الاثنين، 8 يونيو 2020

شرح لأجهزة الـــ FACTS لإنتاج Inductive/ Capacitive Reactive Power ومميزاتها

الدرس السابق:تعرف على الأجهزة التقليدية للتحكم فى تدفق Reactive Power Q

شرح لأجهزة الـــ FACTS  لإنتاج Inductive/ Capacitive Reactive Power ومميزاتها.


محتويات الدرس:
مقدمة.
1-أجهزة الـمعوضات الثابتة SVC.
2- أجهزة الــ  STATCOM .

3-أجهزة الــ  Static Synchronous Series Compensators 
4-منظم سريان القدرة الموحد Unified Power Flow Controllers.

    مقدمة:

   هذه المنظومة تستخدم مع شبكات النقل وتتميز عن الأساليب السابقة فى أنها تشتمل على مكثفات و ملفات فى وقت واحد ومن ثم فهى قادرة على إنتاج Inductive/ Capacitive Reactive Power ، وتتميز أيضا بسرعة رد الفعل والاستجابة السريعة لأي تغير فى الجهد سواء بالزيادة أو النقصان لأن التحكم فى كمية القدرة الغير الفعالة Q يتم عن طريق  Control Circuits – SCR وهى أسرع من الــ Switched Capacitors المستخدمة فى الأنواع التقليدية .
    
    والأجهزة التالية هى عناصر تستخدم ضمن منظومة الـــ FACTs أي المنظومة المرنة لنقل التيار المتردد. و هذه الأجهزة هى:

1- أجهزة الـمعوضات الثابتة SVC.

    وهو أبسط أنواع الـــ Facts هي الــ Static VAR Compensators   ، حيث يتكون من مكثفات/ملفات مركبة على التوازى Shunt Inductors/Capacitors  ، و الفرق هنا عن الحالات التقليدية أنهما يركبان معا فى نفس الوقت و يمكن إجراء عمليات فصل وتوصيل لأي منهما وبأي نسبة بواسطة ثايرستورات محكومة بدوائر تحكم. 
   و يتم تركيب الــ SVC عندما يكون هناك تغييرات كبيرة فى الجهد فى أزمنة قصيرة ، وغالبا ما تكون مثل هذه المشكلة فى الأحمال الصناعية .. أما بالنسبة لشبكات النقل فإنه قيم الجهود لا يحدث بها تغيرات كبيرة وسريعة إلا في وجود الأحمال الصناعية كثيفة الاستهلاك للقدرة الكهربائية وذات طبيعة ترددية عالية ، فعندها إذا لم تتمكن الشبكة (وحدات التوليد المحيطة) بالمحافظة على قيم الجهود فى الحدود المسموح بها أثناء حدوث هذه التغييرات فى الحمل فانه يتم اللجوء إلى الــ SVC لمواكبة التغيرات السريعة فى الجهود والمحافظة عليها فى الحدود الآمنة ...أما إذا كانت هذه التغيرات بطيئة (أحمال منزلية أو تجارية أو منشآت خدمية ...) ولم تسطتع الشبكة أيضا المحافظة على قيم الجهود فى هذه المنطقة نظرا لبعدها عن أماكن الإنتاج أو لأى سبب آخر فإنه يتم الاكتفاء فقط بتركيب Inductors أو مكثف متغير القيمة ذو (Steps) ويتم الدخول بها تدريجيا عند الحاجة فقط وذلك لأن التغييرات هنا لا تحتاج إلى السرعات العالية كما فى.. SVC. 
   ومصطلح الــ SVC يتضمن تحته ثالثة أنواع: 
1- (Thyristor-Controlled Reactors (TCR. 
2- (Thyristor-Switched Capacitors (TSC. 
3- (Thyristor-Switched Reactors (TSR. 

    يظهر النوعان األول والثانى منهم فى الشكل :


     ويتم التحكم فى قيمة الــ Reactance عن طريق التحكم فى درجة توصيل الــ SCR. 
   لاحظ ضرورة وجود محول بين SVC وبين الشبكة لأننا لا نستطيع تركيبه مباشرة على الجهد العالي بسبب محدودية الجهود التى تعمل بها أجهزة الـــ SCR حتى الآن. 
     والشكل التالي هى لمجموعة مكثفات فى إحدى محطات الجهد العالى فى السعودية.


