Статические компенсаторы реактивной мощности (СТАТКОМ)


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение



Общие сведения

Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ) – управляющее статическое устройство типа FACTS, позволяющее регулировать напряжение, увеличивать пропускную способность сетей, оптимизировать потоки мощности, улучшить форму кривой напряжения и др.

СТАТКОМ сегодня – наиболее совершенное и многофункциональное статическое устройство FACTS, поскольку его схема управления построена на управляемых силовых полупроводниковых приборах (IGBT, IGCT).

На данный момент технология находится на стадии научно-исследовательских работ, ведутся прогнозные исследования путей развития технологии в мире.

Алгоритмы управления таким преобразователем должны, с одной стороны, обеспечивать высокие показатели качества работы преобразователя в установившихся режимах (низкие потери, удовлетворяющий требованиям ГОСТ гармонический состав напряжения), а, с другой стороны, обеспечивать работоспособность и высокое быстродействие СТАТКОМ в аварийных и послеаварийных режимах сети.

В настоящее время проведены прогнозно-аналитических исследования, выявлены актуальные существующие решения.

Реализован пилотный проект с использованием технологий СТАТКОМ.


Актуальность использования

Научно-технический прогресс в области систем передачи электроэнергии развивается в направлении повышения их управляемости, устойчивости и надежности при обеспечении высокого качества энергоснабжения потребителей. Наиболее оптимально и комплексно указанные цели могут быть достигнуты путем применения технологии гибких (управляемых) линий электропередачи переменного тока (FACTS), содержащих современные многофункциональные устройства и, в частности, устройства регулирования реактивной мощности - СТАТКОМ. На базе СТАТКОМ могут быть реализованы другие устройства FACTS: вставка постоянного тока (ВПТ), управляемая продольная компенсация (УПК), объединенный регулятор потоков мощности (ОРПМ), компенсаторы активно- реактивной мощности (КАРМ).


Эффекты от внедрения (использования)

Применение СТАТКОМ позволяет в общих условиях:

  • отказаться от установки дополнительных конденсаторных батарей, которые могли бы потребоваться при установке ТРГ, в том числе и для фильтрации гармоник;
  • обеспечить удовлетворительное качество электроэнергии и уменьшить присоединенную конденсаторную мощность к шинам переменного тока и снизить выбросы напряжения в переходных процессах;
  • избежать воздействия на сеть переменного тока за счет отсутствия коммутаций конденсаторных батарей;
  • уменьшить требуемые площади, необходимые для дополнительных источников реактивной мощности.


Внедрение технологий СТАТКОМ позволяет достичь следующих эффектов:

  • способствование развитию системных услуг, возможность гибкого управления напряжением системным оператором;
  • возможность среднего увеличения минимального напряжения на 5.79%, а напряжения устойчивого состояния на 2.03% на подстанциях 220кВ;
  • уменьшение потерь в линиях передач на 5%.


Принцип функционирования

СТАТКОМ, это преобразователь напряжения на управляемых силовых тиристорах (или транзисторах), включенный через ТС параллельно линии в узле сети, к которому подключена линия. Принцип работы СТАТКОМ идентичен принципу работы агрегатов бесперебойного питания: из напряжения источника постоянного тока за счет широтно-импульсной модуляции и использования фильтра гармоник формируется синусоидальное напряжение частотой 50 Гц±3 Гц. Главное свойство СТАТКОМ – способность генерировать ток любой фазы относительно напряжения сети.

На рисунке 1 отображена схема 3-уровневого СТАТКОМ.

Рисунок 1. Схема 3-уровневого СТАТКОМ

Рисунок 1. Схема 3-уровневого СТАТКОМ


Мощность, передаваемая по линии переменного тока, зависит от напряжений по концам линии, фазового угла сдвига между ними и суммарного реактивного сопротивления этой линии. СТАТКОМ управляет мощностью такой линии:

  • путем стабилизации напряжений по ее концам, поскольку напряжения в узлах сложной сети могут меняться, а в некоторых режимах, особенно послеаварийных, могут достигать критически низких значений;
  • изменением фазового сдвига между напряжениями по концам линии;
  • изменением суммарного реактивного сопротивления линии.


СТАТКОМ обладает существенными преимуществами по сравнению с устройствами, традиционно используемыми для компенсации реактивной мощности (синхронными компенсаторами (СК) и тиристорно-реактивными группами (ТРГ) с конденсаторными батареями).

Преимущество СТАТКОМ перед СК состоит в более высокой эксплуатационной надежности. СТАТКОМ по сравнению с ТРГ представляет собой более компактное устройство, порождает меньшие гармоники в токах и напряжениях, снижает вероятность возникновения резонансных явлений, обусловленных наличием конденсаторных батарей. Он может быть использован для замены СК, особенно в условиях примыкания их к "слабым" системам.

Использование новой элементной базы - полностью управляемых вентилей - создает предпосылки для создания схем преобразователей с качественно улучшенными энергетическими характеристиками. Применительно к статическим конденсаторам важное значение имеет такая характеристика, как быстродействие управления выдаваемой или потребляемой реактивной мощностью. Возможность быстрого управления потоком реактивной мощности создает перспективу эффективного использования СТАТКОМ в узлах с резкими колебаниями нагрузок.


Опыт применения

В первом отечественном СТАТКОМ, созданном ОАО «НТЦ электроэнергетики» совместно с ООО «НПЦ Энерком-Сервис», применена система управления, релейной защиты и автоматики собственной разработки. Отличием отечественного СТАТКОМ от зарубежных аналогов является то, что в нем использованы только транзисторные вентили. Такой подход создает возможность более гибкого управления и дополнительного снижения потерь.

На базе этой технологии ООО «НПЦ Энерком-Сервис» в настоящее время разрабатывает оборудование вставки постоянного тока мощностью 200 МВт для создания несинхронной связи энергосистем Сибири и Востока, в настоящее время работающих раздельно.

Мировые производители оборудования FACTS:

  • ABB;
  • Siemens;
  • Areva.


Основные разработчики в России:

  • ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»;
  • ФГУП ВЭИ;
  • ОАО «Электровыпрямитель».


В России ОАО «НТЦ электроэнергетики» в 2006–2007 годах был создан СТАТКОМ, предназначенный для установки на подстанцию 330 / 400 кВ в г. Выборге.

Мощный преобразовательный комплекс на основе устройств СТАТКОМ был установлен в 2009 году на ПС 220 кВ «Могоча».

В 2011-2012 годах проведена апробация технологии на ПС 400 кВ Выборгская, а также в энергокластерах «Кола», «Коми», «Большое кольцо Санкт-Петербурга».


Ссылки


Архитектурные кейсы, связанные с технологией