В электротехнике статический компенсатор реактивной мощности ( SVC ) представляет собой набор электрических устройств для обеспечения быстродействующей реактивной мощности в сетях передачи электроэнергии высокого напряжения . [1] [2] SVC являются частью семейства устройств гибкой системы передачи переменного тока [3] [4] , регулирующих напряжение, коэффициент мощности, гармоники и стабилизирующих систему. Статический компенсатор реактивной мощности не имеет значительных подвижных частей (кроме внутреннего распределительного устройства). До изобретения SVC компенсация коэффициента мощности была прерогативой больших вращающихся машин, таких как синхронные конденсаторы или коммутируемые конденсаторные батареи. [5]
SVC — это автоматизированное устройство согласования импеданса, предназначенное для приближения коэффициента мощности системы к единице . SVC используются в двух основных ситуациях:
В приложениях передачи SVC используется для регулирования напряжения сети. Если реактивная нагрузка энергосистемы емкостная ( опережающая), SVC будет использовать реакторы с тиристорным управлением для потребления реактивной мощности из системы, снижая напряжение системы. В индуктивных (отстающих) условиях батареи конденсаторов автоматически включаются, тем самым обеспечивая более высокое напряжение системы. Подключая реактор с тиристорным управлением, который является непрерывно регулируемым, вместе со ступенью батареи конденсаторов, конечный результат представляет собой непрерывно регулируемую опережающую или отстающую мощность.
В промышленных применениях SVC обычно размещаются вблизи высоких и быстро меняющихся нагрузок, таких как дуговые печи , где они могут сглаживать мерцание напряжения . [1] [6]
Обычно SVC состоит из одной или нескольких групп фиксированных или переключаемых шунтирующих конденсаторов или реакторов , из которых по крайней мере одна группа переключается тиристорами. Элементы, которые могут быть использованы для создания SVC, обычно включают:
С помощью фазовой угловой модуляции, переключаемой тиристорами, реактор может быть переменно включен в цепь и, таким образом, обеспечивать плавную подачу реактивной мощности (или поглощение) в электрическую сеть. [2] В этой конфигурации грубый контроль напряжения обеспечивается конденсаторами; реактор с тиристорным управлением должен обеспечивать плавное управление. Более плавное управление и большую гибкость можно обеспечить с помощью переключения конденсаторов с тиристорным управлением. [7]
Тиристоры управляются электроникой. Тиристоры, как и все полупроводники, генерируют тепло, и для их охлаждения обычно используется деионизированная вода . [5] Такое прерывание реактивной нагрузки вносит в цепь нежелательные нечетные гармоники , поэтому для сглаживания формы сигнала обычно предусматриваются блоки мощных фильтров . Поскольку сами фильтры являются емкостными, они также экспортируют МВАр в энергосистему.
Более сложные схемы практичны, когда требуется точная регулировка напряжения. Регулировка напряжения обеспечивается с помощью контроллера с замкнутым контуром . [7] Дистанционное управление и ручная регулировка заданного значения напряжения также распространены.
Как правило, статическая компенсация реактивной мощности не выполняется при линейном напряжении; группа трансформаторов понижает напряжение передачи (например, 230 кВ) до гораздо более низкого уровня (например, 9,0 кВ). [5] Это уменьшает размер и количество компонентов, необходимых в SVC, хотя проводники должны быть очень большими, чтобы выдерживать высокие токи, связанные с более низким напряжением. В некоторых статических компенсаторах реактивной мощности для промышленных применений, таких как электродуговые печи , где может присутствовать существующая шина среднего напряжения (например, 33 кВ или 34,5 кВ), статический компенсатор реактивной мощности может быть подключен напрямую, чтобы сэкономить стоимость трансформатора.
Другой распространенной точкой подключения SVC является третичная обмотка треугольника автотрансформаторов, соединенных звездой, используемых для соединения одного напряжения передачи с другим напряжением.
Динамическая природа SVC заключается в использовании тиристоров, соединенных последовательно и встречно-параллельно, образуя «тиристорные вентили». Дискообразные полупроводники, обычно диаметром в несколько дюймов, обычно располагаются внутри помещения в «клапанном домике».
Главным преимуществом SVC по сравнению с простыми механически переключаемыми схемами компенсации является их практически мгновенная реакция на изменения напряжения системы. [7] По этой причине они часто работают в режиме, близком к нулевой точке, чтобы максимально увеличить коррекцию реактивной мощности, которую они могут быстро обеспечить при необходимости.
Они, как правило, дешевле, обладают большей емкостью, работают быстрее и надежнее, чем схемы динамической компенсации, такие как синхронные конденсаторы. [7] Однако статические компенсаторы реактивной мощности дороже механически переключаемых конденсаторов, поэтому многие системные операторы используют комбинацию двух технологий (иногда в одной и той же установке), используя статический компенсатор реактивной мощности для обеспечения поддержки быстрых изменений и механически переключаемые конденсаторы для обеспечения стационарной реактивной мощности.
К подобным устройствам относятся статический синхронный компенсатор (СТАТКОМ) и унифицированный регулятор потока мощности (УПМП).
[1]