स्टेटिक वार कम्पेंसेटर्स और उनके कार्यों के घटकों के लिए एक व्यापक गाइड

स्टेटिक वार Compensator का परिचय

स्टेटिक वार कम्पेंसेटर (SVC) shunt-connected लचीले एसी ट्रांसमिशन सिस्टम (FACTS) उपकरणों को उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन और वितरण नेटवर्क में तेजी से, गतिशील प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। निष्क्रिय शक्ति को लगभग तुरंत इंजेक्ट करके, SVC वोल्टेज स्थिरता को बनाए रखने, बिजली कारक में सुधार करने, संचरण हानि को कम करने और मौजूदा लाइनों की शक्ति हस्तांतरण क्षमता को बढ़ाने में मदद करता है। मिलीसेकेंड में वोल्टेज उतार-चढ़ाव का जवाब देने की उनकी क्षमता उन्हें आधुनिक पावर ग्रिड में अनिवार्य बनाती है, खासकर पवन और सौर जैसे अक्षय ऊर्जा स्रोतों को एकीकृत करने वाले। यह गाइड एक SVC, उनके व्यक्तिगत कार्यों और वे कैसे एक साथ काम करते हैं, एक साथ बिजली प्रदर्शन प्रणाली के प्रमुख घटकों पर एक गहन नज़र रखता है।

स्टेटिक वार कम्पेंसेटर के प्रमुख घटक

एक SVC प्रणाली में कई प्रमुख उपप्रणाली शामिल हैं: बिजली इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग तत्व, प्रतिक्रियाशील बिजली भंडारण उपकरण (रिक्टर और संधारित्र), हार्मोनिक फिल्टर, एक परिष्कृत नियंत्रण प्रणाली, और शीतलन प्रणाली और सुरक्षा रिले जैसे सहायक घटक। प्रत्येक घटक को एक विशिष्ट भूमिका को पूरा करने के लिए इंजीनियर किया जाता है, और उनका समन्वित संचालन कम्पेंसेटर की समग्र क्षमता को परिभाषित करता है।

थायरिस्टर वाल्व: द स्विचिंग हार्ट

थारिसेटर वाल्व एक एसवीसी के मुख्य शक्ति इलेक्ट्रॉनिक घटक हैं। वे उच्च शक्ति वाले थेरिसेटर (आमतौर पर सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर, एससीआर) से मिलकर श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं और आवश्यक वोल्टेज और वर्तमान रेटिंग का सामना करने के लिए समानांतर विन्यास होते हैं। ये वाल्व तेजी से, इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित स्विच के रूप में कार्य करते हैं जो कुछ माइक्रोसेकेंड के भीतर और बंद हो सकते हैं। फायरिंग एंगल को समायोजित करके (चरण कोण जिस पर थाइरिस्टर को ट्रिगर किया जाता है) नियंत्रक कनेक्टेड रिएक्टर या संधारित्र बैंक की प्रभावी प्रतिक्रिया को बदल देता है। यह एसवीसी को अधिकतम निष्क्रिय (अवशोषित) से प्रतिक्रियाशील शक्ति आउटपुट को आसानी से संशोधित करने की अनुमति देता है।

प्रतिक्रियाशील पावर स्टोरेज: रिएक्टर और संधारित्र

एक SVC में प्रतिक्रियाशील ऊर्जा का वास्तविक भंडारण और विनिमय दो प्रकार के निष्क्रिय घटकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है:

• ]Thyristor नियंत्रित रिएक्टरों (TCRs):] ये एयर कोर आयरन कोर रिएक्टर हैं जो एक थायरिस्टर वाल्व के साथ श्रृंखला में जुड़े हैं। फायरिंग एंगल को अलग करके, TCR प्रेरक वर्तमान की एक सतत श्रृंखला को आकर्षित करता है, सिस्टम से प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करता है। पूर्ण चालन पर, TCR अपनी रेटेड प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करता है; शून्य चालन पर, यह कोई भी अवशोषित नहीं करता है। रिएक्टर को स्वयं को कटा हुआ तरंगफॉर्म द्वारा उत्पन्न हार्मोनिक धाराओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
• ]Thyristor-Switched संधारित्र (TSC) और यांत्रिक रूप से स्विच संधारित्र (MSCs): संधारित्र बैंक कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर प्रदान करते हैं। TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, TSC, T

हार्मोनिक फ़िल्टर

टीसीआर में थाइरिस्टर वाल्वों की स्विचिंग कार्रवाई हार्मोनिक धाराओं (मुख्य रूप से 5th, 7th, 11th और 13th हार्मोनिक) उत्पन्न करती है जो बिना फिल्टर किए बिजली की गुणवत्ता को कम कर सकती है। समर्पित हार्मोनिक फिल्टर इसलिए किसी भी एसवीसी स्थापना का एक अनिवार्य हिस्सा हैं। ये फिल्टर आम तौर पर विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों के अनुरूप निष्क्रिय एलसी सर्किट होते हैं। वे हार्मोनिक धाराओं के लिए कम-impedance पथ प्रदान करते हैं, उन्हें बिजली प्रणाली से दूर फेंकते हैं। आम फिल्टर विन्यास में शामिल हैं:

• एकल ट्यूनेड फिल्टर: श्रृंखला आरएलसी सर्किट एक विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्ति (जैसे, 5th हार्मोनिक) के लिए देखते हैं।
• ]उच्च-पास फिल्टर: उच्च आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर क्षीणन प्रदान करें।
• Damped फिल्टर: फिल्टरिंग बैंड को चौड़ा करने और अनुनाद जोखिम को कम करने के लिए प्रारंभ करनेवाला के समानांतर में एक रोकनेवाला को शामिल किया गया।

मूलभूत आवृत्ति पर, फिल्टर भी कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर का योगदान करते हैं, जो समग्र एसवीसी डिजाइन में लेखा लिया जाता है। आधुनिक फिल्टर बैंकों में अक्सर सिस्टम आवृत्ति विविधताओं के खिलाफ सुरक्षा के लिए डिट्यूनिंग रिएक्टर शामिल होते हैं।

नियंत्रण और विनियमन प्रणाली

एक SVC की खुफिया अपने डिजिटल या माइक्रोप्रोसेसर आधारित नियंत्रण प्रणाली में रहता है। नियंत्रक लगातार संभावित ट्रांसफार्मर के माध्यम से सिस्टम वोल्टेज (आमतौर पर आम युग्मन, पीसीसी) की निगरानी करता है। यह मापा वोल्टेज को एक संदर्भ सेटपॉइंट की तुलना करता है और निष्क्रिय बिजली उत्पादन को समायोजित करने के लिए थैरिसेटर वाल्व के लिए फायरिंग-कोण कमांड उत्पन्न करता है। नियंत्रण एल्गोरिदम पर आधारित हो सकता है:

• ]Voltage विनियमन: एक पूर्वनिर्धारित मृतक के भीतर बस वोल्टेज बनाए रखने।
• ]पावर फैक्टर कंट्रोल: एक वांछित मूल्य पर शक्ति कारक को रखते हुए।
• ]Reactive power control: MVAr इंजेक्शन या अवशोषण के लिए एक सेटपॉइंट के बाद।
• Damping control: बिजली दोलन को नम करने के लिए पूरक संकेत जोड़ना।

नियंत्रण प्रणाली में सुरक्षा कार्य भी शामिल हैं, जैसे ओवरवोल्टेज, अंडरवोल्टेज, ओवरकुरेंट और ओवरहीटिंग सीमा, और यह टीएससी और एमएससी चरणों के स्विचिंग को समन्वयित करता है। उन्नत नियंत्रक अन्य एफएसीटी उपकरणों या ग्रिड ऑपरेटर के साथ वास्तविक समय संचार का उपयोग करते हैं ताकि विस्तृत क्षेत्र वोल्टेज स्थिरता योजनाओं में भाग लिया जा सके।

SVC विन्यास के प्रकार

जबकि सभी SVC उपरोक्त घटकों को साझा करते हैं, उन्हें विशिष्ट लागत और प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विभिन्न टोपोलॉजी में व्यवस्थित किया जा सकता है:

• TCR + TSC: सबसे आम विन्यास, निरंतर प्रेरक और कैपेसिटिव नियंत्रण की पेशकश। आम तौर पर एक TCR और कई TSC चरणों।
• TCR + MSC: एक कम लागत वाला संस्करण जहां धीमी यांत्रिक स्विच बड़े संधारित्र चरणों को संभालते हैं, जबकि TCR ठीक प्रेरक नियंत्रण प्रदान करता है।
• FC + TCR: A फिक्स्ड कैपेसिटर बैंक (FC) बेस कैपेसिटीव मुआवजा प्रदान करता है, और TCR अपरिवर्तनीय अवशोषण को बदलता है। सरल लेकिन कम लचीला।
• ]Thyristor स्विच रिएक्टर (TSR): एक कम आम विन्यास जहां रिएक्टरों को निष्क्रिय-केवल मुआवजा के लिए असतत कदम (जैसे TSC) में स्विच किया जाता है, अक्सर अन्य तत्वों के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया जाता है।

पावर सिस्टम में अनुप्रयोग

SVC को पारेषण और वितरण ग्रिड में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में तैनात किया गया है:

• ट्रांसमिशन वोल्टेज समर्थन: भारी लोड अवधि के दौरान या गड़बड़ी के बाद (जैसे, लाइन ट्रिपिंग) के दौरान सीमा के भीतर वोल्टेज बनाए रखने।
• ]औद्योगिक बिजली की गुणवत्ता: इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों, रोलिंग मिलों और वेल्डिंग उपकरणों के कारण रिड्यूसर।
• Wind farm एकीकरण: पवन टरबाइन के परिवर्तनीय प्रतिक्रियाशील बिजली उत्पादन के लिए मुआवजा, विशेष रूप से कम वोल्टेज सवारी के माध्यम से घटनाओं के दौरान।
• HVDC कनवर्टर स्टेशन समर्थन: एसी वोल्टेज को स्थिर करने के लिए इन्वर्टर स्टेशनों पर प्रतिक्रियाशील बिजली अवशोषण प्रदान करना।
• Railway विद्युतीकरण: एकल चरण भार संतुलन और कर्षण लाइनों के साथ वोल्टेज ड्रॉप को कम करना।

लाभ और सीमा

Benefits:]

• बहुत तेजी से प्रतिक्रिया (आम तौर पर एक चक्र से कम, 60 हर्ट्ज सिस्टम के लिए लगभग 16 एमएस)।
• एक विस्तृत प्रतिक्रियाशील शक्ति रेंज पर निरंतर और सुचारू नियंत्रण।
• सिस्टम डंपिंग और क्षणिक स्थिरता में सुधार कर सकते हैं।
• स्विचन तनाव को कम करके यंत्रवत् स्विचित संधारित्र बैंकों के जीवन को बढ़ाता है।

]Limitations:]

• हार्मोनिक उत्पन्न करता है, फिल्टर और सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है।
• यंत्रवत् स्विचित मुआवजा की तुलना में उच्च प्रारंभिक लागत।
• शीतलन प्रणाली और थायरिस्टर वाल्वों के नियमित रखरखाव की आवश्यकता है।
• यदि फ़िल्टर और सिस्टम प्रतिबाधा प्रतिकूल रूप से बातचीत करती है तो अनुनाद मुद्दों से पीड़ित हो सकता है।

भविष्य के रुझान

SVC प्रौद्योगिकी का विकास जारी है। आधुनिक SVC तेजी से IGBT आधारित वोल्टेज स्रोत कन्वर्टर्स (VSC) का उपयोग कर रहे हैं, जिससे STATCOM (Static सिंक्रोनस Compensator) प्रौद्योगिकी का विकास होता है, जो तेजी से प्रतिक्रिया प्रदान करता है, एसी साइड पर कोई हार्मोनिक पीढ़ी नहीं होती है, और तुलनात्मक रेटिंग के लिए एक छोटा पदचिह्न भी है। हालांकि, पारंपरिक SVC उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए लागत प्रभावी रहता है जहां हार्मोनिक्स प्रबंधित किया जा सकता है। हाइब्रिड समाधान एसवीसी को STATCOMs या ऊर्जा भंडारण के साथ मिलाकर दोनों प्रतिक्रियाशील और सक्रिय शक्ति समर्थन प्रदान करने के लिए भी उभर रहे हैं।

निष्कर्ष

स्टेटिक वार कम्पेंसेटर गतिशील प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजे के लिए परिपक्व, विश्वसनीय और अत्यधिक प्रभावी उपकरण हैं। अपने घटकों को समझना - थैरिसर वाल्व, रिएक्टर, संधारित्र, फिल्टर और नियंत्रण प्रणाली - इंजीनियरों के लिए आधुनिक पावर ग्रिड को डिजाइन, संचालन, या बनाए रखने के लिए आवश्यक है। चूंकि अक्षय प्रवेश बढ़ जाती है और ग्रिड अधिक तनावग्रस्त हो जाते हैं, वोल्टेज स्थिरता और बिजली की गुणवत्ता को बनाए रखने में एसवीसी की भूमिका केवल बढ़ जाएगी। आगे पढ़ने के लिए, एफएसीटी उपकरणों पर ] और तकनीकी ब्रोशर ] सीमेंस एनर्जी [FLT: 3] या [FLT]]]]]]