معرفی SVC و STATCOM

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: جبران سازی توان راكتیو یكی از ابزار بهینه سازی هزینه انرژی و برگشت سریع سـرمایه است. در طول چند سال گذشته با بهره گیری از مواد جدید و روشهای تولید پیشرفته، خازنهایی با تلفات بسیار اندك در حجم های كوچك ساخته شده است. با توسـعه وتولیـد كنتاكتـورهای خـازنی و رگـولاتورهای میكـروپرسسوری بسیار پیشـرفته كه تضمین كننده رفتار مناسب وبهینه بانك خازنی به تغییرات بار است، بانكهای خازنی كاملا قابل اعتماد گردیده‌اند. با این وجود دلایل بسیاری بر لزوم آشنایی مشاوران و مصرف كنندگان باجنبه های پیچیده این موضوع وجود دارد.


بدلیل افزایش اعوجاجهای هارمونیكی درشبكه های فشار ضعیف و متوسط ، طراحی بانكهای خازنی بسیار مشـكل و پیچیده شده اند. یكسو سازها، كنترلرهای الكترونیكی موتورها، مبـدلهای فركـانس و دیگر بارهای الكتـرونیكی برای جبـران توان راكتیو مصرفی، نیاز به خازن دارند و در عین حال این مصرف كنندگان مولد هارمونیك هستند. در صورت نزدیك بودن فركانس رزونانس مجموعه ترانس و خازن به فركانس هارمونیكها، امكان وقوع خطر بسیار محتمل است. بنابراین به منظور اجتناب از مسایل و هزینه های بعدی قویا پیشنهاد میگردد تا افراد با تجربه برای دستیابی به طرحی مناسب مورد مشاوره قرارگیرند.


جبران کننده‌های استاتیک توان راکتیو (SVC)

«جبران کننده‌ی استاتیک توان راکتیو» یا به قول مدیرعامل برق منطقه ای گیلان، «جبران کننده‌ی متغیراستاتیک»، یک وسیله‌ی الکتریکی است که برای جبران توان راکتیو الکتریکی با عملکرد سریع، در شبکه‌های انتقال ولتاژ بالا استفاده می‌شود.

SVCها جزو خانواده‌ی ادوات فکت (FACTS=Flexible AC transmission system) هستند و طبیعتا برای کنترل وضعیت شبکه‌های برق ac و افزایش ظرفیت انتقال به کار می‌روند. کار اصلی اِس‌وی‌سی‌ها تنظیم ولتاژ و پایداری سیستم قدرت است.

SVC مخفف عبارت (Static VAR compensator) یا همان جبران کننده‌ی استاتیک توان راکتیو است. علت به کار گیری کلمه‌ی استاتیک در این نام‌گذاری آن است که در SVCها، به جز مدارشکن و قطع‌کننده‌ها، قسمت متحرکی وجود ندارد. (مقایسه کنید با کندانسورهای سنکرون که در واقع یک موتور سنکرون است که در بی‌باری کار می‌کند و طبیعتا مانند همه‌ی موتورهای الکتریکی دارای اجزای متحرک است)

تا قبل از اختراع SVCها، بخش اصلی عملیات جبران‌سازی توان راکتیو در شبکه‌ی قدرت به عهده‌ی «کندانسورهای سنکرون» بود که ماشین‌های دوار نسبتا بزرگی بودند.

SVC یک وسیله‌ی تطبیق امپدانس خودکار است و به گونه‌ای طراحی شده تا ضریب توان سیستم را تا حد امکان به ۱ نزدیک‌ترکند. اگر بار راکتیو سیستم از نوع خازنی باشد (لید)، SVC با استفاده از راکتورها به جذب توان راکتیو سیستم (VAR) می‌پردازد و سطح ولتاژ سیستم را پایین می‌آورد. اما تحت بار سلفی (لگ)، بانک‌های خازنی به صورت خودکار وارد مدار شده و ولتاژ سیستم را بالا می‌برند.

