Aplicație FACTS

Introducere

Scopul reţelei de transport este să conecteze centrele de sarcină pentru a alimenta sarcina cu o fiabilitate cerută şi eficienţă maximă, la un preţ scăzut. Pe măsură ce creşte puterea transferată, sistemul electroenergetic poate deveni tot mai încărcat şi mai nesigur pentru circulaţiile de puteri neprogramate şi piederile mari. În acest context, a fost introdus un concept denumit sistem flexibil de transmitere a curentului alternativ. Conceperea dispozitivelor FACTS ca o filosofie de control total al reţelei a fost introdusă de către N.G. Hingorani de la Electric Power Research Institute (EPRI) din SUA în 1988, deşi dispozitivele cu electronică de putere au fost folosite de mulţi ani în reţeaua de transport. Dispozitivelor FACTS se folosesc în sistemele electroenergetice pentru controlul circulaţiei de puteri, mărirea stabilităţii, managementul tensiunii, corecţia factorului de putere şi minimizarea pierderilor.

Problema colapsului tensiunii în sistemul electroenergetica devenit una din cele mai importante pentru a fi rezolvată, mai multe avarii majore de sistem, pretutindeni în lume, fiind asociate direct cu acest fenomen. De altfel, datorită avariilor de sistem care au apărut în America şi Canada în 2003, cercetătorii încearcă să descopere metode alternative pentru a mări stabilitatea tensiunii. Stabilitatea regimului permanent se referă la răspunsul dinamic al sistemului la perturbaţii mici care apar în mod curent în timpul funcţionării sistemului. Această problemăpoate fi studiată utilizând ecuaţiile dinamice liniarizate ale sistemului într-un punt de funcţionare. Un sistem se află în regim stabil pentru o anumită condiţie de funcţionare, dacăîn urma unor mici perturbaţii, el revine la regimul staţionar .

Condiţia de stabilitate se determină calculând valorile proprii ale sistemului liniarizat; dacă toate părţile reale ale valorilor proprii sunt negative, sistemul este stabil; altfel, sistemul este instabil. Circulaţia de putere pe o linie de c.a. este o funcţie de modulul şi faza tensiunii şi impendanţa liniei. Consecinţele lipsei controlului pentru oricare din aceste variabile sunt probleme cu stabilitatea, circulaţii de puteri nedorite, circulaţii de puteri reactive nedorite, pierderi mari, tensiune ridicată sau scăzută, printre altele. Cu dispozitivele FACTS putem controla faza tensiunii, mărimeasa în nodul ales şi impedanţa liniei.

Condensatoarele Serie Controlate cu Tiristoare (TCSC) şi Compensatoarele Statice de Putere Reactivă (SVC) sunt cele mai populare dispozitive FACTS. Obiectivul principalal SVC este de a regla tensiunea într-un nod ales controlând injecţia de putere reactivă în locaţia respectivă. Menţinerea nivelelor tensiunii este importantă din punctul de vedereal consumatorilor. Valorile scăzute ale tensiunii provoacădereglări ale performanţelor sarcinilor cum ar fi motoare de inducţie, lămpi cu incandescenţă etc., în timp ce valorileridicate ale tensiunii provoacă saturaţie magnetică şi generează armonici, precumşi probleme cu izolaţia. Aceste dispozitive sunt caracterizate printr-un răspuns rapid, domeniu mare de aplicare şi fiabilitate ridicată.

IEEE propune pentru tehnologiile FACTS următoarea definiție: „electronica de putere bazată pe alte echipamente statice care asigură comanda unuia sau mai multor parametri ai sistemului de transport pentru îmbunătățirea controlabilității și creșterea capacității de transport ”. Tehnologiile FACTS sunt o modalitate eficientă de gestionare a circulației de puteri.

Compensarea capacitivă longitudinală este o altă metodăpentru a îmbunătăţi limitele de stabilitate şi de a creşte capacitatea de transport. Puterea transportată pe o linie este invers proporţională cu impedanţa de transfer. De exemplu,considerând alţi parametrii constanţi, o compensare serie de 50 % dublează aproximativ puterea transmisă în regim stabil, în timp ce o compensare serie de 75 % va creşte puterea transportată aproximativ de patru ori. Din perspectiva unui regim stabil, structura dispozitivului este echivalentăcu cea a unui FC-TRC SVC prezentat în figura 1.

Dispozitivele FACTS pot furniza soluţii strategice pentru modernizarea infrastructurii sistemelor de transport naţionale prin următoarele mijloace:

• creşterea capacităţii - prin creşterea limitei de amortizare şi a stabilităţii tranzitorii astfel încât capacitatea de transport se apropie de limita termică;

• fiabilitate îmbunătăţită - fiabilitatea sistemului de transport este afectată de numeroşi factori. Deşi dispozitivele FACTS nu pot preveni defectele, ele pot reduce efectele acestora, făcând alimentarea cu electricitate mai sigură prin reducerea numărului de căderi ale liniei; • controlabilitate îmbunătăţită - pot controla circulaţia de putere şi regla tensiunile în reţea;

• păstrarea mediului ambient - FACTS sunt prietenoase cu mediul deoarece nu conţin materiale periculoase şi nu produc deşeuri sau poluanţi;

• valoare economică (salvează timp şi bani şi favorizează profitabilitatea) - FACTS ajută ca energia electrică să fie distribuită mai economic printr-o mai bună utilizare a instalaţiilor existente, reducând astfel necesitatea unor linii de transport suplimentare.