Обзор состояния дел

JUAN DIXON, SENIOR MEMBER, IEEE, LUIS MORÁN, FELLOW, IEEE,

JOSÉ RODRÍGUEZ, SENIOR MEMBER, IEEE, AND RICARDO DOMKE

Специальный документ

Эта статья представляет собой обзор состояния дел в области технологий компенсации реактивной мощности. Представлены принцип работы, технические характеристики и примеры применения Вар компенсаторов, осуществляемых на тиристорах и самокоммутируемых преобразователях. Статические Вар генераторы используются для улучшения регулирования напряжения, стабильности и коэффициента мощности переменного тока в передающих и распределительных системах. Также описаны примеры, полученные из соответствующих приложений описания использования компенсаторов реактивной мощности, осуществляемых на основе новых статических Вар технологий.

I. ВВЕДЕНИЕ

Вар компенсация определяется как управление реактивной мощностью для повышения производительности энергетической системы переменного тока. Концепция Вар компенсации охватывает широкие и разнообразные области системных и проблем потребителя, особенно связанных с вопросами качества электроэнергии, так как большинство проблем качества электроэнергии могут быть ослаблены или решены с помощью адекватного контроля реактивной мощности. В общем, проблема компенсации реактивной мощности рассматривается в два аспекта: компенсация нагрузки и поддержание уровня напряжения. Также целью компенсации является: повышение показателей энергетической системы, сбалансирование реальной мощности от сети переменного тока, компенсация регулирования напряжения, устранение высших составляющих гармоник тока, производимых большими и нелинейными колебаниями промышленных нагрузок. Поддержка уровня напряжения, как правило, требует уменьшения колебаний напряжения в данной части передающей линии. Компенсация реактивной мощности в системах передачи улучшает устойчивость системы переменного тока за счет увеличения максимальной активной мощности, которая может быть передана. Она также помогает поддерживать плоской профиль напряжения на всех уровнях электропередачи, она улучшает производительность терминала преобразования высокого напряжения постоянного тока (HVDC), увеличивает эффективность передачи, контролирует стационарные и временные перенапряжения, и может избежать разрушительных отключений.

Продольная и поперечная Вар компенсации используются для изменения естественных электрических характеристик систем питания переменного тока. Продольная компенсация изменяет передающие или распределительные параметры системы, в то время как поперечная компенсации меняет эквивалентное сопротивление нагрузки. В обоих случаях реактивная мощность, которая течет через системы, может быть эффективно контролируема, повышая общую эффективность системы переменного тока.

Традиционно, вращающиеся синхронные компенсаторы и неуправляемые или механически коммутируемые конденсаторы или индуктивность использовались для компенсации реактивной мощности. Тем не менее, в последние годы, статические компенсаторы Вар (SVC) с использованием тиристорной коммутации конденсаторов (TSCS) и тиристорным управлением реакторами (TCR), предоставляющие или поглощающие необходимую реактивную мощность были разработаны. Кроме того, использование самокоммутируемой длительности импульса модуляции (ШИМ) преобразователя с соответствующей схемой управления разрешает использование статических компенсаторов, способных генерировать или поглощать реактивные составляющие тока с временем отклика быстрее, чем основной цикл электросети.

На основе использования надежной высокоскоростной силовой электроники, мощных аналитических инструментов, передового контроля и микрокомпьютерных технологий, гибкие системы передачи переменного тока (FACTS) были разработаны и представляют собой новую концепцию
для эксплуатации систем передачи электроэнергии. В этих системах использование SVC с быстрым временем отклика играет важную роль, позволяющую увеличить количество реальной передачи энергии через существующие линии, близко к ее тепловой мощности, без ущерба для ее предела стабильности. Эти возможности возникают благодаря возможностям специальных SVC для настройки взаимосвязанных параметров, которые регулируют работу систем передачи, в том числе шунтирующих сопротивлений, тока, напряжения, угла сдвига фаз и затухания колебаний. Эта статья представляет собой обзор современных статических Вар технологий. Описан статический компенсатор, реализованный на тиристорных и самокоммутируемых преобразователях. Их принцип работы, характеристики компенсации и производительность представлены и проанализированы. Также представлено сравнение различных характеристик генератора Вар компенсации. Новые статические компенсаторы, такие как контроллеры единого потока энергии (UPFC) и динамические
востановители напряжения (DVR) обязаны компенсировать современную
систему распределения электроэнергии, также представлены и описаны.

II. ПРИНЦИПЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

В линейной схеме реактивная мощность определяется как
переменный компонент мгновенной мощности с частотой равной 100/120 Гц в 50 - или 60-Гц системе. Реактивная мощность, вырабатываемая источником питания переменного тока, хранится в конденсаторе или реакторе в течение четверти цикла, и в следующие четверть цикла отправляется обратно в источник питания. Иными словами, реактивная мощность колеблется от источника переменного тока и конденсатора или реактора, а также между ними, на частоте в два раза больше ее номинального значения (50 или 60 Гц). По этой причине она может быть компенсирована использованием Вар генераторов, позволяющих исключить ее оборот между нагрузкой (индуктивной или емкостной) и источником, и, следовательно, улучшения стабильности напряжения в мощных системах. Компенсация реактивной мощности может быть реализована с Вар генераторами, соединенными параллельно или последовательно. Принципы обоих способов компенсации реактивной мощности как альтернативы описаны ниже.

А. Поперечная компенсация

Рис. 1 показывает принцип и теоретические последствия поперечной
компенсации реактивной мощности в основной системе переменного тока, который содержит источник V1, линии электропередач и типичную индуктивную нагрузку.

На рис. 1 (а) показана система без компенсации и связанная с ней векторная диаграмма. В векторной диаграмме, фазовый угол тока был связан с нагрузкой, это означает, что активный ток Ip совпадает по фазе с напряжением на нагрузке V2. Поскольку нагрузка предполагается индуктивной, то она требует реактивной мощности для нормальной работы и, следовательно, источник должен поставлять ее, увеличивая ток от генератора и через линии электропередач. Если реактивная мощность передается рядом с нагрузкой, то значение тока может быть уменьшено или сведено к минимуму, снижены потери мощности и улучшено регулирование напряжения на нагрузке терминалов. Это можно сделать тремя способами: 1) на конденсаторах, 2) с источником напряжения, или 3) с источником тока. На рис. 1 (б), устройство на основе источника тока используется для компенсации реактивной составляющей тока нагрузки IQ. В результате, система регулирования напряжения улучшается, а реактивная составляющая тока от источника уменьшается или почти устраняется. Если нагрузка нуждается в опережающей компенсации, то индуктивность не потребуется. Кроме того, источник тока или источник напряжения могут быть использованы в качестве индуктивного шунта компенсации. Основным преимуществом использования источника напряжения или тока в качестве Вар генераторов (вместо индуктивности или конденсаторов) является то, что выработка реактивной мощности не зависит от напряжения в точке связи.

