SVG қуат жүйелеріндегі реактивті қуатты компенсациялауда қандай рөл атқарады?

SVG қалай жұмыс істейді: Негізгі жұмыс принципі және реактивті токтың реактивті басқарылуы

Статикалық реактивті қуат генераторлары (SVG) реактивті қуатты басқаруда дәстүрлі әдістерден өзгеше жұмыс істейді. Бұл құрылғылар реактивті токты (ВАР шамасында өлшенеді) өндіруге немесе қабылдауға арналған, механикалық қозғалыс бөліктері болмайтын жартылай өткізгіш компоненттер — IGBT-тарға сүйенеді. Олар бұны қалай істейді? Шынында да өте ақылды тәсілмен істейді. Олар импульстық енін реттеу деп аталатын әдіспен қарама-қарсы электрлік токтарды жасайды. Индуктивті жүктеме кешігу туғызған кезде SVG теңестіру үшін сыйымдылықтық ток шығарады. Ал әртүрлі мәселелерге әкелетін сыйымдылықтық жүктемелер үшін ол керісінше істейді. Бұл барлық процесс өте жылдам жүреді және жүйелерді бірнеше ондық немесе жүздік секунд ішінде идеалды қуат коэффициентіне жақындатады.

Мезгілдік ВАР өндіруді қамтамасыз ету үшін IGBT негізіндегі кернеу көзі инверторы

Негізгі инновация — IGBT кернеу-көзінің түрлендіргіш архитектурасы. DC шинасының кернеуін антипараллель IGBT жұптары арқылы жылдам қосу-өшіру арқылы тор кернеуімен дәл 90° фаза ығысуы бар үшфазалы AC толқындары құрылады — бұл жүйе кернеуіне пропорционал реактивті қуат шығысын дәл, үзіліссіз реттеуге мүмкіндік береді. Дәстүрлі шешімдерге қарағанда негізгі артықшылықтары:

• Конденсаторлық банктарға тән гармоникалық резонанстың қаупін жою
• Сыйымдылықтықтан индуктивтікке дейінгі толық диапазонда үзіліссіз, баспалдақсыз реттеу
• Кернеуге тәуелсіз ток шығысы — тиристорлы басқарылатын SVC-терден айырмашылығы

Миллисекундтан төмен динамикалық жауап — механикалық қосқыштардың шектеулеріне қарағанда

SVG-тер 1–5 миллисекунд ішінде жауап береді — бұл тиристорлы қосылатын конденсаторларға қарағанда (300–500 мс) 100–300 есе жылдам және механикалық қосқыштарға қарағанда бірнеше рет жылдам, себебі механикалық қосқыштар физикалық контакт қозғалысы мен қайта жану шектеулеріне байланысты 20–40 циклдық кешігуге ұшырайды. Бұл цикл ішіндегі жылдамдық мыналар үшін маңызды:

• Қозғалтқыштарды іске қосу кезінде немесе генераторлардың ажыратылуы кезінде кернеудің өшуін болдырмау
• Дугалы пештер мен дәнекерлеу қолданыстарындағы жанып-сөну құбылысын азайту
• Күн энергиясы мен жел энергиясының шапшаң өзгерістері кезінде кернеуді тұрақтандыру

Негізінен, SVG-лер кедергісіз түрде сыйымдылықтық және индуктивтік режімдер арасында ауысады — авариялық жағдайларда (FRT) үзіліссіз реактивті қорларды қамтамасыз етеді, бұл қабілет механикалық жүйелерге тән емес.

Қуат сапасын жақсарту үшін SVG: гармоникалар, фазалар арасындағы теңсіздік және нормативті талаптарға сайлық

Нақты уақытта гармоникалық фильтрация және үшфазалы тізбектегі теңсіздікті түзету

