain itu, sistem-sistem ini boleh memudahkan pemindahan kuasa sebenar antara garis melalui tautan kuasa dedikasi. Atau, mereka mungkin mengambil reka bentuk pengawal bersatu di mana terminal DC konverter disambungkan—konfigurasi ini membolehkan pemindahan kuasa sebenar secara langsung ke garis penghantaran. Contoh representatif sistem seperti ini adalah Pengawal Aliran Kuasa Interline (IPFC).
Pengawal Serong-Siri Gabungan
Jenis pengawal ini mengintegrasikan dua komponen fungsional: pengawal serong yang menyuntik voltan secara selari dengan sistem, dan pengawal siri yang menyuntik arus secara siri dengan garis. Kedua-dua komponen ini beroperasi secara koordinatif untuk mengoptimumkan prestasi keseluruhan. Contoh terkenal sistem seperti ini adalah Pengawal Aliran Kuasa Bersatu (UPFC).
Jenis-jenis Peranti FACTS
Berbagai peranti FACTS telah dibangunkan untuk memenuhi keperluan aplikasi yang pelbagai. Di bawah adalah gambaran umum pengawal FACTS yang paling biasa digunakan, dikategorikan mengikut jenis fungsinya:
Pengimbang Siri:
Pengimbang Serong:
Pengimbang Siri-Siri:
Pengimbang Serong-Siri:
Mari kita lihat setiap pengimbang secara singkat:
Kapasitor Siri Dikawal Thyristor (TCSC)
TCSC memperkenalkan reaktans kapasitif dalam siri dengan sistem tenaga. Struktur intinya termasuk bank kapasitor (terdiri daripada beberapa kapasitor dalam konfigurasi siri-paralel) yang disambungkan secara selari dengan reaktor dikawal thyristor. Reka bentuk ini membolehkan penyesuaian kapasitansi siri yang licin dan berubah-ubah.
Thyristor mengatur impedansi sistem dengan mengawal sudut pemancaran, yang pada gilirannya menyesuaikan impedansi litar keseluruhan. Gambaraj blok TCSC yang disederhanakan ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Reaktor Siri Dikawal Thyristor (TCSR)
TCSR adalah pengimbang siri yang memberikan reaktans induktif yang dapat disesuaikan dengan licin. Reka bentuknya serupa dengan TCSC, dengan perbezaan utama adalah kapasitor digantikan oleh reaktor.
Reaktor berhenti mengkonduksi apabila sudut pemancaran thyristor mencapai 180°, dan mula mengkonduksi apabila sudut pemancaran kurang dari 180°. Gambaraj asas Reaktor Siri Dikawal Thyristor (TCSR) ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Kapasitor Siri Diberalihkan Thyristor (TSSC)
TSSC adalah teknik pembalasan siri yang prinsipnya serupa dengan TCSR tetapi dengan perbezaan operasi utama: manakala TCSR mencapai kawalan kuasa dengan menyesuaikan sudut pemancaran thyristor (membolehkan pengaturan bertingkat), thyristor TSSC beroperasi dalam mod "hidup/mat" yang mudah tanpa penyesuaian sudut pemancaran. Ini bermaksud kapasitor entah disambung sepenuhnya ke atau diputuskan sepenuhnya dari garis.
Operasi yang disederhanakan ini mengurangkan kerumitan dan kos kedua-dua thyristor dan pengawal keseluruhan. Gambaraj asas TSSC adalah identik dengan TCSC.
Pengimbang Siri Sinus Statik (SSSC)
SSSC adalah peranti pembalasan siri yang digunakan dalam sistem penghantaran untuk mengawal aliran kuasa dengan mengawal impedansi setara garis. Voltan keluarannya sepenuhnya boleh dikawal dan tidak bergantung kepada arus garis—dengan menyesuaikan voltan keluaran ini, impedansi efektif garis boleh dimodulasikan dengan tepat.
Fungsional, SSSC bertindak seperti penjana sinus statik yang disambung dalam siri dengan garis penghantaran. Tujuan utamanya adalah untuk menyesuaikan jatuh voltan di sepanjang garis, dengan itu mengawal aliran kuasa. SSSC menyuntik voltan yang dalam kuadratur (90° pergeseran fasa) dengan arus garis: jika voltan yang disuntik mendahului arus, ia memberikan pembalasan kapasitif; jika ia tertinggal arus, ia memberikan pembalasan induktif. Gambaraj asas Pengimbang Siri Sinus Statik ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Pengimbang VAR Statik (SVC)
Pengimbang VAR Statik (SVC) terdiri daripada bank kapasitor tetap yang disambung secara selari dengan reaktor dikawal thyristor. Sudut pemancaran thyristor mengatur operasi reaktor, mengawal voltan di seberang reaktor—dan dengan itu jumlah kuasa yang ditariknya.
Konfigurasi ini membolehkan SVC menyesuaikan dinamik keluaran kuasa reaktif, menstabilkan voltan dan meningkatkan faktor kuasa dalam sistem penghantaran. Gambaraj asas Pengimbang VAR Statik ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Aplikasi Pengimbang VAR Statik (SVC)
SVC adalah peranti serbaguna yang digunakan untuk meningkatkan prestasi sistem tenaga, dengan fungsi utama termasuk:
Mereka juga luas digunakan dalam pengaturan industri untuk pengurusan kuasa reaktif dan peningkatan kualiti kuasa. Di bawah adalah gambaran umum konfigurasi SVC yang paling biasa:
Reaktor Dikawal Thyristor (TCR)
TCR terdiri daripada reaktor yang disambung dalam siri dengan katup thyristor—secara spesifik, dua thyristor yang disambung dalam anti-paralel. Thyristor-thyristor ini mengkonduksi bergilir-gilir semasa setiap separuh siklus bekalan kuasa AC, dengan litar kawalan memberikan pulsa pemancaran ke thyristor setiap separuh siklus.
Sudut pemancaran thyristor menentukan jumlah kuasa reaktif tertinggal yang disediakan kepada sistem. TCR biasanya dikerahkan dalam garis penghantaran EHV (Extra High Voltage), di mana mereka memberikan pembalasan kuasa reaktif semasa keadaan beban ringan atau tiada beban. Gambaraj asas Reaktor Dikawal Thyristor ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Kapasitor Diberalihkan Thyristor (TSC)
Di bawah keadaan beban berat, permintaan kuasa reaktif melonjak—dan Kapasitor Diberalihkan Thyristor (TSC) direka untuk memenuhi permintaan yang meningkat. Mereka biasanya dikerahkan dalam garis penghantaran EHV semasa tempoh beban tinggi.
TSC berkongsi prinsip struktur yang serupa dengan TCR, tetapi dengan pertukaran komponen utama: reaktor dalam TCR digantikan oleh kapasitor. Seperti TCR, TSC mengatur jumlah kuasa reaktif yang disediakan kepada garis penghantaran dengan menyesuaikan sudut pemancaran thyristor. Gambaraj asas Kapasitor Diberalihkan Thyristor (TSC) ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Reaktor Diberalihkan Thyristor (TSR)
TSR adalah struktur yang serupa dengan Reaktor Dikawal Thyristor (TCR) tetapi berbeza dalam operasi: manakala TCR menyesuaikan arus dengan mengawal sudut pemancaran thyristor (membolehkan kawalan fasa), thyristor TSR beroperasi dalam mod binari "hidup/mat" tanpa kawalan fasa. Ini bermaksud reaktor entah disambung sepenuhnya ke litar atau diputuskan sepenuhnya.Absennya kawalan sudut pemancaran menyederhanakan reka bentuk, mengurangkan kos thyristor dan mengurangkan kerugian beralih. Gambaraj asas TSR adalah identik dengan TCR.
Pengimbang Sinus Statik (STATCOM)
STATCOM adalah peranti elektronik kuasa berdasarkan pengubah voltan sumber DC (VSC) yang mengatur prestasi sistem penghantaran dengan menyediakan atau menyerap kuasa reaktif—dan juga boleh memberikan sokongan kuasa aktif apabila diperlukan. Ia sangat efektif dalam garis penghantaran dengan faktor kuasa buruk dan pengaturan voltan, menjadikannya peranti yang luas digunakan untuk meningkatkan kestabilan voltan dalam sistem tenaga.
STATCOM beroperasi menggunakan kapasitor yang dicas sebagai sumber input DC, yang kemudian diubah menjadi voltan AC tiga fasa melalui inverter dikawal voltan. Keluaran inverter disinkronkan dengan sistem kuasa AC, dan peranti tersebut disambung secara selari dengan garis penghantaran melalui transformer penghubung. Dengan menyesuaikan keluaran inverter, kuasa reaktif (dan aktif) yang disediakan oleh STATCOM boleh dikawal dengan tepat. Gambaraj asas STATCOM ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Pengawal Aliran Kuasa Interline (IPFC)
IPFC adalah teknik pembalasan yang direka untuk sistem penghantaran multi-garis, menampilkan beberapa konverter yang dihubungkan melalui bas DC bersama—setiap konverter disambungkan ke garis penghantaran yang berasingan.
Kemampuan utama konverter-konverter ini adalah pemindahan kuasa sebenar, membolehkan kuasa sebenar dan reaktif diseimbangkan di antara garis-garis yang saling berhubungan. Kawalan koordinatif ini meningkatkan kecekapan dan kestabilan keseluruhan sistem dalam rangkaian multi-garis. Gambaraj asas IPFC ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
Pengawal Aliran Kuasa Bersatu (UPFC)
UPFC mengintegrasikan STATCOM (Pengimbang Sinus Statik) dan SSSC (Pengimbang Siri Sinus Statik) melalui tautan voltan DC bersama, menggabungkan fungsinya ke dalam satu sistem. Ia menggunakan sepasang jambatan tiga fasa yang boleh dikawal untuk menghasilkan arus, yang kemudian disuntik ke dalam garis penghantaran melalui transformer penghubung.
UPFC unggul dalam meningkatkan pelbagai aspek prestasi sistem tenaga, termasuk kestabilan voltan, kestabilan sudut kuasa, dan pemendam sistem. Ia boleh mengawal dengan tepat aliran kuasa aktif (sebenar) dan reaktif dalam garis penghantaran. Namun, ia hanya beroperasi secara optimum di bawah keadaan gelombang sinus seimbang dan mungkin tidak berfungsi secara efektif semasa keadaan sistem abnormal. Selain itu, UPFC membantu menekan osilasi sistem kuasa dan meningkatkan kestabilan transien. Gambaraj asas Pengawal Aliran Kuasa Bersatu (UPFC) ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
