I dispositivi di compensazione del potere reattivo sono essenziali nei sistemi di alimentazione. Il loro ruolo principale è migliorare il fattore di potenza dei sistemi di approvvigionamento e distribuzione, Migliorando così l'utilizzo delle apparecchiature di trasmissione e sottostazione, Aumentare l'efficienza elettrica, e ridurre i costi di elettricità. Inoltre, L'installazione di dispositivi dinamici di compensazione della potenza reattiva in posizioni strategiche lungo le linee di trasmissione a lunga distanza può rafforzare la stabilità del sistema, Aumento della capacità di trasmissione, e stabilizzare la tensione all'estremità ricevente e per tutta la griglia.
Le apparecchiature di compensazione della potenza reattiva si sono evolute attraverso diverse fasi di sviluppo. I primi esemplari, Il condensatore sincrono, era voluminoso e costoso ed è stato gradualmente eliminato. Il secondo metodo, Usando condensatori shunt, offre i vantaggi di basso costo e facilità di installazione e utilizzo. Tuttavia, A causa delle potenziali armoniche e di altri problemi di qualità del potere nel sistema, L'uso di condensatori puri è diventato meno comune.
L'attuale metodo della compensazione del condensatore del reattore in serie è ampiamente adottato per migliorare il fattore di potenza. Per i sistemi di utenti con produzione continua e bassa variabilità del carico, compensazione fissa con condensatori fissi (Fc) è generalmente raccomandato. In alternativa, La compensazione automatica controllata dai contattori e implementata in passaggi è adatta per i sistemi di alimentazione e distribuzione di media e bassa tensione.
È necessaria una rapida compensazione quando le variazioni di carico sono rapide o in presenza di carichi di shock, come nei mixer del settore della gomma, dove le esigenze di potenza reattiva del sistema fluttuano rapidamente. Tuttavia, I condensatori utilizzati nei sistemi di compensazione automatica di potenza reattiva standard mantengono una tensione residua dopo la disconnessione e la rimozione dalla griglia. L'entità di questa tensione residua è imprevedibile e richiede 1-3 minuti per scaricare. Perciò, La riconnessione alla griglia deve attendere fino a quando la tensione residua non è ridotta a 50 V dalla resistenza di scarico interno del condensatore, precludendo una risposta rapida. Inoltre, La presenza di armoniche significative nel sistema significa che i dispositivi di compensazione del filtro sintonizzato LC, comprendente condensatori e reattori in serie, richiedono una capacità sostanziale per garantire la sicurezza dei condensatori. Ciò può anche portare alla sovrappensazione del sistema, risultante in un sistema capacitivo.
Il compensatore VAR statico (Svc), un tipo di dispositivo di compensazione della potenza reattiva statica, è stato così sviluppato. La sua configurazione tipica è costituita da un reattore controllato a tiristore (TCR) combinato con un condensatore fisso (Fc) banca, spesso richiede una connessione in serie con una certa percentuale di reattori. Il significato dell'SVC sta nella sua capacità di regolare continuamente la potenza reattiva modulando l'angolo di ritardo di innesco dei tiristi all'interno del TCR. Gli SVC sono utilizzati principalmente nei sistemi di distribuzione di potenza media e ad alta tensione e sono particolarmente adatti per scenari con grandi capacità di carico, gravi problemi armonici, Carichi di shock, e alti tassi di variazione del carico, come nelle acciaierie, L'industria della gomma, metallurgia non ferrosa, Elaborazione dei metalli, e ferrovie ad alta velocità.
Con il progresso della tecnologia di elettronica di potenza, in particolare con l'avvento dei dispositivi IGBT e tecniche di controllo migliorate, È emerso un nuovo tipo di apparecchiatura di compensazione di potenza reattiva, Distinto dai design tradizionali basati su condensatori e reattori. Questa attrezzatura è il generatore VAR statico (Svg), che utilizza la tecnologia di controllo della modulazione della larghezza dell'impulso PWM per generare potenza reattiva capacitiva o assorbire la potenza reattiva induttiva. A differenza dei sistemi tradizionali, Gli SVG non si basano fortemente sui condensatori ma sui circuiti di convertitore di tipo ponte che impiegano tecnologia multilivello o tecnologia PWM, Eliminare la necessità di calcoli di impedenza del sistema durante l'uso. Inoltre, Gli SVG offrono i vantaggi di un'impronta minore e la capacità di regolare rapidamente e senza problemi la potenza reattiva su una base dinamica continua, Fornire una compensazione capacitiva e induttiva bidirezionale.