Б. Продольная компенсация

Var компенсации может быть также разного типа. Типичные
системы продольной компенсации используют конденсаторы для уменьшения эквивалентного реактивного сопротивления линии электропередачи при номинальной частоте. Подключаемая продольно конденсаторы вырабатывает реактивную мощность, которая саморегулируемым образом снижает долю сопротивления передающей линии. В результате повышается функциональность системы передачи электроэнергии посредством:

1) увеличение угловой стабильности энергетического коридора;
2) улучшение стабильности напряжения коридора;
3) оптимизация разделения мощности между параллельными цепями.

Как и поперечная компенсация, продольная компенсация может также
быть реализована с помощью устройств источника тока или напряжения и
показана на рис. 2.

Рис. 2 (а) показывает ту же энергетическую систему, что и на рис. 1 (а), также со ссылкой на угол, а на рис. 2 (б) показаны результаты, полученные с продольной компенсацией через источник напряжения, который был скорректирован еще раз, чтобы иметь единство коэффициента мощности при работе. Тем не менее, стратегия компенсации отличается по сравнению с поперечной компенсацией. В этом случае, Vcomp напряжение было добавлено между линией и нагрузкой, чтобы изменить угол V2, который в настоящее время у напряжения на стороне нагрузки. С соответствующей корректировкой величины Vcomp, фактор единства мощности может снова быть достигнут в V2. Как можно видеть из векторной диаграммы на рис. 2 (б), Vcomp порождает напряжение с направлением, противоположным направлению падения напряжения в линии индуктивности, потому что он отстает от тока Ip.

Как уже отмечалось, продольная емкостная компенсация является наиболее распространенной стратегией. Набор конденсаторов устанавливается в рассечку линии, как показано на рис. 3, что означает, что все оборудование должно быть установлено на платформе, которая полностью изолирована для системы напряжения (обе клеммы на линии напряжения).

/
На этой платформе основная емкость находится вместе с защитой цепей от перенапряжения. Защита от перенапряжений является ключевым фактором выбранной конструкции, так как конденсаторная батарея должна выдержать пропускной ток короткого замыкания даже при тяжелых условиях. Первичная защита от перенапряжения обычно включает в себя нелинейные металл-оксидные варисторы, разрядники. Вторичная защита достигается с землей установкой ​​электроники, действующей на сигналы от оптических преобразователей тока в высоковольтные цепи.

Независимо от типа источника или конфигурации системы, различные требования должны быть приняты во внимание для успешной работы Вар генераторов. Некоторые из этих требований: простота, управляемость, динамика, стоимость, надежность и гармонические искажения. В следующих разделах
описаны различные решения, используемые для Вар поколения и связанных с ними принципов работы и характеристик компенсации.

III. ТРАДИЦИОННЫЕ VAR ГЕНЕРАТОРЫ

В общем, Вар генераторы классифицируются в зависимости от
технологии, используемой в их реализации и пути их подключения к энергосистеме (поперечно или продольно). Вращающиеся и статические генераторы широко используются для компенсации реактивной мощности. В последнее десятилетие были предложено и разработано большое количество различных статических Вар генераторов с использованием силовых электронных технологий. Есть два подхода к реализации силовой электроники в основе Вар компенсаторов: тот, что использует тиристорную коммутацию конденсаторов и реакторов с регулируемыми трансформаторами и другой, который использует самокоммутируемые статические преобразователи. Краткое описание наиболее часто используемых поперечных и продольных компенсаторов представлено ниже.

А. Фиксированные ​​или механически коммутируемые конденсаторы

Шунтирующие конденсаторы были впервые использованы для корректировки коэффициента мощности в 1914 году. Опережающий ток, потребляемый от шунтирующих конденсаторов, компенсирует отставание тока от нагрузки. Выбор шунтирующих конденсаторов зависит от многих факторов, наиболее важным из которых является сумма отстающей реактивной мощности принятой нагрузки. В случае широкого колебания нагрузки реактивная мощность также изменяется в широком диапазоне. Таким образом, фиксированный набор конденсаторов может часто приводить либо к перекомпенсации, либо недокомпенсации. Переменная Вар компенсация достигается с помощью коммутации конденсаторов. В зависимости от общего Вар требования, конденсаторные банки включаются или выключатся из системы. Гладкость управления зависит только от числа конденсаторов, на которые используются коммутационные аппараты. Переключение, как правило, осуществляется с помощью реле и выключателей. Тем не менее, эти методы, основанные на механических переключателях и реле, имеют ряд недостатков: небыстродействие и ненадежность. Также они порождают высокие пусковые токи и требуют частого обслуживания.

Б. Синхронные компенсаторы

Синхронные компенсаторов играют важную роль в контроле напряжения и реактивной мощности уже более чем 50 лет. Функционально синхронный конденсатор-это просто синхронная машина, подключенная к энергосистеме. После синхронизации, ток возбуждения регулируется либо генерацией, либо поглощением реактивной мощности в соответствии с требованиями системы переменного тока. Машина может обеспечить непрерывный контроль реактивной мощности при использовании надлежащей схемы автоматического возбудителя. Синхронные компенсаторы были использованы как при распределении, так и электропередачи для повышения стабильности и для поддержания напряжения в заданных пределах при изменяющихся нагрузочных условиях и чрезвычайных ситуациях. Тем не менее, синхронные компенсаторы используются редко, потому что они требуют значительных вложений и большого количества запусков и защитного оборудования. Они также способствуют току короткого замыкания, и они не могут контролироваться достаточно быстро, чтобы компенсировать резкие изменения нагрузки. Кроме того, их потери гораздо выше, чем у статических компенсаторов, а стоимость намного выше по сравнению со статическими компенсаторами. Их преимущество заключается в их высокой временной перегрузочной способности.

В. Тиристорные Вар компенсаторы

Как и в случае с синхронными компенсаторами, главная цель-достижение точного контроля над всей реактивной мощностью во всем диапазоне была выполнена с развитием статических компенсаторов с преимущественно более быстрым временем отклика. SVC, состоят из стандартных шунтирующих элементов реактивной мощности (реакторов и конденсаторов), которые контролируются для обеспечения быстрой и переменной реактивной мощности. Они могут быть сгруппированы в две основные категории, TSC и TCR.

1) TSCs: Рис. 4 показана принципиальная схема статического компенсатора
TSC типа. Впервые представленный на ASEA в 1971 году набор шунтирующих конденсаторов разделен на отдельные группы, которые индивидуально включаются или выключаются с использованием двунаправленных тиристорных переключателей. Каждая однофазная группа состоит из двух основных частей- конденсаторов C и тиристорных переключателей Sw1 и Sw2.

Кроме того, есть вспомогательный элемент индуктивность L, целью которого является ограничение скорости нарастания тока через тиристоры и для предотвращения резонанса в сети (обычно 6% по сравнению с Xc). Конденсатор может быть включен с минимальным переходом, если тиристор включен в момент, когда напряжение конденсатора и напряжение сети имеют одинаковые значения. Статический компенсаторы TSC типа обладают следующими свойствами: ступенчатый контроль, средняя задержка в половину цикла (максимум один цикл), не генерация гармоник, так как текущие переходные процессы могут быть эффективно ослаблены.

Ток, который течет через конденсатор в данный момент времени t, определяется по следующей формуле:

где Xc и XL емкостное и индуктивное сопротивления, Vm источник максимального мгновенного напряжение, а напряжение фазового угла, под которым конденсатор подключен, и wr система резонансной частоты, Vco напряжение на конденсаторе в t=0-.

Это выражение было получено в предположении, что эквивалентное сопротивление системы незначительно по сравнению с системой реактивного сопротивления. Это предположение справедливо для высоковольтных линий электропередачи. Если конденсатор подключен на момент максимального напряжения источника и Vco равно пиковому значению источника напряжения Vm
( ), то токовая переходная составляющая равна нулю. Несмотря на привлекательную теоретическую простоту коммутации конденсаторной схемы, ее популярность была затруднена рядом практических недостатков: Вар компенсация не является непрерывным процессом, каждая конденсаторная группа требует отдельного тиристорного коммутатора, и поэтому строительство не является экономичным, постоянно приложенное напряжение через непроводящей тиристорный переключатель в два раза превышает пиковое напряжение питания, и тиристор должен быть рассчитан на защиту внешними средствами от скачков напряжения в линии и токов короткого замыкания. Привлекательным решением для устранения недостатков использования TSC является замена одного из тиристорных коммутаторов диодом. В этом случае, пусковые токи будут устранены, когда тиристоры выключены в нужное время, и более непрерывная реактивная мощность может быть достигнута, если номинальная мощность каждой конденсаторной батареи выбрана в следующей двойной комбинации, как описано в…Эта конфигурация показана на рис. 5. На этом рисунке Lmin катушки индуктивности используются для ограничения любого пускового тока, производя зажигание импульса вне времени.

Для подключения каждой ветви зажигающий импульс подается на вход тиристора, но только тогда, когда напряжение достигает своего максимального отрицательного значения. Таким образом, получается плавное подключение. Ток будет увеличиваться, начиная с нуля без искажений по синусоиде, и после завершения цикла напряжение на конденсаторе будет равно напряжению -Vm и тиристоры автоматически блокируются. При такой работе, как подключение так и отключение ветви будет плавным и без искажений. Если подача импульсов и напряжение -Vm правильно отрегулированы, то ни гармоники, ни пусковые токи не генерируются, так как достигаются два важных условий: ​​1) dv/dt в V=-Vm равно нолю и 2) напряжение от анода к катоду тиристора близко к нулю. Предполагая, что является источником напряжение, Vco начальное напряжение на конденсаторе, а напряжение анода к катоду тиристора, право подключения ветви будет, когда , то есть

Когда , тогда

В , тиристор включается, и конденсатор С начинает разряжаться. На данный момент, и для будет .Компенсирующий конденсатор, начиная с текущего t0 будет

Уравнение (4) показывает, что ток начинается с нуля, как синусоидальный сигнал без искажений и/или пускового компонента. Если вышеуказанные условия коммутации выполнены, индуктивность L может быть сведена к минимуму или даже устранена.

Экспериментальные осциллограммы рис. 6 показывают, как двойные связи многих ветвей позволяют почти непрерывно компенсировать изменения тока.

Эти экспериментальные кривые тока были получены в 5-квар лабораторном прототипе. Преимущества данной схемы в том, что многие уровни компенсации могут быть реализованы с несколькими ветвями, позволяющими непрерывное изменение без искажений. Кроме того, схема является более простой и экономичный по сравнению с TSC. Основным недостатком является то, что она имеет время задержки одного полного цикла по сравнению с половиной цикла TSC.

2) TCR: Рис. 7 показана схема статического компенсатора типа TCR.

В большинстве случаев, компенсатор также включает в себя фиксированные конденсаторы и фильтра для низких гармоник, которые не показаны на этом рисунке. Каждая из трех фаз подключений включает в себя катушку индуктивности, и тиристоры переключаются Sw1 и Sw2. Реакторы могут быть как коммутируемыми, так и с контролем угла сдвига фаз. При использовании управления фазовым углом получается непрерывный спектр потребления реактивной мощности. Это приводит, однако, к генерации нечетных гармонических составляющих тока во время управления технологическим процессом. Полная проводимость достигается с углом 90°. Частичная проводимость, полученная между углами 90° и 180°, показана на рис. 8.

При увеличении угла тиристорного открытия снижается основная составляющая тока реактора. Снижение реактивной мощности, потребляемой реактором, эквивалентно увеличению индуктивности. Тем не менее, следует отметить, что изменение тока в реакторе может иметь место только в дискретных точках времени, что означает, что корректировка не может быть чаще, чем один раз за полупериод. Статические компенсаторы типа TCR характеризуются: способностью выполнять непрерывный контроль, максимальной задержкой одного полупериода, и работой практически без переходных процессов. Основными недостатками этой конфигурации является генерация низкочастотных гармонических составляющих тока и большие потери при работе в
индуктивной области (т.е. поглощение реактивной мощности). Связь между основным компонентом реактор тока и фазового угла сдвига а задается выражением (5)

В однофазном блоке со сбалансированным фазовым углом представлены
только нечетные гармонические составляющие в токе реактора. Амплитуда каждой гармонической составляющей определяется формулой (6)

В целях устранения низкочастотных гармоник тока (третьей, пятой, седьмой), дельта-конфигурации (для нулевой гармонической последовательности) и пассивные фильтры могут быть использованы, как показано на Рис. 9 (а). Двенадцатипульсовая конфигурация также используется, как показано
на рис. 9 (б).

В этом случае пассивные фильтры не требуются, так как пятая и седьмая гармоники тока устранены введением фазового трансформатора.

3) Характеристики Вар компенсации: Одна из главных характеристик SVC в том, что количество реактивной мощности обмениваемой с системой зависит от приложенного напряжения, как показано на рис. 10.

Этот рисунок показывает устойчивое состояние Q-V характеристики в сочетании с фиксированной емкостью-TCR (FCTCR) компенсатора. Эта характеристика показывает количество реактивной мощности, генерируемой или поглощаемой FC-TCR, в зависимости от приложенного напряжения. При номинальном напряжении FC-TCR представляет собой линейную характеристику, которая ограничена номинальной мощностью конденсатора и реактора соответственно. Помимо этих ограничений, VT-Q характеристика не является линейной, что является одним из главных недостатков этого вида Вар компенсаторов.