SVG технологиясы гармоникалық бұрмалауға қарсы іс-әрекет етеді, ол айнымалы жиілікті жеткізгіштер (АЖЖ) сияқты құрылғылардан келетін қажетсіз жиіліктерді шамамен лездік уақытта қарама-қарсы токтар шығару арқылы жояды. Бұл процесстің нақты уақытта жүруі өндіріс орнының жергілікті аумағындағы әртүрлі сезімтал құрылғылар үшін маңызды болып табылатын жалпы гармоникалық бұрмалауды (ЖГБ) 5%-дан төмен деңгейде ұстайды. Тағы бір үлкен артықшылығы — SVG-лердің реактивті қуатты фазалар бойынша басқарудың өзіндік әдісі арқылы үшфазалы кернеу теңсіздігін шешу қабілеті. Мысалы, көптеген бірфазалы лазерлік кескіштер мен ірі үшфазалы жабдықтар бірге жұмыс істейтін өндірістік кәсіпорынды қарастырайық. Дұрыс теңестірілмеген жағдайда электр қозғалтқыштары қызып, ерте уақытта істен шығады. Ал SVG-лер орнатылған кезде кернеу теңсіздігі шамамен 8%-ден 2%-тен астамға дейін қатты төмендейді. Сонымен қатар, ескі пассивті сүзгілер жүйесінен айырмашылығы — SVG-лерде қосқыштардың іске қосылуын күтудің қажеті жоқ және жұмыс өнімділігін шектейтін осындай қиындық туғызатын реттеу мәселелері де болмайды.

Жоғары бұрмаланған өнеркәсіптік объектілерде IEEE 519–2022 стандарттарының шектерін сақтау

SVG технологиясы — доғалы пештер немесе дерекқорлар сияқты қиын жағдайларда да 50-ші реттік гармоникаларға дейін белсенді түрде гармоникаларды басқару арқылы жүйелерді IEEE 519-2022 стандарттарына сәйкес ұстайды. Егер PCC кернеуі 10%-дан астам бұрмаланса, бұл SVG қондырғылары жалпы гармоникалық бұрмалау (THD) деңгейін шамамен 3,5% немесе одан төмен ұстап, көптеген электр энергиясын берушілердің орнатқан 5% шегінен әлдеқайда төмен ұстайды. Нақты мысал ретінде соңғы жылы Ponemon Institute ұйымының есебінде келтірілген жартылай өткізгіш зауытында SVG қондырғыларын орнатқаннан кейін гармоникалық ақаулар шамамен 92%-ға азайды, сонымен қатар конденсаторлық батареялардың техникалық қызмет көрсетуі бойынша жыл сайын шамамен $740 000 үнемделді. Регламенттерге сәйкестікті қамтамасыз етумен қатар, мұндай алдын ала әрекеттер потенциалды айыппұлдарды болдырмауға, трансформаторларды артық кернеуден қорғауға және кенеттен туындайтын тоқтатуларсыз салыстырмалы түрде тұрақты жұмыс істеуге ықпал етеді.

Электр желісінің тұрақтылығын қамтамасыз етуші ретіндегі SVG: кернеу қолдауы және авариялық режимде жұмыс істеу қабілеті

Желідегі ақаулар мен авариялық режимде жұмыс істеу (FRT) кезіндегі динамикалық кернеу реттеуі

SVG технологиясы электр желілерінің тұрақтылығын сақтауға көмектеседі, себебі ол кернеу төмендеуі, кернеу секірісі немесе жүйелік ақаулар пайда болған кезде реактивті қуатты шамамен лездік түрде береді немесе сіңіреді. Механикалық конденсаторлық батареялар әрекет ету үшін шамамен 3–5 цикл уақытты қажет етеді, ал SVG жүйелері дер кезінде жауап береді, нәтижесінде кернеу нормалды деңгейден шамамен ±2% шегінде ұсталады және қорғау құрылғыларының негізсіз іске қосылуын болдырмаған. Авариялық режимде жұмыс істеу (FRT) жағдайларында бұл жүйелер IEEE 1547-2018 стандартында белгіленген қатаң желілік талаптарды қанағаттандыру үшін жеткілікті реактивті қуат қорын сақтайды. Жел энергиясы электр энергиясының өндірісінің үлкен бөлігін құрайтын аймақтарда SVG негізіндегі кернеу реттеуін қолдану 2023 жылы «Power Systems Research» журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес ескі әдістерге қарағанда өшуді шамамен 60 пайызға азайтады.

Жағдай бойынша дәлелдер: SVG негізіндегі реактивті резервпен 33 кВ жел электр станциясының желіге интеграциясы

15 жел турбинасын біріктіретін 33 кВ жел электр станциясы SVG-тің желіні тұрақтандыру әсерін көрсетті. Орнатылғаннан бұрын желдің қатты соғуынан пайда болған кернеу төмендеуі 8%-дан асты және турбиналардың ажыратылуын тудырды. 5 Мварлық SVG жүйесін орнатқаннан кейін реактивті резерв желінің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін FRT оқиғаларының 98%-ы кезінде базалық кернеуден 1,5% шегінде ұстады. Негізгі нәтижелер мыналар болды:

• желі ақаулығы кезінде 0,9 бірлік (pu) төмен кернеу төмендеуінің 70%-ға азаюы
• 0,15 секундық ақаулық терезесі кезінде жел турбиналарының біреуінің де тоқтатылмауы
• Жаңартылатын энергия көздерін желіге интеграциялау бойынша EN 50549-2:2019 желі коды талаптарына толық сәйкестік

Бұл жағдай SVG-тің сенімді, жоғары деңгейде жаңартылатын энергия көздерін желіге интеграциялау мүмкіндігін қамтамасыз ететін рөлін растайды.

