Flexibelt AC transmissionssystem

Ett flexibelt växelströmsöverföringssystem ( FAKTA ) är ett system som består av statisk utrustning som används för växelströmsöverföring (AC) av elektrisk energi . Det är tänkt att förbättra styrbarheten och öka nätverkets kraftöverföringsförmåga. Det är i allmänhet ett kraftelektronikbaserat system.

FAKTA definieras av Institute of Electrical and Electronics Engineers ( IEEE) som "ett kraftelektronikbaserat system och annan statisk utrustning som ger kontroll över en eller flera AC-transmissionssystemparametrar för att förbättra styrbarheten och öka kraftöverföringsförmågan".

Enligt Siemens, "FAKTA Öka tillförlitligheten hos växelströmsnäten och minska kostnaderna för energileverans. De förbättrar överföringskvaliteten och effektiviteten för kraftöverföringen genom att leverera induktiv eller reaktiv effekt till nätet.

Teknologi

Överföring på en förlustfri linje.

Serieersättning.

Shuntkompensation.

Shuntkompensation

Vid shuntkompensation kopplas kraftsystemet i shunt (parallellt) med FAKTA. Den fungerar som en kontrollerbar strömkälla . Shuntkompensation är av två typer:

Shuntkapacitiv kompensation: Denna metod används för att förbättra effektfaktorn . Närhelst en induktiv last är ansluten till transmissionsledningen, släpar effektfaktorn efter på grund av eftersläpande lastström. För att kompensera ansluts en shuntkondensator som drar strömmen som leder källspänningen . Nettoresultatet är en förbättring av effektfaktorn.
Shuntinduktiv kompensation: Denna metod används antingen vid laddning av överföringsledningen eller när det är mycket låg belastning i den mottagande änden. På grund av mycket låg eller ingen belastning flyter mycket låg ström genom transmissionsledningen. Shuntkapacitans i transmissionsledningen orsakar spänningsförstärkning ( Ferrantieffekt ) . Mottagningsändspänningen kan bli dubbelt så stor som sändningsändspänningen (vanligtvis vid mycket långa transmissionsledningar). För att kompensera är shuntinduktorer anslutna över transmissionsledningen. Effektöverföringsförmågan ökas därigenom beroende på effektekvationen $P=\left({\frac {EV}{X}}\right)\sin(\delta )$ där $\delta$ är effektvinkeln.

Teori

I fallet med en linje utan förlust är spänningsstorleken vid den mottagande änden densamma som spänningsstorleken vid sändningsänden: V _s = V _r = V. Överföring resulterar i en fasfördröjning $\delta$ som beror på on-line reaktans X.

{\begin{aligned}{\underline {V_{s}}}&=V\cos \left({\frac {\delta }{2}} \right)+jV\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\\[3pt]{\underline {V_{r}}}&=V\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)-jV\sin \left({\frac {\delta}{2}}\right)\\[3pt]{\underline {I}}&={\frac { {\underline {V_{s}}}-{\underline {V_{r}}}}{jX}}={\frac {2V\sin {\left({\frac {\delta}{2}}\ höger)}}{X}}\end{aligned}}

Eftersom det är en linje utan förlust, är den aktiva effekten P densamma vid vilken punkt som helst på linjen:

P_{s}=P_{r}=P=V \cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)\cdot {\frac {2V\sin {\left({\frac {\delta }{2}}\right)}}{X }}={\frac {V^{2}}{X}}\sin(\delta)

Reaktiv effekt vid sändningsänden är motsatsen till reaktiv effekt vid mottagningsänden:

Q_{s}=-Q_{r} =Q=V\sin \left({\frac {\delta }{2}}\right)\cdot {\frac {2V\sin \left({\frac {\delta}{2}}\right)} {X}}={\frac {V^{2}}{X}}(1-\cos \delta )

Eftersom $\delta$ är mycket liten beror den aktiva effekten huvudsakligen på $\delta$ medan den reaktiva effekten huvudsakligen beror på spänningens storlek.