4) Комбинированный TSC и TCR: Независимо от требуемого диапазона регулирования реактивной мощности статический компенсатор может быть построен на основе или обоих указанных выше схем (то есть, TSC и TCR), как показано на рис. 11.

В тех случаях, когда используются система с коммутацией конденсаторов, реактивная мощность делится на соответствующее количество шагов и
поэтому изменение происходит ступенчато. Непрерывное управления может быть получено с добавлением TCR. Если требуется поглотить реактивную мощность, то весь набор конденсаторов отключается, и выравнивающий реактор становится ответственным за поглощение. Благодаря пошаговой координации управления между реактором и конденсатором можно получить полностью бесступенчатое регулирование. Комбинированный статический компенсатор типа TSC и TCR характеризуются: непрерывным контролем, практически нет переходных процессов, низкой генерацией гармоник (потому что контролируемая мощность реактора мала по сравнению с общей реактивной мощностью), а также гибкость в управлении и эксплуатации. Очевидным недостатком TSC-TCR по сравнению
компенсаторами типа TCR и TSC является высокая стоимость. Экономичнее всего TCR, но эти сбережения больше, чем стоимость переключателей конденсаторов и более сложной системы управления.

Характеристика V-Q этого компенсатора показана на рис. 12.

Для уменьшения переходных процессов и искажения гармоник, и улучшения динамики компенсатора некоторые исследователи применили самостоятельные коммутации для TSC и TCR. Тем не менее, наилучшие результаты были получены при использовании самостоятельно коммутируемых
компенсаторов на основе обычных двухуровневых и трехуровневых инверторов. Они анализируются в разделе IV.

5) Продольная компенсация с тиристорным управлением: Рис. 13 показывает однолинейная диаграмма продольного компенсатора с тиристорным управлением (TCSC). TCSC предоставляет проверенную технологию, которая рассматривает конкретные динамические задачи системы передачи. TCSC являются отличным инструментом для внедрения, если требуется увеличить демпфирование при соединении больших электрических систем.

Кроме того, они могут решить проблему подсинхронный резонанса (SSR),
явление, которое включает в себя взаимодействие между большими
термическими генерирующими единицами и продольно компенсированными передающими системами.

Есть два основных принципа TCSC концепции. Во-первых, TCSC предоставляет электромеханическое демпфирование между большими электрическими системами, изменяя реактивность конкретных соединительных линий электропередачи, т. е. TCSC будет обеспечивать переменное емкостное сопротивление. Во-вторых, TCSC должны изменить свое собственное сопротивление (как видно по линии тока) для таких подсинхронных частот, что перспективные SSR помогают избежать. Обе эти цели достигаются с
TCSC использованием алгоритмов управления, которые работают одновременно.
Управление будет работать по тиристорной схеме (параллельно к основным банкам конденсаторов) так, что контролируемая нагрузка добавляется к основному конденсатору, делая его переменной емкости на основной частоте, но "виртуальной индуктивностью" на подсинхронных частотах. Для демпфирования колебаний мощности схема TCSC представляет собой компонент модуляции эффективного реактивного коридора передачи мощности. Посредством подходящей системы управления, эта модуляция реактивности осуществляет противодействие колебаний передачи активной мощности для того, чтобы заглушить ее из вне.

IV. САМОКОММУТИРУЕМЫЕ VAR КОМПЕНСАТОРЫ

Применение самокоммутируемух (также известны как силовые коммутируемые) преобразователей в качестве средства компенсации реактивной мощности продемонстрировано как эффективное решение. Эта технология была использована для реализации более сложного компенсирующего оборудования, такого как статические синхронные компенсаторы (СТАТКОМЫ), UPFCs и DVRs.

А. Принципы работы

Со значительным прогрессом коммутируемых полупроводниковых приборов внимание было сосредоточено на самокоммутируемых Вар компенсаторах, способных генерировать или поглощать реактивную мощность, не требуя больших батарей конденсаторов и реакторов. Возможны несколько подходов, в том числе источник тока и источник напряжения в качестве преобразователей (VSC). Подход с источником тока показан на рис. 14, используемый реактор снабжен регулируемым постоянным током, а источник напряжения-инвертор, показанный на рис. 15, использует конденсатор
с регулируемым напряжением постоянного тока.

Основные преимущества самокоммутируемых Вар компенсаторов является значительное сокращение размера и потенциальное снижение стоимости, достигнутое за счет исключения большое количество пассивных элементов, и требование относительно низкого потенциала для полупроводниковых переключателей. Из-за их меньшего размера, самокоммутируемые Вар компенсаторы хорошо подходят для применения при ограниченном пространстве. Самокоммутируемые компенсаторы используются для стабилизации передающей системы, улучшения регулирования напряжения, поправки энергетических факторов, а также поправки дисбаланса нагрузки. Кроме того,
они могут быть использованы в качестве поперечных и продольных компенсаторов. На рис. 16 показан поперечный Вар компенсатор, реализованный с повышением типа VSC.

Пренебрегая внутренними потерями мощности общего конвертора, контроль реактивной мощности осуществляется путем регулировки амплитуды основного компонента выходного напряжения Vmod, которое может быть модифицировано с PWM моделью, как показано на рис. 17.

Когда Vmod больше, чем напряжение Vcomp, Вар компенсатор создает реактивную мощность [рис. 16 (б)], а когда меньше Vmod, чем Vcomp, компенсатор поглощает реактивную мощность [Рис. 16 (С)]. Его принцип работы схож с синхронной машиной. Компенсация тока может быть ведущей или отстающие, в зависимости от относительной амплитуды Vmod и Vcomp. Конденсатор, подключенный к постоянному звену преобразователя, остается постоянным и равным рекомендованному значение Vref со специального контура обратной связи, который контролирует фазовый угол сдвига между Vmod и Vcomp. Амплитудой выходного напряжения Vmod компенсатора можно управлять путем изменения коммутации картины показателя модуляции (рис. 17) или путем изменения амплитуды преобразователя постоянного напряжения Vd. Быстрое время отклика достигается путем изменения показателя переключения картины модуляции вместо Vd. Преобразователь напряжения постоянного тока изменяется путем регулировки небольшого количества активной мощности, потребляемой преобразователем и определяется (7)

где XS преобразователь связя реактора , и фазовый угол сдвига между напряжениями Vmod и Vcomp.

Одной из основных проблем, которую необходимо решить, чтобы использовать самокоммутируемые преобразователи в высоковольтных системах, является ограниченная мощность контролируемых полупроводников [изолированным затвором биполярных транзисторов (IGBT) и объединенного входа коммутируемых тиристоров (IGCT)], доступных на рынке. Актуальные полупроводники обладают пропускной способностью в несколько тысяч ампер и выдерживают обратное напряжение 6-10-кВ, которых явно не достаточно для высоковольтных применений. Эта проблема может быть преодолена с помощью более сложных схем преобразователей, как описанные ниже.

