Static VAR Compensators (SVCs) הם בין מערכת ההעברה הגמישות ביותר (FACTS) מכשירים ברשת חשמל מודרנית, המשמש כעמוד השדרה של בקרת מתח וניהול כוח תגובתי. כמו מערכות כוח להיות יותר ויותר לחוצים על ידי דור מתחדש, עומס צמיחה, ולהבטיח שוקי דה-regulated, SVCs לספק את התמיכה הדינמית המופעלת כדי לשמור על יציבות, לשפר את איכות, ולמנוע את רכיבי הכוח שלהם, ופעולות קריטי, לחקור את התכונות שלהם.

מה זה Static VAR Compensator?

קומפלקס VAR הוא מכשיר אלקטרוני המחובר לכוח, המספק או סופג כוח תגובתי להסדיר מתח בשלב החיבור שלו.בניגוד לציפוי או כורים מסורתיים, SVC יכול להגיב לשינויים מתח במכלים, המציעים בקרת רציפה וחלקית.המונח "סטטי" מתייחס להיעדר חלקים נעים בתהליך המעבר, להסתמך על מתחים מהירים או על מסופי חום אחרים, בדרך כלל מספקים פיצויי כוח גדולים ותפקודים גדולים.

הפונקציה הליבה של SVC היא לשמור על מתח מערכת בתוך פס מוגדר מראש על ידי הזרקת כוח תגובתי קיבוליבי כאשר מתח טיפות או סופג כוח תגובתי אינדוקטיבי כאשר מתח עולה. היכולת הזו הופכת את SVC חיוני עבור רשתות חשמל מודרניות כי חייב לפעול קרוב לגבולות יציבות שלהם.

התפתחות היסטורית ואבולוציה

מושג הפיצויים הסטטיים של כוח חוזר חוזר בשנות ה-70 כאשר השימושים החלו לחקור חלופות למזהמים סינכרוניים והחלפת כיבולים. SVC מוקדם השתמשו בכורים שישים, אך כניסתם של עשרות מורדים בעלי כוח גבוה בסוף שנות ה-70 אפשרה לפיתוח של כוריחתך הנשלטת על ידי Thyristor (TCR) ו- Thyristor-Frewitchedaci (TS) שהותקן ב-MVC, לאחר מכן, לאחר מכן, ה-S-S-S-C, ה-SPTK, ה-SPTK, ה-S, אשר הותקנו על ידי ה-S, ה-S, ה-SPTK, ה-S, ה-SPTK, ה-S, ה-SPTK, ה-MVC, ה-SPTK, ה-SPTK, ה-SVA, ה-SVC, ה-SVAC, ה-SPTK, ה-SVAC, ה-SVAC, ה-SVAC, ה-MVC, ה-SVAC, ה-MVC, ה-MVC, ה-MVC, ה-SVAC, ה-M

ההתקדמות באלקטרוניקה כוח, אלגוריתמי בקרה ומערכות ניטור שיפרו בהדרגה את ביצועי SVC. מודרני SVC משלב פלטפורמות בקרה דיגיטלית, תקשורת מהירה לשליטה רחבת היקף, ותצורה היברידית כי זוג SVCs עם STATCOMs או מערכות אחסון אנרגיה סוללה.האבולוציה ממשיכה עם שילוב של SVC לאדריכלות רשת חכמה.

כיצד SVCs עובד: עבריינים והתנצלות

מערכת ההפעלה Principle

SVC מתחבר למערכת הכוח בנקודה של הפיכה משותפת (PCC) ומטאפורות או סופג זרם פעיל כדי להסדיר את מתח האוטובוס.המכשיר מודד באופן רציף את מתח המערכת ומשווה אותו לנקודת מפנה.אם מתח מתפוגג מחוץ לפס המת, מערכת הבקרה מאמת את זווית הירי של המתכננים לשנות את התקפים הכלליים של SVC, ובכך משנה את הכוח הסגור ולהבטיח את התפוקה המהירה.

המונחים:

SVCs נבנות משילוב של מספר אלמנטים מרכזיים:

  • (FLT:0)Thyristor-Controlled Reactor (TCR): ERLT:1 כורים בסדרה עם זוג של משחתים אחוריים-לחזור, על ידי שינוי זווית הירי (בדרך כלל בין 90° ל-180 מעלות), התגובה האפקטיבית ניתן להתאים באופן מתמיד מ inductive כדי לספוג כוח תגובתי מהמערכת.
  • (FLT:0)Thyristor-Switched Capacitor (TSC):Fillo:1Fillo 1:F15) בנק קפיטור בסדרה עם מתג Thyristor.The TSC ניתן להחליף או לצאת החוצה בצעדים שלמים (לא כל הזמן), מתן כוח השביר העמידה דיסקרטי.TSCs מודרני יכול גם להשתמש בשסתום חג המולד עבור מעבר מהיר.
  • (FLT:0) מסננים הרריים: FLT:1hil מאז TCR מציג הרמוניות (במיוחד 5 ו-7th), סניפי סינון מכוונים כלולים כדי לספוג את הנזקים האלה ולשפר את איכות הכוח.
  • (FLT:0)Control System: 1:1 בקר דיגיטלי שמעבד מדידות מתח, מבצע אלגוריתמים שליטה (PID, חיזוי או הסתגלות), ומייצר דופקי ירי עבור האריסטוקרטים.
  • (FLT:0)-Step Transformer:FLT:1evolve, בדרך כלל, SVC מחובר לאוטובוס באמצעות מהפך מסובך כדי להתאים את רמות המתח ולספק בידוד גליוני.
  • (ב) ⁇ :0) עזרי מערכות: 1FLT:1 Cooling (אוויר או מים), ממסרי הגנה וציוד ניטור.

Common SVC topologies

התצורה הנפוצה ביותר של SVC כוללת:

  • (FLT:0FC-TCR (Fixed Capacitor - Thyristor Control Reactor): ibph 1 בנק חפיטור קבוע מספק דירוג קיבולי בסיס, בעוד TCR משתנה בהתמדה את הפיצויים המפוקפקים.
  • (FLT:0TSC-TCR (Thyristor Switched Capacitor - Thyristor Controlled Reactor): ענפי TSC מרובים משולבים עם TCR כדי לספק שני צעדים קפיציטיביים coarse ובקרת אינדוקטיבית טובה.תצורה זו מפחיתה זריקה הרמונית ומשפרת טווח דינמי.
  • (FLT:0) באופן מכני עבר קפטור / Reactor (MSC /MSR) עם SVC:FLT:1 , SVC משולב עם מתגים מכניים איטיים יותר כדי להרחיב את טווח הכוח תגובתי מבחינה כלכלית.

תפקיד SVC במערכת הכוח

יציבות

יציבות וולטאז מתייחסת ליכולת של מערכת חשמל לשמור על מתחים מקובלים יציבים בכל האוטובוסים בתנאים רגילים ולאחר שהם כפופים להפרעה. SVC הם הכלי העיקרי לתמיכה בלחץ דינמי.על ידי הזרקת כוח תגובתי במהלך אירועים נמוכים מתח (למשל, לאחר תקלה או עומס כבד איסוף), הם מונעים קריסת מתח - הגורם השכיח ביותר של התנגשויות שחורות ברחבי העולם.

יציבות

במהלך הפרעות חמורות כגון שלוש נקודות או טיולי גנרטור, מתח המערכת יכול לטבול באופן משמעותי. SVCs להגיב בתוך אחד לשני מחזורים של תדירות הכוח לספק תמיכה תגובתית, עוזר לשמור גנרטורים בסנכרון ולמנוע אובדן סינכרוניזם. תגובה מהירה זו היא קריטית לשמירה על יציבות טרנספורמטיבית, במיוחד ברשת שבה זמני אשמה מוגבלים.

יציבות קטנה ודמיון

מערכות כוח מציג התנהגות אווסצילטורית, במיוחד בין אורגים בין גנרטורים בחלקים שונים של הרשת. SVC מצויד בקרים מנקה משלים (לעתים קרובות באמצעות אותות מערכת כוח ייצוב) יכול לשנות את תפוקת הכוח הפעילה לחשק את המשקעים האלה. על ידי הוספת לולאה משוב מותאמת שלב, SVC יכול להגדיל ביעילות לחות של אותות נמוך (-10.1 ⁇ ), שיפור מערכת כוללת.

עדכון: Contingency Recovery

לאחר קו או גנרטור הוא נודד, המערכת שנותרה חייבת להסתגל במהירות לטופולוגיה החדשה. SVCs להקל על התאוששות מתח על ידי מתן תמיכה טרנסיבית תגובתית, צמצום הסיכון של חוסר יציבות מתח עקב עיכוב פעולות הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת עומס או עיכוב מנוע אינדוקציה.

