Egy rugalmas AC átviteli rendszer , jobban ismert a betűszó angol a TÉNYEK (az F lexible A lternating C JELENLEGI T ransmission S ystem ) egy berendezése elektronikus teljesítmény emlékeztető szabályozására használható a forgalmazási díjak a hálózatban ezáltal javítja az átviteli kapacitást és csökkenti veszteségek, hogy ellenőrizzék a feszültség egy olyan ponton, illetve biztosítják a dinamikus stabilitás hálózatok az átviteli a villamos energia és a produkció csoportok vannak kötve. Szűrhet bizonyos harmonikusokat is, és ezáltal javíthatja az áram minőségét.
A villamosenergia-piac liberalizációja és a szakaszos megújuló energiák integrálása azt jelenti, hogy a termelés néha nagyon messze van a fogyasztási helyektől, ez szintén már nem olyan kiszámítható, mint korábban, ezért növelni kell a hálózat tranzitkapacitásait, és a szűk keresztmetszeteket kialakult a hálózat. Az új nagyfeszültségű villanyvezetékek és új erőművek építésének közvélemény általi elfogadottságának hiánya arra ösztönzi a hálózatkezelőket, hogy TÉNYEK felépítését hozzák létre a hálózat tranzitkapacitásának növelése érdekében.
A TÉNYEK nagyon sokak. Még mindig az aktív elektromos kompenzációk családjába tartoznak , de ez a kompenzáció soros, párhuzamos (sönt) vagy hibrid, vagyis egyszerre soros és párhuzamos. Elsősorban kondenzátorokból és induktivitásokból állnak , amelyek a meddő teljesítmény előállítására szolgálnak, valamint teljesítmény-elektronikából vagy megszakítókból állnak, amelyek megszakítják és helyreállítják az áramot az első elemek révén. Néha transzformátort használnak a többi alkatrész feszültségének csökkentésére. A FACTS leggyakoribb típusai a soros kondenzátor bankok (mechanikusan vagy tirisztorokkal kapcsolva), SVC-k, amelyek a vonallal párhuzamosan kombinálják a kapacitást és az induktivitást, a fázistoló transzformátorok, a STATCOM és az SSSC, amelyek feszültségforrásokként vannak elhelyezve sorozat a sorba.
Az áramvezetékeket általában a maximális kapacitásuk egyharmadától a feléig terhelik. Túlterhelés esetén egy vonal elérheti a határértékét, majd néhány másodperc alatt kiold, ami a szomszédos vonalak túlterheléséhez vezet, ami viszont megszakad, ezután lépcsőzetes útjaink vannak, amelyek általános áramszünethez vezetnek. A TÉNYEK megpróbálják egyensúlyba hozni a vonalak közötti terhelést, hogy megakadályozzák ezt a helyzetet. Ha ennek ellenére hiba lép fel, megpróbálja egyensúlyba hozni a különböző vonalak közötti terhelést, hogy megállítsa a kioldás lépcsőjét.
Ezenkívül a vonalak közötti jobb terheléselosztás (az áram megértése) csökkenti a veszteségeket. Más szavakkal, lehetővé teszik az áramkör kialakulásának elkerülését. Valójában a veszteségek lényegében Joule-veszteségek formájában jelentkeznek, ezért arányosak az áram négyzetével, az áram 2-szeres csökkentésével a veszteségek 4-gyel csökkennek.
Az AC tápvezetékben szállított aktív P és reaktív Q teljesítményeket a következőképpen fejezzük ki veszteségmentes vezeték esetén:
Ahol V 1 és V 2 a vonalon átmenő feszültségek, X a vonal reaktanciája és a szállítási szög , más szóval a V 1 és V 2 közötti fáziseltolás . Összefoglalva, 3 paraméter fontos: a feszültségek amplitúdója, a szállítási szög és az impedancia. AC hálózatok esetében a vezérlés egyrészt az aktív energiát a frekvenciához , másrészt a reaktív energiát kapcsolja a feszültség vezérléséhez.
Az áramátadás beállításához tehát választhatjuk, hogy vezéreljük-e a feszültségek amplitúdóját, az impedancia értékét vagy a szállítási szöget:
Más szavakkal, a kondenzátorok és tekercsek lehetővé teszik, hogy a TÉNYEK dinamikusan szolgáltassák vagy felhasználják a reaktív energiát a hálózaton . Ez növeli vagy csökkenti a feszültség amplitúdóját a csatlakozási pontján, és ezáltal a maximális átvihető aktív teljesítményt .
