Kuasa reaktif ialah kehilangan teknikal elektrik yang disebabkan oleh proses elektromagnet dalam rangkaian. Kekurangannya menyebabkan peningkatan pemanasan konduktor dan menimbulkan beban yang berlebihan pada rangkaian, akibatnya sumber elektrik beroperasi dalam mod peningkatan. Jika cara pampasan kuasa tidak disediakan, maka sejumlah besar wang perlu dibayar terlebih untuk penggunaan tenaga reaktif daripada rangkaian.

Beban reaktif yang ketara menyebabkan penurunan voltan dalam rangkaian elektrik dan kemerosotan kualiti bekalan kuasa. Di samping itu, talian kuasa dan peralatan pengubah terlebih beban, mengakibatkan peningkatan kos modal untuk pembangunan dan operasi stesen pengagihan kuasa.

Gambaran keseluruhan sejarah penyelesaian untuk pampasan kuasa reaktif dinamik dari permulaan penggunaan arus ulang alik untuk penghantaran kuasa hingga ke hari ini

Penghantaran tenaga elektrik menggunakan arus ulang alik bermula pada akhir abad ke-19, menggantikan sistem arus terus tempatan kecil sedia ada. Apabila sistem kuasa tempatan berkembang untuk menyediakan penghantaran jarak jauh, pelbagai masalah kawalan voltan dan kestabilan timbul, terutamanya berkaitan dengan ketidakseimbangan kuasa reaktif dalam sistem. Untuk mengawal voltan sistem pegun, pampasan kuasa reaktif bertukar (kapasitor shunt dan reaktor shunt) digunakan terutamanya. Kaedah dinamik adalah berdasarkan mesin berputar, seperti pemampas segerak.

Pada pertengahan 60-an abad ke-20, peranti pampasan kuasa reaktif statik pertama muncul, iaitu, reaktor yang dikawal oleh arus terus (injap merkuri) dan peranti yang dikawal oleh thyristor (kapasitor terkawal thyristor, reaktor terkawal thyristor). masa, kerugian yang rendah dan keperluan penyelenggaraan yang lebih rendah telah menghapuskan banyak batasan yang wujud dalam mesin berputar dan peranti dikawal DC. Penilaian kerugian operasi menyebabkan penggunaan loji kuasa reaktif kapasitor statik yang semakin meningkat yang terdiri daripada gabungan cawangan kapasitor dan reaktor terkawal thyristor. Peranti shunt ini, bersama-sama dengan kapasitor siri terkawal thyristor, membentuk asas sistem penghantaran arus ulang-alik yang fleksibel (FACTS). FAKTA membolehkan penggunaan sistem penghantaran yang lebih cekap kerana kawalan dinamik voltan sistem yang lebih baik di satu pihak dan kapasiti penghantaran yang lebih tinggi di pihak yang lain. Sistem penghantaran AC pada masa ini menggunakan unit kapasitor kuasa reaktif statik dengan jumlah kapasiti lebih daripada 100,000 MVA.

Peranti FACTS kini menggunakan elektronik kuasa baharu (GTO, IGCT, IGBT) yang membolehkan penggunaan penukar arus dan voltan memberikan pampasan kuasa reaktif yang pantas. Berdasarkan pembangunan selanjutnya sistem kawalan, penambahbaikan dalam peranti semikonduktor dan teknologi penukar voltan baharu, pampasan kuasa reaktif kini menjadi faktor utama untuk penghantaran kuasa AC yang boleh dipercayai. Artikel ini memberikan gambaran keseluruhan peruntukan dalam bidang sistem penghantaran dari awal aplikasi UKRM pertama hingga situasi semasa. Ia juga membandingkan penyelesaian awal dan peranti moden, menyediakan faktor utama dan peringkat penambahbaikan pemasangan, dan membincangkan kelebihan peranti moden.

Penghantaran kuasa AC bermula pada akhir abad ke-19. Pembangunan telah berkembang daripada tahap voltan rendah dan kawasan terhad kepada jarak jauh, kuasa tinggi dan voltan penghantaran yang sentiasa meningkat. Dalam Rajah. 1 menunjukkan gambaran anggaran peningkatan voltan sistem penghantaran dari tahun ke tahun.

Penjanaan tenaga elektrik dan penggunanya biasanya tidak rapat antara satu sama lain. Bandar besar dan kawasan perindustrian besar sering menerima bekalan elektrik daripada sumber yang terletak pada jarak yang jauh. Komponen dan beban sistem termasuk sumber kuasa reaktif (kapasitor dan induktor) yang mempengaruhi profil voltan grid dan kestabilan sistem. Talian penghantaran sistem voltan tinggi (735 kV) boleh mempunyai sehingga 200 Mvar kuasa kapasitif sepanjang 100 km. Sambungan kabel boleh memberikan lebih banyak kuasa reaktif. Beban besar yang mengandungi relau arka elektrik atau pemacu berkuasa tinggi boleh mempunyai sehingga 100 Mvar kuasa reaktif induktif. Tanpa pampasan kuasa reaktif yang mencukupi, talian penghantaran yang panjang mungkin mengalami keadaan operasi sistem yang kritikal disebabkan oleh turun naik voltan yang teruk dan masalah kestabilan. Masalah ini boleh diselesaikan dengan menggunakan litar pampasan selari dan siri.

Kuasa aktif

Jika beban adalah rintangan semata-mata, tanpa komponen induktif atau kapasitif (kuasa reaktif), seperti pemanas elektrik, voltan dan lengkung arus bersilang dengan paksi koordinat (melepasi sifar) pada satu titik (Rajah 1.1).

Dalam kes ini, voltan dan arus dikatakan "dalam fasa." Titik lengkung kuasa (P) dikira sebagai hasil darab nilai voltan (V) dan arus (I) serta-merta. Keluk ini mempunyai frekuensi 2 kali lebih tinggi daripada frekuensi voltan bekalan dan berada di rantau positif sepenuhnya, kerana hasil darab dua nombor negatif ialah nombor positif, sama seperti, secara semula jadi, hasil darab dua nombor positif.

nasi. 1.1. Voltan, arus dan lengkung kuasa untuk beban rintangan semata-mata (φ = 0°)

Dalam kes ini:

(-V) · (-I) = (+P)

Kuasa aktif atau bersih ditakrifkan sebagai komponen kuasa yang ditukar kepada bentuk lain (cth haba, cahaya, tenaga mekanikal) dan direkodkan oleh meter elektrik. Untuk beban rintangan atau ohmik semata-mata, ia dikira dengan mendarabkan nilai berkesan voltan [V] dan arus [I]:

P (W) = V (V) I (A)

Kuasa aktif dan reaktif

Dalam amalan, bagaimanapun, beban rintangan semata-mata tidak tipikal; biasanya terdapat komponen induktif juga. Ini terpakai kepada semua peranti yang menggunakan elektrik yang prinsip operasinya adalah berdasarkan penggunaan medan magnet, contohnya, motor elektrik, pencekik, transformer. Arus reaktif juga diperlukan untuk menukar proses dalam penukar kuasa. Arus yang digunakan untuk mencipta dan menukar medan magnet tidak hilang, tetapi beredar ke sana ke mari sebagai arus reaktif antara penjana dan pengguna.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.2, lengkung voltan dan arus tidak lagi melalui sifar pada satu titik, tetapi terdapat anjakan fasa. Dengan beban induktif, arus ketinggalan di belakang voltan, dan dengan beban kapasitif, arus mendahului voltan. Apabila mengira nilai kuasa serta-merta menggunakan formula (P) = (V)·(I), nilai negatif kini diperoleh jika salah satu pengganda adalah negatif.

Dalam contoh ini, anjakan fasa ialah φ = 45°. Ini sepadan dengan kos induktifφ = 0.707. Seperti yang kita dapat lihat, sebahagian daripada keluk kuasa berada di kawasan negatif.

Kuasa aktif dalam kes ini ditentukan oleh formula:

P (W) = V (V) I (A) cosφ

Kuasa reaktif

Kuasa reaktif induktif tulen digunakan oleh motor dan transformer yang beroperasi tanpa beban (jika kehilangan kuprum, besi dan, jika ada, kehilangan geseran diabaikan). Mereka boleh dianggap mempunyai kuasa reaktif kapasitif semata-mata kerana mereka mempunyai kerugian yang sangat rendah (kurang daripada 0.05%).

Jika voltan dan arus adalah 90° daripada fasa, satu separuh daripada lengkung kuasa berada di kawasan positif dan separuh lagi berada di kawasan negatif (Rajah 1.3). Kuasa aktif adalah sifar kerana kawasan positif dan negatif mengimbangi antara satu sama lain.

Kuasa reaktif ditakrifkan sebagai kuasa yang beredar di antara penjana dan beban pada frekuensi voltan bekalan untuk memberikan kenaikan dan penurunan medan magnet.

Q (var) = V (B) I (A) sinφ

Kuasa penuh

Nilai kuasa ketara adalah parameter utama apabila memilih parameter nominal rangkaian bekalan kuasa. Penjana, transformer, suis, fius, pemutus litar dan konduktor mesti direka bentuk untuk kapasiti penuh sistem.

Nilai kuasa ketara adalah hasil daripada nilai voltan dan arus tanpa mengambil kira peralihan fasa.

S (W) = V (V) I (A)

Kuasa ketara ditakrifkan sebagai jumlah vektor bagi kuasa aktif dan reaktif.

nasi. 1.4. Segitiga Kapasiti

Faktor kuasa (cosφ dan tgφ)

Parameter yang mudah untuk menentukan komponen aktif dan reaktif kuasa, voltan dan arus ialah kosinus sudut fasa (sudut fasa) antara arus dan voltan. Dalam amalan kejuruteraan elektrik, parameter ini dipanggil "faktor kuasa".

Faktor kuasa (cos) sudut fasa φ pada beban penuh ditandakan pada mesin elektrik.

cosφ = P/S(W) / (VA)

Tangen (tg) sudut fasa φ adalah mudah untuk menyatakan nisbah kuasa reaktif kepada kuasa aktif.

tgφ = Q/P(W) / (VA)

Dua ungkapan berikut menunjukkan hubungan antara kosinus dan tangen sudut fasa φ.

Memandangkan sistem pengagihan elektrik mesti direka bentuk untuk kuasa penuh, usaha dilakukan untuk mengurangkan nilainya. Jika kapasitor dengan saiz yang sesuai dipasang selari dengan pengguna elektrik, arus reaktif beredar di antara kapasitor dan pengguna. Ini bermakna bahawa arus tambahan ini tidak mengalir melalui seluruh rangkaian pengedaran. Jika, dengan cara ini, faktor kuasa perpaduan dicapai, hanya arus aktif yang mengalir melalui sistem pengedaran.

Kuasa reaktif berkompensasi kapasitor QC ialah perbezaan antara kuasa reaktif induktif sebelum pampasan Q1 dan kuasa reaktif selepas pampasan Q2, iaitu

QC (var) = P (W) (tgφ1 – tgφ2)

nasi. 1.5. Segitiga kuasa yang menggambarkan kesan pampasan kuasa reaktif

Keperluan untuk pampasan kuasa reaktif

Arus reaktif yang beredar antara penjana syarikat utiliti dan pengguna ditukarkan kepada tenaga haba dalam sistem pengagihan kuasa, mewujudkan beban tambahan pada penjana, transformer, kabel dan gear suis.

Ini membawa kepada kehilangan kuasa dan penurunan voltan. Jika perkadaran arus reaktif adalah tinggi, keratan rentas konduktor yang ada tidak boleh digunakan sepenuhnya untuk menghantar tenaga berguna; ia mungkin perlu ditingkatkan dengan sewajarnya.

Dari perspektif syarikat utiliti, faktor kuasa yang rendah mengakibatkan peningkatan kos pelaburan dan penyelenggaraan, dan kos tambahan ini diserahkan kepada mereka yang bertanggungjawab untuk mereka, iaitu, pelanggan faktor kuasa rendah. Oleh itu, sebagai tambahan kepada meter tenaga aktif, meter tenaga reaktif dipasang.

nasi. 1.6. Kuasa aktif dan reaktif dalam sistem pengagihan elektrik tanpa pampasan kuasa reaktif

nasi. 1.7. Kuasa aktif dan reaktif dalam sistem pengagihan elektrik dengan pampasan kuasa reaktif

Faedah pampasan kuasa reaktif

• Penggunaan yang berkesan:
  • penjana (syarikat bekalan kuasa);
  • transformer;
  • rangkaian kabel;
  • peranti pengedaran.
• Mengurangkan kerugian
• Kurang penurunan voltan

Akibatnya - kos elektrik yang lebih rendah!

Faedah menggunakan pemasangan pampasan kuasa reaktif

Sebilangan besar pengguna elektrik sentiasa memuatkan rangkaian dengan komponen reaktif penggunaan kuasa, dan beban ini sentiasa meningkat. Pengenalan peranti pampasan kuasa reaktif memungkinkan untuk meningkatkan kebolehpercayaan rangkaian bekalan kuasa dan meningkatkan daya pengeluaran sistem kuasa.

Di antara beberapa kelebihan daripada penggunaan peranti pampasan kuasa reaktif, lima yang utama boleh dikenal pasti:

• Penjimatan tenaga

Pengenalan peranti pampasan kuasa reaktif memberikan kesan ekonomi yang ketara. Pengurangan penggunaan tenaga boleh sehingga 40-50% daripada jumlah keseluruhan. Dengan volum sedemikian, tempoh bayaran balik untuk sistem pampasan kuasa adalah tidak lebih daripada satu tahun.

• Meningkatkan hayat perkhidmatan peralatan

Pampasan bermakna meningkatkan hayat perkhidmatan pengubah kuasa, kerana penggunaannya mengurangkan beban pada peralatan. Penggunaan tetapan pampasan juga mengurangkan beban pada talian penghantaran dan pemanasan wayar, yang membolehkan penggunaan konduktor pembawa arus keratan rentas yang lebih kecil.

• Menjimatkan kos untuk memasang rangkaian bekalan elektrik

Pada peringkat reka bentuk dan pembinaan bangunan baru, pemasangan sistem pampasan kuasa reaktif membolehkan penjimatan yang ketara pada susunan rangkaian pengedaran elektrik.

• Meningkatkan kualiti bekalan tenaga

Penggunaan cara pampasan kuasa reaktif memungkinkan untuk menyekat hingar rangkaian, mengelakkan penurunan voltan dalam dan meminimumkan asimetri fasa. Di samping itu, sistem pampasan yang termasuk dalam penapis pasif boleh mengurangkan tahap harmonik yang lebih tinggi.

• Tiada denda

Peranti pampasan kuasa reaktif membolehkan anda mengelakkan penalti daripada pembekal elektrik untuk penunjuk faktor kuasa yang semakin merosot.

Pampasan kuasa reaktif melintang

Pada masa ini, unit kapasitor tersuis digunakan untuk pampasan kuasa reaktif melintang dan unit kapasitor dengan kawalan berterusan. Kuasa kapasitif talian penghantaran atau rangkaian kabel sebahagiannya dikompensasikan oleh shunt selari reaktor yang disambungkan ke talian, beban induktif diberi pampasan oleh kapasitor shunt. Reaktor talian disambungkan secara kekal ke talian penghantaran untuk memberikan pampasan berterusan dalam julat operasi yang luas. Kapasitor Shunt biasanya berperingkat untuk mengimbangi beban perantaraan. Kawalan berterusan kuasa reaktif sebelum ini hanya boleh dilakukan dengan mengawal pengujaan penjana atau unit kapasitor segerak khas. Peranti pampasan statik pertama dibina berdasarkan reaktor tepu, yang seterusnya adalah pemasangan thyristor. Asas peranti pampasan kuasa reaktif baru-baru ini ialah penukar voltan, mula-mula menggunakan thyristor mati (GTO) dan kini transistor bipolar get terlindung (IGBT).

A. Pemampas segerak

Kelakuan pemampas segerak ditentukan oleh pengaruh MMF pengujaan pada kuasa reaktif. Dalam sesetengah kes, untuk menjimatkan wang, penjana lama yang dikeluarkan dari turbin digunakan untuk mengawal kuasa reaktif. Pemampas segerak yang baru dihasilkan telah digunakan di lokasi tertentu dalam sistem untuk menambah baik profil voltan dan meningkatkan kapasiti litar pintas, terutamanya pada titik sambungan pautan DC voltan tinggi. Masa tindak balas mesin telah dipertingkatkan dengan pengenalan sistem pengujaan terkawal thyristor. Dalam Rajah. Rajah 2 menunjukkan gambar rajah menyambungkan pemampas segerak kepada sistem voltan tinggi.

Dalam Rajah. Rajah 3 menunjukkan ciri pengendalian voltan arus. Kecerunan ciri bergantung pada tindak balas motor dan pengubah sesalurnya. Menukar voltan rujukan menyebabkan pemampas segerak beroperasi dalam mod terlalu teruja atau kurang teruja, iaitu, ia menghantar (seperti kapasiti) atau menyerap (seperti induktansi) kuasa reaktif. Ia bertindak balas sendiri, iaitu, tanpa input kawalan, dan memastikan voltan dikekalkan di luar ciri operasi dalam keadaan mantap di bawah keadaan sementara.

B. Pemampas statik berdasarkan reaktor boleh tepu

Pemampas statik pertama ini dibina daripada komponen statik (pegun), iaitu kapasitor dan reaktor. Reaktor beroperasi di kawasan tepu, mengehadkan perubahan voltan. Dalam Rajah. Rajah 4 menunjukkan struktur pemampas tersebut dan ciri prestasinya.

Reaktor boleh tepu (SR) biasanya dilakukan pada teras magnet keluli 9-rod untuk meneutralkan harmonik tertib ketiga. Kecerunan ciri SR dikurangkan oleh kapasitor Cs yang disambungkan secara bersiri. Kapasitor shunt Cp disambungkan selari dengannya, yang memastikan sifat kapasitif peranti. Di sebelah kanan Rajah. Rajah 4 menunjukkan ciri setiap komponen (SR, Cs dan Cp), jumlah ciri SR dan Cs (SR+Cs) dan ciri akhir SR+Cs+Cp selepas menyambung Cp secara selari. Pemampas statik tepu pada dasarnya bertindak balas terhadap perubahan dalam voltan sistem. Voltan rujukan dilaraskan menggunakan suis paip pengubah sesalur. Penapis snubber disambungkan selari dengan kapasitor Cs untuk menghapuskan kemungkinan feroresonans bersama-sama dengan perlindungan overvoltage kapasitor. Julat operasi keseluruhan boleh ditetapkan dengan menukar kapasitor shunt secara berperingkat. Pemampas statik beroperasi secara normal di bawah keadaan voltan sistem simetri.

C. Pemampas kuasa reaktif statik

Unit kapasitor statik terdiri daripada komponen statik (aruh dan kapasitor), dengan kawalan kelajuan tinggi menggunakan peranti semikonduktor (thyristor). Kelebihan pemampas statik berbanding pemampas segerak ialah keperluan penyelenggaraan yang lebih rendah (tiada bahagian bergerak), kawalan tiga fasa atau fasa tunggal yang mudah, pilihan kawalan pilihan lain dan kos yang lebih rendah untuk penarafan yang sama. Dalam Rajah. Rajah 5 menunjukkan peranti pemampas statik biasa.

Kuasa kapasitif yang diperlukan untuk sistem boleh dipasang di cawangan kapasitif, yang boleh disambungkan secara tetap ke bas voltan rendah atau ditukar menggunakan injap thyristor (kapasitor bertukar thyristor). Cawangan tetap biasanya dikonfigurasikan menggunakan reaktor siri untuk menapis harmonik. Kuasa induktif dipasang dalam fasa tunggal atau gabungan reaktor tiga fasa, yang dikawal secara berterusan menggunakan injap thyristor. Cawangan disambungkan ke sistem voltan tinggi melalui pengubah khas. Transformer menukar voltan sistem ke tahap yang optimum untuk thyristor beroperasi.

Cawangan reaktor terkawal thyristor (TCR).

Cawangan reaktor terkawal thyristor mengandungi reaktor yang dikawal mengikut sudut menggunakan suis thyristor. Tiga cabang fasa tunggal disambungkan dalam segi tiga untuk mengurangkan penjanaan harmonik dalam gandaan tiga semasa operasi simetri.

Thyristor menukar cawangan kapasitor (TSC).

Cawangan kapasitor suis thyristor mengandungi kapasitor dan reaktor pengehad arus dan ditukar menggunakan suis thyristor. Cawangan boleh disambungkan dengan segitiga atau bintang. Apabila disambungkan oleh bintang, satu kunci menjadi berlebihan dan mungkin tidak diambil kira dalam salah satu daripada tiga fasa. Apabila menggunakan thyristor dengan penarafan semasa yang sama seperti untuk TCR, penarafan cawangan akan menjadi lebih rendah.

Thyristor

Perkembangan teknologi thyristor kuasa tinggi telah mencipta asas untuk penggunaan peranti elektronik berkuasa tinggi dalam sistem kuasa.

Proses menambah baik thyristor (lihat Rajah 6) bermula pada tahun 70-an. Kapasiti pembawa arus thyristor berkuasa tinggi meningkat secara berperingkat daripada 800 A (rms) kepada 4000 A (eff.) apabila menggunakan substrat silikon dengan diameter 40 hingga 125 mm. Pada masa yang sama, voltan terbalik maksimum yang dibenarkan meningkat daripada 1.6 kepada 8 (10) kV. Peringkat seterusnya peningkatan arus penarafan thyristor dijangka dari 2009.

Konfigurasi Pemeluwap Statik

Pada mulanya, dalam pemasangan kapasitor statik, untuk memadankan keadaan operasi pelbagai litar yang dikawal oleh thyristor, ia dipasang secara selari. Sambungan siri thyristor ditentukan oleh voltan bas voltan rendah (biasanya sehingga 36 kV). Sambungan 12 nadi digunakan untuk memisahkan cawangan terkawal thyristor dan mengurangkan arus litar pintas setiap pintu, serta untuk mengelakkan herotan harmonik 6 nadi dalam sistem. Dalam Rajah. Rajah 7 menunjukkan pemampas faktor kuasa statik biasa dalam sambungan 12 nadi hanya menggunakan satu kaki TCR dan kaki kemuatan tetap (FC).

Konfigurasi TCR/TSC

Konfigurasi pemampas statik telah berubah dari semasa ke semasa kerana penarafan semasa telah meningkat dan disebabkan oleh kehilangan, jejak dan faktor mudah alih yang dibincangkan di bawah.

Kerugian

Kerugian dalam pemampas statik dengan konfigurasi TCR/FC ditunjukkan dalam Rajah 8. Nilai kehilangan tidak termasuk beban, kerugian transformer, reaktor dikawal thyristor dan kerugian reaktor penapis, kehilangan dielektrik kapasitor, kerugian dalam suis, kedua-dua dalam mod pegun dan semasa pensuisan, kerugian dalam peralatan penyejukan (transformer dan injap) dan dalam peralatan tambahan .

Purata kerugian operasi dalam pemampas statik dengan konfigurasi TCR/FC ialah kira-kira 0.5 - 0.7% daripada kuasa kapasitif terkadar. Dalam Rajah. Rajah 9 menunjukkan graf kerugian operasi pemasangan dengan konfigurasi TCR/TSC/FC.

Nilai purata kerugian operasi dalam pemampas statik konfigurasi TCR/TSC/FC ialah kira-kira 0.5 - 0.7% daripada kuasa kapasitif terkadar pemampas. Kos konfigurasi pemampas TCR/TSC/FC adalah lebih tinggi daripada konfigurasi TCR/FC disebabkan oleh kos tambahan bagi kapasitor bertukar thyristor. Oleh kerana pemampas statik mesti beroperasi pada kebanyakan masa pada keluaran sifar untuk bersedia untuk mengekalkan voltan dengan cepat semasa keabnormalan sistem, kos kerugian mesti ditentukan di kawasan operasi.

Metodologi penilaian berikut adalah mungkin:

Pveval = Pv1 x t1 + Pv2 x t2 + … + Pvn x tn, di mana
Pveval – nilai jumlah kerugian operasi,
Pv1, 2, n – kerugian purata dalam julat operasi 1, 2, n untuk tempoh operasi t1, t2, tn.

Jumlah masa operasi adalah sehingga 8760 jam setahun. Kos kerugian ditentukan dengan mendarabkan Pveval dengan kos kerugian tertentu ($/kW) untuk pengguna, yang nilainya bergantung kepada pembekal elektrik dari 1500 hingga 8000 $/kW.

Jumlah kos pampasan kuasa reaktif terdiri daripada kos pelaburan (komponen, pemasangan) dan kos kerugian. Penyelesaian pemampas statik TCR/TSC/FC mungkin lebih menjimatkan daripada penyelesaian TCR/FC yang lebih mudah. Pemasangan terbaru pemampas faktor kuasa statik kebanyakannya adalah konfigurasi TCR/TSC/FC.

Jejak kaki

Walaupun konfigurasi TCR/TSC/FC memerlukan lebih banyak ruang kerana ia mempunyai lebih banyak cawangan, keperluan ruang boleh dikurangkan lebih daripada 50% (pada masa ini turun kepada 8 m2/Mvar) berbanding reka bentuk terdahulu. Keperluan ruang juga boleh digunakan sebagai kriteria penilaian.

mobiliti

Proses liberalisasi dan penswastaan ​​boleh membawa kepada perubahan dalam aliran dalam beberapa sistem voltan tinggi dalam tempoh masa yang singkat. Beberapa unit kapasitor kuasa reaktif yang dipasang sebelum ini mungkin tidak lagi berkesan di lokasi tertentu dan mungkin perlu dipasang pada titik lain dalam sistem. Keupayaan untuk memindahkan pemasangan juga boleh digunakan sebagai kriteria apabila menganggarkan kos keseluruhan.

Peralihan daripada kawalan analog kepada digital

Dari masa ke masa, telah berlaku peralihan daripada sistem kawalan dan perlindungan analog semata-mata kepada sistem digital. Kelebihan sistem digital ialah ketiadaan parameterisasi dan hanyut isyarat, kawalan perisian ke atas fungsi, konfigurasi grafik, diagnosis kendiri dan pembinaan modular. Sistem kawalan moden untuk unit pemeluwap mempunyai pelbagai fungsi dan membenarkan penyepaduan lengkap ke dalam sistem. Dalam Rajah. 10 menunjukkan gambar rajah unit kawalan termasuk pelbagai fungsi kawalan dan gelung maklum balas tertutup.

Bahagian litar yang diserlahkan dalam rajah menunjukkan laluan isyarat kawalan voltan. Isyarat kawalan voltan boleh dimodulasi dengan isyarat kawalan berkelajuan tinggi untuk menekan hayunan kuasa (POD) sekiranya berlaku masalah kestabilan yang teruk selepas kegagalan sistem. Tindakan perlahan laluan kawalan kuasa reaktif membantu unit kapasitor statik untuk beroperasi dari titik operasi optimum yang diberikan, contohnya 0 Mvar. Dari titik operasi optimum ini, unit kapasitor akan dapat membekalkan atau menyerap kuasa reaktif dengan cepat semasa keadaan operasi sistem kritikal.

D. Penukar voltan

Idea menggunakan penukar ubah sendiri untuk pampasan statik kuasa reaktif telah dibincangkan untuk masa yang lama sebelum penciptaan pada tahun 70-an abad ke-20 reka bentuk pertama berdasarkan thyristor dengan litar khas untuk mempercepatkan pensuisan. Pada dasarnya, penukar dengan voltan atau arus tetap tetap boleh digunakan. Walau bagaimanapun, dengan sokongan industri lain seperti sistem pemacu elektrik, pelbagai jenis peranti semikonduktor dengan pemadaman terkawal dan voltan terbalik maksimum penuh telah tersedia. Sampel percubaan pertama pemampas statik STATCOM berdasarkan penukar voltan menggunakan thyristor berpagar (GTO).

Dalam rajah vektor, dalam Rajah. 11 menunjukkan sifat kapasitif operasi. Fasa dan amplitud arus boleh dilaraskan dengan menukar VVSC. Untuk VN voltan sistem tertentu, voltan penukar VVSC dilaraskan untuk mendapatkan arus IN, yang mungkin berada dalam kawasan yang ditetapkan "arus penukar maksimum". Jika kita mengabaikan kerugian, kita boleh menganggap bahawa arus membawa voltan atau ketinggalan voltan sebanyak 90°. Nilai arus maksimum adalah simetri apabila fasa mendahului atau ketinggalan. Dalam pelbagai perubahan voltan sistem, arus boleh kekal tidak berubah. Fungsi ini ditunjukkan secara grafik dalam Rajah. 12, yang membandingkan ciri voltan semasa STATCOM dan unit kapasitor statik. Di bawah keadaan voltan rendah, STATCOM boleh memberikan lebih kuasa daripada SCRM, dan dalam keadaan lebihan voltan, kuasa keluaran maksimum STATCOM adalah kurang.

Pembangunan teknologi penukar voltan untuk pampasan kuasa reaktif bertujuan untuk tugas-tugas berikut: meningkatkan penyelenggaraan operasi sistem sekiranya berlaku penurunan voltan, meningkatkan kelajuan tindak balas apabila mengimbangi kelipan, mencipta reka bentuk yang lebih padat dan mudah alih, mengurangkan mutu bersama. pengaruh harmonik dengan sistem bekalan kuasa. Pada masa ini, banyak penyelesaian teknikal dicadangkan, yang bermuara kepada konsep penukar berbilang penukaran, penukar PWM voltan tinggi atau penukar berbilang peringkat. Sebab keadaan semasa dan prospek boleh dilihat dari sejarah pembangunan. Dalam penukar voltan pertama, bilangan thyristor turn-off yang disambungkan secara siri dihadkan terutamanya oleh fakta bahawa adalah mustahil untuk memastikan pengagihan voltan seragam antara thyristor individu. Ini mengakibatkan kuasa keluaran penukar tunggal menjadi rendah. Juga, kehilangan pensuisan yang tinggi menghalang penggunaan modulasi lebar nadi (PWM) yang berkesan untuk menghasilkan bentuk gelombang arus sinusoidal. Had ini pertama kali diatasi dengan menggabungkan berbilang penukar menggunakan penindasan harmonik menggunakan litar magnet.

Kemudian, peranti semikonduktor dengan keupayaan pensuisan yang lebih baik muncul. Dengan pengenalan thyristor suis pintu (IGCT), penukar kuasa tinggi dengan penarafan kuasa sehingga 10 MVA telah dicipta. Menggunakan transistor bipolar dc bertebat voltan tinggi (IGBT), injap 300 kV dicipta, membolehkan pelaksanaan penukar tunggal dalam julat 100 MVA.

Dalam penukar IGBT, arus sinusoidal keluaran dijana menggunakan PWM dengan frekuensi pensuisan yang tinggi (dalam julat kilohertz). Sebagai tambahan kepada fakta bahawa frekuensi pensuisan yang tinggi membawa kepada kehilangan penukar yang ketara, kehadiran tepi dv/dt voltan tinggi yang curam memerlukan penggunaan peralatan khas untuk mencegah pendedahan frekuensi tinggi dan mengambil langkah untuk mengehadkan gangguan elektromagnet.

Dengan peningkatan selanjutnya dalam bekalan semikonduktor kuasa tinggi dan sistem kawalan yang cekap, masalah yang berkaitan dengan frekuensi pensuisan tinggi injap voltan tinggi kini sedang diatasi. Sistem penukaran yang muncul baru-baru ini adalah reka bentuk modular dan menjana voltan keluaran AC yang hampir dengan sinusoidal dengan sejumlah besar aras voltan (penukar berbilang peringkat).

Dalam Rajah. Rajah 13 menunjukkan konfigurasi penukar fasa tunggal yang digunakan untuk pampasan kuasa reaktif. Tiga peranti sedemikian boleh disambungkan dalam segi tiga. Voltan dan arus penukar berbilang peringkat adalah serupa dengan pemampas segerak, tetapi penukar berbilang peringkat mempunyai masa tindak balas yang lebih cepat. Disebabkan oleh pengurangan gangguan bersama harmonik dengan sistem yang disambungkan, penukar berbilang peringkat pada penukar voltan mempunyai komponen yang lebih sedikit daripada jenis pemampas statik lain dan lebih mudah untuk disepadukan ke dalam sistem bekalan kuasa. Kehilangan tenaga penukar berbilang peringkat adalah jauh lebih sedikit berbanding dengan penukar jenis lain, tetapi masih lebih tinggi daripada pemampas thyristor.

Hari ini, jumlah kapasiti pemampas statik yang dipasang adalah kira-kira 110,000 Mvar, yang mana kuasa penukar voltan yang digunakan untuk sistem penghantaran mencapai kira-kira 4000 Mvar.

Pampasan kuasa reaktif membujur

Atas sebab ekonomi, loji janakuasa tidak dibina berdekatan dengan beban, bermakna tenaga yang dijana mesti diangkut dalam jarak yang jauh. Dalam Rajah. Rajah 14 menunjukkan pergantungan voltan pada hujung talian 345 kV pada kuasa aktif yang dihantar untuk tiga panjang talian (100, 200 dan 300 km). Kapasiti semula jadi talian ini ialah 410 MW.

Semakin panjang talian, semakin rendah kuasa dihantar maksimum. Panjang elektrik talian boleh ditingkatkan dengan memasang kapasitor siri. Prinsip ini sebelum ini digunakan untuk mengimbangi galangan transformer untuk meningkatkan prestasi voltan untuk perubahan besar dalam beban yang disambungkan pada bahagian voltan rendah.

A. Kapasitor siri tetap

Kapasitor siri boleh dipasang pada kedua-dua hujung talian atau pada titik tengah. Tumpuan adalah pada profil voltan di sepanjang talian semasa penghantaran kuasa. Tahap pampasan biasanya tidak melebihi 70% daripada galangan talian. Kapasitor siri tetap boleh dipasang sebagai unit utama tunggal atau dalam sub-unit untuk membolehkan penyesuaian langkah demi langkah bagi tahap pampasan agar sesuai dengan keadaan operasi sistem yang berbeza.

B. Kapasitor siri terkawal Thyristor

Dalam sesetengah aplikasi, sebahagian daripada kapasitor siri tetap boleh ditambah dengan reaktor selari terkawal thyristor, yang membenarkan kawalan tanpa langkah dalam julat sudut kawalan tertentu. Dalam Rajah. Rajah 15 menunjukkan susunan dengan kapasitor siri terkawal thyristor dan kemungkinan kelakuan kawalan impedansnya.

Kapasitor siri terkawal Thyristor mempunyai julat kendalian sudut kawalan terhad kira-kira 150° hingga 180°. Tempoh operasi dalam julat induktif adalah mustahil kerana arus thyristor yang terlalu tinggi. Hanya operasi dalam mod pengaliran penuh reaktor terkawal thyristor dibenarkan.

C. Penukar voltan

Unit STATCOM dengan penukar voltan dipasang secara bersiri dalam talian membentuk pengawal aliran kuasa bersatu. Di loji lain, konfigurasi penukar voltan bersambung siri tersebut dipasang untuk tujuan pengagihan kuasa atau aliran beban antara garisan selari (kompensator statik boleh tukar). Kelebihan memasang pampasan kuasa reaktif siri dengan penukar voltan adalah kemungkinan kawalan di kawasan induktif.

Mari kita ringkaskan

Pampasan kuasa reaktif dinamik yang dikawal oleh elektronik kuasa memberikan prestasi sistem penghantaran yang lebih baik dan kini merupakan cara yang mantap untuk pampasan kuasa reaktif antara peranti lain.

Pelbagai jenis teknologi FACTS menyediakan penyelesaian yang boleh dipercayai untuk kebanyakan keperluan penghantaran kuasa sedia ada dan yang baru muncul.

Gabungan peranti pampasan tersuis dinamik dan konvensional selalunya menghasilkan penyelesaian kos efektif untuk operasi keadaan mantap dan sementara dalam sistem elektrik. FAKTA berdasarkan penukar voltan akan digunakan dengan lebih meluas, terutamanya dalam julat kuasa rendah dan sederhana.

Dalam masa terdekat, lebih banyak unit pampasan kuasa reaktif kapasitor mungkin diperlukan untuk mengatasi had semasa sistem penghantaran, yang dilihat sebagai cara penting untuk meningkatkan kestabilan sistem dan melindungi daripada gangguan bekalan elektrik.

Analitis - Rangkaian elektrik

Apakah peranan peranti pampasan kuasa reaktif terkawal jenis STATCOM, siapa yang menghasilkannya dan di mana ia digunakan?

FAKTA Ahli Keluarga

Menurut pakar, kaitan penggunaan peranti pampasan kuasa reaktif dalam sektor tenaga adalah jelas, dan peranan tinggi pemasangan ini telah berulang kali terbukti. Semua peranti pampasan kuasa reaktif boleh dikelaskan kepada statik dan dinamik: statik termasuk kapasitor tunggal, bank kapasitor statik (SCB), penapis harmonik; kepada peranti dinamik - dikawal, boleh laras termasuk dalam konsep FAKTA (Sistem Transmisi AC Fleksibel) - sistem kawalan fleksibel untuk penghantaran elektrik arus ulang-alik.

"FAKTA membolehkan anda memantau ciri-ciri serta-merta pertukaran tenaga dan mencipta satu atau satu lagi mod pampasan," kata Alexander Ilyin, pengurus wilayah kumpulan peranti pensuisan voltan tinggi di ABB. — Ini termasuk pemampas tak segerak (AK), peranti pampasan longitudinal terkawal (UPC), pemampas thyristor statik (STK) dan peranti jenis STATKOM, yang berbeza daripada STC klasik kerana ia dikawal oleh IGBT, iaitu transistor bipolar dengan pintu bertebat, dan bukan IGCT - dikawal oleh thyristor. Penggunaan IGBT memungkinkan untuk mengurangkan kuasa reaktif yang dipasang pada pemasangan sebanyak kira-kira separuh, dan masa tindak balas sistem, yang seterusnya membolehkan pemasangan sedemikian untuk memerangi apa yang dipanggil "kesan kelipan" (penyimpangan dan turun naik yang tidak normal. dalam frekuensi rangkaian dan voltan - Ed.) "

Hari ini, minat dalam sistem FACTS dan, khususnya, dalam STATCOM dikaitkan dengan intelektualisasi beransur-ansur sistem kuasa. Dalam rangkaian adaptif aktif, atau "pintar", ciri-ciri FAKTA seperti julat pengendalian yang luas bagi peraturan dan prestasi tinggi menjadi permintaan terutamanya. Pakar industri percaya bahawa penggunaan peranti pampasan kuasa reaktif dinamik boleh membantu menyelesaikan masalah mendesak seperti kapasiti talian yang tidak mencukupi, kebolehkawalan rangkaian yang lemah, pengagihan aliran kuasa yang tidak optimum di sepanjang talian selari, dsb.

ABB STK dalam Magnitogorsk di MMK, 35 kV, 0/180 Mvar (foto ihsan ABB)

“Keperluan untuk operasi rangkaian yang cekap semakin meningkat hari ini, manakala peningkatan kuasa sudah terhad, dan penghantaran jauh kuasa reaktif tidak realistik - pampasan tempatan diperlukan,” kata Shen Fei, Ph.D., Pengarah Pusat Pembangunan STATCOM, Sieyuan Electric Co. (China). “Selalunya sumber penjanaan terletak jauh dari pusat beban, penghantaran jauh elektrik memerlukan penyelesaian yang menjamin kestabilan voltan dan kawalan melalui pampasan kuasa reaktif.

Dalam rangkaian pengedaran, terdapat sejumlah besar beban induktif, yang menggunakan kuasa reaktif yang besar dan memerlukan peningkatan dalam kerugian dalam sistem pengedaran; Pengguna rangkaian pengedaran sering menghadapi beban bukan linear dan beban gelombang, yang bukan sahaja membawa kepada undercompensation atau overcompensation kuasa reaktif dan peningkatan seterusnya dalam kerugian akibat arus kuasa reaktif, tetapi juga mewujudkan turun naik voltan yang sepadan, menjejaskan keselamatan semua pengguna yang disambungkan. kepada rangkaian yang diberikan. Teknologi pampasan kuasa reaktif dinamik berasaskan IGBT direka untuk memenuhi permintaan pengguna yang semakin meningkat untuk kualiti kuasa, walaupun terdapat masalah yang sedia ada."

Walau bagaimanapun, STATCOM menarik dari sudut pandangan bukan sahaja AC, tetapi juga sistem DC. Hari ini, dalam Sistem Tenaga Bersepadu Rusia, STATCOM sedang dilaksanakan terutamanya untuk mencipta sisipan DC. Kami akan bercakap lebih lanjut mengenai perkara ini kemudian.

STATCOM atau STK?

Sejumlah penerbitan menyatakan bahawa hari ini STATCOM ialah peranti pampasan kuasa reaktif yang paling canggih, sejenis kemuncak evolusi. Kelebihannya termasuk serba boleh, prestasi tinggi, kandungan rendah harmonik yang lebih tinggi, dan dimensi kecil, yang memungkinkan untuk mengurangkan ruang yang diduduki sehingga dua kali ganda berbanding STC.

STATKOM menunjukkan kebarangkalian yang jauh lebih rendah untuk berlakunya fenomena resonans, dan apabila voltan berkurangan, ia beralih kepada mod sumber arus malar, memberikan voltan keluaran malar, tidak seperti sistem STC. Selain itu, kelebihan STATCOM termasuk keupayaan untuk mengekalkan arus keluaran kapasitif terkadar pada voltan sistem yang rendah, yang seterusnya, memberikan kestabilan penghantaran dinamik yang lebih tinggi berbanding dengan STK.

Walaupun banyak kelebihannya, yang pertama kali dilaporkan pada akhir 1990-an, masih terlalu awal untuk mengatakan bahawa STATCOM telah tersebar luas. Kemungkinan besar, sebab untuk ini adalah kos peranti yang tinggi. Lebih-lebih lagi, untuk beberapa aplikasi, tidak ada keperluan mendesak untuknya. Terdapat pendapat bahawa penggunaan STATCOM dan bukannya STC dalam rangkaian elektrik tidak begitu relevan dengan pelaksanaannya dalam rangkaian beban berubah-ubah mendadak perusahaan perindustrian, sebagai contoh, perusahaan metalurgi.

"Kebanyakan keperluan sistem tenaga Rusia tidak memerlukan penggunaan STATCOM, kerana masa tindak balas pemasangan STC cukup mencukupi untuk menyelesaikan masalah tenaga," kata Alexander Ilyin. — STC berkualiti tinggi mampu memastikan keseimbangan kuasa antara dua sistem kuasa, kawalan paras voltan dan penstabilan, meningkatkan kualiti elektrik, meningkatkan kebolehpercayaan sistem, mengurangkan kerugian, dsb. Peralatan sedemikian boleh digunakan dalam hampir mana-mana sektor tenaga: sama ada elektrik pengangkutan kereta api, kilang dengan beban berubah-ubah mendadak atau pengeluaran minyak. STATCOM ialah versi yang lebih mahal, dan ia benar-benar diperlukan apabila tugasnya adalah untuk memerangi kesan kelipan yang ketara, tetapi keperluan sedemikian amat jarang berlaku dalam pertandingan. STATCOM juga relevan jika perlu untuk mengurangkan kawasan pemasangan.”

STATCOM di pasaran Rusia

Kerumitan peralatan dan kekurangan pasaran yang luas menjejaskan bilangan pemain pasaran, namun beberapa syarikat sedang mengusahakan topik STATCOM di Rusia. Ini adalah pengeluar antarabangsa yang besar - ABB, Siemens, Alstom. Asia, khususnya syarikat China sedang membuat percubaan untuk memasuki pasaran Rusia, yang paling terkenal ialah Hitachi. Nasib baik, terdapat juga syarikat Rusia yang menawarkan STATCOM. Dalam sesetengah kes, pengeluar domestik menggunakan peralatan daripada pembekal asing, menambahnya dengan perisian mereka sendiri.

Sampel perintis pertama peranti domestik dengan kapasiti 50 Mvar telah dibangunkan oleh Pusat Saintifik dan Teknikal OJSC Industri Tenaga Elektrik FGC UES bersama NPC Enercom-Service LLC. Peranti ini difikirkan sebagai elemen asas untuk mencipta pampasan kuasa reaktif yang inovatif dan sistem kawalan aliran kuasa, termasuk talian kuasa moden dan sisipan DC. Menurut pemaju, STATCOM domestik berbeza daripada analog asingnya kerana ia hanya menggunakan injap transistor. Pendekatan ini mewujudkan kemungkinan pengurusan yang lebih fleksibel dan pengurangan kerugian tambahan.

STC di Neftedobyche, Greece, 135 kV, -8/+36 Mvar (foto ihsan ABB)

Sampel perintis peranti bertujuan untuk pemasangan di pencawang Vyborgskaya 330/400 kV untuk meningkatkan kebolehpercayaan sisipan DC yang bertujuan untuk mengeksport elektrik ke Finland.

Satu lagi sisipan DC sedang dibuat di Wilayah Trans-Baikal di pencawang Mogocha 220 kV untuk sambungan tidak segerak sistem kuasa Siberia dan Timur, yang kini beroperasi secara berasingan. STATCOM dibekalkan di sini oleh NPC Enercom-Service LLC. Peralatan dari pengeluar ini juga dipasang di tapak lain, khususnya semasa reka bentuk talian atas 500 kV Ust Kut - Nizhneangarskaya dengan pencawang Nizhneangarskaya 500 kV.

"Apabila melakukan pengiraan mod elektrik dan kestabilan sistem kuasa, kami berulang kali mengambil kira sisipan arus terus, termasuk sisipan arus terus dengan kapasiti 200 MW untuk mencipta sambungan tak segerak sistem kuasa Siberia dan Timur, yang dibuat pada asas STATCOM, dibangunkan oleh NPC Enercom-Service LLC," lapor Alexey Zhidkov, ketua jurutera Institut Reka Bentuk Sistem Tenaga Siberia bagi Jabatan Rangkaian Elektrik Siberia ENTC CJSC

Satu lagi pengeluar Rusia, ZAO Nidek ASI VEI, menawarkan dua jenis STATCOM. Yang pertama ialah D-STATCOM peringkat tunggal dengan sambungan ke bas 6-10 kV melalui pengubah injak turun. Ia direka untuk meningkatkan kualiti kuasa, pengimbangan beban dan pampasan kuasa reaktif dalam rangkaian pengedaran perusahaan perindustrian. Jenis kedua ialah STATCOM tanpa pengubah pelbagai peringkat, disambungkan terus ke bas voltan sederhana 6-35 kV. Peranti sedemikian digunakan untuk mengurangkan kesan beban yang kuat, berubah dengan pantas pada rangkaian dan meningkatkan kestabilan dinamik dalam rangkaian voltan tinggi.

Cadangan Hitachi juga termasuk D-STATCOM. Peranti diletakkan sebagai sumber padat atau penerima kuasa reaktif yang mengawal voltan dalam rangkaian.

STATCOM yang dikeluarkan oleh ABB mempunyai nama dagangan SVC Light. Syarikat itu telah aktif dalam pengeluaran peranti menggunakan teknologi FACTS sejak 1972, pada masa itu ia telah memasang lebih daripada 500 pemasangan di seluruh dunia. ABB mempunyai kilang sendiri untuk pengeluaran elektronik semikonduktor kuasa (IGBT, IGCT), kapasitor, dll. dan membekalkan peralatan bersama perisian proprietari.

STATCOM di pencawang Mogocha 220 kV di Wilayah Trans-Baikal (foto oleh OJSC "NTC FGC UES")

Mencari tempat saya

Kesimpulannya, ulasan ringkas daripada pakar kami mengenai peranan STATCOM dalam pembangunan moden, termasuk sistem tenaga pintar.

Menurut Shen Fei, peranti pampasan kuasa reaktif dinamik statik (STATCOM) kini merupakan elemen paling penting dalam sistem penghantaran AC fleksibel, yang telah berjaya dikendalikan di Amerika Syarikat, Jerman, Jepun dan China.

"Bukan sahaja STATCOM, tetapi juga pemasangan STC sepenuhnya ialah" rangkaian pintar "yang membolehkan anda memantau keadaan rangkaian dalam masa nyata, bertindak balas tepat pada masanya dan mempengaruhi proses yang berlaku di dalamnya, tidak termasuk akibat negatif pengaruh beban tak linear yang berubah-ubah secara mendadak,” Alexander Ilyin yakin.

“Seperti mana-mana peralatan inovatif yang membolehkan anda mengekalkan tahap dan kualiti voltan dan kuasa yang diperlukan dalam keadaan operasi yang sukar, meningkatkan kapasiti talian penghantaran kuasa, dan mengawal aliran kuasa, prospek untuk STATCOM dilihat dalam keupayaan untuk menyelesaikan masalah ini. masalah kompleks grid kuasa pada tahap baharu secara kualitatif,” kata Alexey Zhidkov.

Sekarang sukar untuk bercakap tentang tempat yang akan diduduki STATCOM dalam grid kuasa Rusia pada masa akan datang. Hari ini, peralatan itu digunakan secara tempatan - di kawasan yang mempunyai "keperluan khas", dan setakat ini tiada bukti bahawa peranti itu akan menjadi jauh lebih murah dan digunakan secara meluas. Masa akan menentukan sama ada penyelesaian berteknologi tinggi ini akan terus digunakan hanya dalam niche yang sangat khusus.

Ivan Blagodatsky

Pada penyelamat skrin: STK Light® (STATCOM) dalam metalurgi (foto ihsan ABB)

Daripada editor: Menurut beberapa pakar yang bekerjasama dengan laman web ini, pendekatan dan istilah yang digunakan dalam artikel itu adalah kontroversi. Di samping itu, pakar dari beberapa syarikat Rusia tidak dapat memberikan ulasan mereka mengenai topik itu pada masa penerbitan. Jika anda ingin menyatakan pendapat anda atau berdebat dengan pengarang, sila hubungi editor, yang dengan senang hati akan memberi anda peluang untuk menyatakan pandangan anda secara terbuka.

Apabila fluks berselang-seli penggulungan rangkaian ditindih, fluks yang terhasil beralih ke kawasan tepu teras magnet. Sebaliknya, ketepuan rod membawa kepada kemunculan arus dalam belitan rangkaian. Apabila tenaga adalah input atau output daripada gelung kawalan, proses sementara berlaku daripada peningkatan atau penurunan dalam arus rangkaian dan, dengan itu, kuasa reaktif yang digunakan oleh reaktor.

Rajah 3.8. Skim CSR dengan kemagnetan

Arus lilitan rangkaian reaktor dikawal mengikut undang-undang berkadar, di mana sudut kawalan thyristor sumber arus diperbetulkan berubah secara linear bergantung pada ketidakpadanan antara voltan set yang ditentukan dan voltan pada titik sambungan reaktor .

Rajah 3.9. Peraturan arus belitan rangkaian

Terdapat empat jenis utama bias reaktor:

1. Reaktor dengan kemagnetan membujur - fluks magnet malar yang mengawal bertepatan dengan arah aliran kerja berubah-ubah; reaktor tersebut mempunyai tak linear yang ketara. ciri-ciri voltan semasa, dan tahap ketaklinearan meningkat dengan kemagnetan berkurangan.

2. Reaktor dengan kemagnetan melintang - fluks magnet kawalan diarahkan berserenjang dengan aliran kerja berselang-seli. Dalam kes ini, ciri kemagnetan di sepanjang paksi membujur adalah simetri berbanding dengan asal koordinat. Reaktor jenis ini mempunyai hampir linear ciri voltan semasa, cerunnya ditentukan oleh arus kawalan. Di samping itu, ketiadaan sambungan elektromagnet langsung antara op-amp dan CO memudahkan untuk mendapatkan prestasi tinggi. Oleh itu, kemagnetan melintang mempunyai beberapa kelebihan berbanding kemagnetan membujur, tetapi adalah lebih rendah dalam kecekapan kemagnetan (peningkatan kuasa reaktif per unit voltan medan kawalan).

3. Reaktor dengan pincang membujur-melintang - mempunyai bahagian dengan pincang membujur dan melintang, yang membolehkan kefungsian optimum berhubung dengan reaktor dengan hanya kemagnetan membujur atau hanya melintang.

4. Reaktor dengan pincang gelang adalah serupa dalam reka bentuk mesin elektrik dengan pemutar berkunci. Ciri-ciri kawalan reaktor adalah serupa dengan reaktor dengan kemagnetan membujur dan mempunyai ketaklinear yang ketara. Kelemahan reaktor tersebut termasuk ketidakmungkinan kawalan fasa demi fasa dan kerumitan pembuatan.

Kawasan operasi sistem magnet USHRP pada lengkung magnetisasi keluli elektrik ditentukan oleh tahap kemagnetan oleh arus terus (Rajah 3.10).

Gambar rajah yang menerangkan prinsip operasi dan mod operasi utama USSR ditunjukkan dalam Rajah 3.11. Dengan ketiadaan arus pincang reaktor, fluks magnet yang dihasilkan adalah hampir kepada sinusoidal, kerana sistem magnetik beroperasi di bahagian awal lengkung magnetisasi. Akibatnya, pembilang EMF diinduksi dalam belitan rangkaian reaktor dan kuasa yang digunakan oleh reaktor daripada rangkaian tidak melebihi 3-5% daripada nilai nominal.

Apabila litar magnet reaktor dimagnetkan, peralihan berlaku di sepanjang lengkung magnetisasi ke kawasan tepu, akibatnya amplitud perubahan fluks berkurangan, dan akibatnya EMF balas dalam belitan rangkaian dan reaktor dimuatkan dalam kuasa reaktif.

Dalam mod tepu penuh (arus terus maksimum dalam belitan kawalan), sistem magnet USHRP beroperasi di kawasan tepu dan emf belakang yang dicipta adalah minimum.

Fasa I semasa

Kawal arus I

Fluks magnet Ф, Ф2

Rajah 3.11. Oscillograms kuantiti fizikal USSR dengan perubahan dalam tahap kemagnetan dari semasa ke semasa

Rajah 3.12. UTRT

Litar UTRT adalah hampir dengan litar USRRT, berbeza kerana rektor LR digabungkan dengan kearuhan kebocoran pengubah yang sepadan T. Oleh itu, pengubah mempunyai kearuhan kebocoran bersamaan dengan 100%. semasa

Transreaktor dikawal dengan menukar sudut kawalan satu kumpulan thyristor yang mempunyai kuasa yang sama.

Satu lagi pengubahsuaian UTRT menggunakan prinsip pelbagai peringkat untuk menukar kuasa reaktif, bagaimanapun, reaktor berdasarkan skema ini tidak dihasilkan pada masa ini.

USHRV ialah pengubahsuaian ringkas USHRV, injap thyristor yang digantikan dengan pemutus litar vakum yang lebih murah.

Rajah 3.13. USHRV.

Prinsip operasi USHRV adalah seperti berikut. Apabila voltan pada bas pencawang berubah, AR pengatur automatik, menggunakan pengedar tindakan kawalan RUVS, menyambung atau memutuskan dalam langkah bilangan bahagian reaktor yang diperlukan, dengan itu mempengaruhi kuasa reaktif yang digunakan dan memastikan voltan dikekalkan dalam had yang ditentukan mengikut setpoint.

Pengawal selia mempunyai dua saluran:

Bertindak perlahan - menyediakan bilangan pensuisan minimum dan berfungsi hanya pada dua maksimum jadual beban harian.

Bertindak pantas - bertindak balas kepada peningkatan ketara dalam voltan atau kepada arahan daripada automasi luaran, contohnya, apabila memadamkan arka semasa rehat dalam autorecloser.

LRo ialah reaktor tambahan dalam neutral pengubah, untuk memadamkan arka suapan, dalam kes ini semua reaktor Q2 dihidupkan dan segi tiga Q3 dibuka (tiada CB).

Pilihan pemadaman kedua adalah serupa dengan USSRT: suis Q2 fasa yang tidak rosak dimatikan dan CB dimasukkan ke dalam segitiga dengan mematikan suis Q3.

Kuliah 4 Peranti pemampas melintang generasi kedua FAKTA

Pemampas segerak statik (STATCOM) atau pemampas segerak statik (STATCOM) ialah peranti berdasarkan penukar statik, beroperasi sebagai pemampas kuasa reaktif statik, yang arus keluaran kapasitif atau induktifnya boleh berbeza-beza secara bebas daripada voltan ulang-alik rangkaian.

STATCOM ialah salah satu peranti FACTS utama; berdasarkannya, sisipan DC dan pelbagai gabungan peranti pampasan membujur-melintang dan membujur-membujur boleh dilaksanakan. Dalam kes ini, STATCOM boleh dilaksanakan berdasarkan sumber voltan (sebaik-baiknya) dan berdasarkan sumber arus.

Rajah 4.1. STATCOM berdasarkan sumber voltan dan punca arus

Peranti STATCOM secara amnya mengandungi (lihat Rajah 4.2):

- penukar statik, mampu beroperasi dalam pelbagai mod penggunaan dan penjanaan kuasa aktif dan reaktif dan biasanya terletak di dalam rumah (merah);

- pemadanan transformer untuk sambungan ke bas voltan tinggi (kuning);

- Pautan DC (voltan diperbetulkan), memastikan kestabilan arus (voltan) untuk melaksanakan modulasi arus sinusoidal (voltan) (biru);

- penapis pasif (hijau).

Rajah 4.2. Sisipan DC berdasarkan dua STATCOM

Terdapat pelbagai skim untuk melaksanakan STATCOM. Salah satu pilihan yang mungkin untuk STATCOM dengan penukar voltan dibentangkan dalam Rajah 4.3.

Rajah 4.3. Gambar rajah litar mudah STATCOM

Untuk menentukan kefungsian STATCOM, adalah perlu untuk mempertimbangkan prinsip operasi peralatan kuasa. Mempertimbangkan gambarajah litar, perlu diperhatikan perkara berikut:

- penapis yang terdapat dalam STATCOM tidak mempunyai kesan ketara ke atas ciri-cirinya dari sudut menerangkan proses yang berlaku dalam STATCOM, dan peranannya akan dibincangkan kemudian;

- penukar statik menjana voltan yang hampir kepada harmonik dalam julat frekuensi yang agak luas (sehingga frekuensi pensuisan injap) dan boleh digantikan dengan sumber EMF dengan syarat kehilangan diabaikan;

- Reaktor dan pengubah, tanpa mengambil kira kerugian, boleh diwakili oleh reaktans induktif - rintangan gandingan antara bas pencawang dan penukar statik.

Oleh itu, litar setara STATCOM (Rajah 4.4) adalah serupa dengan litar setara mesin elektrik segerak. Dan oleh kerana ciri-ciri peranti ini juga serupa, sebab nama peranti statik ini - pemampas segerak statik - menjadi jelas.

Rajah 4.4. Skim penggantian STATCOM

Jumlah kuasa peranti ditentukan oleh ungkapan

S = 3 С sin α − j3С cos α −С ,

dan oleh kerana voltan penukar statik boleh dikawal kedua-dua dalam modulus dan dalam fasa, dan pada masa yang sama secara bebas dalam tiga fasa, kuasa aktif dan reaktif yang digunakan boleh ditukar secara bebas antara satu sama lain. Oleh itu, STATCOM boleh beroperasi dalam empat kuadran, tetapi hanya untuk masa yang singkat, kerana penggunaan atau penjanaan tenaga aktif membawa kepada pengumpulan atau pemilihannya daripada bank kapasitor pada bahagian voltan yang diperbetulkan,

iaitu perubahan voltan dan keluarnya melebihi had yang dibenarkan. Gambarajah vektor voltan dan arus yang menerangkan prinsip operasi STATCOM ditunjukkan dalam Rajah 4.5.

Saya SjX LS

Saya SjX LS

Saya SjX LS

Saya SjX LS

Rajah 4.5. Gambar rajah vektor voltan dan arus STATCOM

1 – penjanaan kuasa reaktif;

2 - penggunaan kuasa aktif;

3 - penjanaan kuasa aktif;

4 – penggunaan kuasa reaktif.

Penggunaan jangka panjang atau penjanaan kuasa aktif oleh STATCOM hanya mungkin dalam kes di mana ia merupakan komponen peranti pampasan gabungan atau peranti pemasukan DC, atau dalam kes apabila peranti storan tenaga, contohnya bateri boleh dicas semula, dipasang pada bahagian voltan diperbetulkan.

Dengan mengambil kira perkara di atas, rajah kuasa yang mentakrifkan kawasan operasi STATCOM yang dibenarkan - tahap penyertaan STATCOM dalam kawalan mod ditunjukkan dalam Rajah 4.6.

Julat operasi jangka panjang STATCOM yang dibenarkan dihadkan oleh nilai undian arus dan voltan pada bahagian voltan diperbetulkan penukar statik. Dalam mod jangka pendek, ia dibenarkan melebihi arus undian sehingga dua kali, yang mempunyai kesan positif terhadap pengaruh STATCOM pada mod sistem kuasa dalam mod operasi kecemasan dan pasca kecemasan.

Saiz: px

Mula dipaparkan dari halaman:

Transkrip

1 Sebagai manuskrip Peshkov Maxim Valerievich Pembangunan dan penyelidikan sistem kawalan untuk pemampas kuasa reaktif statik jenis STATCOM untuk sistem kuasa elektrik Kepakaran: "Loji kuasa dan sistem kuasa elektrik" "Elektronik kuasa" Abstrak disertasi untuk ijazah saintifik Calon Sains Teknikal Moscow 2009

2 Kerja itu dijalankan di cawangan OJSC "STC of Electric Power Engineering" - "VNIIE", Moscow. Penyelia saintifik: Lawan rasmi: Doktor Sains Teknikal, penyelidik kanan Valery Ivanovich Kochkin. Doktor Sains Teknikal, Penyelidik Kanan Chelaznov Alexander Alekseevich Doktor Sains Teknikal, Profesor Yuri Konstantinovich Rozanov Organisasi terkemuka: OJSC NIIPT "Institut Penyelidikan untuk Penghantaran Elektrik oleh Arus Terus Voltan Tinggi" Pembelaan disertasi akan berlangsung pada 28 April 2009 di mesyuarat majlis disertasi D di Syarikat Saham Bersama Terbuka "Pusat Saintifik dan Teknikal untuk Industri Kuasa Elektrik" (JSC "STC untuk Industri Kuasa Elektrik") di alamat: , Moscow, Kashirskoye Shosse, 22 bldg. 3. Sila hantar ulasan abstrak dalam dua salinan, yang disahkan oleh meterai organisasi, kepada setiausaha saintifik majlis disertasi D di alamat: , Moscow, Kashirskoye Shosse, 22 bldg. 3, JSC "Pusat Saintifik dan Teknikal Industri Tenaga Elektrik". Kerja disertasi boleh didapati di perpustakaan cawangan OJSC "STC of Electric Power Engineering" - "VNIIE". Abstrak telah dihantar pada Mac 2009. Setiausaha saintifik majlis disertasi D.D.Sc. Novikov N.L. 2

3 Ciri-ciri umum Perkaitan kerja. Kemajuan saintifik dan teknologi dalam bidang sistem penghantaran elektrik berkembang ke arah meningkatkan kebolehkawalan, kestabilan dan kebolehpercayaannya sambil memastikan bekalan kuasa berkualiti tinggi kepada pengguna. Matlamat ini boleh dicapai secara optimum dan menyeluruh dengan menggunakan teknologi talian penghantaran kuasa arus ulang-alik (FACTS) yang fleksibel (terkawal), yang mengandungi peranti pelbagai fungsi moden dan, khususnya, peranti kawalan kuasa reaktif - STATCOM. STATCOM ialah peranti statik terkawal, dibuat mengikut litar penukar voltan (VC), disambung secara selari dengan rangkaian elektrik. Peranti FACTS lain boleh dilaksanakan berdasarkan STATCOM: sisipan arus terus (DCI), pampasan membujur terkawal (UPC), pengawal aliran kuasa bersepadu (IPFC), pemampas kuasa reaktif aktif (ARPC). Pembangunan algoritma kawalan STATCOM telah menjadi subjek banyak karya oleh pengarang dalam dan luar negara: Kazachkov Yu.A., Ivanov A.V., Klimov V.I., Krutyakov E.A., Levin V.N., Zinoviev G.S., Popov V.I., Kobzev A.V., N.G. Hingorani, A. Nabae, I. Takahashi, H. Akagi dan pengarang lain. Sementara itu, karya yang diterbitkan oleh pengarang ini tidak mendedahkan semua aspek fungsi penukar voltan yang disambungkan ke rangkaian kuasa elektrik mengikut skema STATCOM. Algoritma kawalan untuk penukar sedemikian mesti, dalam satu tangan, memastikan penunjuk prestasi tinggi penukar dalam mod keadaan mantap (kehilangan rendah, komposisi voltan harmonik yang memenuhi keperluan GOST), dan, sebaliknya, memastikan kebolehkendalian dan tinggi. prestasi STATCOM dalam mod rangkaian kecemasan dan pasca kecemasan. Di samping itu, tugas mendesak adalah untuk membangunkan algoritma untuk mengimbangi voltan dalam rangkaian elektrik menggunakan STATCOM. Tujuan kerja adalah untuk membangunkan dan mengkaji algoritma untuk sistem kawalan STATCOM, yang direka untuk mengawal voltan di pencawang sistem kuasa elektrik dalam mod rangkaian biasa, kecemasan dan pasca kecemasan dan untuk mengimbangi voltan pada titik sambungan. Algoritma sistem kawalan mesti memastikan bahawa STATCOM memenuhi keperluan yang dikenakan ke atasnya oleh sistem kuasa elektrik dari segi kelajuan, tahap harmonik arus yang lebih tinggi yang dijana ke dalam rangkaian elektrik, dan tahap kerugian dalam peralatan STATCOM sendiri. 3

4 Mencapai matlamat melibatkan penyelesaian tugas utama berikut: - pembangunan algoritma untuk pengawalan bebas kuasa aktif dan reaktif dan algoritma untuk mengimbangi voltan rangkaian menggunakan STATCOM; - pembangunan algoritma kawalan kelajuan tinggi untuk penukar voltan; - pembangunan algoritma untuk mengurangkan kerugian dalam penukar voltan STATCOM; - pembangunan model digital penukar voltan yang disambungkan ke rangkaian mengikut skema STATCOM, dan model sistem kawalan untuk mengkaji algoritma kawalan STATCOM yang dibangunkan dalam sistem kuasa elektrik; - kajian operasi STATCOM dalam mod biasa, kecemasan dan pasca kecemasan sistem kuasa elektrik; - mengkaji pengaruh parameter utama algoritma kawalan STATCOM pada komposisi harmonik voltan dan pada tahap kehilangan elektrik dalam penukar voltan. Kaedah penyelidikan. Untuk menyelesaikan masalah, kaedah daripada teori sistem kuasa elektrik, litar elektrik, algebra linear, unsur kalkulus pembezaan dan kamiran, dan kaedah pemodelan matematik telah digunakan. Kebaharuan saintifik hasil utama kerja disertasi adalah seperti berikut: - algoritma untuk kawalan kelajuan tinggi STATCOM telah dibangunkan, berdasarkan jenis penukar voltan baharu; - algoritma telah dibangunkan untuk mengurangkan kerugian dalam injap penukar; - algoritma telah dibangunkan untuk mengimbangi voltan pada titik sambungan menggunakan STATCOM; - model digital "Nod" telah dibangunkan, termasuk model rangkaian elektrik dan model STATCOM, untuk mengkaji operasi STATCOM. Model digital "Haba" modul/sistem penyejuk IGBT telah dibangunkan untuk mengira kerugian dalam injap dan proses terma yang berlaku di dalamnya; - kajian tentang operasi STATCOM dengan sistem kawalan yang dibangunkan dalam mod biasa dan kecemasan sistem kuasa elektrik telah dijalankan, yang mengesahkan keberkesanan STATCOM dalam mengawal selia dan mengimbangi voltan pada titik sambungan, dan juga menunjukkan tinggi 4

5 prestasi STATCOM, mencukupi untuk operasi stabil STATCOM dalam mod kecemasan sistem kuasa; - satu metodologi telah dibangunkan untuk mengira proses terma dalam injap penukar dengan penentuan suhu puncak hablur peranti semikonduktor. - pengoptimuman parameter algoritma sistem kawalan STATCOM telah dijalankan untuk mendapatkan keseimbangan antara kualiti komposisi harmonik arus yang dihasilkan ke dalam rangkaian dan tahap kerugian dalam penukar. Penyertaan peribadi khusus pengarang dalam mendapatkan hasil yang dibentangkan dalam disertasi. Hasil utama kerja disertasi diperolehi sendiri oleh penulis. Kebolehpercayaan keputusan yang diperolehi disahkan oleh: - ​​penggunaan prinsip klasik kejuruteraan elektrik teori dan matematik; - pelaksanaan pembinaan teori yang betul; - kebetulan keputusan dengan data eksperimen. Kepentingan praktikal hasil utama kerja disertasi. Algoritma kawalan penukar voltan yang dibangunkan digunakan dalam sistem kawalan penukar voltan sebagai sebahagian daripada pemampas kuasa reaktif berkelajuan tinggi jenis STATKOM 50 Mvar, 15.75 kV, dan juga boleh digunakan untuk mengawal peranti FACTS lain. Bahan-bahan bab individu telah digunakan dalam kerja penyelidikan yang dijalankan di bawah perjanjian antara VNIIE dan JSC FGC UES: “Pembangunan spesifikasi teknikal untuk STATKOM dengan kapasiti 50 Mvar, voltan 15.75 kV dan jenis utama peralatan kuasanya. Pembangunan, pengeluaran dan ujian unit unit kuasa STATCOM. Pembangunan penyelesaian teknikal untuk peranti peralatan kuasa.", "Pembangunan, pengeluaran dan ujian prototaip SURZA. Pembangunan penyelesaian teknikal untuk komponen sistem kawalan mikropemproses (surza). Pembangunan dokumentasi kerja untuk peralatan kuasa STATCOM.” Model digital penukar voltan yang dibangunkan boleh digunakan apabila mereka bentuk peranti FACTS berdasarkan penukar voltan untuk memilih dan menjelaskan parameter peralatan utama, apabila menyahpepijat algoritma kawalan dan sistem perlindungan, serta semasa melaraskan parameter dan tetapannya semasa pentauliahan. dalam STATCOM dalam sistem kuasa elektrik. 5

6 Metodologi yang dibangunkan untuk mengira proses terma dan kerugian dalam injap penukar membolehkan kami menentukan parameter sistem penyejukan untuk mereka. Kelulusan kerja. Hasil utama kerja disertasi telah dilaporkan dan dibincangkan di: - persidangan pakar muda dalam industri tenaga elektrik RAO UES (Moscow, 2003); - Persidangan seluruh Rusia mengenai keputusan pertandingan untuk pakar muda dari organisasi R&D RAO UES Rusia (kampung Divnomorskoe, 2005); - persidangan "Pembangunan pakar muda dalam bidang industri tenaga elektrik 2008" (Moscow, September 2008). Penerbitan. 7 karya bercetak telah diterbitkan mengenai topik disertasi. Struktur dan skop kerja. Disertasi ini terdiri daripada pengenalan, empat bab, kesimpulan dan senarai sumber yang digunakan, mengandungi 50 tajuk. Bahagian teks dibentangkan pada 159 muka surat kandungan (Rajah 78, Jadual 4) Ringkasan kerja Pengenalan membuktikan kaitan masalah, merumuskan masalah yang dikhaskan disertasi, merumuskan tujuan disertasi, menetapkan pendekatan dan kaedah penyelidikan, mencatatkan kebaharuan saintifik dan kepentingan praktikal kerja. Bab pertama menyediakan semakan cara sedia ada bagi pampasan kuasa reaktif dan peraturan voltan dalam rangkaian elektrik: peranti dan peranti tradisional berdasarkan teknologi baharu talian kuasa AC fleksibel. Klasifikasi am peranti pampasan diberikan dan tempat khas STATCOM di dalamnya diperhatikan, kerana ia boleh digunakan sebagai blok asas apabila mencipta beberapa peranti FACTS pelbagai fungsi moden. Struktur penukar voltan untuk STATCOM telah dipilih, dan keperluan untuk STATCOM dan sistem kawalannya telah dirumuskan. Tugas penyelidikan pembangunan sistem kawalan STATCOM telah ditetapkan. STATCOM sebagai sumber kuasa reaktif menjalankan: meningkatkan kapasiti rangkaian elektrik kelas voltan yang berbeza; mengekalkan voltan di pencawang dalam rangkaian yang panjang dan bermuatan berat dalam mod biasa, kecemasan dan pasca kecemasan; had pensuisan lebihan voltan; mengimbangi tekanan; 6

7 Pengendalian STATCOM dalam mod rangkaian kecemasan dan pasca kecemasan mengenakan keperluan ketat pada sistem kawalannya (CS) untuk kelajuan peraturan kuasa reaktif dan tindak balas STATCOM kepada gangguan yang berlaku dalam rangkaian (litar pintas dan pensuisan talian). Sistem kawalan mesti memastikan operasi STATCOM dalam mod ini tanpa penutupan kecemasan. Memandangkan ia bertujuan untuk menggunakan STATCOM sebagai peranti bebas dan sebagai elemen asas apabila mencipta peranti FACTS lain, adalah dinasihatkan untuk mempunyai penyelesaian universal mengikut skema STATCOM, yang membolehkan ia digunakan untuk peranti FACTS yang ditentukan tanpa pengubahsuaian yang ketara. Rajah 1 menunjukkan litar yang lebih baik bagi penukar voltan 18 injap tiga peringkat STATKOM, yang dicadangkan oleh pakar dari Jabatan 5 VNIIE, yang memenuhi keperluan kesejagatan dan menyediakan kuasa unit maksimum STATKOM berbanding dengan litar jambatan lain yang diketahui. nasi. 1 Skim penukar 18 injap tiga peringkat jambatan inovatif untuk STATCOM 7

8 Pilihan litar penukar STATCOM baharu juga membayangkan pembangunan algoritma kawalan baharu untuknya. STATCOM sebagai sumber kuasa reaktif, mempunyai ciri statik dan dinamik yang lebih baik berbanding STC tradisional, mesti mempunyai tahap harmonik semasa dan kerugian yang setanding dengannya. Komposisi harmonik voltan yang memuaskan pada output penukar yang dipilih boleh diperoleh dengan menggunakan algoritma modulasi lebar nadi (PWM) dengan frekuensi pensuisan jauh lebih tinggi daripada frekuensi rangkaian. Kekerapan pensuisan yang lebih tinggi meningkatkan kandungan harmonik voltan pada output penukar dan memungkinkan untuk menggunakan penapis yang kurang berkuasa untuk menyekat harmonik yang lebih tinggi di kawasan frekuensi pensuisan. Walau bagaimanapun, peningkatan dalam kekerapan pensuisan injap membawa kepada peningkatan kerugian di dalamnya, yang mesti diambil kira apabila memilih nilai optimumnya. Kira-kira 80% daripada kehilangan elektrik dalam STATCOM adalah kerugian yang dijana pada bahagian injap penukar. Mereka menentukan salah satu penunjuk operasi STATCOM yang paling penting - kecekapannya, serta kapasiti beban STATCOM. Keupayaan untuk meningkatkan kuasa reaktif seperti dalam SC adalah ciri penting STATCOM apabila menyelesaikan masalah mengekalkan voltan di pencawang dalam mod rangkaian kecemasan dan pasca kecemasan. Tahap kerugian dalam injap untuk litar penukar voltan yang dipilih sebahagian besarnya ditentukan oleh algoritma PWM yang digunakan dan parameternya. Dalam hubungan ini, adalah relevan untuk membangunkan cara algoritma untuk mengurangkan kerugian dalam injap penukar dan mengoptimumkan parameter algoritma PWM untuk mencari kompromi antara tahap kehilangan elektrik dan tahap harmonik arus yang lebih tinggi yang dijana ke dalam rangkaian. Satu lagi tugas STATCOM dari segi meningkatkan penunjuk kualiti kuasa ialah mengimbangi voltan rangkaian. Sistem kawalan STATCOM mesti termasuk algoritma yang sesuai. STATCOM membolehkan anda menyediakan kawalan berasingan bagi kuasa aktif dan reaktif, yang merupakan kepentingan asas untuk peranti KARM, ORPM, VPT yang dibuat berdasarkan STATCOM. Dalam kes menggunakan STATCOM sebagai pemampas kuasa reaktif, saluran kawalan kuasa aktif digunakan dalam STATCOM untuk mengawal voltan bahagian DC penukar. Merumuskan perkara di atas, kita boleh merumuskan keperluan untuk sistem kawalan STATCOM, yang sepatutnya: - menjalankan peraturan bebas kuasa aktif dan reaktif dan memasukkan algoritma untuk mengimbangi voltan rangkaian; 8

9 - memastikan prestasi tinggi STATCOM dalam mod sementara dan kebolehkendaliannya dalam mod kecemasan dan pasca kecemasan sistem kuasa elektrik; - mempunyai cara untuk mengurangkan kehilangan elektrik dalam penukar STATCOM; - memastikan kualiti komposisi harmonik arus yang boleh diterima pada output STATCOM. Analisis sistem kawalan sedia ada menunjukkan ketidakkonsistenan mereka dengan keperluan yang ditetapkan, disebabkan kekurangan penyelesaian tunggal yang menggabungkan prestasi tinggi dalam dinamik dengan penunjuk kualiti yang baik dalam mod keadaan mantap. Bab kedua membincangkan prinsip kawalan STATCOM yang dibangunkan, termasuk algoritma modulasi lebar denyut dan algoritma untuk mengurangkan bilangan pensuisan injap penukar. Ungkapan analitikal berikut untuk kuasa aktif dan reaktif STATCOM diperolehi: (1) (2) dengan U 1 dan U 2 ialah amplitud bagi voltan jujukan positif dan negatif pada titik sambungan STATCOM, I 1 dan I 2 ialah amplitud jujukan positif dan negatif arus fasa STATCOM, γ ialah sudut antara voltan sesalur dan arus fasa STATCOM dalam urutan positif, sudut β antara voltan sesalur dan STATCOM semasa fasa dalam urutan negatif. Daripada (1) dan (2) ia berikutan bahawa kuasa aktif dan reaktif boleh dikawal oleh vektor arus fasa ortogon, secara bebas antara satu sama lain. Operasi STATCOM dijelaskan dalam gambar rajah vektor yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Dalam rangkaian, secara amnya, terdapat jujukan voltan positif dan negatif. Mengekalkan tahap voltan pada titik sambungan dijalankan dengan menjana/mengambil arus reaktif jujukan positif ke dalam rangkaian dan mencipta vektor voltan boleh laras, dan mengurangkan amplitud voltan jujukan negatif rangkaian dijalankan dengan menggunakan arus reaktif jujukan negatif. dan mencipta vektor. Pelaksanaan algoritma kawalan ditunjukkan dalam rajah blok sistem kawalan STATCOM yang ditunjukkan dalam Rajah 3. 9

10 Rajah. 2 Gambar rajah vektor operasi STATCOM Rajah 3 Gambar rajah blok algoritma kawalan untuk STATCOM 10

11 Blok "kalkulator parameter voltan rangkaian" menentukan amplitud jujukan langsung U 1 dan jujukan negatif U 2 voltan rangkaian dan fasanya α dan β berbanding vektor rujukan. Blok G1 dan G2 ialah penjana sinusoid tunggal standard dan gelombang kosinus jujukan langsung, yang digunakan dalam penukaran abc\dq voltan fasa rangkaian mengikut formula: di mana a, b, c ialah nilai serta-merta voltan fasa daripada rangkaian, a, (3) Nilai d dan q ditapis oleh penapis harmonik kedua kamiran F2. Blok B1 mengira amplitud dan fasa voltan jujukan positif daripada nilai purata d dan q. Blok B2 menentukan unjuran vektor jujukan negatif pada vektor rujukan sinus dan kosinus. Blok B3 mengira amplitud dan fasa voltan jujukan negatif. Blok "pengatur voltan rangkaian pada bas pencawang" mengawal amplitud voltan jujukan positif. Tetapan kuasa reaktif STATCOM ditetapkan oleh pengawal berkadar mengikut undang-undang: (U U) rad. Qmax Q = set 1 U, (4) di mana U menetapkan tetapan voltan jujukan positif, u 1 voltan jujukan positif rangkaian; Q max = 3 U mulut I max - kuasa maksimum yang dibekalkan oleh penukar, I maksimum arus fasa maksimum yang dibenarkan penukar. Peraturan pengawal selia ditentukan oleh sisihan maksimum voltan U daripada voltan yang ditetapkan. Blok "pengatur ketidakseimbangan voltan utama" ialah pengawal selia berkadar, output yang menghasilkan tetapan arus pengimbangan I 2. Blok "pengawal selia voltan bahagian DC penukar U d" terdiri daripada blok untuk mengira titik set voltan Ud (VUN KB) dan pengatur kuasa aktif (PI) ). Mengawal voltan bahagian DC penukar STATCOM membolehkan anda mengurangkan tahap kerugian dan kekerapan kegagalan peranti semikonduktor injap voltan tinggi. sebelas

12 Tetapan voltan pada bahagian DC penukar dalam blok VUN KB dikira dengan formula Ud = U L / k M, di mana k M ialah pekali modulasi penukar voltan, dan U L ialah maksimum voltan linear bagi penukar, dikira dengan formula:. (5), (6), (7) dengan U i1 dan U i2 ialah amplitud bagi jujukan hadapan dan negatif voltan harmonik pertama pada output penukar dalam keadaan mantap: U i1 =U 1 +I q ωl , (8) U i2 =U 2 +I 2 ωl, (9) dengan L ialah kearuhan reaktor fasa STATCOM. Berdasarkan perbezaan antara voltan sebenar pada CB dan titik set, pengatur kuasa aktif membentuk titik set kuasa aktif STATKOM P. Pengatur kuasa aktif ialah pengatur PI. Blok "penjana tetapan arus fasa", berdasarkan tetapan kuasa aktif dan reaktif dan tetapan arus balun, menjana nilai serta-merta arus fasa jangkaan tetapan arus fasa, mengikut persamaan:, di mana Iq ialah modul daripada komponen reaktif urutan positif arus fasa, Ip ialah modul komponen aktif urutan positif semasa fasa, I 2 - modul arus balun. Tetapan arus fasa yang dikira kemudiannya dimasukkan ke dalam blok algoritma PWM dan algoritma untuk mengurangkan bilangan pensuisan injap penukar (AUCC). Algoritma yang dibangunkan menggunakan pendekatan baharu untuk kawalan STATCOM, di mana ia beroperasi dalam mod sumber arus kuasi. Kawalan ini menyediakan STATCOM dengan kelajuan tinggi dan kestabilan semasa, yang membolehkan ia beroperasi dengan jayanya dalam mod sementara, termasuk mod litar pintas luaran. Mod sumber separa arus, 12

13 disediakan oleh algoritma modulasi lebar denyut semasa. Dalam algoritma PWM ini, denyutan kawalan dikira sedemikian rupa sehingga voltan yang dijana pada reaktor fasa L penukar menghasilkan terbitan tertentu arus fasa i pada kitaran yang dikira (Rajah 4). Oleh itu, kesamaan arus fasa sebenar i Ф dan tetapan arus fasa i UST pada sempadan kitaran reka bentuk dipastikan. Kawalan penukar sedemikian membawa STATCOM lebih dekat kepada sumber arus terkawal, yang menghapuskan operasi perlindungan STATCOM daripada melebihi tahap yang dibenarkan bagi arus yang dihidupkan oleh injap, dengan STATCOM dikeluarkan daripada operasi apabila gangguan yang ketara (suis, litar pintas) berlaku dalam sistem kuasa. Kitaran reka bentuk τ X S UA L ia X PN X S UB L ib Y Ν X S UC L i C Z Rajah. 4 Algoritma modulasi lebar denyut mengikut kenaikan semasa Ciri penting penukar ialah kapasiti beban lampaunya, ditentukan oleh keadaan suhu semasa peranti semikonduktor dan tahap kehilangan elektrik dalam modul transistor. Di samping itu, tahap kerugian dalam modul menentukan kecekapan keseluruhan STATCOM. Oleh itu, tugas mengurangkan kerugian adalah sangat penting. Satu cara yang mungkin untuk mengurangkan kerugian dalam injap tanpa mengurangkan amplitud arus fasa adalah untuk mengurangkan komponen pensuisan kerugian dengan mengurangkan bilangan pensuisan injap. Bab ini membincangkan algoritma yang dibangunkan untuk mengurangkan bilangan pensuisan injap. Sebagai perbandingan, dalam Rajah. Rajah 5 menunjukkan lengkung semasa injap kutub yang diperoleh menggunakan algoritma PWM semasa tanpa algoritma 13

14 mengurangkan bilangan pensuisan dan dengannya. Dari lengkung semasa injap kutub seseorang boleh menilai bilangan pensuisan dalam keseluruhan penukar. Dapat dilihat bahawa algoritma untuk mengurangkan bilangan pertukaran telah menghapuskan 16 pertukaran dalam fasa semasa tempoh frekuensi asas Rajah. 5 Lengkung arus yang mengalir melalui modul kutub PN Rajah atas: momen pensuisan dikira menggunakan algoritma PWM semasa tanpa algoritma untuk mengurangkan bilangan pensuisan.; Angka bawah: momen penukaran dikira menggunakan algoritma PWM semasa dengan algoritma untuk mengurangkan bilangan penukaran. Bab ketiga mengkaji pengendalian STATCOM dalam sistem kuasa elektrik ringkas (Rajah 6) dalam mod biasa dan kecemasan sistem kuasa. Kajian telah dijalankan ke atas model digital yang dibangunkan "Nod" (Rajah 7), yang merupakan model rangkaian 3 fasa dan model pemampas kuasa reaktif jenis STATCOM yang disambungkan kepadanya dengan perwakilan injap penukar voltan dan model terperinci sistem kawalan. nasi. 6 Gambar rajah satu talian menyambung STATCOM ke sistem kuasa elektrik 14

15 Rajah 7 Model matematik "Nod" model PS sistem kuasa elektrik; CS - sistem kawalan; M1 dan M2 ialah meter arus dan voltan. Mod pengendalian ciri STATCOM berikut dalam sistem kuasa elektrik telah diuji: - penjanaan\penggunaan kuasa reaktif terkadar STATCOM; - Operasi STATCOM pada rangkaian dalam mod tidak simetri; - Mod terbalik kuasa STATCOM; - penurunan voltan dalam pada titik sambungan STATCOM ke tahap 50%; - litar pintas fasa ke fasa pada titik sambungan STATCOM. Kajian operasi STATCOM dalam mod ini telah mengesahkan keberkesanan algoritma untuk mengawal voltan rangkaian, mengimbangi voltan, dan juga menunjukkan prestasi tinggi sistem kawalan, mencukupi untuk operasi STATCOM dalam mod rangkaian kecemasan dan pasca kecemasan. Sebagai contoh dalam Rajah. Rajah 8 menunjukkan lengkung arus dan voltan apabila STATCOM beroperasi dalam mod rangkaian tidak simetri. Pada saat permulaan masa, STATCOM beroperasi dalam mod melahu, pengatur voltan rangkaian dan pengatur asimetri voltan rangkaian telah dimatikan. Pada masa t 1 pengawal selia dihidupkan. Amplitud jujukan positif voltan rangkaian telah meningkat, dan amplitud jujukan negatif telah menurun mengikut tetapan semasa pengawal selia. 15

16 U M1, kW 12.88 kW 10.27 kW 0.495 kW U M2, kW 0.25 kW i f, A 3.1 kW t 1 Rajah. 8 Operasi STATCOM pada rangkaian dalam mod tidak simetri U M1 amplitud jujukan positif voltan rangkaian, U M2 amplitud jujukan negatif voltan rangkaian, i f arus fasa STATCOM. Untuk menilai kelajuan sistem kawalan dari segi peraturan kuasa reaktif, satu eksperimen telah dijalankan untuk membalikkan kuasa STATCOM daripada mod penggunaan kepada mod penjanaan kuasa reaktif terkadar (Rajah 9). Perubahan voltan pada CB mencerminkan peralihan STATCOM kepada mod penjanaan. Rajah semasa menunjukkan perubahan fasa ciri yang dikaitkan dengan perubahan dalam mod kuasa. Masa peralihan tp=0.03s. Kelajuan ini mencukupi untuk berjaya menyelesaikan masalah sistem yang dihadapi STATCOM. Dalam Rajah. Rajah 10 menunjukkan osilogram pengalaman penurunan voltan serta-merta kepada paras 50%. Penurunan voltan berlaku pada masa t=0.2s. Eksperimen ini dijalankan untuk mengkaji keupayaan sistem kawalan yang dibangunkan untuk mengawal STATCOM dalam mod sumber arus kuasi dalam proses sementara dengan dinamik pantas. Pengatur voltan sesalur telah dimatikan untuk eksperimen ini. Sistem kawalan menghasilkan tetapan arus reaktif yang berterusan. Proses penurunan voltan dalam tidak menjejaskan bentuk arus fasa penukar. Penukar 16

17 berfungsi sebagai sumber arus terkawal, yang menghapuskan operasi perlindungan STATCOM daripada melebihi paras yang dibenarkan bagi arus yang dihidupkan oleh injap, mengakibatkan STATCOM dikeluarkan daripada operasi x x c) a) b) Rajah. 9 Mod terbalik kuasa (dari mod penggunaan ke mod penjanaan) dan arus fasa; b dan c voltan pada bahu bank kapasitor x Rajah 10 Pengalaman menurunkan serta-merta voltan rangkaian ke tahap 50% Rajah atas menunjukkan arus fasa penukar, rajah bawah menunjukkan voltan linear pada titik sambungan dan voltan linear pada output penukar. 17

18 Dalam Rajah. Rajah 11 menunjukkan pengalaman litar pintas rangkaian fasa ke fasa di titik sambungan STATCOM. Mod kerosakan rapat luaran memerlukan sistem kawalan STATCOM untuk beroperasi pada kelajuan maksimum dari segi kelajuan tindak balasnya terhadap gangguan yang berlaku dalam rangkaian. Sistem kawalan mesti memastikan operasi STATCOM yang stabil dalam mod ini dengan kuasa reaktif maksimum tanpa penutupan kecemasan. Sebelum litar pintas berlaku, STATCOM berada dalam mod menjana kuasa reaktif terkadar. Litar pintas tidak membawa kepada lonjakan arus fasa dan penutupan kecemasan STATCOM. Selepas litar pintas berlaku, STATCOM berusaha untuk mengekalkan tahap urutan positif rangkaian, yang berkurangan dalam mod ini. Pengatur kuasa reaktif telah mencapai tahap maksimum amplitud arus fasa yang dibenarkan (3100 A). STATCOM boleh kekal beroperasi untuk masa yang lama dalam mod ini. Rajah 11 Pengalaman litar pintas fasa ke fasa di titik sambungan STATCOM. Gambar rajah atas - voltan rangkaian linear pada titik sambungan PN; Rajah bawah menunjukkan arus fasa penukar. Dalam bab keempat, kajian telah dijalankan tentang pengaruh parameter sistem kawalan terhadap komposisi harmonik voltan pada titik sambungan STATCOM. Untuk mengira komposisi harmonik voltan PN, model matematik "Nod" digunakan. Keluk tegasan semasa proses pengiraan direkodkan dan kemudiannya tertakluk kepada analisis harmonik. 18

19 Pengiraan komposisi harmonik voltan telah dijalankan dengan andaian bahawa penukar voltan adalah satu-satunya sumber harmonik yang lebih tinggi, dan rangkaian adalah sumber voltan sinusoidal dengan frekuensi 50 Hz. Analisis kebergantungan komposisi harmonik voltan bekalan voltan pada parameter algoritma kawalan injap membolehkan kami membuat kesimpulan bahawa frekuensi pensuisan yang lebih tinggi adalah lebih baik, kerana dalam kes ini maksimum pertama dalam spektrum voltan bekalan voltan ialah dipindahkan ke julat frekuensi dengan kepelbagaian yang lebih tinggi. Ini memungkinkan untuk menggunakan penapis yang lebih ringan untuk menyekat harmonik yang lebih tinggi pada titik di mana penukar disambungkan ke rangkaian. Walau bagaimanapun, peningkatan dalam frekuensi pensuisan membawa kepada peningkatan dalam kerugian dalam injap penukar. Pengiraan awal kerugian dalam injap menunjukkan bahawa bilangan pensuisan dalam injap kutub dalam mod penjanaan kuasa reaktif tidak boleh melebihi 5. Dengan bilangan penukaran sedemikian, jumlah kerugian STATCOM tidak akan melebihi 1% daripada kuasa undiannya. Keperluan yang dinyatakan untuk memastikan tidak lebih daripada 5 pensuisan injap kutub pada arus maksimum dipenuhi oleh frekuensi berikut: 1650Hz, 1350Hz, 1050Hz. Komposisi harmonik terbaik bagi voltan PN berlaku pada frekuensi pensuisan f k =1650 Hz. Penggunaan algoritma untuk mengurangkan bilangan pensuisan mempunyai kesan yang baik terhadap komposisi harmonik voltan, dan juga memungkinkan untuk mencapai bilangan pensuisan minimum yang mungkin dalam injap dengan pekali modulasi yang lebih rendah k M. Ini pula. memungkinkan untuk mendapatkan komposisi harmonik voltan PN yang lebih baik dengan tahap kerugian yang lebih rendah. Dalam bab kelima, metodologi dan model "Haba" dibangunkan untuk mengira kerugian yang dijana dalam injap dan menganalisis proses terma di dalamnya. Pengaruh parameter sistem kawalan terhadap kehilangan dalam injap penukar dikaji. Model "Haba" termasuk dua blok utama: kalkulator kerugian dan model terma transistor IGBT. Kalkulator kerugian mengira nilai kerugian serta-merta dalam cip diod dan transistor modul IGBT. Blok "model terma transistor IGBT" ialah model terma modul/sistem penyejuk IGBT dan direka bentuk untuk menentukan suhu simpang p/n diod dan cip transistor modul. Kerugian dalam keadaan dan kerugian pensuisan dikira menggunakan kaedah yang dibangunkan untuk menentukan kerugian dalam injap, berdasarkan data eksperimen yang diperoleh daripada pengeluar peranti semikonduktor. Dalam Rajah. 12 menunjukkan litar elektrik setara model termal modul dengan penyejukan dua muka. Sumber semasa P IGBT dan P DIODE simulasi 19

20 kehilangan kuasa yang diperuntukkan dalam struktur modul. Sumber voltan Tinlet mengeluarkan semula suhu penyejuk. Parameter rantai RC dikira daripada data percubaan. Menggunakan model yang dicipta, kebergantungan tahap kehilangan kuasa yang dikeluarkan dalam injap, serta suhu puncak persimpangan p/n modul pada parameter algoritma kawalan diperolehi. Perbandingan keputusan pengiraan dengan data eksperimen yang diperoleh pada sampel STATCOM sebenar menunjukkan bahawa ralat pengiraan pada model “Teplo” tidak melebihi 1%. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa penggunaan algoritma untuk mengurangkan bilangan pensuisan membawa kepada pengurangan tahap kerugian yang dijana dalam injap penukar dengan purata 100 kW, dan, sebagai akibatnya, kepada penurunan suhu puncak hablur peranti semikonduktor penukar. TIGBT TDiod Ri1 Ci1 Cd1 Rd1 Ri2 Ci2 Cd2 Rd2 PIGBT PDiod Ri3 Ci3 Ri4 Ri4 Cd3 Rd3 Rvlet Ci4 Cd4 Tinlet Rajah. 12 Litar elektrik setara model terma modul dengan penyejukan dua muka Selain tahap kehilangan yang lebih rendah dalam injap, algoritma untuk mengurangkan bilangan pensuisan memungkinkan untuk mengagihkan kerugian antara injap kumpulan yang berbeza. Nilai yang mencirikan mod semasa algoritma pengagihan pertukaran ialah pekali pembahagian kd. Jika kd=0, maka komutasi dikecualikan daripada bahagian transistor get kutub, jika kd=1, maka komutasi dikecualikan daripada bahagian transistor get sifar. Dalam kes 20

21 apabila kd=0.5, komutasi dibahagikan sama rata antara kutub dan injap neutral. Apabila pekali pembahagian kd berubah dari 0 hingga 1, tahap kerugian dalam transistor kutub dan modul sifar berubah sebanyak 12x900 W. Algoritma ini membolehkan anda memindahkan kerugian sementara daripada injap terlampau beban ke injap kumpulan lain, yang kurang dimuatkan. Kajian tentang pergantungan tahap kehilangan pada frekuensi pensuisan menunjukkan ketepatan pilihan frekuensi pensuisan f k = 1650 Hz yang dibuat dalam Bab 3. Jumlah kerugian dalam peralatan STATCOM pada frekuensi pensuisan tertentu bagi algoritma PWM ialah ~480 kW, i.e. 0.96% daripada kuasa terkadar STATCOM. Menurut penunjuk ini, STATCOM dengan sistem kawalan yang dibangunkan menduduki tempat perantaraan antara pemampas segerak, yang kerugiannya ialah ~1.5%, dan pemampas thyristor statik, yang kerugiannya ialah ~0.7%. Perlu diingatkan bahawa kerugian yang dinyatakan dalam peranti STATCOM yang dihasilkan oleh SIEMENS dan ABB ialah ~2%. Oleh itu, penggunaan litar penukar baharu bersamaan dengan algoritma yang dibangunkan untuk mengurangkan bilangan pensuisan injap memungkinkan untuk mengurangkan kerugian dalam peralatan STATCOM sebanyak 2 kali berbanding dengan analog yang diketahui. Pengiraan nilai suhu puncak kristal injap p/n untuk mod penjanaan/penggunaan di atas kuasa undian menunjukkan bahawa STATCOM membenarkan beban kuasa 1.5 kali ganda. Keupayaan untuk meningkatkan kuasa reaktif adalah sifat penting STATCOM apabila menyelesaikan masalah mengekalkan voltan di pencawang dalam mod rangkaian kecemasan dan pasca kecemasan. Hasil utama kerja Hasil utama kerja telah dibangunkan, dikaji dan dioptimumkan algoritma untuk sistem kawalan pemampas kuasa reaktif statik jenis STATCOM untuk rangkaian kuasa elektrik. Keputusan berikut telah diperolehi: 1 Kajian semula peranti sedia ada untuk pampasan kuasa reaktif dan peraturan voltan dalam sistem kuasa elektrik telah dijalankan. 2 Keperluan untuk STATCOM dan sistem kawalannya untuk operasi dalam sistem kuasa elektrik dirumuskan. Kajian semula sistem kawalan STATCOM yang diketahui telah dijalankan, kelemahannya dikenal pasti dan tugas untuk membangunkan algoritma kawalan baharu telah ditetapkan. 3 Algoritma kawalan STATCOM berkelajuan tinggi telah dibangunkan untuk sistem kuasa elektrik, yang memastikan prestasi 21

22 STATCOM dalam mod kecemasan dan pasca kecemasan sistem kuasa dan semasa pensuisan dalam sistem kuasa. 4 Algoritma untuk mengurangkan kerugian dalam penukar voltan STATCOM telah dibangunkan, yang telah mengurangkan jumlah kehilangan elektrik dalam peralatan STATCOM kepada 0.96% daripada kuasa terkadarnya, iaitu dua kali kurang daripada kerugian yang diisytiharkan dalam analog asing yang terkenal, dan menduduki tempat perantaraan antara tahap kerugian dalam SC (~1.5%), dan kerugian dalam STC (~0.7%). Tahap kerugian yang rendah dalam penukar membolehkan STATCOM dengan algoritma kawalan yang dibangunkan untuk beroperasi secara ringkas dengan 1.5 beban kuasa reaktif, yang merupakan sifat penting STATCOM apabila menyelesaikan masalah mengekalkan voltan pada bas pencawang dalam mod kecemasan dan pasca kecemasan bagi sistem kuasa elektrik. 5 Algoritma telah dibangunkan untuk kawalan berasingan kuasa aktif dan reaktif oleh STATCOM bergantung pada voltan dan arus jujukan positif dan negatif, yang membolehkan penggunaan STATCOM mengimbangi voltan pada bas pencawang dalam mod tidak simetri sistem kuasa elektrik. 6 Model digital "Nod" telah dibangunkan, yang merangkumi model sistem kuasa elektrik, model STATCOM dengan perwakilan injap penukar voltan dan model terperinci sistem kawalan, dan model terma modul IGBT/ sistem "Haba" yang lebih sejuk. Model ini boleh digunakan dalam reka bentuk peranti FACTS berdasarkan STATCOM untuk memilih dan menjelaskan parameter peralatan utama, dalam algoritma kawalan penyahpepijatan dan sistem perlindungan, serta dalam melaraskan parameter dan tetapannya semasa pentauliahan STATCOM dalam kuasa elektrik sistem. 7 Penyelidikan telah dijalankan ke atas pengendalian STATCOM dalam sistem kuasa elektrik dalam mod rangkaian biasa dan kecemasan. Penyelesaian yang berjaya untuk masalah mengawal voltan rangkaian dan mengimbangi voltan rangkaian menggunakan STATCOM ditunjukkan. Penyelidikan telah mengesahkan prestasi tinggi STATCOM dengan sistem kawalan yang dibangunkan, yang membolehkannya beroperasi dalam mod kecemasan dan pasca kecemasan sistem kuasa. 8 Metodologi telah dibangunkan untuk mengira kerugian dalam modul penukar IGBT berdasarkan data eksperimen yang disediakan oleh pengilang peranti semikonduktor, ralatnya tidak melebihi 1%, yang membolehkan ketepatan yang tinggi pada peringkat reka bentuk 22

23 menentukan salah satu penunjuk terpenting STATCOM yang beroperasi dalam sistem kuasa elektrik - kecekapannya. 9 Penyelidikan telah dijalankan ke atas pengaruh parameter algoritma kawalan ke atas komposisi harmonik voltan pada output STATCOM dan ke atas kehilangan dalam injap penukar. Berdasarkan kajian, pengoptimuman algoritma kawalan STATCOM telah dijalankan. 10 Dalam sistem kawalan pemampas kuasa reaktif jenis STATKOM dengan kuasa 50 Mvar dan voltan 15.75 kV, yang dihasilkan oleh Jabatan 5 JSC VNIIE untuk pencawang Vyborgskaya 400/330 kV, algoritma kawalan yang dibangunkan oleh pengarang telah digunakan. Kandungan utama disertasi diterbitkan dalam penerbitan berikut. 1. M.V. Peshkov. Cara teknikal untuk mengawal voltan dan aliran kuasa aktif dan reaktif dalam talian kuasa. Persidangan saintifik dan teknikal kedua pakar industri tenaga elektrik muda. Pengumpulan laporan. Moscow 2003 2. V.I. Kochkin, M.V. Peshkov, D.V. Romanenko. Talian penghantaran kuasa dengan pampasan kuasa reaktif selari dan siri Buletin VNIIE 2004 Moscow 3. V.I. Kochkin, M.V. Peshkov, D.V. Romanenko. Penukar voltan sebagai elemen terkawal rangkaian elektrik. Institut Penyelidikan Arus Terus, St. Petersburg. 4. M.V. Peshkov. Pembangunan dan penyelidikan model penukar voltan 3 peringkat dengan algoritma modulator PWM semasa. Persidangan saintifik dan teknikal kedua pakar industri tenaga elektrik muda. Pengumpulan laporan. Kampung Divnomorskoe 2005 5. K.S.Koshelev, M.V. Peshkov. Pemilihan parameter untuk pemampas kuasa reaktif statik jenis STATCOM. Kejuruteraan elektrik, 7, 2008 6. M.V. Peshkov. Algoritma kawalan untuk penukar voltan voltan tinggi ialah POLISHIM: optimum untuk statik dan pantas dalam dinamik. Persidangan “Pembangunan Pakar Muda dalam Bidang Industri Tenaga Elektrik 2008”. Pengumpulan laporan. Moscow, September 2008 7. S.V. Enkov, V.I. Kochkin, M.V. Peshkov. Pengiraan anggaran dan tepat kerugian bahagian injap penukar voltan semasa reka bentuk. Kejuruteraan elektrik, 10, 2008 23

ANALISIS PROSES FIZIKAL PEMAMPASAN KUASA REAKTIF DENGAN SIMETRIASI ARUS UTAMA DAN PRINSIP KAWALAN BARU V.S. Klimash, Doktor Sains. teknologi Sains, Svetlakov D.P. KnAGTU, Komsomolsk-on-Amur Untuk

Kementerian Pendidikan dan Sains Persekutuan Rusia Institusi Pendidikan Belanjawan Negara Persekutuan Pendidikan Profesional Tinggi "Teknikal Negeri Komsomolsk-on-Amur

Kerja makmal 3 Pemampas statik berdasarkan penukar voltan Tujuan kerja: untuk mengkaji mod pengendalian penukar voltan statik tiga fasa sebagai elemen pemampas statik

PEMAMPAPAT KUASA REAKTIF STATIK 1. PRINSIP PENGENDALIAN PEMAMPATOR STATIK DAN CIRI-CIRI KEGUNAANNYA UNTUK RElau LEBUH KELULI ARKA Pemampas kuasa reaktif thyristor statik

STATCOM tanpa pengubah 35 kv 100 MVA berdasarkan penukar sumber voltan berbilang peringkat untuk aplikasi grid

UDC 621.314 PENGAWAS KUALITI TENAGA ELEKTRIK PELBAGAI FUNGSI Lepanov M.G., Kiselev M.G. Universiti Penyelidikan Kebangsaan "MPEI" Dalam sistem bekalan kuasa tiga fasa, parameter utama adalah

KOLEKSI KARYA ILMIAH NSTU. 2007. 4(50). 81 86 UDC 621.314.527 INVERTER VOLTAN PELBAGAI ARAS DENGAN DIRI KEEMPAT SEBAGAI SEBAHAGIAN DARI SISTEM PENJANAAN TENAGA ELEKTRIK A.V. GEIST

Kawalan mod EPS berdasarkan elektronik kuasa Kerja makmal 1 Kajian reaktor kawalan thyristor Tujuan kerja: Kajian reaktor kawalan thyristor fasa tunggal sebagai elemen

Penyelesaian teknikal asas untuk memodelkan penukar voltan dalam model pengiraan rangkaian elektrik yang digunakan untuk mengira tetapan perlindungan geganti dan peranti automasi Jurutera Jabatan Sistem Kuasa Elektrik

70 UDC 62.33.3.025. Teknologi pengangkutan moden S. V. Kuzmin PRINSIP PEMBINAAN DAN PEMODELAN MATEMATIK PEMAMPATOR KUASA REAKTIF STATIK DALAM RANGKAIAN TRAksi AC Diketahui

5 Kuliah 2 INVERTERS Plan. Pengenalan 2. Penyongsang tolak 3. Penyongsang jambatan 4. Kaedah untuk menjana voltan sinusoidal 5. Penyongsang tiga fasa 6. Kesimpulan. Pengenalan Peranti Inverter,

KANDUNGAN SENARAI DISIPLIN AKADEMIK DAN KANDUNGAN BAHAGIAN (MODUL) DISIPLIN Modul Disiplin Kuliah, sambilan 1 Pengenalan 0.25 2 Litar elektrik linear arus terus 0.5 3 Elektrik linear

LAPORAN mengenai pentauliahan dua pemampas kuasa reaktif thyristor statik jenis STK-5/40-11 untuk pencawang Goreloye 220 kV MES East (Dalnegorsk) 1. Pengenalan Pada Oktober 2013, Nidek CJSC

Pengaruh mod operasi sistem kuasa pada bukan sinusoidal dan asimetri voltan dalam rangkaian elektrik utama M. A. Silaev, V. N. Tulsky, R. G. Shamonov Penyelidikan kualiti instrumental

Topik 3. Kestabilan statik penjana sumber tenaga boleh diperbaharui (2 jam) Konsep asas dan definisi kestabilan statik Membahagikan mod sistem elektrik kepada keadaan mantap dan

Persidangan saintifik dan praktikal "Pengalaman dan prospek untuk menggunakan elektronik kuasa dan penghantaran kuasa arus terus untuk meningkatkan kebolehpercayaan rangkaian elektrik dan melaksanakan projek antarabangsa." Permodelan

ULASAN dari lawan rasmi Lebedev Vladimir Dmitrievich mengenai kerja disertasi Olga Alexandrovna ONISOVA mengenai topik "Meningkatkan perlindungan geganti sistem kuasa elektrik dengan pengedaran kecil

Kuliah 4. Penyataan masalah pemodelan matematik proses fizikal dalam peranti voltan tinggi berdasarkan analisis medan elektrik dan peraturan medan dalam reka bentuk tenaga

ULASAN daripada lawan rasmi, Doktor Sains Teknikal Profesor, Ketua Jabatan "Bekalan Kuasa Perusahaan Perindustrian" Institusi Pendidikan Belanjawan Negara Persekutuan "SKGMI (STU)" Roman Vladimirovich Klyuev untuk kerja disertasi Makhmadjonov

ROSATOM FSUE All-Russian Electrotechnical Institute dinamakan sempena V.I. Lenin" Keadaan terkini dan prospek untuk penggunaan penghantaran arus terus Kelebihan talian kuasa/sisipan arus terus (PPT HV) Pengurangan kos

Sebagai manuskrip Alexander Maratovich Matinyan MENINGKATKAN KUALITI KUASA ELEKTRIK DALAM RANGKAIAN ELEKTRIK DENGAN PERANTI PAMPASAN MODEN Keistimewaan 05.14.02 Loji kuasa elektrik dan loji kuasa

Pengendalian CSR linear yang direka oleh JSC "STC FGC UES" dalam kitaran OAPV bagi talian 5 kV JSC "STC FGC UES" Matinyan A.M., Peshkov M.V., Karpov V.N., Alekseev N.A. Moscow - 216 Maklumat am tentang reka bentuk CSR JSC

Prakata... 3 Bab 1. MAKLUMAT ASAS MENGENAI SISTEM BEKALAN KUASA KEMUDAHAN... 4 1.1. Maklumat am... 4 1.2. Parameter elektrik sistem kuasa elektrik... 7 1.3. Voltan elektrik

UDC 621.314.6+ 621.314.228 PROSES ELEKTROMAGNETIK DALAM PENERUS TANPA PAMPASAN DENGAN PENINGKATAN FASA OLEH KAWALAN VEKTOR Yu.I. Khokhlov, V.I. Safonov, P.V. Lonzinger Dua litar 24 fasa dipertimbangkan

Meja bulat "Rangkaian pintar, tenaga pintar, ekonomi pintar", St. Petersburg Peralatan elektrik voltan tinggi untuk pembangunan Sistem Tenaga Bersepadu "pintar" Rusia Makarevich L.V. umum

PENYELIDIKAN PEMBETULAN FAKTOR KUASA Ignatenko V.V. Pra-1106. gr.361-3 Masalah pembetulan faktor kuasa Penggunaan elektrik yang tidak cekap, gangguan dalam rangkaian elektrik yang disebabkan oleh sambungan

1 UDC 621.314.6 BEBERAPA CIRI KAWALAN PENERUS TIGA FASA DENGAN PEMBETULAN FAKTOR KUASA Karasev A.V., Smirnov V.M. GOUVPO “Universiti Negeri Mordovian dinamakan sempena. N. P. Ogareva",

SURAT BERITA UNIVERSITI TEKNIKAL NEGERI AZOV 2005 VIP. 15 UDC 621.311.004 KAWALAN PEMAPAT INJAP KOMPONEN TIDAK AKTIF JUMLAH KUASA Kolb A.A.* Sistem vektor geganti dicadangkan

Persidangan saintifik dan praktikal "Pengalaman dan prospek untuk menggunakan elektronik kuasa dan penghantaran kuasa arus terus untuk meningkatkan kebolehpercayaan rangkaian elektrik dan melaksanakan projek antarabangsa." strategi

KUASA REAKTIF DALAM RANGKAIAN ELEKTRIK Teknologi pampasan terkawal Untuk rangkaian elektrik secara keseluruhan, kesamarataan penjanaan dan penggunaan kuasa aktif dan reaktif diperlukan. Kawal selia utama

ULASAN dari lawan rasmi mengenai kerja disertasi Artem Valerievich Litvinov "Meningkatkan teknologi untuk menguji motor daya tarikan tak segerak lokomotif", khusus 05.22.07 "Mudah alih"

Klimova Galina Nikolaevna Calon Sains Teknikal, Profesor Madya Jabatan EPP TPU Universiti Politeknik Tomsk Menggunakan contoh produk dari Loji Transformer Minsk yang dinamakan sempena. Kozlova http://www.metz.by Transformers TMGSU siri

Transformer terkawal magnetisasi S.S. Smirnov, A.B. Osak Sebagai sumber terkawal kuasa reaktif, adalah dicadangkan untuk menggunakan kumpulan 3 fasa kawalan bias fasa tunggal

ULASAN PENENTANG RASMI terhadap kerja disertasi Rybin Yu.K. mengenai topik: Penjana analog isyarat pengukur bentuk arbitrari, diserahkan untuk ijazah Doktor Sains Teknikal

Kajian lawan rasmi Lvov Yuri Nikolaevich mengenai disertasi Olga Sergeevna MELNIKOVA "Diagnostik penebat utama pengubah kuasa elektrik yang diisi minyak mengikut statistik

Kuasa elektrik UDC 61.315 APLIKASI TALIAN PENGHANTARAN KUASA FLEKSIBEL TERKAWAL DALAM RANGKAIAN ELEKTRIK SISTEM KUASA Honor. ahli sains dan teknologi RB, Dr. teknologi sains, prof. POSPELOV G. E.,

Penukar frekuensi AC voltan tinggi moden - pemacu elektrik boleh laras lengkap berkuasa VCH LLC "ELPRO-M" bersama-sama dengan JSC "Vostok-Electro" menawarkan bekalan voltan tinggi moden

Kementerian Pendidikan dan Sains Persekutuan Rusia Institusi Pendidikan Belanjawan Negara Persekutuan Pendidikan Profesional Tinggi Universiti Teknikal Negeri Nizhny Novgorod dinamakan sempena. R.E.

AKADEMI LAUT KEBANGSAAN ODESSA (ONMA) Sebagai manuskrip DAO MIN KUAN UDC 629.5.064.5:621.313.332 PENAMBAHBAIKAN MODE OPERASI PENJANA DIESEL ASYNCHRONOUS KAPAL 05.05.03

KANDUNGAN Pendahuluan 3 Bab 1. APLIKASI KEJURUTERAAN PENUKAR SEPARUH KONDUKTOR KAEDAH ASAS UNTUK MENUKAR PARAMETER TENAGA ELEKTRIK 1.1. Subjek teknologi penukaran... 5 1.2.

Pemilihan peranti pampasan kuasa reaktif Pemilihan dan pembangunan sistem pampasan kuasa reaktif adalah mengikut langkah penentuan berikut: 1. Parameter awal am - lokasi pensuisan optimum,

1 Kualiti tenaga elektrik V. V. Sudnova, Ph.D., Art. saintifik rakan sekerja "SIC Test-Electro" Tenaga elektrik sebagai komoditi digunakan dalam semua bidang kehidupan manusia, mempunyai jumlah

UDC 621.11 KAWALAN KUASA REAKTIF PENJANA LOJI JASA UNTUK MENINGKATKAN KESTABILAN SISTEM KUASA ELEKTRIK Calon Sains. teknologi Sains, Profesor Madya KALENTIONOK E. V., asp. FILIPCHIK Yu. D. Kebangsaan Belarus

UDC 61.311 PENGURANGAN KEHILANGAN ELEKTRIK DALAM SISTEM BEKALAN KUASA A.S. Enin., K.B. Korneev, T.I. Uzikova Edisi baharu Undang-undang Persekutuan 61-FZ pada 3 November 009 “Mengenai penjimatan tenaga dan peningkatan

Kuliah 1. Kestabilan dinamik sistem termudah Mod sementara terbahagi kepada normal (operasi) dan kecemasan. Dalam mana-mana proses peralihan, perubahan urutan semula jadi berlaku

Pemampas segerak statik (STATCOM) untuk syarikat tenaga - SVC Light®

Direka untuk mengawal beban elektrik dengan menjana dan menyerap kuasa reaktif. Selalunya perubahan ketara dalam kuasa yang dipindahkan ke beban berlaku dalam masa beberapa jam. Baki kuasa reaktif dalam rangkaian berubah dengan sewajarnya. Ini boleh menyebabkan perubahan yang tidak boleh diterima dalam amplitud voltan, termasuk penurunan mendadak atau runtuhan voltan.

Sama seperti sistem pampasan kuasa reaktif statik SVC, STATCOM ini dapat dengan serta-merta dan berterusan memberikan kuasa reaktif terkawal mengikut voltan sementara, mengekalkan kestabilan voltan grid. Operasi STATCOM adalah berdasarkan prinsip operasi sumber voltan menggunakan kaedah PWM (modulasi lebar nadi) unik dengan menghidupkan transistor IGBT (transistor bipolar get terlindung), yang memberikan kecekapan dan kelajuan peranti yang tiada tandingannya. Dalam pengubahsuaian khas, STATCOM boleh melakukan penapisan aktif bagi harmonik yang lebih tinggi dan penindasan kelipan. Memandangkan pemasangan STATCOM ini dan komponennya memerlukan ruang yang sangat sedikit, ABB telah mematenkan peranti berprestasi tinggi bersaiz kecil ini yang dipanggil SVC Light.

Menghidupkan peranti STATCOM dalam satu atau lebih nod rangkaian membolehkan anda meningkatkan daya pemprosesan rangkaian kuasa dengan meningkatkan kestabilan voltan dan mengurangkan amplitud turun naiknya dalam pelbagai rangkaian elektrik. Di samping itu, STATCOM memungkinkan untuk meningkatkan kualiti elektrik.
​

Teknologi STATCOM/SVC Light

SVC Light beroperasi pada platform teknologi yang sama yang digunakan dalam sistem penghantaran arus terus (HVDC) voltan tinggi, iaitu teknologi HVDC Light®. Komponen yang paling penting dalam sistem ialah penukar sumber voltan modular (VSC), dilengkapi dengan transistor bipolar get terlindung (IGBTs) dikawal oleh modulasi lebar nadi (PWM). Penukar VSC mampu menjana dan menyerap kuasa reaktif. Jika perlu, penukar VSC boleh digunakan dengan reaktor teras udara bersuis atau tetap dan kapasitor AC voltan tinggi sebagai elemen kuasa reaktif tambahan untuk mencapai sebarang julat yang diperlukan.

Prinsip operasi STATCOM/SVC Light

SVC Light boleh dianggap sebagai sumber voltan dengan rintangan dalaman. Secara fizikal, ia adalah penyongsang berbilang peringkat modular yang beroperasi dengan pautan DC teragih atau voltan DC malar (bergantung kepada topologi VSC). Ia menjana atau menyerap kuasa reaktif dengan memproses voltan dan lengkung arus secara elektronik dalam penukar voltan (rangkaian menganggap peranti itu sebagai mesin segerak dengan proses bebas inersia). Akibatnya, SVC Light tidak memerlukan bank kapasitor atau reaktor shunt untuk menjana dan menyerap kuasa reaktif, menghasilkan reka bentuk padat dengan jejak kecil. Kecekapan keseluruhan yang tinggi bagi frekuensi pensuisan transistor IGBT membolehkan pelarasan nilai voltan keluaran yang sangat pantas. Ciri-ciri ini amat penting untuk tugas seperti penindasan kelipan yang disebabkan oleh relau arka, pengimbangan voltan, penapisan harmonik dan pemulihan voltan rangkaian. Kapasitor DC terbina dalam berfungsi untuk mengekalkan dan menstabilkan voltan DC terkawal yang diperlukan untuk operasi penukar. Penukar sumber voltan yang disambungkan dalam konfigurasi belakang ke belakang antara dua bas AC boleh mengawal kuasa aktif, menyediakan reka bentuk peranti dwiguna. Dengan meletakkannya bersebelahan, penukar boleh menghantar kuasa aktif antara dua rangkaian AC (segerak atau tak segerak dan juga dengan frekuensi yang berbeza) dan pada masa yang sama menyediakan kawalan kuasa reaktif di dalamnya.