SVG және басқа нұсқалар: Жұмыс істеу икемділігі мен жұмыс істеу өмірлік құны

SVG технологиясы дәстүрлі конденсаторлық банктар мен тиристорлық басқарылатын жүйелерге қарағанда едәуір көп икемділік ұсынады. SVG-лер механикалық опциялардан айтарлықтай айырылады, себебі олар реактивті қуатты екі бағытта да шамамен лездік түрде, үзіліссіз реттейді, ал механикалық опциялар белгілі кешігулермен қадамдық түрде қосылады; бұл қолайсыз өтуші процестер мен кернеу жанып тұруы проблемаларын жояды. Жылдамдық — дәл осындай жиі өзгеретін жүктемелері бар өнеркәсіптерде, мысалы, дәнекерлеу операциялары мен темір-қорғасын прокаттау цехтарында маңызды роль атқарады. Жауап беру уақыты 100 миллисекундтан асқан кезде стандартты жабдықтар қажетті жылдамдықпен үлгермейді, сондықтан тұрақсыздық пен өндірістік мәселелер пайда болады, ал бұл ешкімге керек емес.

Бұл жүйелерді қарастырған кезде тұтынушы үшін өмір бойына арналған құндылық ұсынысы шынымен де ерекшеленеді. SVG технологиясы ұқсас SVC моделдерімен салыстырғанда шамамен жартысынан үш төрттегісіне дейін шығындарды азайтады. Неге? Себебі реактордың қызуына қажеттілік жоғалды және біз осы қиындық туғызатын сыртқы гармоникалық сүзгіштермен де жұмыс істеуіміз керек емес. Бұл уақыт өте келе энергия шығындары бойынша нағыз ақшалай үнем болады. Тағы бір үлкен артықшылық — бұл жүйелерде қозғалыстағы бөлшектер мүлдем жоқ, сонымен қатар уақыт өте келе өз қызметін аяқтап, регулярлы түрде алмастыруға ие болатын конденсаторлар да жоқ. Техникалық қызмет көрсету тексерістерінің аралығы көне электромеханикалық жүйелермен салыстырғанда 3–5 жылға дейін ұзақ болуы мүмкін. Кейбір кен орындары бұл орнатулармен жуықтап 99,5 пайыздық жұмыс істеу уақытын қол жеткізгенін хабарлады, бұл ақырғысында қымбатқа түсетін өндірісті тоқтатуға себепші болатын апаттардан қашуға көмектеседі. Сонымен қатар, SVG қондырғыларының физикалық өлшемі дәстүрлі конденсаторлық банктарға қарағанда шамамен 40–60 пайызға аз орын алады. Бұл орын шектеулі болған кезде бар ғимараттарға жаңа жүйелерді орнату үшін оларды идеалды таңдауға айналдырады.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

SVG дегеніміз не және ол қалай жұмыс істейді?

SVG немесе статикалық реактивті қуат генераторы — механикалық қозғалыс бөліктерінсіз реактивті қуатты басқаратын құрылғы. Ол индуктивті немесе сыйымдылықты жүктемелерді шамамен лездік теңестіру үшін электр тогына қарсы бағытталған токтарды жасау үшін IGBT-терді қолданады.

SVG-лер қуат сапасын қалай жақсартады?

SVG-лер гармоникаларды сүзеді, үш фазалы теңсіздікті түзетеді және IEEE 519-2022 сияқты өнеркәсіптік стандарттарға сәйкестікті қамтамасыз етеді. Олар кернеу төмендеуін азайтады және ЖТК (жалпы гармоникалық бұрмалау) деңгейін төмен ұстайды.

SVG технологиясының дәстүрлі әдістерге қарағандағы артықшылықтары қандай?

SVG технологиясы дәстүрлі конденсаторлық батареялар мен тиристорлы басқарылатын жүйелерге қарағанда тезірек жауап беру уақытын, жоғары икемділікті, жоғары шығындарды азайтуды, төмен ұсталу талаптарын және кеңістікті тиімді пайдалануды ұсынады.