A cél a villamosenergia-átviteli kapacitás növelése a vonalak hőhatárainak megközelítésével. Az elektromos vezetékek gyenge közvélemény általi elfogadása, főleg környezeti okokból, a TÉNYEK ezen felhasználását egyre szélesebb körben elterjedt. Jó azonban emlékezni arra, hogy a TÉNYEK nem változtatják meg ezt a hőhatárt, és ezért nem növelhetik korlátlanul a nagyfeszültségű elektromos vezeték szállítható elektromos teljesítményét. A TÉNYEK eszközök tehát nem helyettesítik az új vonalak építését. A beruházások elhalasztásának egyik módja azáltal, hogy lehetővé teszik a meglévő hálózat hatékonyabb kihasználását.
A hosszú zsinórok végén túlfeszültség van alacsony terhelés esetén, ezt Ferranti-effektusnak hívják , és ellenkezőleg, alacsony terhelésnek nagy terhelés esetén. Az állandó feszültség fenntartása, vagy legalábbis a rendelet által előírt határértékek túllépése érdekében érdekes lehet a párhuzamosan összekapcsolt TÉNYEK.
A kompenzáció olyan állomásokon található, amelyeket a vonal stratégiai helyein osztanak szét. Mivel a kompenzáció nem oszlik el egyenletesen, lehetetlen a feszültséget a vezeték bármely pontján a névleges értéken tartani. Ezért fontos, hogy gondosan válasszuk ki azokat a helyeket, ahol a söntkompenzáció van felszerelve, hogy megakadályozzuk a feszültség túlzott eltérését a névleges értéktől.
Ha az SVC feszültségszabályozással működik, a vezérlőrendszer úgy állítja be az SVC áramát, hogy az áram és a feszültség egy jelleggörbét kövessen.
A hálózatban az áramot szinkron gépek termelik. Vezetékhibák, választónyílások és zárások, bizonyos berendezések meghibásodása a generátorok aktív teljesítményének ingadozását okozhatja, a gyakorlatban a generátorok tengelyei gyorsulni kezdenek, mások lassulni. Más szavakkal, a szállítási szög oszcillálni kezd. A hálózat azon képességét, hogy visszanyerje szinkronizmusát, dinamikus stabilitásnak nevezzük.
A TÉNYEK lehetővé teszik a feszültség és a szállítási szög gyors beállítását, és ezáltal lehetővé teszik az aktív teljesítmény lengéseinek csillapítását, és ezáltal növelik a hálózat elérhetőségét és megbízhatóságát. Átmeneti üzemmódban hiba esetén a reakcióidőnek 100 ms alatt kell lennie .
Az áramszolgáltatóknak gondoskodniuk kell a jó feszültségminőségről, ami a lehető állandó frekvenciát és feszültségszintet, szinuszos hullámformát és végül fázis-fázis szimmetriát jelent. A hálózat azonban a következő hibákat szenvedheti el:
Ezek a hibák származhatnak magából a hálózatból vagy az ügyfelektől, esetenként, mint például zivatarok, vagy ismétlődhetnek, például ipari gépek, például ívkemence beindításakor . A TÉNYEK például feszültségszabályozásukkal korlátozzák a hibák és a berendezés meghibásodásainak hatásait.
A hullámalak szintjén a szűrők gyakran társulnak a FACTS-hoz annak érdekében, hogy korlátozzák a környező vagy a telepítés által létrehozott harmonikusokat. Lásd a szakaszszűrőket .
Néhány TÉNY, mint például a TCSR és az IPC, bizonyos konfigurációkban szintén korlátozhatja a rövidzárlati áramot.
Az első TÉNYEK az 1930-as években jelentek meg, amelyek bizonyos impedanciájú vonalak kapacitását növelték. A sorozatra szerelt kompenzátorokat több mint 60 éve használják szerte a világon.
Az első SVC-k az 1970-es években jelentek meg, és az EPRI fejlesztette ki őket . Az elsőt a General Electric 1974- ben Nebraskában helyezte üzembe, hogy stabilizálja a környező hengerművek és ívkemencék miatt ingadozó feszültséget . Ugyanebben az időszakban kezdték használni a tirisztorokat.