معمولا از آنها در نزدیکی بارهایی که به سرعت تغییر می‌کنند، مانند کوره‌های قوس الکتریکی، استفاده می‌شود و می‌توانند نوسانات ولتاژ را تا حدی پایین بیاورند.

نحوه‌ی قرار گیری در مدار

به صورت معمول جبران سازی توان راکتیو در ولتاژ خط انجام نمی‌شود بلکه ابتدا یک بانک ترانسفورمری ولتاژ خط را (مثلا ۲۳۰ کیلوولت) تا حد زیادی کاهش می‌دهد (مثلا 9.5 کیلوولت). این عمل باعث کاهش ابعاد و تعداد اجزای به کار رفته در SVC می‌شود (مسائل مربوط به عایق‌بندی و حفاظت و …). هر چند با این کار هادی‌ها باید بسیار بزرگ انتخاب شوند تا توان تحمل جریان شدید عبوری را داشته باشند. (با کاهش ولتاژ، جریان افزایش می‌یابد)

ماهیت دینامیک و پویایی SVC در استفاده از تریستور نهفته است. به تریستورها اصطلاحا «والو» نیز گفته می‌شود. این نیمه هادی‌ها که معمولا ظاهری دیسک مانند داشته و قطرشان به چندین اینچ می‌رسد، در فضای بسته که به آن «والو خانه» می‌گویند نگه‌داری می‌شوند.

مزیت‌های استفاده از SVC

مزیت اصلی استفاده از SVC نسبت به جبرانگرهای ساده‌ی مکانیکی در جواب تقریبا آنی آنها به تغییرات ولتاژ است. به این دلیل است که عموما سعی می‌شود نقطه‌ی کار آنها را روی صفر نگاه دارند تا در مواقع لزوم تصحیح توان‌هایِ بالایِ راکتیو، در مدت زمانی کم،‌ ممکن باشد.

از طرف دیگر آنها نسبت به روش‌های دینامیک (نظیر کندانسور سنکرون)، ارزان‌تر،‌ سریعتر و قابل اطمینان‌تر بوده و ظرفیت آنها نیز عموما بیشتر است.


STATCOM

به جای SVCها می‌توان از STATCOM استفاده کرد. STATCOM مخفف عبارت static synchronous compensator، به معنای «جبران‌کننده‌ی استاتیک سنکرون» است.

به مانند SVC از STATCOM نیز می‌توان برای جذب یا تولید توان راکتیو استفاده نمود،‌ با این تفاوت که هنگام اتصال به منبع انرژی می‌تواند توان در توان اکتیو نیز موثر باشد.

معمولا منحنی مشخصه‌های بهتری نسبت به SVC دارد. از طرف دیگر آنها بر روی توان اکتیو نیز تاثیر گذار هستند.

از STATCOM می‌توان برای رگلاسیون ولتاژ و یا اصلاح ضریب توان استفاده کرد، و از دیگر کاربردهای رایج آن استفاده برای حفظ پایداری ولتاژ است. مزیت آن نسبت به SVC در داشتن منحنی مشخصه‌های بهتر است. هنگامی که ولتاژ شبکه به قدری افت می‌کند که STATCOM باید با حداکثر ظرفیت خود کار کند، توان راکتیو تولیدی آن بر اثر افت ولتاژ کاهش نمی‌یابد. می‌توان گفت در ولتاژهای پایین تر از حد معمول، STATCOM مشخصه‌ای جریان-ثابت را از خود نشان می‌دهد. اما در SVCها قدرت راکتیو تولید با توان دوم ولتاژ رابطه‌ی مستقیم دارد. بنابراین هنگام افت ولتاژ، توان راکتیو تولیدی آن متناسب با افت ولتاژ به شدت افت خواهد کرد و نتیجتا پایدری آن پایین است.