Принцип, функция, структура, преимущества СТАТКОМа
2025-05-28
СТАТКОМ - статический синхронный компенсатор
Это твердотельный импульсный преобразователь, способный генерировать или поглощать независимо управляемую реальную и реактивную мощность на своих выходных клеммах при питании от источника энергии.
STATCOM рассматривается как преобразователь напряжения, который из заданного входного напряжения постоянного тока вырабатывает набор 3-фазных выходных напряжений переменного тока, каждое из которых находится в фазе и связано с соответствующим напряжением системы переменного тока через относительно небольшое реактивное сопротивление.
STATCOM может улучшить
1. динамическое управление напряжением в системах передачи и распределения;
2. демпфирование колебаний мощности в системах передачи электроэнергии;
3. переходную устойчивость;
4. управление мерцанием напряжения; и
5. управление не только реактивной мощностью, но и (при необходимости) активной мощностью в подключенной линии, требующей источника энергии постоянного тока.
Структура STATCOM
В зависимости от области применения на объекте обычно устанавливаются два типа (наружный и внутренний)
1. он занимает небольшую площадь,
2. это оборудование заводского изготовления, тем самым сокращая время работы на объекте и ввода в эксплуатацию;
3. он использует инкапсулированные электронные преобразователи, тем самым сводя к минимуму его воздействие на окружающую среду.
STATCOM похож на идеальную синхронную машину, которая генерирует сбалансированный набор из трех синусоидальных напряжений — на основной частоте — с управляемой амплитудой и фазовым углом.
При подаче/поглощении реактивной мощности
| Генерация реактивной мощности | Реальная генерация электроэнергии | ||
| Величина Es>Et | Генерирует реактивную мощность | Фаза Es ведет Et | Генерирует реальную мощность |
| Величина Es<et:< p="" style="box-sizing: border-box;"> | Поглощает реактивную мощность | Фаза Es отстает от Et | Поглощает реальную силу |
Если амплитуда выходного напряжения увеличивается выше напряжения шины электропитания, Et, то ток течет через реактивное сопротивление от преобразователя к системе переменного тока, и преобразователь генерирует емкостно-реактивную мощность для системы переменного тока.
Если амплитуда выходного напряжения уменьшается ниже напряжения шины электропитания, то ток течет от системы переменного тока к преобразователю, и преобразователь поглощает индуктивно-реактивную мощность из системы переменного тока.
Если выходное напряжение равно напряжению системы переменного тока, обмен реактивной мощностью становится нулевым, и в этом случае говорят, что STATCOM находится в плавающем состоянии. См. рисунок 1.
Рисунок 1. Генерация реактивной мощности
Рисунок 2. Реальная генерация электроэнергии
При генерации реактивной мощности реальная мощность, обеспечиваемая источником постоянного тока в качестве входа в преобразователь, должна быть равна нулю. Основная потребность в конденсаторе — обеспечить путь циркулирующего тока, а также источник напряжения.
На практике полупроводниковые переключатели преобразователя не лишены потерь, поэтому энергия, запасенная в конденсаторе постоянного тока, в конечном итоге используется для покрытия внутренних потерь преобразователя, а напряжение конденсатора постоянного тока уменьшается.
Следовательно, заставляя выходные напряжения преобразователя отставать от напряжений системы переменного тока на небольшой угол (обычно в диапазоне 0,1–0,2 градуса), преобразователь поглощает небольшое количество реальной мощности из системы переменного тока для покрытия своих внутренних потерь и поддержания напряжения конденсатора на желаемом уровне.
Рисунок 3. Силовая цепь STATCOM
Рисунок 4. Силовая цепь STATCOM с накопителем энергии
При подаче/поглощении реальной мощности
Регулировка сдвига фаз между выходным напряжением преобразователя и напряжением системы переменного тока может аналогичным образом управлять обменом реальной мощностью между преобразователем и системой переменного тока.
Если выходное напряжение преобразователя сделано так, чтобы опережать напряжение системы переменного тока, то преобразователь может подавать реальную мощность в систему переменного тока из своего накопителя энергии постоянного тока.
Если его напряжение отстает от напряжения системы переменного тока, то он поглощает реальную мощность из системы переменного тока для системы постоянного тока. См. рисунок 2.
Характеристика V-I
STATCOM может обеспечивать как емкостную, так и индуктивную компенсацию и способен независимо контролировать свой выходной ток в номинальном максимальном емкостном или индуктивном диапазоне независимо от величины напряжения системы переменного тока. То есть STATCOM может обеспечивать полную емкостно-реактивную мощность при любом напряжении системы — даже таком низком, как 0,15 о.е.
Характеристика STATCOM раскрывает еще одну силу этой технологии:
1. Он способен выдавать полную мощность емкостной генерации практически независимо от напряжения системы.
2. Следовательно, он поддерживает напряжение системы во время и после неисправностей, где в противном случае падение напряжения было бы ограничивающим фактором.
Максимально достижимый переходный перегрузочный ток в емкостной области определяется максимальной токовой способностью выключения преобразовательных ключей. В индуктивной области преобразовательные ключи естественным образом коммутируются.