B. Многоуровневые компенсаторы

Многоуровневые преобразователи изучаются и некоторые схемы используются сегодня в качестве SVC. Основные преимущества
многоуровневых преобразователей отсутствие генерации гармоник и возможность увеличения напряжения из-за последовательного соединения мостов или полупроводников. Самая популярная принятая сегодня это трехуровневая с нейтральной точкой (NPC) схема.

1) Трехуровневые компенсаторы: рис. 18 показывает поперечный Вар компенсатор, снабженный трехуровневым NPC преобразователем.

Трехуровневые преобразователи становится стандартной схемой для применения в преобразователях среднего напряжения, таких как управляемые машины и активные интерфейсные выпрямители. Преимуществом трехуровневого преобразователя является то, что они могут уменьшить генерацию гармоник, так как они создают напряжение волны с большим количеством уровней, чем обычная двухуровневая схема. Еще одним преимуществом является то, что они могут уменьшить номинальное напряжение полупроводников, и связанны с переключением частоты. Трехуровневые преобразователи состоят из 12 самокоммутируемых полупроводников, таких как транзисторы IGBT или IGCT, каждый из которых шунтируется обратным параллельно соединенным диодом мощности и шести диодных ветвей, связанных между средней точкой постоянного тока по ссылке и средней точкой каждой парой переключателей, как показано на рис. 18. При подключении источника постоянного тока последовательно выходным клеммам преобразователь может производить набор PWM сигналов, в которых частота, амплитуда и фаза переменного напряжения могут быть изменены согласно сигналам управления.

2) Многоуровневые преобразователи с перевозчиками Shifted: Другая
интересная технология, которая была успешно доказана, использует основные "H" мосты, как показано на рис. 19, подключенные к линии через силовые трансформаторы.

Эти трансформаторы подключены параллельно преобразователю и последовательно линии. Система использует синусоидальную модуляцию длительности импульса (SPWM) с треугольным носителей изменилась, и в зависимости от числа преобразователей, соединенных в цепь мостов,
напряжение сигнала становится все больше и больше синусоидальным. На рис. 19 (а) показана одна фаза этой схемы, реализуемая на восьми "H" мостах, а на рис. 19 (б) показаны сигналы напряжения, полученные в зависимости от количества "H" мостов. Интересным результатом этого преобразователя является то, что напряжение переменного тока становится модулированным длительностью импульса и амплитуды (PWM и AM). Это потому, что при изменении импульсной модуляции также изменяется и шаги амплитуды. Максимальное
число шагов результирующего напряжения в два раза превышает число преобразователей плюс нулевой уровень. Тогда четыре моста приведут к девятиуровневому преобразователю на фазу. Рис. 20 показывает AM операции. Когда напряжение уменьшается, некоторые шаги исчезают, а затем амплитудная модуляция становится дискретной функции.

3) Оптимизированные многоуровневые преобразователи: количество уровней может быстро увеличиваться с несколькими преобразователями, когда напряжение scalation применяется. Аналогично преобразователю на рис. 19 (а),
схема на рис. 21 (а) имеет общее звено постоянного тока с напряжением изолированным через выходной трансформатор, соединенный последовательно
с линией. Тем не менее, напряжение на стороне линии масштабируется в мощность трех. Используя эту стратегию, число ступеней напряжения максимально и требуется несколько преобразователей, чтобы получить почти синусоидальное напряжение сигналов. Например, на рис. 21, амплитудная модуляция с 81 уровня напряжения получается при использовании только четырех "H" преобразователей в фазе (четырехэтапный инвертор). Таким образом, Вар компенсаторы с характеристиками «свободной гармоники» могут быть реализованы.

Это важно, что мост с более высоким напряжением в настоящее время коммутирует на линейной частоте, что является одним из основных преимуществ этой схемы для применения в мощных сетях. Другой интересной особенностью этого преобразователя, по сравнению с многоуровневой стратегией с носителями изменилась, является то, что только четыре "H" моста на фазу, необходимо для получения 81 уровневого напряжения. В предыдущем многоуровневом преобразователе с носителей сдвинуты, необходимо 40 "H" мостов вместо четырех. Для применения в мощных сетях, вероятно, вполне достаточно менее сложных трех этапов (три "H" моста на фазу). В этом случае, получается 27 уровней или этапов напряжения, что будет обеспечивать достаточно хорошую форму кривой напряжения и тока для высококачественной работы

С. Полупроводниковые приборы, используемые для самокоммутируемых Вар Компенсаторов

Три наиболее соответствующих устройства для применения в SVC: тиристоры, IGBT и IGCT. Эта область применения требует, чтобы полупроводники должны быть в состоянии блокировать высокое напряжение в кВ диапазоне. Требуется применение высоковольтных транзисторов для самокоммутируемого преобразователя в недоступном SVC сейчас уровне 6,5 кВ, что позволяет строительство схемы с мощностью в несколько мегаватт. Также IGCT достигают сейчас уровня 6 кВ. Пожалуй, самым важным событием в полупроводниках для SVC применений - это светозапускаемые тиристоры (LTT). Это устройство является наиболее важным для применения в сетях сверхвысокой мощности. Недавно LTT устройства были разработаны с возможным уровнем напряжения до 13,5 кВ и током до 6 кА. Эти новые устройства уменьшают число элементов, соединенных последовательно и параллельно, следовательно, снижение количество входов и цепей защиты. С помощью этих элементов, можно сократить затраты и увеличить реактивную мощность в SVC установках до нескольких сотен Мвар.

D. Сравнение тиристорных и самокоммутируемых компенсаторов

По сравнению с тиристорно-управляемыми наборами конденсаторов и реакторов, самокоммутируемые Вар компенсаторы имеют следующие
преимущества.

1) Они могут обеспечивать как опережение, так и отставание реактивной мощности, что позволяет значительную экономию в конденсаторах и реакторов. Это, в свою очередь, снижает возможности резонансов в некоторых критических условиях эксплуатации.

2) Так как время отклика самокоммутируемого преобразователя
может быть быстрее, чем фундаментальный цикл электрической сети, то
реактивную мощность можно регулировать непрерывно и точно.

3) Высокая частота модуляции самокоммутируемого преобразователя
приводит к низкому содержание гармоник питающего тока, тем самым уменьшая размер компонентов фильтра.

4) Они не создают пусковой ток.

5) Улучшение динамических характеристик при колебаниях напряжения и переходных процессах.

6) Самокоммутируемые Вар компенсаторы способны генерировать 1 p.u. реактивный ток, даже когда линия очень низкого напряжения. Эта способность поддерживать мощность системы лучше, чем полученная у Вар компенсаторов, потому что ток в шунтирующих конденсаторах и реакторах пропорционален напряжению.

