Analiza porównawcza urządzeń do kompensacji mocy biernej SVG i SVC

1. Różne zasady działania

1.1 SVC można uznać za dynamiczne źródło mocy biernej. W zależności od wymagań dotyczących przyłączenia do sieci, może dostarczać moc bierną pojemnościową do sieci lub pochłaniać nadmiar mocy biernej indukcyjnej. Baterie kondensatorów, zazwyczaj podłączone do sieci jako filtry, mogą dostarczać moc bierną. Gdy sieć nie wymaga dużej ilości mocy biernej, nadmiar mocy biernej pojemnościowej jest pochłaniany przez dławik równoległy. Prąd dławika jest sterowany przez grupę zaworów tyrystorowych. Poprzez regulację kąta zapłonu tyrystora można zmieniać wartość skuteczną prądu płynącego przez dławik, co zapewnia stabilizację napięcia w punkcie przyłączenia SVC do sieci w określonym zakresie, realizując funkcję kompensacji mocy biernej dla sieci.

1.2 SVG wykorzystuje jako rdzeń wysokonapięciowy falownik napięcia. Poprzez regulację amplitudy i fazy napięcia wyjściowego falownika lub bezpośrednią kontrolę amplitudy i fazy prądu po stronie AC, może szybko pochłaniać lub generować wymaganą moc bierną, osiągając cel szybkiej dynamicznej regulacji mocy biernej.

2. Szybki czas reakcji:

Czas reakcji typowego SVC wynosi 20-40 ms; natomiast czas reakcji SVG nie przekracza 5 ms. Pozwala to na lepsze tłumienie wahań napięcia i migotania. Przy tej samej mocy kompensacji, SVG zapewnia najlepszy efekt kompensacji wahań napięcia i migotania.

3. Doskonałe właściwości przy niskim napięciu:

SVG ma charakterystykę źródła prądowego, a jego moc wyjściowa jest minimalnie zależna od napięcia szyny. Ta zaleta sprawia, że SVG jest bardzo skuteczne w regulacji napięcia. Im niższe napięcie systemu, tym większe zapotrzebowanie na dynamiczną regulację mocy biernej. Doskonałe właściwości SVG przy niskim napięciu oznaczają, że jego wyjściowy prąd bierny jest niezależny od napięcia systemu, co pozwala traktować go jako sterowalne, stałe źródło prądu. Nawet gdy napięcie systemu spada, może nadal dostarczać znamionowy prąd bierny, posiadając silną zdolność przeciążeniową.

W przeciwieństwie do tego, SVC ma charakterystykę impedancyjną, a jego moc wyjściowa jest silnie zależna od napięcia szyny. Im niższe napięcie systemu, tym proporcjonalnie niższa zdolność wyjściowego prądu biernego, bez zdolności przeciążeniowej. Dlatego zdolność kompensacji mocy biernej SVG jest niezależna od napięcia systemu, podczas gdy zdolność kompensacji mocy biernej SVC maleje liniowo wraz ze spadkiem napięcia systemu.

4. Poprawa bezpieczeństwa operacyjnego:

SVC (dławiki sterowane tyrystorowo) opierają się na dławikach regulowanych tyrystorowo i wielu kondensatorach do kompensacji mocy biernej, co czyni je bardzo podatnymi na wzmocnienie rezonansowe, prowadzące do wypadków. Duże wahania napięcia systemu znacząco wpływają na skuteczność kompensacji i powodują wysokie straty operacyjne. Z kolei kondensatory SVG (statycznego generatora mocy biernej) nie wymagają filtrów i nie wykazują wzmocnienia rezonansowego. Jako aktywne urządzenie kompensacyjne wykorzystujące IGBT (tranzystory bipolarne z izolowaną bramką), SVG unika rezonansu i znacząco poprawia bezpieczeństwo operacyjne.

5. Charakterystyka harmonicznych:

SVC wykorzystują tyrystory do sterowania równoważną impedancją podstawową dławika, co czyni je bardzo podatnymi na harmoniczne systemu i generuje własne harmoniczne. Wymagają filtrów do usuwania tych nieodłącznych harmonicznych. SVG stosują technologię trójpoziomowego mostka jednofazowego, generując 5-poziomowy przebieg napięcia na fazę. Dzięki zastosowaniu modulacji impulsowej z przesunięciem fazy nośnej są mniej podatne na harmoniczne systemu i mogą je tłumić.

W porównaniu do SVC, SVG, poprzez techniki multipleksacji, wielopoziomowości lub modulacji szerokości impulsu, znacząco redukują zawartość harmonicznych w prądzie kompensacyjnym.

6. Mała powierzchnia zabudowy

Dla tej samej mocy kompensacji, powierzchnia zabudowy SVG jest zmniejszona o 1/2 do 2/3 w porównaniu do SVC. Ponieważ SVG wykorzystuje mniej dławików i kondensatorów niż SVC, całkowity rozmiar i powierzchnia urządzenia są znacznie zmniejszone; dławiki w SVC są nie tylko stosunkowo duże same w sobie, ale także mają większą całkowitą powierzchnię zabudowy, biorąc pod uwagę odstępy montażowe między nimi.

Podsumowując, urządzenia do kompensacji mocy biernej SVG mają zalety, takie jak szybki czas reakcji, niska zawartość harmonicznych i silna zdolność regulacji mocy biernej, co może znacznie poprawić jakość energii elektrycznej w sieci i stały się kierunkiem rozwoju technologii kompensacji mocy biernej.