תגיות Static VAR Compensators

מערכות Transmission Systems

ברשתות השידור, SVCs משמשים לשיפור הרגולציה של מתח באוטובוסים קריטיים, להגדיל את יכולת העברת החשמל של מסדרונות קיימים, וייצוב חיבורים בין רשתות.לדוגמה, ההתקנה ברזיל-Itaipu SVC ב Ibiúna substation (600 MVAr capacitive, 300 MVAr inductive) סייעה להרחיב את יכולת השידור של קישור AC של 800 kV AC מענק Ibiúna, כמו גם תחנות כוח הפעלה.

הפצה ותעשייה

במערכות הפצה, SVCs (נקרא לעתים קרובות "חלוקת SVCs" או "DSTATCOMs") להפחית תנודות מתח הנגרמות על ידי עומסים משתנים במהירות כגון פצעי קשת, מילימטרים מתגלגלים, ו anrc חשמליות welders.הם גם להפחית flicker, לשפר את גורם הכוח, ולמנוע ניתוק של מערכות רכבת רגישות, אשר יוצרות מתח חד-פעמי לא מאוזנים יחיד, לעתים קרובות ל-VC.

חידוש אינטגרציה אנרגיה

כמו מקורות מתחדשים משתנים כמו רוח ושמש הופכים נפוצים יותר, SVC הם חיוניים לשמירה על יציבות המתח במהלך כיסוי ענן, רמפות רוח, או טיפות דור פתאומי.קודים רבים ברשת דורשים צמחים מתחדשים לספק יכולת נסיעה דרך תקלות, ו- SVCs (או STATCOMs) מאפשרים זאת על ידי אספקת זרם פעיל מחדש במהלך תקלות ומסייעת למתח לאחר ניקוי.

מערכות אחסון אנרגיה ומערכת היברידית

ההתפתחויות האחרונות משלבות SVCs עם מערכות אחסון אנרגיה סוללה (BESS) כדי לספק תמיכה כוח פעיל ופעילה כוח.פתרונות היברידיים כאלה יכולים לספק תגובה תדירות, אינרציה סינתטית, ושיפור יכולת הכוכבים השחור תוך ביצוע תפקידם העיקרי של SVC.

היתרונות של שימוש ב-SVCs

  • תקנות הוולטאיות (FLT:0)Enhanced Voltage Regulation: FIRLT:1 , SVCs לשמור על מתח בתוך סובלנות הדוקה (±1% טיפוסי), למנוע התחממות יתר במהלך עומס האור ותחת עומס כבד.
  • (FLT:0) שיפור איכות הכוח: FLT:1 על ידי צמצום flicker, הרמוניות (באמצעות מסננים), ו- SVC משפר את איכות האספקה לתהליכים תעשייתיים רגישים.
  • (FLT:0) מערכת יציבות: FIRLT:1 דינמית תמיכה תגובתית למנוע קריסת מתח, משפר את שולי היציבות הטרנסנדנטליים, ומוסיף לחות לתנודות כוח.
  • (FLT:0) ,Reduced Transmission Losses:FreaLT:1) על ידי שמירה על פרופיל מתח אופטימלי ברחבי הרשת, SVCs להפחית את זרימת הכוח תגובתית ולכן הפסדי I2R בקווי שידור.
  • (FLT:0) תגובה להפרעות: ⁇ 1) מעבר מבוסס על חג המולד יכול להגיב ברבעון אחד של מחזור (5 מ's ב 50 הרץ), הרבה יותר מהר מאשר מתגים מכניים או מערכות צוטטות גנרטור.
  • (FLT:0) מחיר ההשוואה ל- Alternatives:BuildFLT:1) לתמיכה רבת-אקטיבית, SVCs הם בדרך כלל יותר כלכלי מאשר densers סינכרוניים ומציעים אמינות טובה יותר מאשר מכשירים שעברו מכנית באפליקציות דינמיות.