GTO már a piacon, mivel az 1980-as évek. Az első TCSC 1992-ben épült az ABB által a Kayenta , Amerikai Egyesült Államok, és növelte a vonal átviteli kapacitás 30% -kal. A STATCOM elvét 1976-ban találta ki Gyugyi László. Az elsőt 1991-ben a japán Inuyamában telepítették. A Kansai Electric Power Corporation és a Mitsubishi Electric Power Corporation forgalmazta. A másodikat az északkelet-tennessee-i Sullivanban telepítette az Egyesült Államokban működő Westinghouse Electric Corporation 1995-ben. Az UPFC elvét 1990-ben Gyugyi László ismertette. Az első UPFC-t 1998-ban rendelték az AEP Inez alállomáson az American Electric Power megbízásából .
Az 1990-es évek elején az Egyesült Királyság és Norvégia deregulálta villamosenergia-piacát . Ezt követően a többi skandináv ország és Európa általában követte a példáját. Az Egyesült Államokban és Dél-Amerikában a piac is nagyrészt liberalizált. Míg Európában az áramátviteli hálózatot természetes monopóliumnak tekintik , Ausztrália , Új-Zéland és az Egyesült Államok is részben liberalizálta. Ez sokkal megnehezíti az energiaáramlás előrejelzését. Szükségessé válik a hálózat fejlesztése és a FACTS segítségével például jobban ellenőrizhetővé tétele.
A jövőben a szélessávú félvezetők, például a szilícium-karbid vagy a gallium-nitrid használata a vizsgálatok szerint lehetővé tenné mind a szilíciumban jelenleg gyártottakhoz képest nagyobb feszültségű és csökkentett veszteségű alkatrészek előállítását .
A TÉNYEK kifejezés valójában a berendezés osztályát jelöli, amely hosszú (általában angol nyelvű) rövidítések listáját tartalmazza; Szintetikus módon a következőképpen osztályozhatjuk őket:
Hagyományos vezérlés (elektromechanikus) | TÉNYEK eszköz (erőelektronika) | ||
---|---|---|---|
RLC, transzformátorok | Tirisztor alapú | Feszültségátalakítók alapján (GTO, IGCT vagy IGBT) | |
Shunt eszköz | Söntkompenzátor (L vagy C): MSC vagy MSR | SVC | STATCOM |
Soros eszköz | FSC | TCSC, TCSR (kevésbé gyakori) | SSSC |
Hibrid eszköz | fázisváltó transzformátor (PST) | IPFC | UPFC |
Egyéb hibrid eszközök | HVDC Back-to-Back LCC | HVDC Back-to-Back VSC |
A teljesítményelektronikán alapuló konstrukció előnye, hogy sokkal gyorsabb, mint egy mechanikus szerkezet, ami lehetővé teszi a tranziens hibákra való reagálást és azonnali alkalmazkodást a terheléshez. A mechanikusan kapcsoltak lassúak, naponta csak néha kapcsolhatók, és kiszámítható és gyakran ciklikus problémák kijavítására szolgálnak.
A feszültségátalakítóval rendelkező tények előnye, hogy kompaktabbak, mint a tirisztorosak. Ezért ritkábban van szükség az erőművek bővítésére és ezért földvásárlásra, ami előny.
Az áramforrásként felszerelt átalakítók elméletileg lehetségesek, de gazdaságilag és teljesítmény szempontjából kevésbé előnyösek.
A párhuzamos kompenzáció elsősorban a feszültségre hat, és korlátozza annak rezgéseit. Korlátozhatja az aktív teljesítmény rezgéseit is, de kevésbé hatékony ebben a szerepben, mint a soros kompenzáció. Áramforrásként működik. A helyszín kiválasztása döntő.
Hagyja, hogy a TCR tirisztorainak késleltetési szöge meg legyen jegyezve. Az áram a TCR-ben:
mertés
ha nemFourier-transzformáció segítségével a következőket találjuk:
Ezután kiszámíthatunk egy ekvivalens szuszpenziót az áram alapértékének ezzel az értékével, amelyet beállítottunk:
Azonosítás alapján:
90 ° -on túl az áram már nem tökéletesen szinuszos, ekkor harmonikusok keletkeznek.
Alfa = 90 ° esetén a feszültség kék, az áram piros
Alfa = 100 ° esetén az áram alapja zöld színű
Alfa = 130 ° esetén az áram alapja zöld színű
Alfa = 150 ° esetén az áram alapja zöld színű
Az SVC-k válaszideje körülbelül 30–40 ms, ami sokkal gyorsabb, mint a mechanikus kapcsolók válaszideje körülbelül 100–150 ms . Ezen túlmenően a mechanikus kapcsolókkal ellátott TÉNYEK rugalmatlanok, karbantartási költségeik pedig magasak.
