静的VAR補償装置

電気工学において、静的無効電力補償装置（SVC ）は、高電圧送電網に高速動作の無効電力を供給するための電気機器のセットです。 [ 1 ] [ 2 ] SVCはフレキシブルAC送電システム（FACTS）[ 3 ] [ 4 ]機器ファミリーの一部であり、電圧、力率、高調波を調整し、システムを安定化します。静的無効電力補償装置には、内部のスイッチギア以外の大きな可動部品はありません。SVCが発明される前は、力率補償は同期コンデンサやスイッチトキャパシタバンクなどの大型回転機で行われていました。[ 5 ]

SVCは、システムの力率を1に近づけるように設計された自動インピーダンス整合装置です。SVCは主に以下の2つの状況で使用されます。

  • 電力システムに接続され、送電電圧を調整する（「送電SVC」）
  • 電力品質を向上させるために、大規模な産業負荷の近くに接続されます（「産業用SVC」）。

送電アプリケーションでは、SVCは系統電圧の調整に使用されます。電力システムの無効電力負荷が容量性（進み）の場合、SVCはサイリスタ制御リアクトルを用いて系統の無効電力を消費し、システム電圧を低下させます。誘導性（遅れ）の場合は、コンデンサバンクが自動的にオンになり、より高いシステム電圧が供給されます。連続可変のサイリスタ制御リアクトルをコンデンサバンクのステップに接続することで、連続的に可変の進み電力または遅れ電力が得られます。

産業用途では、SVCは通常、アーク炉などの高負荷かつ急激に変化する負荷の近くに設置され、フリッカー電圧を平滑化することができます。[ 1 ] [ 6 ]

説明

原理

通常、SVCは、固定またはスイッチシャントコンデンサまたはリアクトルの1つ以上のバンクで構成され、そのうち少なくとも1つのバンクはサイリスタによってスイッチングされます。SVCを構成するために使用される要素には、通常、以下が含まれます。

典型的なSVC構成の単線結線図。ここではサイリスタ制御リアクトル、サイリスタスイッチコンデンサ、高調波フィルタ、機械式スイッチコンデンサ、および機械式スイッチリアクトルを使用しています。

サイリスタによる位相角変調により、リアクトルは回路に可変的に投入され、電力網に連続的に可変のVAR注入（または吸収）を提供する。 [ 2 ]この構成では、粗い電圧制御はコンデンサによって行われ、サイリスタ制御リアクトルは滑らかな制御を行う。サイリスタ制御コンデンサのスイッチングにより、より滑らかな制御と柔軟性が向上する。[ 7 ]

サイリスタ制御リアクトル（TCR）、デルタ接続で表示
サイリスタスイッチコンデンサ（TSC）、デルタ接続で表示

サイリスタは電子制御式です。サイリスタは他の半導体と同様に発熱するため、冷却には一般的に脱イオン水が使用されます。 [ 5 ]このように回路に無効電力負荷をチョッピングすると、望ましくない奇数次高調波が注入されるため、波形を平滑化するために高出力フィルタバンクが通常設けられます。フィルタ自体は容量性であるため、MVARも電力系統に放出されます。

精密な電圧調整が求められる場合には、より複雑な構成が実用的となる。電圧調整は閉ループ制御器によって行われる。[ 7 ]遠隔監視制御や電圧設定値の手動調整も一般的である。

繋がり

一般的に、静的VAR補償は線間電圧では行われません。変圧器バンクが送電電圧（例えば230kV）をはるかに低いレベル（例えば9.0kV）に降圧します。[ 5 ]これにより、SVCに必要な部品のサイズと数が削減されますが、低電圧に伴う高電流を処理するために導体を非常に大きくする必要があります。電気アーク炉などの産業用途の一部の静的VAR補償装置では、既存の中電圧バスバー（例えば33kVまたは34.5kV）が存在する場合、変圧器のコストを節約するために静的VAR補償装置を直接接続する場合があります。

SVC のもう 1 つの一般的な接続ポイントは、1 つの送電電圧を別の電圧に接続するために使用される Y 接続オートトランスフォーマーのデルタ 3 次巻線です。

SVCの動的な性質は、直列および逆並列に接続されたサイリスタを用いて「サイリスタバルブ」を形成することにあります。通常、直径数インチの円盤状の半導体は、屋内の「バルブハウス」に設置されます。

利点

SVCが単純な機械的スイッチング補償方式に比べて持つ主な利点は、システム電圧の変化に対してほぼ瞬時に応答することです。[ 7 ]このため、SVCは、必要に応じて迅速に無効電力補正を最大化するために、ゼロ点付近で動作することがよくあります。

一般的に、静的VAR補償装置は同期コンデンサなどの動的補償方式よりも安価で、容量が大きく、高速で、信頼性が高い。[ 7 ] しかし、静的VAR補償装置は機械式スイッチドコンデンサよりも高価であるため、多くのシステムオペレータは2つの技術を組み合わせて使用​​し（場合によっては同じ設備で使用）、静的VAR補償装置を使用して急速な変化に対応し、機械式スイッチドコンデンサを使用して定常VARを提供している。

参照

参考文献

  1. ^ a b De Kock, Jan; Strauss, Cobus (2004).産業用電力供給の実用化. Elsevier . pp.  74– 75. ISBN 978-0-7506-6396-0。
  2. ^ a bデブ、アンジャン K. (2000-06-29)。電力線電流容量システム。CRC を押します。169 ～ 171ページ 。ISBN 978-0-8493-1306-6。
  3. ^ Song, YH, Johns, AT「フレキシブルAC送電システム」IEE. ISBN 0-85296-771-3。
  4. ^ Hingorani , NG & Gyugyi, L. FACTSの理解 - フレキシブルAC送電システムの概念と技術。IEEE。ISBN 0-7803-3455-8。
  5. ^ a b c Ryan, HM (2001).高電圧工学と試験. IEE. pp.  160– 161. ISBN 978-0-85296-775-1。
  6. ^ Arrillaga, J.; Watson, NR (2003-11-21).電力系統高調波. Wiley. p. 126. ISBN 978-0-470-85129-6。
  7. ^ a b c dパディヤル、KR (1998)。電力システムにおける準同期共振の解析。スプリンガー。169 ～ 177ページ 。ISBN 978-0-7923-8319-2。

[ 1 ]

  1. ^ 「静的無効電力発生器マニュアル」（PDF） . YT Electric . YT Electric.
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