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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[3] [4]デバイス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、大きな可動部品はありません（内部のスイッチギアを除く）。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ドキャパシタバンクなどの大型回転機械の専売特許でした。[5]
SVC は、システムを力率 1に近づけるために設計された自動インピーダンス整合装置です。SVC は主に次の 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します（「産業用 SVC」）。
送電アプリケーションでは、SVC はグリッド電圧を調整するために使用されます。電力システムの無効負荷が容量性(進み) の場合、SVC はサイリスタ制御リアクトルを使用してシステムからVAR を消費し、システム電圧を下げます。誘導性(遅れ) 条件下では、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提供されます。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 ステップに接続することで、最終結果は連続可変の進み電力または遅れ電力になります。
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付きシャントコンデンサまたはリアクタの 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されます。SVC の作成に使用される要素には、通常、次のものがあります。
- サイリスタ制御リアクトル（TCR）。リアクトルは空芯または鉄芯である。
- サイリスタスイッチコンデンサ（TSC）
- ハーモニックフィルタ
- 機械的に切り替えられるコンデンサまたはリアクトル（回路ブレーカーによって切り替えられる）
サイリスタによってスイッチングされる位相角変調により、リアクタは回路に可変的にスイッチングされ、電気ネットワークに連続的に可変の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提供され、サイリスタ制御リアクタは滑らかな制御を提供します。サイリスタ制御コンデンサスイッチングにより、より滑らかな制御と柔軟性を実現できます。[7]
サイリスタは電子的に制御されます。サイリスタは他の半導体と同様に熱を発生し、冷却には脱イオン水が一般的に使用されます。 [5]このように回路に無効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、波形を滑らかにするために高出力フィルターバンクが通常提供されます。フィルター自体は容量性であるため、MVARも電力システムにエクスポートします。
より複雑な構成は、正確な電圧調整が必要な場合に実用的です。電圧調整は閉ループコントローラによって行われます。[7]遠隔監視制御と電圧設定値の手動調整も一般的です。
繋がり
一般的に、静的VAR補償は線間電圧では行われず、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）に下げます。[5]これにより、SVCに必要なコンポーネントのサイズと数が削減されますが、低電圧に関連する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）が存在する可能性があり、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使用して「サイリスタ バルブ」を形成することにあります。通常、直径が数インチの円盤状の半導体は、通常、屋内の「バルブ ハウス」に配置されます。
利点
単純な機械的に切り替えられる補償方式に対するSVCの主な利点は、システム電圧の変化にほぼ瞬時に応答することです。[7]このため、必要に応じて迅速に提供できる無効電力補正を最大化するために、SVCはゼロ点近く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補償装置は機械的にスイッチされた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（場合によっては同じ設備で）、静的VAR補償装置を使用して急速な変化に対応し、機械的にスイッチされたコンデンサを使用して定常VARを提供している。
参照
同様のデバイスには、静的同期補償装置(STATCOM) や統合電力潮流制御装置(UPFC) などがあります。
参考文献
- ^ ab De Kock, Jan; Strauss, Cobus (2004). 産業向け実用電力配分。Elsevier。pp . 74–75。ISBN 978-0-7506-6396-0。
- ^ ab Deb、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。
- ^ Song, YH, Johns, AT「フレキシブルAC伝送システム」IEE. ISBN 0-85296-771-3 .
- ^ Hingorani, NG & Gyugyi, L. 「FACTSの理解 - フレキシブルAC伝送システムの概念と技術」IEEE. ISBN 0-7803-3455-8 .
- ^ abc Ryan, HM (2001). 高電圧エンジニアリングとテスト. IEE. pp. 160–161. ISBN 978-0-85296-775-1。
- ^ Arrillaga, J.; Watson, NR (2003-11-21). 電力システム高調波. Wiley. p. 126. ISBN 978-0-470-85129-6。
- ^ abcd Padiyar, KR (1998). 電力システムにおけるサブ同期共振の解析。Springer。pp. 169–177。ISBN 978-0-7923-8319-2。
[1]
- ^ 「静的無効電力発生器マニュアル」(PDF) . YT Electric . YT Electric.