Частотно-регулируемый трансформатор ( VFT ) используется для передачи электроэнергии между двумя (асинхронными или синхронными) частотными областями переменного тока . VFT — относительно недавняя разработка. Большинство асинхронных сетевых соединений используют высоковольтные преобразователи постоянного тока, в то время как синхронные сетевые соединения соединены линиями и «обычными» трансформаторами , но без возможности управления потоком мощности между системами или с фазосдвигающим трансформатором с некоторым управлением потоком.
Его можно рассматривать как очень мощный синхронизатор или вращающийся преобразователь, действующий как преобразователь частоты , который более эффективен, чем двигатель-генератор той же мощности.
Частотно-регулируемый трансформатор — это электрическая машина с двойным питанием, напоминающая вертикальный вал гидрогенератора с трехфазным ротором , подключенным контактными кольцами к одной внешней силовой цепи. Статор подключен к другой. При отсутствии приложенного крутящего момента вал вращается за счет разницы частот между сетями, подключенными к ротору и статору. На том же валу установлен моментный двигатель постоянного тока ; изменение направления крутящего момента, приложенного к валу, изменяет направление потока мощности.
Частотно-регулируемый трансформатор ведет себя как плавно регулируемый фазосдвигающий трансформатор . Он позволяет контролировать поток мощности между двумя сетями. В отличие от решений в области силовой электроники, таких как HVDC «спина к спине », частотно-регулируемый трансформатор не требует фильтров гармоник и компенсации реактивной мощности. Ограничениями концепции являются токовая пропускная способность контактных колец для обмотки ротора.
В период с 1985 по 1990 год на подстанции Нойхоф в Бад-Заксе (Германия) для объединения энергосистем бывшей Восточной и Западной Германии использовались пять небольших частотно-регулируемых трансформаторов общей мощностью 25 МВА .
Подстанция Langlois в Квебеке , Канада ( 45°17′13.76″N 74°0′56.07″W / 45.2871556°N 74.0155750°W / 45.2871556; -74.0155750 ) установила частотно-регулируемый трансформатор мощностью 100 МВт в 2004 году для соединения асинхронных сетей в Квебеке и северо-востоке США . Это был первый крупномасштабный коммерческий частотно-регулируемый трансформатор, он был установлен на подстанции Hydro-Québec Langlois и расположен электрически вблизи шестнадцати гидрогенераторов в Les Cèdres, Квебек , и еще тридцати шести гидрогенераторов в Beauharnois, Квебек . Опыт эксплуатации с апреля 2004 года продемонстрировал неотъемлемую совместимость VFT с близлежащими генераторами [1]
В начале 2007 года компания AEP Texas установила подстанцию VFT мощностью 100 МВт в Ларедо , штат Техас, США ( 27°34′13.64″N 99°30′34.98″W / 27.5704556°N 99.5097167°W / 27.5704556; -99.5097167 ). Она соединяет энергосистемы ERCOT (в США) с CFE (в Мексике). (См. Проект VFT в Ларедо.)
Меньшие VFT используются в крупных наземных ветровых турбинах , так что скорость вращения турбины может изменяться при подключении к распределительной сети электроэнергии .
General Electric установила подстанцию VFT 3 × 100 МВт в Линдене, штат Нью-Джерси , в Соединенных Штатах в 2009 году. Она соединяет энергосистемы PJM и New York Independent System Operator (NYISO). Эта установка работает параллельно с тремя существующими фазосдвигающими трансформаторами для регулирования синхронного потока мощности. [2]
VFT обеспечивают техническую возможность передачи электроэнергии в обоих направлениях между двумя сетями, что позволяет осуществлять обмен электроэнергией , который ранее был невозможен. Энергия в сети с более низкими затратами может передаваться в сеть с более высокими затратами (более высоким спросом) с помощью торговли энергией. Мощности электроэнергии продаются поставщиками. Права на планирование передачи (TSR) выставляются на аукцион владельцами линий электропередачи.
Финансовые права на передачу электроэнергии (FTR) — это финансовый инструмент, используемый для балансировки перегрузок в энергетике и затрат на спрос.