השוואה עם מכשירים אחרים

SVC לעומת STATCOM

AVACOM (Static Synchronous Compensator) הוא מכשיר מבוסס-מתח שיכול גם לספק פיצוי תגובתי מהיר.הבדל המפתח הוא ש-SttTCOMs יכול לשמור על דירוג הנוכחי אפילו במתחים במערכת נמוכה (בכפוף ל- 0.1 pu), בעוד ש-SVCs הפחיתו את התפוקה האקטיבית במתחים נמוכים יותר עקב מערכת היחסים בין מתח ועוצמה תגובתית מ-Freberreativeerreativeer (ה-SVC) הם גם כן, אך מהירים יותר מאשר SVC) ו-SVC (STMRuper) יותר, אך ורק יותר מהירים יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר מאשר SVC (STMFreative) יותר מאשר SVC) יותר מאשר SVC) יותר מאשר SVC (STMR.

SVC לעומת Synchronous Condenser

קונדנטורים סינכרוניים הם מכונות מסתובבות המספקות תמיכה לא רצויות ויכולות לספק הן עדכניות והן קצרות-circuit הנוכחיות.הם חזקים יותר ברשת חלשות ויכולים לפעול במתחים נמוכים מאוד, אך הן איטיות יותר, יקרות יותר, ודורשות תחזוקה רבה יותר.SVCs חסר אינרציה אבל הם מהירים יותר וקומפקטיים יותר.

SVC לעומת סדרה Compensation

רצף capacitors לפצות על תגובה קדמית, הגדלת יכולת העברת כוח ישירות. הם לא לווסת מתח בנקודה החיבור ביעילות כמו SVCs. SVCs ו תגמולי סדרה משמשים לעתים קרובות יחד: קפיטורים סדרה משפרים את זרימת הכוח הפעיל, בעוד SVCs לספק תמיכה מתח.

מערכות בקרה והגנה

שליטה ב-Voltage Loop

לולאה הבקרה העיקרית ב- SVC היא הרגולטור מתח שמתאים את סך הקבלנות (של TCR ו- TSC תרומות) כדי לשמור על מתח אוטובוס בהתייחסות.הבקר בדרך כלל כולל פרופורציונלי (PI) קומנדר עם droop האופייני לשתף עומס תגובתי בין מספר SVCs.

בקרת תוספת

פונקציות בקרה נוספות עשויות לכלול:

  • (ב) ⁇ (הכוח) חנק (PODIRLT): 1:1 A סייעה קלט אותות תדר מקומיים או מרוחקים כדי לשנות את הכוח תגובתי לדלקת oscillations אלקטרו-מכני.
  • (ב) ,0) ,Closed-loop reactive control:cioFLT:1 כדי לציית קודים רשת הדורשים רגולציה של כוח תגובתי ברמת הצמח.
  • (ב) ,0) ,בחזקה והגנת ההימנעות: ⁇ 1:1 מעבורת מהירה של TSC או התנהגות מלאה של TCR כדי למנוע נזק בציוד.
  • (ב) ,0) הגבילו את הגבול הנוכחי: FLT:1 מונע עומס יתר של סניפי סינון עקב נזקי יתר.
  • (ב) [15] , לאחר שפינוי את ה':1' (ב) של תקלות חיצוניות.

פילוסופיה הגנתית

הגנה SVC כוללת תוכניות הגנה ראשוניות וגיבוי.

  • הגנה על פני השטח והחדשניים עבור ההופכים והכורים
  • הגנה על בנק Capacitor (Overvoltage, unמאזן, overcurrent)
  • Thyristor שסתום יתר על המידה וגילוי פנים
  • כשל מערכת קירור
  • מערכת overvoltage (למשל, בשל כוונון קו) המוביל לפסע זמני או לחסימת TSCs

שיקולים ומיקום

נפיחות נכונה של SVC דורשת זרימת עומס מפורטת, יציבות דינמי ומחקרים טרנספורמטיביים.

  • דרישות תקנות:0 (Voltage Regulation: FLT:1) הטווח הנדרש של כוח תגובתי כדי לשמור על מתח בתוך גבולות תחת כל ה-N-1
  • (FLT:0 System Power: VisFLT:1) קיצור יחס קצר-circuit (SCR) באוטובוס קובע כמה יעיל יהיה SVC נמוך SCR.
  • (ב) שוויון בין השאר: 1) תמיכה נוספת של מילואים (FLT:1) הייתה זקוקה ליציבות ראשונה לאחר תקלות קריטיות.
  • (ב) ציות:0) ,Hirmonicציות: FLT:1 פילטר מסנן כדי לעמוד ב- IEEE Std 519 או בסטנדרטים מקומיים.
  • (FLT:0) התרחבות העתיד: FLT:1 Provision להוספת השלבים TSC או המרת תצורה היברידית.