7) Самокоммутируемые компенсаторы с соответствующим контролем
также могут выступать в качестве активных фильтров гармоник линии, DVR,
или UPFC.

В таблице 1 приведено сравнение достоинств основных типов Вар компенсаторов. Значительные преимущества самокоммутируемых компенсаторов делает их интересной альтернативой для улучшения характеристик компенсации, а также увеличения производительности систем питания переменного тока.

Рис. 22 показывает характеристику напряжения / тока самокоммутируемого Вар компенсатора по сравнению с тиристорным управлением SVC.

Эта цифра показывает, что самокоммутируемый компенсатор обеспечивает лучшую поддержку напряжения и улучшает переходной запас устойчивости путем предоставления большей реактивной мощности при меньших напряжениях. Из-за отсутствия больших конденсаторов и реакторов, используемых для выработки реактивной мощности, самокоммутируемый компенсатор обеспечивает более быстрое время отклика и лучшую устойчивость к изменениям сопротивления в системе.

V. НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВАР КОМПЕНСАТОРОВ

На основе силовой преобразовательной электроники и схемы цифрового управления компенсаторы реактивной мощности на базе самокоммутируемых преобразователей были разработаны, чтобы компенсировать не только реактивную мощность, а также для регулирования уровня напряжения, мерцания
гармоник, активной и реактивной мощности, полного сопротивления линии передачи и фазового угла. Важно отметить, что хотя конечный эффект и заключается в повышении производительности энергетической системы, управление изменяется во всех случаях основной реактивной мощности. При использование самокоммутируемых преобразователей следующие высокопроизводительные контроллеры системы питания были реализованы: СТАТКОМ, статический синхронный продольный компенсатор (SSSC), DVR, UPFC, линейный регулятор потока мощности (IPFC), и сверхпроводящий магнитный накопитель энергии (SMES). Принципы работы и цепи питания каждой из схем описаны ниже.

А. СТАТКОМ

Статком основан на твердотельных источниках напряжения,
реализованный с преобразователем и подключаемый параллельно мощности системы через реактор связи по аналогии с синхронной машиной, создавая сбалансированный набор из трех синусоидальных напряжений на основной частоте, с регулируемой амплитудой и фазовым углом. Это оборудование,
однако, не имеет инерции и перегрузочной способности. Примеры этих схем рис. 16, 18 и 19.

Б. SSSC

VSC также может быть использован как продольный компенсатор, как показано на рис. 23. SSSC подводит напряжение последовательно к линии,
сдвинутое на 90 по фазе с током нагрузки, действующее в качестве управляемого продольным конденсатором. Основное отличие, по сравнению с продольным конденсатором, является то, что напряжение подаваемое SSSC не связано с линией тока и может быть независимо контролируемым.

В. DVR

DVR, как показано на рис. 24, представляет собой устройство, подключенное параллельно с энергосистемой и используется для поддержания напряжения на нагрузке постоянным, независимо от колебаний напряжения источника.

Когда перекосы напряжения или скачки присутствуют на нагрузке терминалов, DVR отвечает, вводя три напряжения переменного тока последовательно с поступающими трехфазовыми сетевыми напряжениями, компенсируя разницу между нарушенным и предварительно нарушенным напряжением. Каждый фаза вводного напряжения может быть контролируема по отдельности (то есть их величина и угол). Активная и реактивная мощности, необходимые для создания этих напряжений поставляемых VSC, питаются от постоянного тока, как показано
на рис. 24. Для того чтобы иметь возможность смягчить просадку напряжения, DVR должен представить быстрое реагирование управления. Ключевые
компоненты DVR являются:

• распределительные устройства;
• усилитель трансформатор;
• фильтр гармоник;
• IGCT VSC;
• постоянного тока зарядного устройство постоянного тока;
• система управления и защиты;
• источник энергии, то есть набор накопительного конденсатора.

Когда условия электропитания остаются нормальными, DVR может работать в качестве резерва с низким уровнем потерь, со стороны конвертора из закороченного вольтодобавочного трансформатора. Поскольку VSC модуляция не имеет места, то DVR производит только потерю проводимости. Использование технологий IGCT минимизирует эти потери. SSSC и DVR могут быть объединены, чтобы получить систему, способную контролировать поток мощности линии электропередачи во время устойчивого состояния и обеспечения динамической компенсации напряжения и токов короткого замыкания во время сбоев системы.

Г. UPFC

UPFC, как показано на рис. 25, состоит из двух переключаемых
преобразователей, работающих от общего звена постоянного тока, обеспеченных накопительным конденсатором постоянного тока.

Один из них связан последовательно с линией, а другой параллельно. Этот механизм функционирует как идеальный преобразователь в сети переменного тока, в которой реальная мощность может свободно течь в любом направлении между клеммами переменного тока из двух преобразователей, и каждый преобразователь может самостоятельно генерировать (или поглощать) реактивную мощность на своем выходе терминала переменного тока. Продольные преобразователи UPFC вводит через продольный трансформатор напряжение переменного тока с управляемой величиной и углом сдвига фаз продольно
линии передачи. Поперечный преобразователь снабжает или поглощает реальную мощность, требуемую от продольного преобразователя через связующее звено постоянного тока. Инвертор, соединенный последовательно, выполняет основную функцию UPFC путем введения переменного напряжения с регулируемой величиной (0< < ) и фазовым углом , на промышленной частоте, продольно линии через трансформатор. Ток линия электропередачи протекает через последовательный источник напряжения, в результате чего происходит обмен активной и реактивной мощностями между ним и системой переменного тока. Активная энергия, обмененная на терминале переменного тока, которая в терминале связи трансформатора преобразуется инвертором в энергию постоянного тока, которая появляется в цепи постоянного тока как положительный или отрицательный спрос на активную электроэнергию. Реактивная мощность, обмененная на терминале переменного тока, генерируется отдельно от инвертора. Основной функцией преобразователя, соединенного параллельно (инвертор 1) является поставка или поглощение активной мощности, необходимой от инвертора, соединенного последовательно с системой переменного тока (инвертор 2), в общей цепи постоянного тока. Инвертор 1 может также создавать или поглощать контролируемую реактивную мощность, если это требуется, и тем самым он может обеспечить независимую поперечную реактивную компенсацию для линии. Важно отметить, что в то время как существует замкнутый "Прямой" путь к активной мощности под действием продольного напряжения, вводимого через инвертор 1 и обратно в линию,
соответствующая обмененная реактивная мощность поставляется или поглощается в местном масштабе инвертором 2, и поэтому это не течет через линию. Таким образом, инвертором 1 можно управлять в единстве коэффициента мощности или управлять, чтобы иметь обмен реактивной мощности с линией независимо от обмененной реактивной мощности инвертором 2. Это означает, что не существует непрерывного потока реактивной мощности через UPFC.

Д. IPFC

IPFC, как показано на рис. 26, состоит из двух последовательных VSCS,
чьи конденсаторы постоянного тока связаны, что позволяет активной мощности
циркулировать между различными линиями электропередачи. При работе
ниже своей номинальной мощности, IPFC находится в режиме регулирования, позволяющем регулирование потоков P и Q на одной линии и P потока на другой линии. Кроме того, генерация активной энергии двух связанных VSCS равна нулю, пренебрегая потерями мощности.

Е. SMES

Система SMES, показанная на рис. 27, представляет собой устройство для накопления и мгновенной выгрузки большого количества энергии.

Он хранит энергию в магнитном поле, создаваемом протеканием постоянного тока в катушке из сверхпроводящего материала, имеющего криогенное охлаждение. Эти системы использовались в течение нескольких лет, чтобы улучшить качество промышленной мощности и обеспечить высококачественное обслуживание для индивидуальных клиентов, чувствительных к колебаниям напряжения. SMES перезаряжается в течение нескольких минут и может повторить заряд/разряд последовательно тысячи раз без ухудшения магнита. Время зарядки может быть ускорено для удовлетворения
специальных требований в зависимости от пропускной способности системы. Это
значит, что МСП на 97%-98% эффективнее и намного лучше в обеспечении требуемой реактивной мощности. Рис. 28 показывает другую схему SMES с использованием трехуровневого преобразователя.

Первое коммерческое применение SMES в 1981 году на 500-кВ Тихоокеанского Сети, которая соединяет Калифорнию и Северо-Запад. Цель устройства была в том, чтобы продемонстрировать возможность SMES улучшать передаваемую мощность, заглушая межобластные модальные колебания. С того времени, много исследований было проведено и разработаны прототипы для установки SMES для повышения пропускной способности линий и их производительности. Основным показателем стоимости для SMES было количество запасенной энергии. Предыдущие исследования показали, что SMES может существенно увеличить пропускную способность линии, когда энергоисточники применяют относительно небольшое количество запасенной энергии и большую номинальную мощность (более 50 МВт). Еще одно интересное применение SMES –это стабилизация частоты в сочетании с SSSC.

Ж. Вар генерация с использованием соединительных трансформаторов

Энергетика находится в постоянном поиске наиболее экономичного способа для передачи больших мощностей по заданной схеме. Это может быть достигнуто только путем независимого управления потоками активной и реактивной мощности в линии передачи. Традиционные решения: такие как поперечная или продольная индуктивность/емкость и регуляторы фазы угла влияют одновременно на активный и реактивный поток мощностей в линии передачи. При использовании UPFC, основанной на VSC, активный и реактивный потоки мощности в линии могут также самостоятельно регулироваться. Тем не менее, новая концепция с использованием проверенных трансформаторных схем изучается: SEN трансформатора. ST, которая показанная на рис. 29, представляет собой новое семейство контролируемых поток мощности трансформаторов, которое отвечает новым требованиям независимого управления потоками активной и реактивной мощности в линии передачи. Использование обзор состоянии в области современной техники управления потоком мощности, ST перенаправляет активную и реактивную мощности от перегруженных линий и предлагает эффективное управление потоком мощности. Основным преимуществом ST по сравнению с UPFC является его низкая стоимость, но недостатком этого варианта является его низкие динамические характеристики.

Продольная компенсация, показанная на рис. 29, представляет собой последовательное соединение из трех фаз вторичных обмоток трансформатора. Эта связь позволяет независимый контроль величины напряжения и сдвига фаз в каждой из трех фаз.

VI. ПРИМЕНЕНИЕ ВАР КОМПЕНСАТОРОВ

Реализация высокопроизводительных компенсаторов реактивной мощности позволяет электросетевым владельцам увеличить существующую пропускную способность сети при сохранении или улучшении операционной прибыли, необходимой для стабильности энергосистемы. В результате больше мощности может достигать потребителя с минимальными воздействиями на окружающую среду, после того, как значительно короче время реализации проекта, и при более низких инвестиционных расходах-по сравнению с альтернативой строительству новых линий электропередач или объектов электроэнергетики. Некоторые из
примеров высокопроизводительных контроллеров реактивной мощности, которые были установлены и работают в энергосистемах, описаны ниже. Некоторые из этих проектов были под эгидой Энергетического научно-исследовательского института (EPRI), основанные на исследовательской программе по осуществлению разработок и содействию FACTS.

1) Продольная компенсация в 400-кВ системе передачи в Швеции: Передающая система 420-кВ между северной и центральной Швецией состоит из восьми линий с восемью продольными компенсаторами, имеющими общую мощность в 4800 Мвар. Степень компенсации для отдельных конденсаторных установок была выбрана таким образом, что обмен активными нагрузками (активной мощностью) между отдельными 420-кВ линиями, которые имеют различные конструкции, и параллельно соединенных 245-кВ сетями стали наиболее благоприятными. В оптимальной точке получены минимальные потери для всей сети. Снижение потерь по сравнению с некомпенсированным случаем окупили инвестиции в продольные компенсаторы за несколько лет. Еще одним преимуществом продольных компенсаторов в Шведских 420-кВ сетях является способность поставлять реактивную мощность и поддерживать напряжение во время и после больших нарушений. Рис. 3 показывает типичную компенсированную линию с продольными конденсаторами.

Выбранная степень компенсации составляет между 30% и 70% для отдельных наборов. При такой компенсации была достигнута стабильная передача более 7000 МВт на восьми параллельных линиях. Без продольной компенсации пять дополнительных линий было бы необходимо для передачи такого же количества энергии. Это конечно было бы недопустимым не только с инвестиционной точки зрения, но и с учетом воздействия на окружающую среду, правильного пути проблем и т.д. Опыт эксплуатации был очень хорошо. Общая недостаточность накопления конденсаторных установок была меньше, чем 0,1% в год. Другие недостатки также были незначительными и не вызывали прерывания
обслуживания. Простая и надежная конструкция защитных и контрольных систем способствовали этому.

2) 500 кВ Виннипег-Миннесота Интерсвязь (Канада-США): Northern States Power Co (NSP) Миннесоты эксплуатирует SVC в своей 500-кВ сети передачи между Виннипег, MB, Канада и Миннесота. Это устройство расположено на подстанции Форбс в Миннесоте и показано на рис. 30.

