Os dispositivos de compensação de energia reativos são essenciais nos sistemas de energia. Seu papel principal é melhorar o fator de potência dos sistemas de fornecimento e distribuição, Melhorando assim a utilização do equipamento de transmissão e subestação, Aumentando a eficiência elétrica, e reduzir os custos de eletricidade. Adicionalmente, Instalando dispositivos de compensação de energia reativa dinâmica em locais estratégicos ao longo de linhas de transmissão de longa distância pode reforçar a estabilidade do sistema, Aumentar a capacidade de transmissão, e estabilizar a tensão na extremidade receptora e em toda a grade.

O equipamento de compensação de energia reativa evoluiu através de vários estágios de desenvolvimento. O exemplo inicial, o condensador síncrono, era volumoso e caro e gradualmente foi eliminado. O segundo método, Usando capacitores de derivação, oferece as vantagens de baixo custo e facilidade de instalação e uso. No entanto, Devido a possíveis harmônicos e outros problemas de qualidade de energia no sistema, O uso de capacitores puros tornou -se menos comum.

O método atual de compensação do capacitor de reator em série é amplamente adotado para melhorar o fator de poder. Para sistemas de usuários com produção contínua e baixa variabilidade de carga, compensação fixa com capacitores fixos (Fc) é geralmente recomendado. Alternativamente, A compensação automática controlada pelos contatores e implementada em etapas é adequada para sistemas de fornecimento e distribuição de média e baixa tensão.

A compensação rápida é necessária quando as mudanças de carga são rápidas ou na presença de cargas de choque, como nos misturadores da indústria de borracha, Onde a energia reativa do sistema precisa flutuar rapidamente. No entanto, Os capacitores usados ​​em sistemas de remuneração automática de energia reativa padrão mantêm uma tensão residual após a desconexão e a remoção da grade. A magnitude dessa tensão residual é imprevisível e requer 1-3 minutos para descarregar. Portanto, A reconexão com a grade deve esperar até que a tensão residual seja reduzida para menos de 50V pelo resistor de descarga interno do capacitor, impedindo a resposta rápida. Além disso, A presença de harmônicos significativos no sistema significa que os dispositivos de compensação de filtro Tuned LC, compreendendo capacitores e reatores em série, requer capacidade substancial para garantir a segurança do capacitor. Isso também pode levar à compensação excessiva do sistema, resultando em um sistema capacitivo.

O compensador estático var (Svc), Um tipo de dispositivo de compensação de energia reativa estática, foi assim desenvolvido. Sua configuração típica consiste em um reator controlado por tiristor (TCR) Combinado com um capacitor fixo (Fc) banco, muitas vezes exigindo conexão em série com uma certa proporção de reatores. O significado do SVC está em sua capacidade de ajustar continuamente o poder reativo, modulando o ângulo de atraso de disparo dos tiristores dentro do TCR. Os SVCs são usados ​​principalmente em sistemas de distribuição de energia de média e alta tensão e são particularmente adequados para cenários com grandes capacidades de carga, questões harmônicas graves, Cargas de choque, e altas taxas de variação de carga, como em siderúrgicas, a indústria de borracha, metalurgia não ferrosa, processamento de metal, e ferrovias de alta velocidade.

Com o avanço da tecnologia eletrônica de energia, particularmente com o advento de dispositivos IGBT e técnicas de controle aprimoradas, Um novo tipo de equipamento de compensação de energia reativo surgiu, distinto dos projetos tradicionais baseados em capacitores e reatores. Este equipamento é o gerador Var estático (Svg), que utiliza a tecnologia de controle de modulação de largura de pulso PWM para gerar energia reativa capacitiva ou absorver a potência reativa indutiva. Ao contrário dos sistemas tradicionais, Os SVGs não dependem muito dos capacitores, mas dos circuitos de conversor do tipo ponte que empregam tecnologia multinível ou tecnologia PWM, eliminando a necessidade de cálculos de impedância do sistema durante o uso. Além disso, Os SVGs oferecem os benefícios de uma pegada menor e a capacidade de ajustar rapidamente e suavemente a energia reativa em uma base dinâmica contínua, fornecendo compensação capacitiva e indutiva bidirecional.

Análise comparativa de dispositivos de compensação de energia reativa SVG e SVC

1. Princípios diferentes

um. O SVC pode ser visto como uma fonte de energia reativa dinâmica. Com base nas necessidades de conexão da grade, Ele pode fornecer energia reativa capacitiva à grade ou absorver o excesso de poder reativo indutivo da grade. Isso é conseguido conectando um banco de capacitor, normalmente um banco de filtro, para a grade. Quando a grade não requer muito poder reativo, Qualquer excesso de energia reativa capacitiva é absorvida por um reator conectado paralelo. A corrente do reator é controlada por um grupo de válvula tiristor. Ajustando o ângulo de fase do tiristor acionando, O valor RMS da corrente que flui através do reator pode ser alterado. Isso garante que o SVC no ponto de acesso à grade forneça energia reativa suficiente para estabilizar a tensão dentro da faixa especificada, compensando assim o poder reativo da grade.

b. SVG emprega um inversor de tensão de alta potência como seu núcleo. Ajustando a amplitude e a fase da tensão de saída do inversor, ou controlar diretamente a amplitude e a fase da corrente do lado CA, O SVG absorve ou emite rapidamente o poder reativo necessário. Isso permite uma rápida e dinâmica regulação do poder reativo.

2. Velocidades de resposta diferentes

A velocidade de resposta do SVC geralmente varia de 20 a 40ms, enquanto a resposta do SVG não excede 10ms, permitindo uma supressão mais eficaz de flutuações de tensão e pisca. Com a mesma capacidade de compensação, O SVG fornece os melhores resultados na mitigação de flutuação e pisca de tensão.

3. Diferentes características de baixa tensão

SVG behaves like a current source, com sua capacidade de saída minimamente afetada pela tensão do barramento. Esta qualidade oferece ao SVG uma vantagem significativa nas aplicações de controle de tensão. Quanto menor a tensão do sistema, a regulação de energia reativa dinâmica mais necessária se torna. As características superiores de baixa tensão do SVG significam que sua saída de corrente reativa é independente da tensão do sistema. Pode ser considerado um controlável, Fonte de corrente constante que continua a fornecer corrente reativa nominal, mesmo quando a tensão do sistema cai, demonstrando capacidade robusta de sobrecarga. Em contraste, Características do tipo de impedância de exibição de SVC, com capacidade de saída fortemente influenciada pela tensão do barramento. À medida que a tensão do sistema diminui, A capacidade do SVC de gerar corrente reativa diminui proporcionalmente, sem a capacidade de lidar com sobrecargas. Consequentemente, A compensação de energia reativa do SVG não é afetada pela tensão do sistema, Enquanto a capacidade de compensação do SVC diminui linearmente à medida que a tensão do sistema cai.

4 Diferente desempenho de segurança da operação

SVC toma reatância ajustada ao tiristor e vários capacitores como o principal meio de compensação de energia reativa, que é muito propenso a fenômeno de amplificação de ressonância, levando a acidentes de segurança, e quando a tensão do sistema flutua bastante, O efeito de compensação é bastante afetado, e a perda de operação é grande; Capacitores de suporte ao SVG não precisam configurar um banco de filtro, e o fenômeno de amplificação de ressonância não existe, e o SVG é um dispositivo de compensação do tipo ativo, e é um dispositivo de origem atual composto por IGBT, que é um dispositivo comutável, Evitando assim o fenômeno de ressonância e melhorando bastante o desempenho da segurança da operação. SVG é um dispositivo de compensação ativo, que é um dispositivo de origem atual composto por dispositivo comutável IGBT, Evitando assim o fenômeno de ressonância e melhorando bastante o desempenho da segurança da operação.

5. Diferentes características harmônicas

SVC emprega retificadores controlados por silício (Scr) para gerenciar a impedância fundamental equivalente do reator. Isso não apenas o torna suscetível aos harmônicos do sistema, mas também faz com que ele gere um número significativo de harmônicos. Para mitigar isso, O SVC deve ser emparelhado com um banco de filtro para eliminar suas próprias emissões harmônicas. Por outro lado, O SVG utiliza a tecnologia de ponte monofásica de três níveis, capaz de produzir formas de onda de tensão de cinco níveis em uma única fase, e emprega métodos de modulação por pulso de mudança de fase de transportadora. Essa abordagem torna o SVG menos influenciado pelos harmônicos do sistema e até permite suprimi -lo. O SVG reduz significativamente o conteúdo harmônico na corrente de compensação, incorporando técnicas como multiplicação, Multi-level, ou modulação de largura de pulso, oferecendo uma vantagem sobre o SVC.

6. Requisitos de espaço diferentes

SVG ocupa um espaço que é 1/2 para 2/3 menor que o do SVC ao fornecer a mesma capacidade de compensação. O uso do SVG de menos reatores e capacitores diminui substancialmente o tamanho e a pegada do dispositivo. Em contraste, Os reatores da SVC não são apenas maiores, mas também exigem mais espaço para instalação, resultando em uma pegada geral maior.