Analisi comparativa dei dispositivi di compensazione della potenza reattiva SVG e SVC
1. Principi diversi
UN. SVC può essere visto come una fonte di alimentazione reattiva dinamica. In base alle esigenze di connessione della griglia, Può fornire potenza reattiva capacitiva alla griglia o assorbire l'eccesso di potenza reattiva in eccesso della griglia. Ciò si ottiene collegando una banca di condensatori, In genere una banca del filtro, alla griglia. Quando la griglia non richiede molta potenza reattiva, Qualsiasi potenza reattiva capacitiva in eccesso viene assorbita da un reattore connesso in parallelo. La corrente del reattore è controllata da un gruppo di valvole tiristor. Regolando l'angolo di fase del griristore innescante, Il valore RMS della corrente che scorre attraverso il reattore può essere modificato. Ciò garantisce che l'SVC nel punto di accesso alla griglia fornisca la potenza reattiva sufficiente per stabilizzare la tensione all'interno dell'intervallo specificato, compensando così il potere reattivo della griglia.
B. SVG impiega un inverter di tensione ad alta potenza come core. Regolando l'ampiezza e la fase della tensione di uscita dell'inverter, o controllando direttamente l'ampiezza e la fase della corrente laterale CA, SVG assorbe o emette rapidamente il potere reattivo necessario. Ciò consente una regolazione rapida e dinamica del potere reattivo.
2. Velocità di risposta diverse
La velocità di risposta di SVC varia generalmente da 20-40 ms, mentre la risposta di SVG non supera i 10 ms, consentendo una soppressione più efficace delle fluttuazioni di tensione e lo sfarfallio. Con la stessa capacità di compensazione, SVG fornisce i migliori risultati nella fluttuazione e allo sfarfallio della tensione mitigazione.
3. Diverse caratteristiche di bassa tensione
SVG si comporta come una fonte attuale, con la sua capacità di uscita minimamente influenzata dalla tensione del bus. Questa qualità offre a SVG un vantaggio significativo nelle applicazioni di controllo della tensione. Più bassa la tensione di sistema, La regolazione del potere reattivo dinamico più necessario diventa. Le caratteristiche di bassa tensione superiori di SVG significano che la sua produzione di corrente reattiva è indipendente dalla tensione del sistema. Può essere considerato un controllabile, sorgente di corrente costante che continua a fornire corrente reattiva nominale anche quando la tensione di sistema scende, Dimostrare una robusta capacità di sovraccarico. Al contrario, SVC presenta caratteristiche di tipo impedenza, con capacità di uscita fortemente influenzata dalla tensione del bus. Man mano che la tensione di sistema diminuisce, La capacità di SVC di produrre la corrente reattiva diminuisce proporzionalmente, Manca la capacità di gestire i sovraccarichi. Di conseguenza, La compensazione della potenza reattiva di SVG non è influenzata dalla tensione di sistema, Mentre la capacità di compensazione di SVC diminuisce linearmente man mano che la tensione del sistema diminuisce.
4 Diverse prestazioni di sicurezza delle operazioni
SVC prende la reattanza adeguata al tiristore e più condensatori come mezzo principale per la compensazione del potere reattivo, che è molto incline al fenomeno dell'amplificazione della risonanza, portando a incidenti di sicurezza, e quando la tensione di sistema fluttua notevolmente, L'effetto di compensazione è notevolmente influenzato, e la perdita dell'operazione è grande; I condensatori di supporto SVG non devono impostare una banca filtro, e il fenomeno dell'amplificazione della risonanza non esiste, e SVG è un dispositivo di compensazione di tipo attivo, ed è un dispositivo di origine corrente composto da IGBT, che è un dispositivo commutabile, evitando così il fenomeno di risonanza e migliorando notevolmente le prestazioni della sicurezza operativa. SVG è un dispositivo di compensazione attivo, che è un dispositivo di origine corrente composto da dispositivo commutabile IGBT, evitando così il fenomeno di risonanza e migliorando notevolmente le prestazioni della sicurezza operativa.
5. Caratteristiche armoniche diverse
SVC impiega raddrizzatori controllati al silicio (SCR) Gestire l'equivalente impedenza fondamentale del reattore. Ciò non solo lo rende suscettibile alle armoniche di sistema, ma fa anche generare un numero significativo di armoniche. Per mitigarlo, SVC deve essere abbinato a una banca del filtro per eliminare le proprie emissioni armoniche. D'altra parte, SVG utilizza la tecnologia a bridge monofase a tre livelli, in grado di produrre forme d'onda di tensione a cinque livelli in una singola fase, e impiega metodi di modulazione dell'impulso che spostano la fase del vettore. Questo approccio rende SVG meno influenzato dalle armoniche del sistema e persino consente di sopprimerli. SVG riduce significativamente il contenuto armonico nella corrente di compensazione incorporando tecniche come la moltiplicazione, multi-livello, o modulazione a larghezza di impulsi, Offrendo un vantaggio su SVC.
6. Requisiti di spazio diversi
SVG occupa uno spazio che è 1/2 A 2/3 più piccolo di quello di SVC quando si fornisce la stessa capacità di compensazione. L'uso di SVG di meno reattori e condensatori diminuisce sostanzialmente sia la dimensione che l'impronta del dispositivo. Al contrario, I reattori di SVC non sono solo più grandi, ma richiedono anche più spazio per l'installazione, risultante in un'impronta complessiva maggiore.
