Kako izbrati opremo SVG, ki ustreza zmogljivosti elektrarn?

Ocenjevanje potreb po jalovi moči za elektrarne za natančno določanje velikosti SVG

Povezava med profilom obremenitve, močjo omrežja in dinamičnim zahtevanim jalovim tokom (VAR)

Določitev ustrezne velikosti sistema SVG predvsem temelji na sodelovanju treh dejavnikov: spremembi obremenitve v času, moči električnega omrežja (merjene z indeksom SCR) ter trenutni potrebi po jalovi moči. Na industrijskih objektih, kjer se obremenitev hitro spreminja – na primer v jeklarnah z velikimi lokovnimi pečmi – se jalova moč pogosto spreminja za več kot 40 % vsakih nekaj sekund. To pomeni, da mora sistem SVG reagirati izjemno hitro, običajno znotraj približno 20 milisekund, le da ohrani stabilnost napetosti. Ko omrežje ni dovolj močno (SCR pod 3), povzročajo te nenadne spremembe še večje napetostne težave. V takšnih primerih imajo obrati potrebo po sistemih SVG, ki so približno za 25 do 30 % večji kot tisti, ki bi zadostovali v močnejših omrežjih. Nedavna študija IEEE iz leta 2023 je pokazala še nekaj zanimivega: ko se zanemarijo harmonične distorzije nad 8 % THD, se sistemi SVG pogosto poddimenzionirajo za približno 18 %. In kaj se zgodi? Kondenzatorske baterije prej odpovejo ob padcu napetosti.

Primer študije: Dinamično prilagajanje velikosti SVG na vetrni elektrarni z močjo 200 MW z uporabo napovedi z razponom 15 minut

Operator obnovljivih virov energije je optimiziral namestitev SVG z uporabo napovedi izhodne moči vetrne elektrarne z razponom 15 minut, ki je bila povezana z zgodovinskimi podatki o preobremenitvi omrežja. S tem se je pristop k določanju velikosti SVG spremenil iz konvencionalnega varnostnega rezerva 35 % na ciljno rezervo 12 %. Rešitev je vključevala:

• Modularne enote SVG skupne zmogljivosti 48 MVAR
• Integracijo v SCADA sistem v realnem času, skladno z IEC 61400-25
• Prilagodljive nadzorne algoritme, ki dinamično prilagajajo kompenzacijo jalove moči na podlagi napovedanih hitrosti spremembe moči

Rezultat je bil 67 % zmanjšanje primerov odstopanj napetosti in 92 % izkoriščenost nameščene zmogljivosti SVG – kar dokazuje, kako prediktivna analitika natančno usklajuje dinamično podporo jalove moči z dejavnim obnašanjem elektrarne.

Določanje tehničnih specifikacij na podlagi skladnosti z omrežjem in sistemske omejitve

Omejitve harmonikov, toleranca nihanja napetosti (IEC 61000-2-2) in zahteve glede razmerja moči kratkega stika (SCR)

Tehnične specifikacije sistemov SVG morajo ustrezati dejanskim predpisom o omrežju in posebnim električnim zahtevam na vsakem mestu namestitve. Omejitev harmoničnih izkrivljenosti pod 5 % skupne harmonične izkrivljenosti na točki povezave z omrežjem (PCC) pomaga preprečiti težave, kot so pregrevanje transformatorjev in nepravilno delovanje zaščitnih relejev. Glede na standard IEC 61000-2-2 se napetost med začasnim dogodkom, kot je zagon motorjev ali odprava napak, lahko spreminja za ±10 %, kar preprečuje utripanje luči in zagotavlja stabilnost celotnega sistema. Razmerje kratkega stika (SCR) prav tako pomembno vpliva na določitev velikosti SVG. Ko vrednosti SCR padajo pod 3, namestitve običajno zahtevajo dodatno zmogljivost za reaktivno moč za 20 do 30 odstotkov, le da bi ohranile ustrezne napetostne ravni med nepredvidenimi motnjami. Neizpolnitev teh standardov lahko povzroči prisilno izklop iz omrežja ali finančne kazni s strani regulatorjev, zato je natančno določitev teh parametrov s pomočjo temeljitega modeliranja popolnoma nujna pred razvojem katerekoli rešitve SVG.

