سیستم جبرانساز استاتیک توان راکتیو چیست؟+بلوک دیاگرام و نمودار

سیستم جبرانساز SVC

به دلیل بیشتر شدن اعوجاج‌های هارمونیک در شبکه‌های فشار ضعیف و متوسط، طراحی انواع بانک خازنی پیچیده‌تر شده است. به همین دلیل بهتر است مصرف‌کنندگان و مشاوران اطلاعات مناسبی در خصوص این سیستم‌ها داشته باشند. سیستم جبرانساز SVC باعث کاهش هزینه‌های انرژی و برگشت سریع سرمایه می‌شود. به همین دلیل استفاده از آنها در چند سال گذشته افزایش پیدا کرده است. در این مطلب با سیستم‌های جبرانساز و انواع آنها آشنا خواهید شد.

فروشگاه آنلاین تسلاکالا

• تجهیزات برق صنعتی
• قیمت کف بازار
• گارانتی و ضمانت اصالت کالا

خرید تجهیزات برق صنعتی >

منظور از جبرانسازی توان راکتیو چیست؟

قبل از معرفی سیستم جبرانساز SVC، بهتر است با مفهوم جبرانسازی آشنا شوید. جبرانسازی یکی از بهترین ابزارها برای بهینه‌سازی هزینه انرژی و برگشت سرمایه محسوب می‌شود. در سال‌های اخیر خازن‌هایی ساخته شده‌اند که تعداد تلفات بسیار کمتری دارند. این به دلیل استفاده از روش‌های پیشرفته و مواد جدید در سیستم‌هاست.

آشنایی با انواع جبرانسازی توان راکتیو با خازن

خازن عنصری مهم استاتیک در توان راکتیو محسوب می‌شود که تلفات را کاهش می‌دهد. از این عنصر در تولید توان راکتیو، برای جبرانسازی استفاده می‌شود. برای آشنایی بیشتر با مفهوم توان راکتیو به مقاله اصلاح ضریب توان که در آکادمی تسلاکلا منتشر شده است، مراجعه کنید.

در ادامه با انواع جبرانسازی توان راکتیو با خازن آشنا می‌شوید:

• اصلاح ضریب توان انفرادی یا توزیع شده
• اصلاح ضریب توان مرکزی
• اصلاح ضریب توان گروهی
• اصلاح ضریب توان اتوماتیک
• اصلاح ضریب توان ترکیبی

بلوک دیاگرام دو نمونه از این اصلاح ضریب‌ها را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید:

برای آشنایی بیشتر با مفهوم هرکدام از این روش‌های جبرانسازی  به مقاله اصلاح ضریب توان بانک خازنی که در آکادمی تسلاکلا منتشر شده است، مراجعه کنید.

آشنایی با انواع روش‌های جبرانسازی

با توجه به نوع اتصال سیستم جبرانساز SVC و سایر جبرانسازها به شبکه سیستم قدرت، روش‌های جبرانسازی به دو دسته جبرانسازی موازی و سری تقسیم می‌شوند. در ادامه با این روش‌ها بیشتر آشنا می‌شوید.

جبرانسازی موازی

این روش جبرانسازی که به شنت هم معروف است، معمولا در خطوط انتقال فشار قوی استفاده می‌شود. در خط انتقال فشار قوی، میزان ولتاژ در انتهای خط به شرایط بارگیری بستگی دارد. در این حالت خازن نقش مهمی در خط انتقال فشار قوی ایجاد می‌کند. وقتی که خط بارگیری می‌شود، بار آن به توان راکتیو نیاز دارد که خازن این مسئولیت را برعهده می‌گیرد. با افزایش خازن، ولتاژ در انتهای خط نیز افزایش پیدا می‌کند. به این ترتیب خازن و ولتاژ ارتباط مستقیمی با یکدیگر دارند.

جبرانسازی سری

همانطور که از عنوانش مشخص است، تجهیزات یا ادوات FACTS را به صورت سری به شبکه قدرت وصل می‌کند. این نوع جبرانسازی می‌تواند از طریق امپدانس متغیر مثل سلف یا خازن باشد. درواقع خازن یا سلف به صورت سری به خط انتقال متصل می‌شوند. کارایی این روش جبرانسازی برای بهبود انتقال نیرو در خطوط EHV است. با بهره‌گیری از ادوات جبرانساز سری، ظرفیت انتقال خط 50 درصد افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل بیشتر هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیستم جبرانساز SVC؛ منظور از SVC در سیستم قدرت چیست؟

SVCها نوعی جبرانساز توان راکتیو محسوب می‌شوند. این سیستم توان راکتیو را با توجه به نیاز خط جذب می‌کند. سیستم جبرانساز دارای مزایای بسیار زیادی، ازجمله قابلیت انعطاف، پاسخ سریع، متعادل کردن فاز، قابلیت اطمینان و … است.

