ادوات موازی FACTS
بیشتر ادوات موازی FACTS مورد استفاده از نوع SVC یا ورژنی با مبدل منبع ولتاژ بوده که STATCOM نامیده می شوند. این ادوات موازی به صورت جبرانگر توان راکتیو عمل می کنند. کاربردهای اصلی در شبکه های تولید، انتقال و توزیع عبارت است از:
کاهش شارش توان راکتیو ناخواسته و در نتیجه تلفات شبکه کاهش یافته
حفظ تبادل توان قراردادی با توان راکتیو متعادل
جبران مصرف کنندگان و بهبود کیفیت توان خصوصا با نوسانات تقاضای زیاد مثل ماشین های صنعتی، نیروگاه های ذوب فلز، سیستم های قطاری ریلی یا زیرزمینی
ساخت و ساز مبدلهای تریستوری مثل خطوط HVDC مرسوم
بهبود پایداری گذرا یا استاتیک
تقریبا نیمی از SVC و بیشتر از نیمی از STATCOM برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود. گروه های صنعتی همچنین تجاری و خانگی از افراد احتیاج به کیفیت توان دارند. نه لامپ های چشمک زن و نه وقفه در فرآیندهای صنعتی به دلیل کیفیت پایین توان دیگر پذیرفتنی نیستند. برای مثال، تقاضا برای تولید فولاد افزایش یافته و قوانین برای اختلالات شبکه همراه با افزایش هزینه انرژی، باعث شده است که جبران توان راکتیو یک نیاز در صنعت فولاد باشد. یک توجه خاص به اتصالات ضعیف شبکه با مشکلات شدید پشتیبانی ولتاژ داده شده است.
یک فرآیند ذوب فولاد برای کوره قوس الکتریکی نیاز به پشتبانی ولتاژ پایدار و ماندگار دارد. با جبران توان راکتیو دینامیکی، تغییرات تصادفی ولتاژ بوسیله یک کوره قوس مینیمم می شود. با به طور پیوسته جبران مصرف توان راکتیو از کوره قوس، تغییرات ولتاژ مینیمم شده بدست آورده می شود. نتیجه یک بهبود کلی عملکرد کوره می باشد که منجر به روند بهتر و اقتصاد تولید می شود.
سیستم های ریلی یا زیرزمینی با تغییرات زیاد بار احتیاج به SVC یا STATCOM مشابه با کاربرد بالا دارد. SVC یا STATCOM برای حتی الزامات دقیق تر روی کیفیت توان در انواع دیگر فرآیندهای کارخانه بحرانی استفاده می شوند مثل تولیدات الکترونیکی یا نیمه هادی.
یک ناحیه در حال رشد کاربردی، قسمت انرژی تجدیدپذیر یا توزیع شده می باشد. مخصوصاً مزارع بادی ساحلی با نوسانات تولیدش باید یک سطح توان راکتیو متعادل شده را تأمین کرده و محدویت های ولتاژ داخل مزارع بادی همچنین نقطه اتصال کوتاه با شبکه اصلی را حفظ کند. وسائل تولید توزیع شده زیاد با شبکه از طریق یک مبدل منبع ولتاژ مشابه با STATCOM اتصال داخلی می شوند که همه نیازها را در عملکرد پایدار شبکه تحقق می بخشند.
SVC
بارهای الکتریکی هم توان راکتیو را تولید و هم جذب می کنند. از آنجا که بار منتقل شده از ساعتی به ساعت دیگر متفاوت است، تعادل توان راکتیو در یک شبکه همچنین تغییر می کند. نتیجه می تواند تغییرات دامنه ولتاژ غیر قابل قبول یا حتی یک تنزل ولتاژ در نهایت سقوط ولتاژ باشد. یک SVC با عملکرد سریع می تواند به طور پیوسته توان راکتیو موردنیاز را برای کنترل نوسانات ولتاژ دینامیکی تحت شرایط متنوع سیستم تأمین کند و در نتیجه انتقال سیستم توان و پایداری توزیع را بهبود بخشد. نصب یک SVC در چند نقطه مناسب در شبکه می تواند ظرفیت انتقال را افزایش داده و تلفات را در حین حفظ یک پروفایل نرم ولتاژ تحت شرایط متفاوت شبکه کاهش دهد. بعلاوه یک SVC می تواند نوسانات توان اکتیو را از طریق مدولاسیون دامنه ولتاژ تخفیف دهد.
نصب SVC شامل یک تعداد بلوک ساختمانی است. مهمترین آن شیر تریستوری یعنی مونتاژ پشته از Thyristors ضد موازی متصل شده به صورت سری است که قابلیت کنترل را تأمین می کنند. راکتورهای هسته هوایی و خازن های AC ولتاژ بالا، عناصر توان راکتیو هستند که همراه با شیرهای تریستوری استفاده می شوند. اتصال گام به گام این تجهیزات برای انتقال ولتاژ از طریق یک ترانس قدرت بدست آورده می شود. شیرهای تریستوری همراه با سیستم های کمکی در داخل یک ساختمان SVC واقع شده اند، در حالیکه راکتورهای هسته هوایی و خازن ها همراه با ترانس قدرت بیرون از ساختمان نصب می شوند.
در اصل SVC شامل خازن های کلید شده تریستوری (TSC) و تریستور سوئیچ شده یا راکتورهای کنترل شده (TSR/TCR) می باشد. با کنترل هماهنگ شده یک ترکیب از این شاخه ها، همانند شکل 1 توان راکتیو تغییر می کند.
شکل 1) انواع اتصالات SVC
اولین SVC تجاری در سال 1972 برای یک کوره قوس الکتریکی نصب شد. در سطح انتقال، اولین SVC در سال 1979 نصب شد. از آن زمان آن به طور گسترده استفاده می شود و مورد قبول ترین وسیله از اداوت فکتس می باشد.
STATCOM
در سال 1999 اولین SVC با مبدل منبع ولتاژ که STATCOM (جبرانگر استاتیک ) نامیده می شد وارد عملکرد شد. این وسیله دارای یک مشخصه مشابه با متراکم کننده سنکرون می باشد اما به عنوان یک وسیله الکترونیکی اینرسی ندارد و از چند جهت از کندانسور همزمان استفاده می کند مثل دینامیک های بهتر، یک هزینه سرمایه گذاری کمتر و هزینه های عملیاتی و نگهداری کمتر.
یک STATCOM با تریستورهایی ساخته می شود که دارای ظرفیت روشن – خاموش مثل GTO یا مثل IGCT های امروزی یا IGBT می باشد. خط استاتیک بین محدودیت های جریان دارای یک شیب خاص است که مشخصه کنترل ولتاژ را تعیین می کند. مزیت یک STATCOM آن است که تأمین توان راکتیو مستقل از ولتاژ واقعی در نقطه اتصال است. این می تواند در دیاگرام برای جریان های ماکزیممی دیده شود که مستقل از ولتاژ در مقایسه با SVC در شکل 2 می باشند. این به این معنی است که حتی در طول در مواقع شدیدترین شرایط احتمالی، STATCOM ظرفیت کاملش را حفظ می کند.
در بخش انرژی توزیع شده استفاده از مبدل های منبع ولتاژ برای اتصال داخلی شبکه امروزه امری معمول است. قدم بعدی در توسعه STATCOM ترکیب با ذخیره سازهای انرژی در طرف DC می باشد. عملکرد برای کیفیت توان و عملکرد متعادل شبکه می تواند چندین مرتبه با ترکیب توان اکتیو و راکتیو بهبود داده شود.
شکل 2) ساختار استاتکوم با مشخصه ولتاژ / جریان