Serieersättning

FAKTA för seriekompensation ändra linjeimpedans: X minskas för att öka den sändbara aktiva effekten. Mer reaktiv effekt måste dock tillhandahållas.

{\begin{aligned}P&={\frac {V^{2} }{X-Xc}}\sin(\delta )\\[3pt]Q&={\frac {V^{2}}{X-Xc}}(1-\cos(\delta ))\end{aligned }}

Shuntkompensation

Reaktiv ström injiceras i ledningen för att bibehålla spänningens storlek. Överförbar aktiv effekt ökas men mer reaktiv effekt ska tillhandahållas.

{\begin{aligned}P&={\frac {2V^{2}}{ X}}\sin \left({\frac {\delta}{2}}\right)\\[3pt]Q&={\frac {4V^{2}}{X}}\left[1-\cos \left({\frac {\delta }{2}}\right)\right]\end{aligned}}

Exempel på seriekompensation

Exempel på FAKTA för seriekompensation (schematisk)

Statisk synkron seriekompensator (SSSC)
Tyristorstyrd seriekondensator (TCSC): en seriekondensatorbank shuntas av en tyristorstyrd induktorreaktor
Tyristorstyrd seriereaktor (TCSR): en seriereaktorbank shuntas av en tyristorstyrd reaktor
Tyristorkopplad seriekondensator (TSSC): en seriekondensatorbank shuntas av en tyristorkopplad reaktor
Tyristorkopplad seriereaktor (TSSR): en seriereaktorbank shuntas av en tyristorkopplad reaktor

Exempel på shuntersättning

Exempel på FAKTA för shuntkompensation (schematisk)

Statisk synkron kompensator ( STATCOM ); tidigare känd som en statisk kondensor (STATCON)
Statisk VAR-kompensator (SVC). De vanligaste SVC:erna är:
- Tyristorstyrd reaktor (TCR): reaktorn är ansluten i serie med en dubbelriktad tyristorventil. Tyristorventilen är fasstyrd. Ekvivalent reaktans varieras kontinuerligt.
- Tyristorkopplad reaktor (TSR): Samma som TCR men tyristor är antingen i noll- eller fullledning. Ekvivalent reaktans varieras stegvis.
- Tyristorkopplad kondensator (TSC): kondensatorn är ansluten i serie med en dubbelriktad tyristorventil. Tyristor är antingen i noll- eller fullledning. Ekvivalent reaktans varieras stegvis.
- Mekaniskt kopplad kondensator (MSC): kondensatorn kopplas om av en brytare. Den syftar till att kompensera reaktiv effekt i stationärt tillstånd. Den byts bara några gånger om dagen.

Se även

In-line referenser

Allmänna referenser

Narain G. Hingorani, Laszlo Gyugyi Förstå FAKTA: Koncept och teknik för flexibla AC-överföringssystem, Wiley-IEEE Press, december 1999. ISBN 978-0-7803-3455-7
Xiao-Ping Zhang, Christian Rehtanz, Bikash Pal, Flexible AC Transmission Systems: Modeling and Control , Springer, mars 2006. ISBN 978-3-540-30606-1 . https://link.springer.com/book/10.1007%2F3-540-30607-2
Xiao-Ping Zhang, Christian Rehtanz, Bikash Pal, Flexible AC Transmission Systems: Modeling and Control , 2nd Edition, Springer, feb 2012, ISBN 978-3-642-28240-9 (Print) 978-3-642-28241-6 (Online), https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-28241-6
A. Edris, R. Adapa, MH Baker, L. Bohmann, K. Clark, K. Habashi, L. Gyugyi, J. Lemay, A. Mehraban, AK Myers, J. Reeve, F. Sener, DR Torgerson, RR Wood, förslag till villkor och definitioner för flexibelt AC-överföringssystem (FAKTA), IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 12, nr 4, oktober 1997. doi: 10.1109/61.634216 ^{[ död länk ]} http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=00634216