Целью является повышение возможности обмена мощностью на существующих переда линиях электропередач. Это решение было выбрано вместо строительства новой линии, как было установлено выше в отношении увеличения преимущества использования, а также пониженным воздействием на окружающую среду. С SVC в эксплуатации возможность передач электроэнергии была увеличена примерно на 200 МВт. Система имеет динамический диапазон в 450 Мвар индуктивности на 1000 Мвар емкости на 500 кВ, что делает ее одной из крупнейших в своем роде в мире. Она состоит из SVC и двух 500-кВ, 300-Мвар механически включенных наборов конденсаторов (MSCs). Большая индуктивная способность SVC должна контролировать перенапряжения при потере питания от входящего HVDC в северной части 500-кВ линии. SVC состоит из двух TSRs и трех TSCS. Кроме того, SVC был разработан, чтобы противостоять кратким (200
мс) перенапряжениям до 150% от номинального напряжения.

Без SVC передача электроэнергии и мощности NSP сети будет сильно ограничена, либо из-за чрезмерных колебания напряжения после определенных неисправностей, лежащих в основе 345-кВ системы, или к тяжелым перенапряжения при потере подачи питания от HVDC линий, приходящих из Манитобы.

3) Намибийская протяженная линия электропередач приводит к необычному резонансу; Новый SVC решил проблему: Намибия расположена в юго-западной Африке, между Анголой, Ботсваной, Южной Африкой и Атлантическим океаном. В то время как строительство новой 400-кВ линии принесло надежное электроснабжение в Намибии, так же не обошлось и без неприятностей. Линии длиной 890 км, например, ухудшила определенные проблемы, главным образом нестабильность напряжения и около 50-Гц резонанс, который уже существовали в NamPower системе. Для решения проблемы несколько решений рассматривались как ответ на резонансные проблемы, в том числе фиксированные и переключаемые реакторы, прежде чем принять решение установить устройство FACTS на Ауаской подстанции. И, наконец, предпочтение было отдано обычной, проверенной технологии SVC, который показан на рис. 31, при условии, на три TCR, четвертый постоянно под напряжением TCR, и двух идентичных с двойной настройкой фильтров, каждый мощностью 40 МВАр. Фильтры отвечают за гармоники и поставку емкостной
реактивной мощности в стационарном режиме.

SVC имеет динамический диапазон в 330 Мвар (250 Мвар индуктивной до 80 Мвар емкостной) и устанавливается в первую очередь для контроля напряжения в системе. Высокая доступность является существенным для SVC системы. Если по какой-либо причине он должен был выведен из эксплуатации, то 400-кВ система не смогла бы работать без риска опасных перенапряжений. как
В результате, показатель доступности 99.7% был определен, и это сильно повлияло на дизайн, качество, функциональность и расположение ее компонентов и подсистем, а также SVC схемы в целом.

Необходимые емкостные Мвары обеспечиваются двумя 40-Мвар фильтровыми наборами. Каждый фильтр имеет двойную настройку на третью/пятую гармоники и связан в незаземленной конфигурацией. Двойная настраиваемая конструкция была выбрана для обеспечения достаточной фильтрации даже в случае, когда один из фильтров становится неисправным.

4) Тоннельная железнодорожная линия: Сегодня это возможно путешествовать между Лондоном - Великобритания и Парижем - Франция всего за два часа при максимальной скорости в 300 км / час. Железнодорожная
энергосистема предназначена для питания нагрузки в диапазоне 10 МВт. Система питания тяги это современное 50-Гц, 2-25 кВ питание автотрансформаторной схемы, обеспечивающей низкое падение напряжения вдоль линии тяги. Мощность понижается из сети напрямую через трансформаторы подключенные между двумя фазами. Главной особенностью этой системы питания, показанной на рис. 32, является SVC поддержка.

Основная цель Вар -это балансировка несимметричных нагрузок и поддержание железнодорожного напряжения в случае загрузки питающей станции, когда две секции должны быть запитаны от одной станции. Вторая цель SVC-это обеспечение низкого тарифа для активной мощности путем поддержания единства коэффициента мощности при нормальной работе. В-третьих, SVCs уменьшают гармоническое искажение путем фильтрации гармоник от тяговой нагрузки. Гармоническая компенсация важна, потому что строгие ограничения применяется к вкладу системы тяги к гармоническим уровням Supergrid в точке подключения. SVC для поддержки напряжения связаны только на стороне тяги соединением силовых трансформаторов. Supergrid трансформаторы для питания тяги имеют две последовательно соединенные обмотки среднего напряжения, каждая со своей заземленной средней точкой. Это приводит к двум напряжениям, 180 друг от друга, между обмотками и землей. SVC, связаны через эти обмотки и, следовательно, есть одинаковые однофазные SVC, связывающие фидер с землей и контактную сеть с землей. Тяговая нагрузка до 120 МВт включена между двумя фазами. Без компенсации это будет в результате около 2% обратной последовательности фаз напряжения. Чтобы избежать несбалансированной нагрузки, устройство для балансирования нагрузки (асимметрично контролируемый SVC) было установлено ​​на подстанции Селиндж. Оно имеет трехфазное подключение к сети. Устройство для балансировки нагрузки передает активную мощность между фазами с целью создания сбалансированной нагрузки (как показано Supergrid).

5) Статический компенсатор (СТАТКОМ) "регулятор напряжения" 100- МВАр СТАТКОМ на подстанции Суливан (TVA) в северо-восточном штате Теннесси: Подстанция Суливан питается от 500-кВ электрической сети и по четырем 161-кВ линиям, которые связаны между собой через 1200-МВА
трансформатор. Семь дистрибьюторов и один крупный промышленный
клиент обслуживаются от этой подстанции. СТАТКОМ, показанный на рис. 33, осуществляется на инверторе с 48 импульсами, двумя уровнями напряжения, который объединяет 8 шестипульсовых трехфазных инверторных мостов, каждый номиналом на 12,5 МВА.

Кроме того, система содержит один понижающий трансформатор, имеющий соединение звезда-треугольник по отношению к паре инвертора 161-кВ линии электропередачи и центральной системы управления с интерфейсом оператора. Система СТАТКОМ находится в одном здании, которое стандартного коммерческого дизайна с металлическими стенами и крышей и размерами 27,4* 15,2 м. СТАТКОМ регулирует 161-кВ напряжение на шине во время увеличения
ежедневной нагрузки, чтобы минимизировать активацию изменения механизма сигнала на трансформаторном наборе, который соединяет две системы мощности. Использование этого Вар компенсатора для регулирования напряжения на шине привело к сокращению от смены использование крана примерно с 250 раз в месяц до 2-5 раза в месяц. Механизмы изменения сигнала склонны к провалу, и оценочная стоимость каждого отказа составляет около $ 1 млн. долл. США. Без СТАТКОМ передающие компании будут вынуждены либо установить второй трансформатор, либо построить пятую 161-кВ линию в этой области; обе являются дорогостоящими альтернативами.

6) UPFC "Все параметры передачи контроллера ": 160-МВА поперечная и 160-МВА продольная на подстанц