     ويمكن أن نرى أننا حققنا عدة مكاسب من استخدام الــ SVC: 
1-القيمة متغيرة أتوماتيكيا وبسهولة حسب تغير وضع الأحمال.
2 -لا حاجة لوجود CB مكلفة.
3 -يمكن توليد قدرة غير فعالة من خلال  Thyristor Switched Capacitor TSC ويمكن أيضا من نفس الجهاز امتصاص الــ Power Reactive بواسطة Thyristor Switched Capacitor.
4 -بمعنى أنها أصبحت كما لو كانت X متغيرة (الحظ االسم Flexible).

لكن يعيب هذا النوع :
     • التكلفة العالية .
     • محدودية القدرة حسب أحجام المكثفات والــ Inductors المتاحة بالموقع .
     • تأثر القدرة غير فعالة الــ Capacitive بانخفاض الجهد وبالتالى يقل المنتج منها.

SVC ±250 MVAR in Brazil

2- أجهزة الــ  STATCOM .

      وتعنى  Static Synchronous Compensator  وهى تطوير للــ SVC السابق شرحه ، وهو عبارة عن Inverters لكنها لا تستخدم الثايرستور العادي بل تستخدم نوعا أحدث وهو GTO   Gate Turn Off ، حيث التحكم فى هذا النوع أسرع وأسهل من النوع التقليدي ، لكن الأهم من ذلك هو أننا هنا لا نستخدم مكثفات ولا Reactors وفى نفس الوقت ننتج ونستهلك قدرات غير فعالة. فكيف يتم ذلك؟
    الفكرة هنا هو استخدام دوائر تحكم فى الـــ Inverter بحيث ينتج جهدا وتيار (من بطاريات ومجموعة صغيرة من المكثفات) بحيث تكون الــ Phase angle  بين الجهد والتيار الناتجين إما 90 درجة Lead أو 90 درجة Lag ، الشكل التالي ، وهذا يعنى أننا أنتجنا قدرة غير فعالة Inductive or Capacitive بدون أن نستخدم مكثفات ولا ملفات.
    و هذه هى الميزة الأهم لأجهزة الـــ STATCOM حيث يترتب على هذه الميزة ميزات أخرى منها صغر الحجم والحاجة لمساحة أقل حيث لا نحتاج لملفات ولا لمكثفات (سوى ما لا يزيد عن 12 % من المكثفات التى كانت تستخدم فى الـ SVC وهى هنا ليست بغرض توليد قدرة غير فعالة ولكن بغرض إكمال دائرة الــ Inverter ).



   ويتميز أيضا بأنه لا يتأثر بجهد الشبكة عند توليد  Capacitive Reactive Power ، وهذه الأجهزة موجودة بالخدمة منذ الثمانينيات.

3-أجهزة الــ  Static Synchronous Series Compensators 

    وتسمى المعوضات الثابتة الموصلة على التوالى SSSC ، وهو يشبه تماما الــ STATCOM ولكنه يركب على التوالي مع الشبكة وليس على التوازى (الشكل التالي) ومن ثم يعمل على تغيير الـــ X المكافئة ومن ثم يمكننا زيادة/أو تقليل القدرة المنقولة عبر الخط دون الحاجة إلى إجراء تغيير فى الخطوط.
    ويتميز عن الـــ Capacitors Series أنه لا يتأثر بقيمة التيار المار فى الدائرة ومن ثم فمجالات استخدامه أوسع.

4-منظم سريان القدرة الموحد Unified Power Flow Controllers.

      هذا الجهاز هو عبارة عن الجهازين السابقين معا أي يركب على التوالي والتوازى (شكل التالي) ومن ثم يجمع ميزات كلا النوعين ومن هنا جاءت تسميته بمنظم سريان القدرة الموحد.


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق