Статический генератор реактивной мощности СТАТКОМ

Широкое применение резкопеременных нагрузок с нелинейными характеристиками вызывает необходимость применения специальных устройств для обеспечения нормативных значения параметров качества электроэнергии, так как потребляемая из сети реактивная мощность, колебания напряжения (фликер), гармонические искажения, небаланс напряжений и т.д. оказывают негативное воздействие на сети и надежность электроснабжения оборудования потребителей.

Одним из наиболее распространенных устройств для решения этой задачи является статический тиристорный компенсатор (СТК). С появлением мощных высоковольтных полностью управляемых приборов типа IGCT и IGBT появилась возможность реализации нового типа устройств, называемых СТАТКОМ (статический синхронный компенсатор). Данное оборудование

Данное оборудование нашло широкое применение в мировой энергетике и обладает всеми преимуществами традиционного оборудования, а так же превосходит его по многим характеристикам.

Назначение

• Повышение коэффициента мощности.
• Уменьшение потерь при передаче и распределении электроэнергии за счет быстродействующей компенсации реактивной мощности.
• Контроль гармонических искажений, устранение их влияния.
• Улучшение устойчивости при переходных процессах и в аварийных режимах.
• Увеличение пропускной способности электрооборудования за счет исключения реактивной составляющей энергии, потребляемой из сети.

СТАТКОМ фундаментально решает проблему качества электрической энергии в электрических системах и имеет множество преимуществ по отношению к аналогам в своем классе.

Область применения

СТАТКОМ широко используются в электроэнергетических системах, нефтехимической и металлургической отраслях, в электроснабжении электрифицированного железнодорожного транспорта и т.д. Используются при использовании таких возобновляемых источников энергии, как энергия ветра и солнца.

Основные области применения СТАТКОМ:

• дуговые сталеплавильные печи ДСП
• подъемные механизмы угольных шахт и портов
• прокатные металлургические станы
• тяговые подстанции электрифицированного железнодорожного транспорта
• ветреная, солнечная генерация энергии
• машиностроительные производственные линии

Структура условного обозначения

Структура условного обозначения состоит из типа модели, кода конструкции, номинальной мощности, номинального напряжения, характеристики.

«Статком-6-2598-YA-УХЛ1»

Статком – тип оборудования.

6- номинальное напряжение 6кВ.

2,6 – номинальная мощность 2,6 Мвар.

Y — схема соединения звезда Y или треугольник D.

УХЛ — Климатическое исполнение У; УХЛ; ХЛ.

1 – категория размещения 1- контейнерное исполнение, 4,1 для размещения в готовом помещении или БМЗ

Принцип работы

СТАТКОМ представляет собой управляемый инвертор напряжения (УИН) с внутренним сопротивлением, близким к нулю. Его подключение к сети производится через линейный реактор, обеспечивающий преобразование разности напряжений сети и СТАТКОМ в выходной ток СТАТКОМ, то есть преобразование источника напряжения в источник тока (рис.1). СТАТКОМ подключается к шинам среднего напряжения параллельно нагрузке.

Векторная диаграмма напряжений, иллюстрирующая режимы работы СТАТКОМ, показана на рис. 2. В режиме потребления реактивной мощности выходное напряжение инвертора меньше напряжения сети. В режиме генерации реактивной мощности выходное напряжение инвертора больше напряжения сети.

При соответствующем алгоритме управления СТАТКОМ может работать в различных режимах, обеспечивающих повышение качества электроэнергии в точке его подключения. Возможна реализация режимов генерации и потребления реактивной мощности, поддержания напряжения и поддержания устойчивости электропередачи, активного фильтра для подавления гармонических составляющих токов нагрузки.

При соответствующем алгоритме управления СТАТКОМ может работать в различных режимах, обеспечивающих повышение качества электроэнергии в точке его подключения. Возможна реализация режимов генерации и потребления реактивной мощности, поддержания напряжения и поддержания устойчивости электропередачи, активного фильтра для подавления гармонических составляющих токов нагрузки.

Преимущества

  — Низкий уровень потерь

 — Меньшая занимаемая площадь

 — Низкий уровень электромагнитных помех

 — Низкий уровень акустического шума

 — Меньший градиент напряжения на полупроводниковых устройствах

 — Удобство обслуживания: легкость замены неисправных устройств и узлов

 — Меньшее количество силовых фильтров или их полное отсутствие

 — Меньшие размеры реакторов

 — Быстродействие в режиме малого сигнала. Время отклика (задержки) на ступенчатое изменение уставки не превышает 4 мс

 — Резервирование силовой части. Полное восстановление работы СТАТКОМА происходит через 0,26 сек после пробоя любого моста.

 — Высшие гармоники. Суммарный уровень высших гармоник до 50 порядка в выходном токе составил около 1,2%.

 — Потери. Суммарные потери не превышают 1,05% от полной реактивной мощности установки.

Структура и отличительные особенности

1. Модульная структура цепи. Основной элемент СТАТКОМ – это инвертор цепочного типа, основанный на тиристорах IGBT. Каждая фаза инвертора состоит из нескольких силовых модулей соединенных последовательно.
2. Мониторинг и интерфейс. Функция мониторинга реализуется посредством основного контроллера и сенсорной панели. Взаимодействие персонала с системой осуществляется при помощи специального интерфейса и является максимально гибким. Информационное табло/ дисплей выполняет индикацию различных параметров таких, как напряжение силового модуля, ток неисправности/входа/выхода силового модуля, ток нагрузки, неисправности и ошибки, а также может отображать текущую форму волны напряжения и тока.При помощи коммуникационных интерфейсов RS232/RS485 осуществляется связь с внешней сетью по протоколам связи Modbus, Profibus, TCP/IP и др. согласно МЭК 61850.
3. Мониторинг в реальном времени через удаленный компьютер. Устройство передает в систему операционные данные, информацию об аварийных сигналах и т.д. к серверу через сетевое подключение. Мониторинг работы осуществляется в режиме реального времени, значительно увеличивается надежность функционирования системы и технического обслуживания.
4. Программирование параметров. Многофункциональное программирование параметров так же осуществляется локально непосредственно с контроллера.
5. Система бесперебойного питания. При отключении питающего напряжения, питание поступает от резервного источника, что не влияет на работу устройства и качественно сказывается на безопасности и надежности работы оборудования.
6. Электромагнитная совместимость. Модуль питания и главный пункт управления подключаются по оптическому каналу связи, что позволяет значительно снизить всевозможные помехи. Специально разработанный шкаф оснащен защитным экраном, предотвращающим от воздействия внешних электромагнитных помех.
7. Возможно производство оборудования в утепленном контейнере с категорией размещения УХЛ1 по ГОСТ 15150-69.

В случае прямого (безтрансформаторного) подключения СТАТКОМа к сетям среднего класса напряжения применяются многоуровневые преобразователи. Одним из таких преобразователей является преобразователь на основе Н-мостов. Важнейшим достоинством данной конфигурации является её модульность, что позволяет легко производить масштабирование СТАТКОМа при переходе к различным уровням напряжения и облегчает условия эксплуатации и обслуживания электроустановки.

На рисунке 3 показана фаза 7-ми уровневого преобразователя на базе Н-моста и форма его выходного напряжения в режиме генерации реактивной мощности. Для каскадного многоуровневого инвертора полное выходное напряжение является суммой выходных напряжений отдельных модулей H-мостов. Каждое отдельное выходное напряжение получается с использованием ШИМ модуляции со сдвигом фазы коммутации для каждого моста. Особенностью данной конфигурации преобразователя является то, что при увеличении класса напряжения, а, следовательно, и числа последовательно включенных Н-мостов, форма выходного напряжения все более приближается к идеальной синусоиде.

преобразователь SILCOVAR TH (ML advanced) представляет собой многоуровневый инвертор, каждая фаза которого состоит из последовательно соединенных Н-мостов. Основным элементом конструкции преобразователя является стандартный модульный узел HBMU, состоящий из силового модуля и конденсаторного модуля: подбором количества модулей и соединением фаз преобразователя в звезду или треугольник можно получить устройство требуемого номинального напряжения и мощности.

Тех характеристики

(1) По поводу исполнения для температуры более 50 °C, обращайтесь на завод или к местному представителю – (2) По поводу исполнения для высот над уровнем моря более 2 000 м, обращайтесь на завод или к местному представителю (3) По поводу информации о контейнерном исполнении, обращайтесь на завод или к местному представителю.