در واقع SVC مجموعه‌‌ای از تجهیزاتیست که برای تامین توان راکتیو در شبکه انتقال برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معمولا از برای بهبود ضریب توان، پایداری شبکه انتقال، کاهش هارمونیک و تنظیم ولتاژ استفاده می‌کنند. البته ناگفته نماند که از این سیستم پرکاربرد در صنایع مختلف و برای بهبود کیفیت توان و کنترل توان راکتیو بهره می‌برند.

سیستم SVC (Static VAR compensator) مجموعه‌ای از جدیدترین روش‌های نوین برای جبرانسازی توان راکتیو محسوب می‌شود، اما چرا کلمه استاتیک برای این سیستم به کار رفته است؟ به این دلیل که در این سیستم هیچ بخش متحرکی وجود ندارد (البته به جز قطع‌کننده‌ها و مدارشکن).

سیستم جبرانساز SVC را می‌توان ابزار تطبیق امپدانس خودکار دانست. این سیستم طوری طراحی می‌شود که ضریب توان سیستم را به 1 نزدیک‌تر کند.

عملکرد سیستم جبرانساز SVC چگونه است؟

معمولا SVC از یک بانک خازنی با سوییچ‌های جداگانه، همراه با یک راکتور با هسته‌ی هوایی یا آهنی که با تریستور کنترل می‌شود، تشکیل می‌شود. در شکل زیر بلوک دیاگرام ساده یک SVC را مشاهده می‌کنید:

در این سیستم، بخش اصلی ولتاژ به وسیله‌ی خازن‌ها کنترل می‌شود و  راکتوری که با تریستور کنترل می‌شود، برای کنترل نرم ولتاژ است.

تریستورها در مدار مانند سایر نیمه هادی‌ها تولید گرما می‌کنند. برای کم کردن دمای این تجهیز، معمولا از آب دیونیزه استفاده می‌کنند.

در این سیستم، وقتی بار راکتیو کاهش می‌یابد، هرمونیک‌های فرد به شبکه وارد می‌شوند. برای رفع این مشکل، از بانک فیلترهای قدرت استفاده می‌کنند. چون این فیلترها خاصیت خازنی دارند، به شبکه مگاوار وارد خواهد شد.

در این جبرانساز، معمولا رگلاسیون ولتاژ با استفاده از یک کنترل کننده‌ی حلقه بسته و با روش کنترل از راه دور و یا دستی، انجام می‌شود.

سیستم جبرانساز SVC چگونه در مدار قرار می‌گیرد؟

این سیستم جبرانسازی در ولتاژ خط صورت نمی‌گیرد. ابتدا باید با استفاده از یک بانک ترانسفورمری، ولتاژ خط را تا حد زیادی کاهش داد. با این کار، تعداد اجزای موجود در SVC و ابعاد آن کمتر می‌شوند. در واقع با انجام این عمل، مسائل مربوط به حفاظت و عایق‌بندی رعایت می‌شوند. البته در این حالت باید هادی‌ها بزرگ‌تر انتخاب شوند تا تحمل جریان شدید عبوری را داشته باشند.

از طرف دیگر استفاده از تریستور، باعث پویایی و داینامیک بودن سیستم جبرانساز SVC می‌شود. تریستورها که به ولو Valve هم معروف هستند، ظاهری شبیه به دیسک داشته و قطری چند اینچی دارند. این نیمه‌هادی‌ها در فضای بسته‌ای معروف به ولوخانه نگهداری می‌شوند.

آشنایی با انواع سیستم جبرانساز SVC

همانطور که اشاره کردیم از مجموعه SVC برای بهبود کیفیت توان و کنترل توان راکتیو استفاده می‌شود. با این حال این سیستم هم انواع مختلفی دارد. در ادامه انواع مختلف این سیستم را معرفی می‌کنیم.

راکتور کنترل شده با تریستور (TCR)

مدار در این سیستم از دو تریستور به صورت پادموازی تشکیل می‌شود. در این کنترل کننده، راکتور را به صورت سری با شیر تریستوری به یکدیگر وصل می‌کنند. این تریستورها کار هدایت نیمی از شکل موج منبع تغذیه را برعهده دارند. نقش مدار کنترل در این سیستم چیست؟ مدار کنترل هم در هر نیم موج، برای دادن پالس به تریستور مورد استفاده قرار می‌گیرد. از TCR در خط انتقال فشار قوی برای تامین راکتیو استفاده می‌شود.

راکتور سوئیچ شده با تریستور (TSR)

این سیستم جبرانساز SVC، شباهت زیادی به سیستم TCR دارد. با این تفاوت که در TCR زاویه آتش تریستور برای کنترل جریان استفاده می‌شو، اما در TSR تریستور یا روشن است یا خاموش. درواقع TSR کنترل فاز ندارد. مدار پایه این دو شباهت زیادی باهم دارند. با این حال عدم کنترل زاویه آتش در TSR هزینه کمتری دارد و از تلفات سوئیچینگ جلوگیری می‌کند.

خازن سوئیچ شده با تریستور (TSC)

از TSCها برای پاسخ به تقاضای توان راکتیو در شرایط وجود بار سنگین استفاده می‌شود. معمولا از TSCها در خط انتقال فشار قوی استفاده می‌کنند. در این سیستم هم مقدار توان تامین شده با کنترل زاویه آتش یک تریستور کنترل می‌شود. در TSC از خازن به جای راکتیو استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از سیستم جبرانساز SVC

در گذشته بیشتر از جبرانسازهای مکانیکی ساده استفاده می‌شد. جبرانسازهای مکانیکی توان جواب آنی به تغییرات ولتاژ را ندارند. این در حالی است که جبرانسازهای SVC جواب آنی به تغییرات ولتاژ می‌دهند. از دیگر مزایای این سیستم‌ها، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده از این سیستم‌ها ارزان‌تر است.
• سرعت این سیستم‌ها بسیار مناسب است.
• قابل اطمینان‌تر از سایر سیستم‌ها هستند.
• ظرفیت این سیستم‌ها هم بسیار بیشتر است.

منظور از STATCOM چیست؟

گاهی به جای سیستم جبرانساز SVC از STATCOM استفاده می‌شود. این سیستم‌ها جبران‌کننده استاتیک سنکرون هستند. از این سیستم هم می‌توان برای تولید توان راکتیو یا جذب آن استفاده کرد. البته این سیستم وقتی به منبع انرژی متصل می‌شود، روی توان راکتیو تاثیر می‌گذارد.

از سیستم STATCOM برای اصلاح ضریب توان و رگلاسیون ولتاژ استفاده می‌کنند. در واقع این سیستم باعث حفظ پایداری ولتاژ می‌شوند. به این ترتیب مزایای بیشتری نسبت به SVCها دارند. از دیگر تفاوت‌های مهم این دو سیستم، می‌توان به نمایش جریان ثابت در ولتاژهای پایین‌تر از حد معمول اشاره کرد.

انواع دسته‌بندی جبران‌کننده‌های توان راکتیو

این جبران‌کننده‌ها یا جبرانسازها در حالت کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند، جبرانسازهای فعال و غیرفعال که در ادامه با آنها آشنا می‌شوید.

جبرانساز توان راکتیو غیرفعال

این سیستم شامل سلف‌ها و خازن‌های سری و موازی می‌شود. این سلف‌ها و خازن‌ها تغییرات پیوسته ندارند. به همین دلیل فرقی نمی‌کند به مدار وصل باشند یا نه؛ چون غیرقابل کنترل هستند.

جبرانساز توان راکتیو فعال

این نوع جبران‌کننده‌ها از سیستم جبرانساز SVC و جبرانسازهای سنکرون تشکیل شده‌اند. این جبرانسازها قابل کنترل هستند. همچنین توان ایجاد تغییرات پیوسته و سریع را هم دارند.

آشنایی با ادوات FACTS و تجهیزات آن

ادوات FACTS یا Flexible AC Transmission System واقع مجموعه تجهیزاتی هستند که برای ارتقاء کنترل‌پذیری در سیستم‌های انتقال برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. معنی این ادوات سیستم انتقال جریان متناوب انعطاف‌پذیر است. می‌توان گفت که FACTS نوعی سیستم مبتنی بر الکترونیک قدرت است. این تجهیزات در شبکه انتقال معمولی AC مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در سیستم‌های قدرت به دلیل نیاز به هماهنگی در تولید و تقاضا، وجود این تجهیزات ضروری است. درواقع این ادوات باعث افزایش کارایی در سیستم انتقال می‌شوند.

با انواع کنترل‌کننده‌های FACTS آشنا شوید

همانطور که اشاره شد، این ادوات برای افزایش کنترل‌پذیری انتقال برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. کنترل‌کننده‌های FACTS به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

• کنترل کننده سری: این کنترل‌کننده‌ها برای ایجاد ولتاژ سری با ولتاژ خط مورد استفاده قرار می‌گیرند و دارای یک خازن یا راکتور هستند.
• کنترل کننده شنت: از این تجهیزات برای تزریق جریان به سیستم‌های قدرت استفاده می‌کنند. کنترل‌کننده‌های شنت هم دارای امپدانس متغیر سلف یا خازن هستند.
• کنترل کننده سری-سری: از این تجهیزات در خصوص انتقال ترکیبی یا چندخطی استفاده می‌شود. این کنترل‌کننده‌ها شامل چند کنترل‌کننده سری به صورت جداگانه هستند.
• کنترل کننده سری-شنت: از این تجهیزات برای ایجاد ولتاژ موازی استفاده می‌کنند. این کنترل‌کننده‌ها با هماهنگی فعالیت می‌کنند.

سیستم جبرانساز SVC؛ کلام آخر

در این مطلب به معرفی سیستم جبرانساز SVC و انواع آن پرداختیم. استفاده از این سیستم‌ها باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود. این سیستم‌ها مزایای بسیار زیادی، از جمله سرعت بالا، قابلیت اطمینان‌پذیری، قابلیت تطبیق‌پذیری و … دارند. این سیستم برای جبران توان راکتیو الکتریکی با عملکرد سریع در شبکه‌های انتقال ولتاژ بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.