Ključni zahtevki za skladnost

Zagotavljanje brezhibne integracije SVG v obstoječo infrastrukturo podpostaje

Reševanje nezdružljivosti starejših relejev z uporabo vmesnika IEC 61850-9-2 GOOSE

Stari zaščitni releji pogosto ovirajo integracijo sistemov SVG, saj uporabljajo lastne posebne komunikacijske protokole. Rešitev je v obliki sporočil IEC 61850-9-2 GOOSE, ki omogočajo zelo hitro prenos podatkov med temi starejšimi releji in novimi regulatorji SVG. Govorimo o odzivnih časih pod 4 milisekundami prek običajnih Ethernet povezav, najboljši del pa je, da ni potrebna zamenjava katerega koli strojnega opreme. Za tiste, ki delajo v visokonapetostnih okoljih, optične vlaknene povezave rešijo težavo elektromagnetnih motenj, ki lahko povzročijo izkrivljanje signalov. Glede na nedavne industrijske standarde iz leta 2023 uporaba standardiziranih implementacij GOOSE skrajša čas namestitve približno za polovico v primerjavi s tradicionalnimi metodami. Ta pristop je tako privlačen, ker podjetjem omogoča nadaljevanje uporabe obstoječe infrastrukture zaščitnih relejev, hkrati pa pridobijo vse prednosti hitrega in sinhronega upravljanja jalove moči po celotnem sistemu.

Prednosti modularnih, razširljivih SVG-enot za fazno uvedbo

Modularne SVG-arhitekture omogočajo fazno uvedbo, usklajeno z rastjo obrata in razvojem obremenitve. Prednosti vključujejo:

• Optimizacija kapitala : Začnite z enotami 10–20 MVAR in postopoma povečujte zmogljivost ob razširjanju proizvodnje
• Neprekinjenost obratovanja : Moduli z možnostjo vroče zamenjave omogočajo vzdrževanje brez popolnega izklopa sistema
• Tehnološka gibljivost : Nadgradnje v poznejših fazah omogočajo integracijo novega programskega opreme za nadzor ali močnostne elektronike brez ponovnega načrtovanja
• Učinkovitost pri zasedeni površini : Kompaktni dizajni zasedajo za 40 % manj prostora kot konvencionalni SVG-ji (Poročilo Grid Solutions 2024)

Fazna uvedba zagotavlja, da se kompenzacija jalove moči ujema z dejanskimi profili obremenitve – s tem se izognejo dragim prekomernim naložbam, hkrati pa ohranijo napetostno stabilnost skozi celoten razvoj. Razširljive konfiguracije omogočajo tudi redundanco N+1 za podstavke s kritično pomembno funkcijo.

Pogosta vprašanja

Kaj je SVG sistem?
SVG sistem, oziroma generator statične jalove moči, je naprava, ki se uporablja za izboljšanje napetostne stabilnosti s hitrim zagotavljanjem ali absorbiranjem jalove moči po potrebi.

Zakaj je SCR pomemben za določitev velikosti SVG sistema?
Razmerje kratek stik (SCR) kaže moč omrežja. Nižje vrednosti SCR zahtevajo večje SVG sisteme zaradi bolj opaznih napetostnih nihanj.

Kako prediktivna analitika izboljša učinkovitost SVG sistema?
Prediktivna analitika prilagaja zmogljivost SVG sistema napovedanemu izhodu in dejanskemu obnašanju sistema, kar vodi do optimizirane delovne učinkovitosti in zmanjšane napetostne odmike.