Установки компенсации реактивной мощности с тиристорными ключами

Анонс: Изменение концепций качества электроэнергии и электромагнитной совместимости оборудования, силовых сетей разного напряжения в условиях цифровой трансформации. Установки компенсации реактивной мощности с тиристорными ключами.


В условиях «модернизационного рывка», определенного новой Энергетической стратегией России для ускорения цифровой трансформации отечественных электросетей, изменились и продолжается коррекция концепций качества электроэнергии и электромагнитной совместимости устройств, оборудования, силовых сетей разного уровня напряжения (см. о новых стандартах по электромагнитной эмиссии гармоник, сверх- и интергармоник для систем электроснабжения среднего, высокого и сверхвысокого напряжения здесь). Сообразно этому меняется и подход к проектированию, интеграции, настройке и эксплуатации технических средств для очистки силовых сетей от перетоков реактивной энергии (емкостного и индуктивного характера), а также мощности гармоник, искажений тока, напряжения, т.е. всей неактивной мощности (nonactive power) по IEEE 1459 и популярным теориям баланса мощности в сетях (см. Параллелепипед мощности в силовых сетях с нелинейной нагрузкой здесь, о неактивной фундаментальной и нефундаментальной мощности IEEE 1459 в этом материале).

В целом направление разработки новых технических средств компенсации неактивной мощности определено в прилагаемом к Энергетической стратегии Перечне «технологического оборудования, востребованного организациями топливно-энергетического комплекса Российской Федерации, создание или локализация производства которого необходимы на территории Российской Федерации до 2035 года», где акцент сделан на решениях и технологиях «на основе полупроводниковых компонентов (статические компенсаторы реактивной мощности, инверторы, преобразователи, выпрямители)». Это и не удивительно, поскольку только полупроводниковые компоненты в силовых и управляющих блоках активных фильтров гармоник (АФГ), установок компенсации реактивной мощности, тиристорно управляемых/переключаемых реакторах (Thyristor Controlled/Switched Reactor – см. этот материал) способны обеспечить в цифровой сети телекоммуникационную связь с SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) автоматических систем управления (АСУ) и быстрый отклик на управляющие сигналы с минимальными искажениями параметров сети благодаря «бездуговому» переключению режимов работы.

Ожидается, что на полупроводниковых компонентах будет акцентировано внимание и во время дискуссии по вопросам внедрения цифровых, инновационных, наукоемких технологий и оборудования в энергетическую сферу на круглом столе «Цифровой переход к энергетике: Прогнозы и тренды» VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024» в декабре, куда была официально приглашена и компания «МИРКОН».

Установки компенсации реактивной мощности с тиристорными ключами.

Тиристоры, тиристорные ячейки, модули и контроллеры в условиях цифровой трансформации становятся обязательными для установок компенсации реактивной мощности и декомпенсирующих управляемых реакторов (Thyristor Controlled Reactor) так же, как и биполярные транзисторы с изолированным затвором (Insulated Gate Bipolar Transistor - IGBT) или управляемые полем полевые транзисторы технологии «металл-окисел-полупроводник» (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor - MOSFET) для ШИМ преобразователей, в том числе являющихся базой АФГ и их версий для работы на фундаментальной частоте.

Наряду с этим, бездуговые бесконтактные (или гибридные контактно-бесконтактные) ключи установок компенсации реактивной мощности, управляемых шунтирующих реакторов или прогрессивных комбинированных компенсирующих/декомпенсирующих сборок типа TSC-TCR (Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor – см. более подробно здесь) должны быть выполнены на интегрированных GCT-тиристорах (Integrated Gate Commutated Thyristor - IGCT), имеющих качества IGBT транзисторов в режимах переключения, а также:

  • частоту коммутации в 5-7 раз больше, чем у GTO тиристоров со временем включения/отключения в пределах 10-20 мкс (1000-2000 раз в период синусоиды переменного тока фундаментальной частоты), что обеспечит «плавность» регулирования;

    Таблица. Время включения/отключения транзисторов и тиристоров.
    Тип ключаtoff, мксtgq, мкс
    BPT0,5 … 20,5 … 2
    IGBT0,3 … 3,60,3 … 3,6
    IGCT10 … 2010 … 20
    GTO12 … 3212 … 32
    MOSFET0,04 … 0,10,04 … 0,1

  • в 1,5-2 раза меньшее падение напряжения в открытом состоянии в сравнении с IGBT транзисторами и GTO тиристорами;
  • потери во время включения в 20-40 раз меньше в сравнении с IGBT транзисторами;
  • меньшую мощность управления и более высокую надежность (в несколько раз) в сравнении с IGBT транзисторами и GTO тиристорами;
  • возможность интеграции с драйверами и диодами в отличие от SCR- и GTO тиристоров;
  • меньшую удельную стоимость киловатта мощности в сравнении с биполярными IGBT транзисторами и т.д.

Таблица. Сравнительные характеристики тиристоров и транзисторов.
ХарактеристикаSCRGTOIGCTIGBTBPTMOSFET
Номинальное напряжение, кВ10666,51,2<1
Номинальный ток, кА6343,80,80,3
Частота коммутации, кГц0,40,42 … 33010500
Пороговое напряжение, В1 … 22,2.41,9 … 2,21,5 … 51 … 23 … 5
Перегрузочная способностьнизкаянизкаянизкаявысокаяочень низкаяочень высокая
Ограничение dU/dtне нужнонужнонужноне нужнонужноне нужно
Ограничение dI/dtнужнонужноне нужноне нужнонужноне нужно
Ток управления<< Ia<< Ia/(3 … 5)>= Ia<< Ia< Ia<< Ia
Мощность управлениямалаябольшаямалаямалаябольшаяочень малая
Возможность интеграции с драйвером и обратным диодомнетнетестьестьестьесть
Стоимость килловатта мощности (по отношению к SCR)100%200%300%400%200% -

С аналогичным подходом к полупроводниковой базе должны разрабатываться и программируемые логические контроллеры для управления техническими средствами компенсации/декомпенсации и коммутации с программно-аппаратными комплексами АСУ.


Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
+7(495) 783-56-30
(многоканальный)
+7(925) 132-99-91
(WhatsApp)
Если проще написать!
В заявке укажите какая продукция Вас интересует.
Оставить заявку

Ждем Вас в гости!
Согласуйте время и приезжайте в наши офисы для получения технических консультаций
перейти к контактам