전기의 신뢰할 수있는 납품은 특히 인구 밀도와 산업 활동이 탁월한 수요를 구동하는 지역에서 현대 경제에 중요한 백본이되었습니다. 그리드는 가변 부하 프로파일, 노후화 인프라 및 재생 에너지 소스의 통합에서 압력 장착으로 전압 안정성을 유지하지 못했습니다. 이 경우 정체되는 동기화 장치 (STATCOM) 기술이 고르지 않은 메트로폴리탄 지역의 그리드 안정성을 강화하기위한 강력한 솔루션을 제공합니다. 이 경우 실제 데이터 및 구현에 대한 도면을 작성하십시오.

STATCOM 기술이란?

STATCOM은 STATCOM의 정적 동시 보상 장치 (Secure Synchronous Compensator)를 사용하여 급속하고 정확한 민감하는 힘 보상 및 전압 규칙을 제공하는 전력 전자 장치입니다. 그것은 변속성 및 전송 네트워크의 전력 전송 기능을 강화하기 위하여 디자인되는 가동 가능한 AC 전송 시스템 (FACTS) 장치의 가족에 속합니다. 전통적인 기계적인 전환된 축전기 은행 또는 원자로와는 달리, STATCOM는 전압 근원 변환기 (VSC) 기술을 주사하거나 거의 즉시 반응하는 힘을 흡수하기 위하여 이용합니다.

운영 원리

STATCOM의 핵심은 기본적인 빈도에 sinusoidal 전압을 일으키는 전압 근원 변환기입니다. 연결 변압기 또는 반응기를 통해서 전원 시스템에 이 변환기를 연결해서, STATCOM는 체계 전압과 관계되는 그것의 산출 전압의 진폭 그리고 단계 변화할 수 있습니다. STATCOM 전압이 체계 전압 보다는 더 높을 때, STATCOM에서 격자 (전기 형태)에 반응성 힘 교류는 더 낮을 때, STATCOM는 재활성화력 (전도)의 가동을 감소시키고, 동일한 힘이 더 빠른 가동을 제안하는 것을 흡수합니다.

전통적인 솔루션 비교

전통적인 민감하는 힘 보상은 분리한 단계에서 전환되는 축전기 은행과 분진 반응기에 의존합니다. 그들의 기계적인 가동은 지연을 소개하고 급속한 전압 변동에 반응할 수 없습니다. 대조에서는, STATCOM는 1개의 주기 (일반적으로 16~20 밀리 초) 안에 가득 차있는 유도적인 산출에 전용량에서 전환할 수 있습니다. 이 속도는 습기를 공급 전압 sags, 흔들림 및 과전류에 그것을 invaluable 만듭니다. 더 작은 전압에 비교해, 더 작은 전압에 더 작은 힘은, 더 작은 힘 및 더 작은 힘에 더 높은 자본을 제안합니다.

STATCOM 구성 유형

현대 STATCOM 설치는 등급 및 응용 프로그램에 따라 구성에 따라 다릅니다. 가장 일반적인 토폴더에는 다음과 같습니다.

  • 모듈 멀티 레벨 컨버터 (MMC) STATCOM]: 가까운 sinusoidal 출력 전압, 소형 조화 필터를 합성하는 submodules의 수백을 사용합니다. 고전압 전송 애플리케이션에 이상적 (115 kV에서 765 kV).
  • 2단계 또는 3단계 전압 소스 변환기 (VSC): 단순 디자인, 종종 배포 수준 또는 낮 전압 전송 (최대 138 kV)에 사용됩니다.
  • Distribution STATCOM (DSTATCOM): 배포 변전소에서 플리커를 mitigate로 배포한 작은 변형으로 산업 부하의 전력 품질을 향상 시켰습니다.

고 수요 지역의 그리드 안정성 도전

고형 지역 - 전형적으로 도시 중심 또는 산업 복도 - 기존 보상 방법의 기존의 보상 방법의 고유 한 안정성 과제를 해결. 로드 밀도는 공기 조절, 운송 선택 및 제조 공정에 의해 구동되는 빠른 시간 변화와 평방 마일 당 5,000 MW를 초과 할 수 있습니다. 다음 하위 섹션은 기본 문제를 세부합니다.

전압 변동 및 민감하는 힘 불균형

하중의 스템 덴 변화는 대응 전압 복각 또는 swells를 일으키는 원인이 됩니다. 예를 들어, 큰 모터 시작 또는 로 아크는 몇몇 주기를 위한 5~15%에 의하여 전압을 감압할 수 있습니다. 빠른 행동 보상 없이, 이 동요 전파는 네트워크, 잠재적으로 여행 과민한 장비를 통해서 또는 광대한 undervoltage를 일으키는 원인이 됩니다. 전통적인 축전기 은행은 1–3 초를 전환합니다, 처음 transient에 너무 느리게 하는.

장비 스트레스와 감소된 수명

반복된 전압 excursions는 변압기, 차단기 및 케이블 절연제의 노후화를 가속합니다. 현재 변이에서 열 순환은 또한 장비 생활을 단축합니다. 높은 주문한 지역에 있는 실용은 변압기 실패가 ±5%를 초과하는 전압 탈선을 가진 지역에 있는 50% 더 빈번한 것을 보고했습니다. STATCOM는 단단한 밴드 (±1-2%) 내의 전압을, 두드러지게 감소시키고 기계적인 열 긴장을 감소시킵니다.

Renewable Energy Sources의 통합

높은 주문 지역 점점 호스트 분산 된 태양 및 풍력 세대. 이 변환장치 기반 자원 부족 관성 및 비동기 기계의 민감 동력 기능. 클라우드 커버가 큰 태양 농장을 통과 할 때, 출력은 80 %를 떨어 뜨릴 수 있으며, 전압 붕괴를 유발하지 않는 경우. STATCOM은 이러한 램프 중 전압을 지원하기 위해 민감 동력을 주사 할 수 있으며, 더 높은 재생 가능 침투를 가능하게합니다.

구현 사례 연구 : Metropolitan Grid Upgrade

다음 사례 연구는 230kV 변전소에서 100 MVAR STATCOM 설치를 검사합니다. 8 백만명의 메트로폴리탄 지역을 봉사합니다. 이 지역은 여름 피크 시간 동안 달 당 40 전압 sag 사건의 평균을 경험했습니다, 고객 불만 및 장비 손상에 지도했습니다. 엔지니어는 MMC 기반 STATCOM에 substation에 인접한 조밀한 모듈 건물에서 집으로 만들어진 100 MVAR 전기 용량/인덕티브에 평가했습니다.

사이트 선택 및 통합

변전소는 대형 산업용 부하(steel mill, 자동차 조립) 및 주요 주거용 피더에 근접하여 선택되었습니다. 통합 관련:

  • 새로운 230kV 차단기 만 및 커플링 변압기 설치 (230 kV / 48 kV).
  • 기존의 자동변환장치의 tertiary 권선에 STATCOM를 연결.
  • 에너지 관리 시스템(EMS)을 통해 실시간 통신을 허용하는 보호 및 제어 시스템을 업그레이드합니다.
  • 전력 전자를 위한 과다한 냉각 장치 구현.

전체 설치는 14 개월, 최종 타이인에 필요한 최소 정전.

제어 시스템 설계

STATCOM 제어 시스템은 독립적으로 활성 및 민감 전력을 조절하는 d-q 축 참조 프레임을 사용합니다. 전압 조절기 루프는 설정점 (일반적으로 1.0 PU)의 변전소 버스 전압을 유지하기 위해 변전소 인덱스를 조정합니다. 추가 감쇠 컨트롤러는 전력 진동을 카운터에 민감하는 전력을 조절합니다. 시스템은 전압 제어, var 제어 및 전력 인자 제어 모드 사이의 전환 할 수 있습니다.

운영 결과

18개월 이상의 작업이 실질적으로 개선된 데이터:

  • 전압 안정성이 35%에 의해 향상됨: 0.9의 밑에 전압 sags의 수는 달 당 4에서 달 당 40 감소했습니다.
  • 전력 정전이 42%에 의해 감소했습니다: 언더 전압 부하 헛간 사건은 년 당 12에서 7까지 떨어졌다, 그리고 캐스케이드 아웃이 발생하지 않았습니다.
  • Equipment 수명 연장: 변압기 테이퍼 작업은 60% 감소, 스틸 밀은 모터 권선 실패에 25 % 감소를보고.
  • 민감하는 전력 기능: STATCOM는 1 사이클 내에서 모든 이벤트의 98 %에 응답, 효과적으로 번개 파업 동안 일시적인 과전압을 감쇠.

경제 분석은 감소된 정비에서 3.5 년의 급여 기간을 보여주고, 피한 정전 비용 및 산업 고객을 위한 개량한 힘 질을 보여주었습니다.

SVC 대안과 비교

계획 단계 동안 100 MVAR Thyristor-Switched Reactor (TSR) 및 축전기 (TSC) 기반 SVC가 고려되었습니다. SVC는 낮은 자본 비용 (약 20 % 더 적은)을 가지고 있지만 1 사이클 내에서 민감하는 전력의 50 %를 제공 할 수 있습니다. 나머지는 2 ~ 3 사이클을 필요로합니다. STATCOM의 우수한 동적 성능과 작은 발자국 (40% 적은 토지 지역) 궁극적으로 사이트의 공간 제약을받은 결정.

그리드 현대화를위한 Broader Implication

STATCOM 기술은 높은 주문 도시 지역에 제한되지 않습니다. 전세계 유틸리티는 다음과 같습니다.

  • Wind farm integration: Offshore wind parks use large STATCOMs to follow the grid code requirements for reactive power and fault ride-through.
  • Long-street transmission: 로드 센터에 원격 수력과 같은 약한 AC 체계에서 STATCOM는 일시적인 안정성과 전력 전송 능력을 개량합니다.
  • 산업용 전원 품질: 강철 밀, 아크로, 광업 작업 사용 DSTATCOMs를 사용하여 흔들림과 조화를 이루십시오.

IEEE Power & Energy Society] 백서에 따르면, 글로벌 STATCOM 용량은 재생 가능 통합 및 그리드 경화 이니셔티브에 의해 구동되는 2027에 의해 50 GVAR를 초과 할 것으로 예상됩니다.

관련 기사

STATCOM 기술은 높은 주문 영역에서 직면 한 그리드 안정성 문제에 입증 된 확장 가능한 솔루션을 제공합니다. 하위 사이클 반응성 전력 보상을 제공함으로써, STATCOM는 전압 규제를 개선뿐만 아니라 장비 스트레스를 줄이고 아웃도어 주파수를 삭감하고 더 높은 재생 가능 침투를 가능하게합니다. 사례 연구는 단일 100 MVAR 설치가 신뢰성과 경제적 인 수익을 창출 할 수 있다는 것을 보여줍니다. 전기 소비량이 지속적으로 성장하고 그리드가 발전하는 것으로, STATCOM의 주요 공급 업체는 특히 STATCOM의 강력한 부하를 유지하는 데 필요한 모든 중요한 요소가 될 것입니다.