מיקום אופטי הוא בדרך כלל במרכז עומס חלש, באמצע קו שידור ארוך, או בנקודה בין חיבור רשת חלשה עם רשת חזקה.S רגישות ניתוח באמצעות אינדקס מתח או גורמי השתתפות עוזר לזהות את האתרים המועילים ביותר.

הצעות כלכליות ועלויות חיים

העלות של SVC משתנה באופן נרחב על בסיס דירוג, טופולוגיה ותנאי האתר. עלויות מותקנות אופייניות נע בין 30 $ ל $80 ל kVAR עבור גדול מסוג SVC (מעל 100 MVAr) ועד 150 $ ל kVAR עבור יחידות הפצה קטנות.

  • שסתום חשמל (ערימות חוצות) - כ-25-30% מכלל
  • בנקים קפואים וכורים - 20-25%
  • מערכת קירור וציוד עזר - 10-15%
  • עבודות ומתקנים אזרחיים - 10-20%
  • הנדסה, בקרה וועדה - 10-15%

הוצאות התפעול נמוכות יחסית (בעיקר קירור כוח ותחזוקה של מסננים ומערכות קירור) חיי SVC הם בדרך כלל 25-30 שנים, עם החלפת בנק קיבולטור גדול לאחר 15-20 שנים.היתרונות הכלכליים מהגדלת העברת כוח, הפסדים מופחתים, ושיפור האמינות לעתים קרובות מניב תקופות של 2-5 שנים ברשתות מוגבלות.

מגמות עתידיות ופיתוח

התפקיד של SVC ממשיך להתפתח לצד המעבר האנרגיה. מגמות מפתח כוללות:

  • (FLT:0)Hybrid FACTS: אינטגרציה של SVC עם STATCOM באותה פלטפורמה לשלב את הכוח הרב-אקטיבי של SVC עם יכולת נסיעה מהירה, נמוכה-voltage באמצעות יכולת של STATCOM.
  • (FLT:0SVC-Plus:FLT:1 יצרנים מציעים SVC עם אחסון אנרגיה מוטבע, בקרה הרמונית מתקדמת, ממשקי ניטור רחב.
  • (FLT:0)Model Predictive Control (MPC): ההרחבה של 1 (מ"ק): בקרים מתקדמים שמטמים תגובה SVC בהתחשב במצבי מערכת עתידיים ומגבלות מופרסים.
  • (FLT:0)Modular Multilevel Converters (MMC) כחלופות SVC:FreaLT:1 בעוד ש- MMC מבוסס STATCOMs צוברים קרקע, SVCs להישאר תחרותיים עבור דירוגי חשמל גבוהים מאוד שבו עלויות הסיליקון שולטות.
  • (FLT:0) GEDAL Twin and AI Monitoring: FIRLT:1 , Utilities הם יישום תאומים דיגיטליים של מתקני SVC עבור תחזוקה חיזוי, אופטימיזציה של פרמטרים שליטה, והערכה בריאותית בזמן אמת.

מסקנה

קומת VAR Compensators הייתה אבן הפינה של יציבות מערכת החשמל במשך יותר מארבעה עשורים.היכולת שלהם לספק תמיכה מהירה ויעילה של כוח תגובתי הופכת אותם חיוניים לשמירה על יציבות המתח, שיפור יציבות טרנספורמטיבי, לחות תנודות, ותמיכה בשילוב של הדור המתחדש, בעוד שטכנולוגיות ניהול נכסים חדשות יותר כמו TCOMs מציעות יתרונות בסיסיים ביישומים ספציפיים, SVC נשאר הפתרון היעיל ביותר עבור מערכות הפעלה מסיבית של חשמל, כמו פיתוח אנרגיה מודרנית, כמו פיתוח תכונות מתקדמות.

(בקריאה נוספת, תקן IEEE 1031-2011 מספק הנחיות מקיפים ליישום SVC, בעוד CIGRE טכני Brochure 780 מציע סקירה מצוינת של התפתחות הטכנולוגיה של FACTS. משאבים נוספים כוללים את ה-FLT:0EE Power & Energy Society, FigFLT:1 ו- היצרן ניירות לבנים מ-FLT:2Siemens Energyph3F-3LT ו-LT4Eaton5: