Гибкая система передачи переменного тока - что и почему?
Стабильность энергосистемы //
Гибкая система передачи переменного тока (FACTS) развивается до зрелой технологии с высокой мощностью.
Эта технология имеет широкое распространение, стала самой высокой, самой надежной, основанной на силовой электронике. Основная цель этих систем заключается в том, чтобы как можно быстрее обеспечить сеть с индуктивной или емкостной реактивной мощностью, адаптированной к ее конкретным требованиям, а также улучшить качество передачи и эффективность системы передачи энергии.
С развитием и развитием приложения силовой электроники не только улучшилось качество систем переменного тока, но и стало возможным на большие расстояния.
Факты также могут помочь решить технические проблемы во взаимосвязанных энергосистемах. Факты доступны в:
-
Параллельное соединение
- Компенсатор статического Var (SVC)
- Статический синхронный компенсатор (STATCOM)
-
Серийное соединение
- Фиксированная последовательная компенсация (FSC)
- Компенсация тиристорных контролируемых / защищенных серий (TCSC / TPSC)
Параллельная компенсация
Любой тип компенсации реактивной мощности с использованием коммутируемых или управляемых блоков, которые соединены параллельно сети передачи на узле энергосистемы.
Механически коммутируемые конденсаторы / реакторы (MSC / MSR)
Наиболее экономичными устройствами компенсации реактивной мощности являются устройства с механическим переключением:
Конденсаторы с механическим переключением - это простое, но низкоскоростное решение для управления напряжением и стабилизации сети в условиях тяжелой нагрузки. Их использование практически не влияет на мощность короткого замыкания, но увеличивает напряжение в точке соединения. Реакторы с механическим переключением имеют точно противоположный эффект и поэтому предпочтительны для достижения стабилизации в условиях низкой нагрузки.
Передовой формой конденсатора с механической коммутацией является MSCDN. Это устройство представляет собой MSC с дополнительной схемой демпфирования для предотвращения резонансов системы.
a) Механически коммутируемые конденсаторы (MSC) и реакторы с механическим переключением (MSR), подключенные к системе передачи; b, c) Статический компенсатор Var (SVC) с тремя ветвями (TCR, TSC, фильтр) и соединительным трансформатором
Компенсатор статического Var (SVC)
Компенсаторы Static Var являются быстрым и надежным средством управления линиями напряжения и узлами системы. Реактивная мощность изменяется путем переключения или управления элементами реактивной мощности, подключенными к вторичной стороне трансформатора. Каждый конденсаторный блок включается и выключается тиристорным клапаном (TSC).
Реактор может быть либо включен (TSR), либо управляется (TCR) тиристорными клапанами.
SIEMENS - Проект «Статический компенсатор статического вакуума под ключ» (SVC)
Когда напряжение в системе низкое, SVC обеспечивает емкостную реактивную мощность и повышает напряжение сети. Когда напряжение системы высокое, SVC генерирует индуктивную реактивную мощность и снижает напряжение в системе.
Компенсаторы Static Var выполняют следующие задачи:
- Улучшение качества напряжения
- Управление динамической реактивной мощностью
- Повышение стабильности системы
- Демпфирование колебаний мощности
- Увеличение мощности передачи мощности
- Контроль дисбаланса (опция)
Конструкция и конфигурация SVC, включая размер установки, условия эксплуатации и потери, зависят от состояния системы (слабого или сильного), конфигурации системы (сетчатой или радиальной) и задач, которые необходимо выполнить.
Компенсатор статического вакуума (SVC) Plus
Модульный SVC PLUS оснащен многоуровневым преобразователем IGBT и накопительным конденсатором на стороне постоянного тока. От приблизительно +/- 25 МВА до +/- MVAr все основное оборудование, включая IGBT-преобразователь, систему управления и защиты и систему охлаждения преобразователя SVC PLUS, устанавливается в контейнер и завод, предварительно прошедший предварительную проверку, готова к установке на месте.
Для внутренних установок доступны преобразовательные модули с приблизительно +/- 100 МВАр.
Siemens - Статический компенсатор (SVC) PLUS
Параллельная работа модулей преобразователей также возможна, что приводит к более высоким рейтингам. Отпечаток установки SVC PLUS меньше, чем обычная установка SVC с одинаковым рейтингом.
Компенсация серии
Компенсация серии определяется как вставка элемента реактивной мощности в линии передачи.
Наиболее распространенным приложением является конденсатор с фиксированной последовательностью (FSC). Также могут быть установлены системы с тиристорным клапаном (TCSC) и защищенные тиристорным клапаном системы (TPSC).
Конденсатор с фиксированной последовательностью (FSC)
Простой и наиболее экономичный тип компенсации серии предоставляется FSC. FSC содержат фактические конденсаторные батареи, а для целей защиты - параллельные разрядники (варисторы из оксида металла, MOV), искровые промежутки и байпасный выключатель для изоляции.
Фиксированная компенсация серии обеспечивает следующие преимущества:
- Увеличение пропускной способности
- Уменьшение угла передачи
Серийный конденсатор с тиристорным управлением (TCSC)
Компенсация реактивной мощности с помощью TCSC может быть адаптирована к широкому диапазону рабочих условий. Также возможно контролировать ток и, следовательно, поток нагрузки в параллельных линиях передачи, что одновременно повышает стабильность системы. Дальнейшие применения для TCSC, включая затухание колебаний мощности и уменьшение синхронного резонанса (SSR), что является решающей проблемой в случае больших тепловых генераторов.
Дополнительные преимущества тиристорной регулировки серии:
- Демпфирование колебаний мощности (POD)
- Управление потоком нагрузки
- Смягчение SSR (субсинхронные резонансы)
- Повышение стабильности системы
a) Фиксированная последовательная компенсация (FSC), подключенная к сети; b, c) Тиристорный последовательный конденсатор (TCSC), подключенный к сети
Конденсатор с тиристорной защитой (TPSC)
Когда используются тиристоры высокой мощности, нет необходимости устанавливать обычные искровые разрядники или ограничители перенапряжений. Из-за очень короткого времени охлаждения специальных тиристорных клапанов, TPSCs могут быть быстро возвращены к обслуживанию после сбоя линии, что позволяет использовать линии передачи до максимальной мощности.
Просмотр системы TCSC
TPSC являются первым выбором, когда линии передачи должны быть возвращены на максимальную пропускную способность как можно быстрее после сбоя.
Ограничения тока короткого замыкания (SCCL)
Расширение сетей переменного тока высокого напряжения, объединение независимых сеток и добавление нового поколения во многих случаях увеличивают существующую мощность короткого замыкания. Если превышен установленный уровень короткого замыкания существующего оборудования, а расширение сети без чрезмерной дорогостоящей замены существующего оборудования невозможно.
Этого нельзя избежать, используя ограничитель тока короткого замыкания Siemens.
Быстрое ограничение тока короткого замыкания (SCCL) с мощным тиристором
Объединив TPSC с внешним реактором, эта комбинация теперь может использоваться как ограничитель тока короткого замыкания (SCCL).
В случае системной неисправности тиристорный клапан будет запущен, пройдя последовательный конденсатор. Соответствующий ток короткого замыкания будет ограничен реактором до расчетных значений.
ИСТОЧНИК: Siemens - Гибкие системы передачи переменного тока (FACTS)