Статический компенсатор реактивной мощности

В электротехнике статический компенсатор реактивной мощности ( СВК ) — совокупность электрических устройств для обеспечения быстродействующей реактивной мощности в высоковольтных сетях передачи электроэнергии . ^[1]^[2] SVC являются частью гибкой системы передачи переменного тока. ^[3]^[4] семейство устройств, регулирующее напряжение, коэффициент мощности, гармоники и стабилизацию системы. Статический компенсатор реактивной мощности не имеет значительных движущихся частей (кроме внутреннего распределительного устройства). До изобретения SVC компенсация коэффициента мощности была прерогативой больших вращающихся машин, таких как синхронные конденсаторы или переключаемые батареи конденсаторов. ^[5]

SVC — это автоматическое устройство согласования импеданса, предназначенное для приближения коэффициента мощности системы к единице . SVC используются в двух основных ситуациях:

Подключается к энергосистеме для регулирования напряжения передачи («трансмиссионный SVC»).
Подключается рядом с крупными промышленными нагрузками для улучшения качества электроэнергии («промышленный SVC»).

В приложениях передачи SVC используется для регулирования напряжения сети. Если реактивная нагрузка энергосистемы является емкостной (ведущей), SVC будет использовать реакторы с тиристорным управлением для потребления реактивной мощности из системы, снижая напряжение в системе. В условиях индуктивности (запаздывания) банки конденсаторов автоматически включаются, обеспечивая тем самым более высокое напряжение системы. Путем подключения реактора с тиристорным управлением, который является плавно регулируемым, вместе со ступенчатой батареей конденсаторов, конечным результатом является плавная регулировка опережающей или запаздывающей мощности.

В промышленных применениях SVC обычно размещают вблизи высоких и быстро меняющихся нагрузок, таких как дуговые печи , где они могут сглаживать мерцание напряжения . ^[1]^[6]

Описание

Принцип

Обычно SVC содержит одну или несколько батарей фиксированных или переключаемых шунтирующих конденсаторов или реакторов , из которых по крайней мере одна группа переключается тиристорами. Элементы, которые могут использоваться для создания SVC, обычно включают:

Реактор с тиристорным управлением (TCR), где реактор может быть с воздушным или железным сердечником.
Конденсатор с тиристорным управлением (TSC)
Гармонический фильтр(ы)
Механически переключаемые конденсаторы или реакторы (включаемые автоматическим выключателем )

Посредством фазовой модуляции, переключаемой тиристорами, реактор можно плавно включать в цепь и таким образом обеспечивать плавную подачу (или поглощение) реактивной мощности в электрическую сеть. ^[2] В этой конфигурации грубая регулировка напряжения обеспечивается конденсаторами; Реактор с тиристорным управлением должен обеспечивать плавность регулирования. Более плавное управление и большую гибкость можно обеспечить за счет переключения конденсаторов с тиристорным управлением. ^[7]

Тиристоры имеют электронное управление. Тиристоры, как и все полупроводники, генерируют тепло, и деионизированная вода . для их охлаждения обычно используется ^[5] Пресечение реактивной нагрузки таким образом приводит к появлению нежелательных гармоник группы мощных фильтров нечетного порядка, поэтому для сглаживания формы сигнала обычно используются . Поскольку сами фильтры являются емкостными, они также экспортируют МВАР в энергосистему.

Более сложные схемы практичны там, где требуется точное регулирование напряжения. Регулирование напряжения осуществляется с помощью регулятора замкнутого контура . ^[7] Дистанционное диспетчерское управление и ручная регулировка уставки напряжения также распространены.

Связь

Обычно статическая компенсация реактивной мощности не выполняется при сетевом напряжении; группа трансформаторов понижает напряжение передачи (например, 230 кВ) до гораздо более низкого уровня (например, 9,0 кВ). ^[5] Это уменьшает размер и количество компонентов, необходимых для SVC, хотя проводники должны быть очень большими, чтобы выдерживать большие токи, связанные с более низким напряжением. В некоторых статических компенсаторах реактивной мощности для промышленного применения, например, в электродуговых печах , где может присутствовать шина среднего напряжения (например, 33 кВ или 34,5 кВ), статический компенсатор реактивной мощности может быть подключен напрямую в целях экономии средств. трансформатора.

Другая распространенная точка подключения SVC находится на третичной обмотке автотрансформаторов, соединенных по схеме Y, используемых для подключения одного напряжения передачи к другому напряжению.

Динамическая природа КВК заключается в использовании тиристоров, включенных последовательно и инверсно-параллельно, образующих «тиристорные вентили». Полупроводники в форме диска, обычно несколько дюймов в диаметре, обычно располагаются внутри «клапанного дома».

Преимущества

Основным преимуществом SVC перед простыми схемами компенсации с механическим переключением является их почти мгновенная реакция на изменения напряжения в системе. ^[7] По этой причине они часто работают близко к нулевой точке, чтобы максимизировать коррекцию реактивной мощности, которую они могут быстро обеспечить при необходимости.

Они, как правило, дешевле, имеют большую производительность, быстрее и надежнее, чем схемы динамической компенсации, такие как синхронные конденсаторы. ^[7] Однако статические компенсаторы реактивной мощности дороже, чем конденсаторы с механическим переключением, поэтому многие системные операторы используют комбинацию двух технологий (иногда в одной установке), используя статический компенсатор реактивной мощности для обеспечения поддержки быстрых изменений и конденсаторы с механическим переключением для обеспечения стационарные ВАР.

См. также

К аналогичным устройствам относятся статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ) и унифицированный регулятор потока мощности (UPFC).

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Де Кок, Ян; Штраус, Кобус (2004). Практическое распределение электроэнергии в промышленности . Эльзевир . стр. 74–75. ISBN 978-0-7506-6396-0 .
^ Jump up to: ^а ^б Деб, Анджан К. (29 июня 2000 г.). Система определения мощности линии электропередачи . ЦРК Пресс . стр. 169–171. ISBN 978-0-8493-1306-6 .
^ Сонг, YH, Джонс, AT Гибкие системы передачи переменного тока. ИЭЭ. ISBN 0-85296-771-3 .
^ Хингорани, Н.Г. и Гюги, Л. Понимание ФАКТОВ — концепции и технологии гибких систем передачи переменного тока. IEEE. ISBN 0-7803-3455-8 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Райан, HM (2001). Проектирование и испытания высокого напряжения . ИЭЭ. стр. 160–161. ISBN 978-0-85296-775-1 .
^ Арриллага, Дж.; Уотсон, Северная Каролина (21 ноября 2003 г.). Гармоники энергосистемы . Уайли. п. 126. ИСБН 978-0-470-85129-6 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Падияр, КР (1998). Анализ субсинхронного резонанса в энергосистемах . Спрингер. стр. 169–177. ISBN 978-0-7923-8319-2 .

^[1]

^ «Руководство по генератору статической переменной мощности» (PDF) . ЮТ Электрик . ЮТ Электрик.

[PPDI-1] Jump up to: ^а ^б Де Кок, Ян; Штраус, Кобус (2004). Практическое распределение электроэнергии в промышленности . Эльзевир . стр. 74–75. ISBN 978-0-7506-6396-0 .

[Deb-2] Jump up to: ^а ^б Деб, Анджан К. (29 июня 2000 г.). Система определения мощности линии электропередачи . ЦРК Пресс . стр. 169–171. ISBN 978-0-8493-1306-6 .

[3] Сонг, YH, Джонс, AT Гибкие системы передачи переменного тока. ИЭЭ. ISBN 0-85296-771-3 .

[4] Хингорани, Н.Г. и Гюги, Л. Понимание ФАКТОВ — концепции и технологии гибких систем передачи переменного тока. IEEE. ISBN 0-7803-3455-8 .

[Ryan-5] Jump up to: ^а ^б ^с Райан, HM (2001). Проектирование и испытания высокого напряжения . ИЭЭ. стр. 160–161. ISBN 978-0-85296-775-1 .

[6] Арриллага, Дж.; Уотсон, Северная Каролина (21 ноября 2003 г.). Гармоники энергосистемы . Уайли. п. 126. ИСБН 978-0-470-85129-6 .

[Padiyar-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Падияр, КР (1998). Анализ субсинхронного резонанса в энергосистемах . Спрингер. стр. 169–177. ISBN 978-0-7923-8319-2 .

[8] «Руководство по генератору статической переменной мощности» (PDF) . ЮТ Электрик . ЮТ Электрик.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[1]