Alapvetően egyenáramú áramkörnek felel meg, amelyet legegyszerűbb formájában egy kondenzátor alkot, amelyet a teljesítményelektronika a vezetékhez köt. Ez a szerelvény feszültségforrásként viselkedik, beállításával szabályozhatja a reaktív teljesítmény cseréjét a vonal és a STATCOM között. Tehát, ha a STATCOM kimenetén a feszültség magasabb, mint a vezetéké, akkor az áram a reaktanciában a vezeték felé áramlik, és ez utóbbihoz hozza a reaktív energiát. A feszültségforrás lehet két- vagy többszintű. A teljesítményelektronika a GTO, IGCT vagy IGBT segítségével valósítható meg.
A STATCOM részletesen
A STATCOM-nak megfelelő ábra
A STATCOM beállíthatja a V T feszültséget a vezeték reaktív teljesítményének ellátására vagy felvételére. Névleges áramát akkor is képes leadni, ha a feszültség majdnem nulla
A STATCOM egyik előnye, hogy nagy mennyiségű reaktív energiát képes biztosítani akkor is, ha alacsony a hálózati feszültség, ellentétben az SVC-vel. Válaszideje szintén nagyon alacsony.
Beállítás | áramcsere |
---|---|
V STATCOM > V vonal | A vonalra küldött reaktív teljesítmény |
V STATCOM <V vonal | A STATCOM által fogyasztott reaktív teljesítmény |
STATCOM szállítási szög> Vonal szállítási szöge | Aktív áramot küldtek a vezetékre |
STATCOM szállítási szög <Vonal szállítási szöge | A STATCOM által fogyasztott aktív teljesítmény |
A sorozatkompenzáció főleg a reaktanciára hat. Így csökkenti a feszültség / terhelés függőségi arányt, és befolyásolhatja a terhelés megoszlását a különböző vonalak között. Az aktív teljesítmény rezgéseinek csillapítására alkalmas kapacitása jó. Feszültségforrásként működik. Helyük megválasztása nem annyira kényes, mint a párhuzamos kompenzáció esetén.
A TCSC ekvivalens induktivitása egyenlő:
Val vel
Vagy
és
Szabályozza a feszültséget, valamint a két vonalon áthaladó aktív és meddő teljesítményt. Az aktív energiát a DC és a párhuzamos átalakítók között közös DC elem segítségével cserélik.
A úgynevezett hívott „ háttal ” HVDC (szó szerint: háttal, jobb fordítást: head-to-tail), melynek két vége ugyanazon a helyen, és amelyek ezért nem tartalmaz egyenáramú távvezeték , lehet hasonlítani egy TÉNYEK felé, mivel egyedüli feladata a két AC hálózat közötti áramátadás ellenőrzése . Ebben az esetben GPFC-nek ( Grid Power flox vezérlő ) lehet nevezni .
Kétféle lehet: vagy tirisztorokon alapulva, ezért az „ LCC ” ( vonalkommutátoros átalakító ) néven említett vonalakon kapcsolva , ezután áramforrásként működnek; akár az IGBT-n alapulnak, és ezért önkapcsolók, akkor feszültségforrásként működnek, ezért nevüket „ VSC ” ( feszültségforrás-átalakító ). Ez utóbbi átalakítók lehetővé teszik az aktív és a meddő teljesítmény független vezérlését, amelyek összefüggésben vannak a szállítási szöggel és az állomás feszültségével.
Az ideiglenes energiatároló rendszerek nem szigorúan véve a TÉNYEKET, de kombinálhatók vagy társíthatók hozzájuk, és részt vehetnek az elektromos hálózat minőségében :
A kis- és középvállalkozásokat elsősorban az elektromos hálózat áramátvitelének dinamikus vezérlésére használják.
Noha technológiájukban nagyon különböznek a FACTS-tól, a fázisváltó transzformátorok szerepe a FACTS-hoz hasonló: az energiaátvitelek ellenőrzése egy elektromos hálózatban . Ezek meglehetősen hagyományos transzformátorok , amelyek transzformációs aránya megközelíti az 1-t, de a bemeneti és kimeneti feszültséget fázisban eltolja egy általában beállítható szög. Ennek a szögnek a szabályozása lehetővé teszi az energiaáramlás módosítását. Rövidítésként PST ( fázisváltó transzformátor ) vagy PAR ( fáziszög- szabályozó ), ha TCPST tirisztorok vezérlik őket .
A kvadratúrás emlékeztető transzformátorok , a QBT szintén fáziseltolásos transzformátorok, de működésük kissé specifikus. A feszültség hozzák, U T , valóban mindig merőleges a bemeneti feszültség: .
A TÉNYEK típusát a hálózat konfigurációjának megfelelően kell megválasztani, általános következtetés nem vonható le. Felsorolhatjuk azonban a különböző rendszerek erősségeit:
SVC | STATCOM | CSC | TCSC | Fázisváltó transzformátor | UPFC | fogyasztói árindex | SSSC | HVDC | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Feszültségszabályozás | +++ | +++ | + | + | + | +++ | + | + | ++ |
Teljesítményáram-szabályozás (háló hálózat) | 0 | 0 | + | ++ | +++ | +++ | +++ | ++ | +++ |
Dinamikus stabilitás (pont-pont vonal) | + | + | +++ | +++ | ++ | +++ | +++ | +++ | +++ |
Teljesítménylengések csillapítása (pont-pont vonal) | + | + | +++ | +++ | ++ | +++ | +++ | ||
Teljesítménylengések csillapítása (háló hálózat) | + | + | + | ++ | ++ | +++ | +++ |
2005-ben a világszerte telepített TÉNYEK kumulatív teljesítménye körülbelül 90 000 MVAR volt, az alábbiak szerint lebontva:
típus | Szám | Halmozott teljesítmény MVA-ban |
---|---|---|
SVC | 600 | 90 000 |
STATCOM | 15 | 1200 |
Sorozatkompenzáció | 700 | 350 000 |
TCSC | 10. | 2000 |
HVDC fej-farok | 41 | 14 000 |
UPFC | 2-3 | 250 |
Az első generációs TÉNYEK tirisztorokat használnak, amelyek a reaktív energia fogyasztásához vagy biztosításához használt alkatrészek, különösen a tekercsek és kondenzátorok be- és kikapcsolására szolgálnak. A tirisztorok be vannak kapcsolva egy bizonyos égési szöggel, és fél perióduson keresztül felváltva működnek. Az a kilövési szöget a kilövendő tirisztoron átmenő feszültség pozitív irányában a nulla kereszteződés határozza meg. A vezetési szög az a szög, amely alatt a tirisztorok vezetnek. A tirisztor akkor kezd vezetni, amikor egy kiváltó jelet küld neki, és a feszültség pozitív rajta. Ha a rajta áthaladó áram megszűnik, akkor leáll. Állítólag a vonalak kapcsolják őket, a hálózat frekvenciáján.
A tirisztorok beindításához a tüzelési parancsot egyszerre kell továbbítani nagyszámú, különböző potenciálon elhelyezkedő alkatrészre. A kapcsolatot ezért elektromosan el kell különíteni. Két módszert alkalmaznak: optikai ( szálas alapú ) és mágneses. Optikai technológia, amely közvetlen vagy közvetett módon képes meggyújtani a tirisztorokat. A közvetett módszer szerint az alacsony feszültségen elhelyezett vezérlőelektronika információt küld a nagyfeszültségű elektronikának, amely biztosítja a feszültség indításához szükséges energiát a tirisztor kapcsainál. A közvetlen módszer ezzel szemben az optikai impulzus energiáját használja fel a fényindító tirisztor meggyújtására.
Ami a jellemzőket illeti, a tirisztorok kapcsain legfeljebb 8 kV feszültség lehet, és folyamatosan vezethetnek akár 4,2 kA áramot is .
A GTO-ra vagy az IGBT-reA GTO-k és az IGBT-k, ellentétben a tirisztorokkal, bármikor kinyílhatnak és bezárhatók, teljes mértékben ellenőrzöttek. A kapcsolható elemek általában lehetővé teszik a jobb teljesítmény elérését, a paraméterek jobb szabályozását. Különösen lehetővé teszik váltakozó feszültségű források előállítását közvetlen feszültségű forrásokból, például kondenzátorból.
A GTO-k 1 kHz körüli kapcsolási frekvenciát , IGBT-k 10 kHz- ig képesek elérni . Az IGBT-k másik előnye a GTO-kkal szemben, hogy képesek beállítani az áram és a feszültség, illetve a di / dt és a dv / dt változását, ez szükségtelenné teszi egy tekercs hozzáadását az áram emelkedésének korlátozásához.
A nagy névleges áram elérése érdekében az IGBT több chipből áll, amelyek párhuzamosan vannak felszerelve ugyanabban az egységben. A szabadonfutó dióda biztosítja az áram ellentétes irányú áramlását és megakadályozza az ellentétes feszültség megjelenését. Ha egy IGBT meghibásodott, akkor rövidzárlatot kell hoznia, hogy lehetővé tegye a fennmaradó egészséges IGBT-k működését, ehhez egy kapcsolót, általában tirisztort kell párhuzamosan felszerelni a modulokkal.
Az IGBT-k 2 kategóriába sorolható veszteségeket generálnak: vezetési veszteségek, kapcsolási veszteségek. Ez utóbbiak meglehetősen nagyok, az IGBT kapcsai a kapcsolása során nagyfeszültségűek és nagy áramúak.
Három stratégia létezik a GTO-k és az IGBT-k összekapcsolására és vezérlésére, vagy két szinten impulzusszélesség-modulációval , vagy két szinten a hálózati frekvenciára váltással, vagy többszintű konstrukcióval. Az impulzusszélesség-moduláció szinuszos alapfeszültséget reprodukál, csak két különálló feszültségszinttel, a kapcsolási frekvencia magasabb, mint a hálózaté. A magas harmonikus szint mellett ez a módszer hátránya, hogy nagy kapcsolási veszteséget okoz. Van olyan technológia is, ahol a félvezetőket ciklusonként csak egyszer nyitják vagy zárják, ekkor a kapcsolási veszteségek kisebbek, de a transzformátort ennek megfelelően kell adaptálni.
A vezeték és a teljesítményelektronika között gyakran van transzformátor, hogy csökkentse az utóbbi alkatrészek által látott feszültséget. Így a hűtőrendszer, valamint a nagyfeszültségű és a vezérlő rész közötti kis szigetelésű elektromos szigetelés korlátozott, ezért gazdaságosabb.
A háromfázisú transzformátorok további előnye, hogy lehetővé teszik a harmadik harmonikus szűrését, ha a kapcsolásuk csillag-delta. A TCR-eknél a logika tovább tolódik: egy csillag-csillag-delta transzformátor (YNyn0d5) telepítésével a TCR-ek a másodlagoshoz és a harmadlagoshoz vannak csatlakoztatva. Ebben az esetben, ha a terhelések kiegyensúlyozottak, akkor az 5. és a 7. harmonikus is szűrődik.
SzűrőkA TCR-ekre az 5., 7., 11. és 13. rendű harmonikusok magas termelődése jellemző.
A TSC-k nem okoznak torzulásokat. Noha a tirisztoros kapcsolású kondenzátorok önmagukban nem termelnek harmonikusokat, reaktorokat telepítettek, hogy elkerüljék a hálózatban meglévő harmonikusok erősítését.
Az RCM-ek harmonikusokat okozhatnak, ha a reaktor vasmaggal rendelkezik és telített. A többszintű IGBT technológiákat alkalmazó TÉNYEK általában kevés felharmonikust okoznak.
Ezen harmonikusok, vagy a kívülről érkezők korlátozására felüláteresztő vagy aluláteresztő szűrőket telepítenek, hogy korlátozzák őket. Megszakítókkal csatlakoznak a gyűjtősínekhez.
A kondenzátor induktivitását X C- vel jelöljük . CSC jelenlétében az átvitt aktív és reaktív teljesítmény képletei:
SVCAz SVC fogadását B SVC jelöli .
SVG vagy STATCOMAzt is megírhatjuk, hogy a STATCOM által elért erő megér:
Fázisváltó transzformátor SSSCHa a V 1 feszültség egyenlő a V 2-vel :
Az SSSC által biztosított energia megéri
Az SSSC által termelt feszültség fázisával a fázisok a vonal bemenetén és kimenetén. Ha az SSSC semmilyen aktív energiát nem cserél a hálózattal, az első egyenlet a következőket adja meg:
Más szavakkal, az SSSC feszültségének, a befecskendezett soros feszültségnek mindig merőlegesnek kell lennie a hálózati árammal a tiszta reaktív kompenzáció biztosítása érdekében.
fogyasztói árindex UPFCA STATCOM-okat és az SSSC-ket gyakran konténerekbe helyezik . Részletesen, az ABB-nél és a Siemensnél az IGBT-átalakítók, az egyenáram-oldali kapacitások, a telepítésvezérlő rendszer és a konverterek hűtőrendszere bent vannak, míg a transzformátor, tekercsek és hőcserélők hője kívül van. A gyártói szabványosítás és ennélfogva a költségcsökkentés, az előszerelés lehetővé tétele, amely korlátozza a helyszínen végzett munkát, valamint a zaj korlátozásának előnye mellett a tartály előnye, hogy lehetővé teszi a termék könnyebb áthelyezését. Ez a STATCOM alacsony harmonikus szintjének és ezért a már meglévő hálózattal való rezonancia alacsony kockázatának köszönhető. Nem szükséges minden egyes áthelyezéskor átméretezni a szűrőket.
Ez azért előnyös, mert ezeket az eszközöket gyakran használják egy gyenge hálózat megerősítésére, de a hálózatkezelőknek időnként nehéz megjósolni ennek fejlődését hosszú távon. A közelben lévő erőmű építése esetén a TÉNYEK szükségtelenné válnak, és másutt újrafelhasználhatók, a konténer leegyszerűsíti a műveletet.
Az ellenőrzési rendszer a TÉNYEK elengedhetetlen része. Az SVC-k az esettől függően szabályozhatók a feszültség, a meddő teljesítmény (a vezetékre táplált), az áramlengések csillapítása vagy az aktív teljesítmény (a vezetéken áthaladó) szempontjából. A STATCOM-ok aktív vagy meddő energiával, vagy feszültséggel és szállítási szöggel vezérelhetők.
Hiba és áramlengés kockázata esetén a csillapító hurok átveheti a feszültség hurokját. Ezt a csillapító hurkot energiaellátó rendszer stabilizátoroknak (PSS) is nevezik.
PSS részletekA PSS elérésének legklassikusabb módja a " Lead-lag controller " elvet használja . A STATCOM teljesítmény-lengéscsillapító hurok egy "Gpc" előre-késleltető blokkból áll, amely lehetővé teszi az optimális fáziskompenzációt, és egy "KST" erősítési blokkból, amely biztosítja a kívánt csillapítást. Ami a PSS-t illeti, egy felüláteresztő szűrő, amelyet angolul "kimosásnak" neveznek, biztosítja, hogy az áramlengéscsillapító hurok ne reagáljon a bemenőjelének normális változásaira. Alacsony áteresztésű szűrő, esetleg korlátozóval együtt, szintén használható az erősítés csillapítására nagy frekvencián (zajhatás).
U stabilizálás = K * Aluláteresztő szűrő * Előre- és késleltetési szűrő n * Felsőáteresztő szűrő * bemeneti jel
P-vel a Laplace változó és:
UPFC esetén hozzárendelhet egy paraméter vezérlését a STATCOM-hoz, például a feszültséget vagy a meddő teljesítményt, és egy másik paramétert az SSSC-hez, például a vonali impedancia, az aktív teljesítmény vagy a kompenzáció. Gyakran a STATCOM vezérli a feszültséget, az SSSC az áramlást, de néha a reaktív teljesítmény szabályozása a STATCOM részéről, és az injektált feszültség rögzített beállítása az SSSC számára megfelelőbb.
Ha sok FACTS eszköz van összekapcsolva egy összetett, összekapcsolt hálózatban, és ha a közöttük lévő koordináció nem elegendő, akkor a hálózat stabilitása szempontjából nemkívánatos hatások jelentkezhetnek. Látható a szinkrón rezonancia jelenségek megjelenése vagy felerősödése kapacitív és induktív elemek jelenlétével a hálózatokban. Ezek a kölcsönhatások általában bonyolultabbak a soros kompenzációt tartalmazó hálózatokban, mivel többféle üzemmóddal léphetnek fel kölcsönhatások. Frekvenciatartományuk nagyon széles, mivel a frekvencia néhány hertzes lehet, mivel közel lehet a szinkronhoz. Ezek a kölcsönhatások többféle lehet: "harmonikus" kölcsönhatások, a szinkron szubszinkron rezonanciák hatása, a szinkron szubszinkron torziós és a szabályozó kölcsönhatások. Az elektromechanikus rezgések az energiaellátó rendszerekben 0,2 és 2,5 Hz közötti frekvenciatartományban fordulnak elő . A forgó tömegekben tárolt energia cseréjének felelnek meg a gépek között, vagyis a mozgási energiának.
E problémák elkerülése érdekében szinkronizált vezérlési módszereket fejlesztenek ki. A jelöltek között a hagyományos lineáris módszerek mellett találunk minimumx algoritmusokat , a decentralizált lineáris kvadratikus módszert vagy az LMI módszert . Ezek a módszerek általában kis jelű modelleket alkalmaznak , vagyis kis eltéréseket vizsgálnak az egyensúlyi pont körül.
Általános alkalmazásokhoz lásd a funkciók fejezetet .
A nagy hosszúságú nagyfeszültségű vezetékek két problémával szembesülnek: az első az, hogy szállítási szögük nagyon fontossá válik. Ez problémát jelenthet a termelési csoportok stabilitása szempontjából , nagy teljesítménylengések történhetnek. A TÉNYEK ezután hasznosak ezeknek a rezgéseknek a csillapítására. A fáziseltolás funkcióval rendelkezők a szállítási szög korlátozását is lehetővé teszik. A második probléma azzal a ténnyel kapcsolatos, hogy az elektromos vezetékek főleg induktívak, ezért reaktív energiát fogyasztanak. Az energiaáramlás javítása érdekében célszerű egy kondenzátort sorba helyezni az impedancia korlátozása érdekében. A TCSC nagyon hatékonyan korlátozza az áramingadozásokat, mint az északot Brazília déli részét összekötő vonalon, amely 1020 km hosszú és 500 kV feszültségű .
A szélerőművek néha messze vannak az erőművektől, majd csatlakozhatnak egy gyenge hálózathoz, amely az új csatlakozás miatt fennállhat a feszültség és a rövidzárlat stabilitásának problémája. Ennek elkerülése érdekében a TÉNYEK stabilizálják a hálózatot.
A hatalomátadás javítását lehetővé tevő TÉNYEK felépítése lehetővé teszi, hogy egyúttal gazdaságosabb energiát vásároljon távolabb a drága és a közeli áram helyett. Ez lehetővé teszi a működési költségek csökkentését. Az ilyen típusú nyereség értékének becslését eseti alapon kell elvégezni.
SVC | STATCOM | CSC | TCSC | Fázisváltó transzformátor | UPFC | SSSC | TCTST | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Az ár CIGRE szerint ($ / kVA vagy $ / kVAr) | 35-80 | 48-80 | 10-20 | 32,5-40 | 10-30 | 48-80 | 50-80 | 50-100 |
Az ár a Siemens szerint ($ / kVA vagy $ / kVAr) | 60-100 | 60-130 | 10-80 | 55-130 | 90-170 |
Megjegyzés: Az UPFC-hez soros és párhuzamos kompenzációt kell fizetnie.
Összességében a kVAR költsége csökken a telepítés erejével. A TÉNYEK árát azonban nem csak az ereje befolyásolja: a redundancia szintje, a légköri és a szeizmikus viszonyok, a diszpécserközpontokkal folytatott kommunikációs rendszer kiválasztása, a földvásárlás költségei, az épület építési költségei és az alkalmazkodás költségei a meglévő erőművek is fontos szerepet játszanak.
A TÉNYEK egyik előnye a környezeti tervben a nagyfeszültségű vezetékek kiépítésének elkerülése, amint azt az áramátvezetés ellenőrzése és így azok árnyalatai is tartalmazzák.
Egy kondenzátor soros bevezetése a vezetékkel, akár mechanikusan, akár tirisztorral kapcsolva, rezonanciát okozhat a FACTS és a hálózat egyéb elemei között. A legaggasztóbb az, hogy a vezeték impedanciája és a névleges hálózati frekvenciánál alacsonyabb frekvenciák kapacitása között van. Ennek az alacsony frekvenciájú rezonanciának az lehet a következménye, hogy az erőművi generátorok mechanikai részei rezonálnak és károsítják őket. Szinkron szinkron rezonanciáról beszélünk.
Az SSSC-k nem rendelkeznek ezzel a problémával a transzformátoruk által bevezetett parazita induktivitás miatt.
Amint arról a szűrők részben beszámoltunk , néhány TÉNY harmonikus forrás, ha a szűrés nem hatékony, ez ronthatja az áram minőségét.
A konverterek, a transzformátorok és a hozzájuk tartozó hűtőrendszerek zajszennyező források. A konténerek felépítése, a transzformátorok zajcsökkentő dobozának építése, a lassabb ventilátorok azonban csökkenthetik ezt a tényezőt.
A konverterek kapcsolása a FACTS-ban különösen az elektromágneses szennyezés és a rádiózavarok forrása.
Tekercsek jelenlétében mágneses mező jön létre. A fémben történő indukciós jelenségek és ezért a túlmelegedés elkerülése érdekében a tekercseket nem lehet vasbeton épületben elhelyezni.
A transzformátorokat tartalmazó TÉNYEK az olajjal kapcsolatos környezeti kockázatokkal is járnak. A talajvíz szivárgásának elkerülése érdekében szivárgás esetén az elektromos szabványok megkövetelik a transzformátorok alatti retenciós tartályok jelenlétét, emellett az ásványi olaj tűz esetén a transzformátor robbanásához vezethet.