แนะนำ SVG/STATCOM

PQSVG-MV

Static VAR Generator/ Static Synchronous Compensator (SVG/STATCOM)

ในบทความนี้เราจะมาพูดถึงการแก้ไขและปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor : PF.) สำหรับระบบไฟฟ้าแรงดันปานกลางหรือสูง (Medium Voltage and High Voltage Power Factor Solution) โดยการติดตั้งใช้งาน Static VAR Generator (SVG) หรือรู้จักกันโดยทั่วไปว่า Static Synchronous Compensator (STATCOM) โดยอุปกรณ์ชนิดนี้จัดอยู่ในกลุ่มของ   Flexible AC Transmission Systems (FACTS) เพื่อใช้แก้ไขปัญหาของระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่

รูปที่ 1 แสดงอุปกรณ์ในตระกูล FACTs ที่มีใช้งานกันในปัจจุบัน โดย SVG หรือ STATCOM จะแตกต่างจากอุปกรณ์ชนิดอื่น อุปกรณ์ชนิดอื่นจะสร้างและทำงานบนพื้นฐานของอุปกรณ์พาสซีฟ ได้แก่ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแรงดันสูงร่วมกับอุปกรณ์ไทริสเตอร์ซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่สามารถควบคุมมุมของการนำกระแสได้ตามต้องการ ข้อแตกต่างที่สำคัญก็คือ SVG/STATCOM นั้นจะถูกพัฒนามาจากพื้นฐานของอินเวอเตอร์ที่สามารถต่อใช้งานที่ระดับแรงดันสูงได้โดยตรงหรือกรณีที่แรงดัน AC. Bus มีค่าสูงมากก็จะใช้หม้อแปลงเป็นตัวเชื่อมเข้าสู่กริด โดยอินเวอเตอร์แรงดันสูงนี้จะถูกควบคุมให้จ่ายกำลังงานรีแอคทีฟในรูปของ Capacitive หรือ Inductive Current เข้าสู่ระบบไฟฟ้าได้ตามความต้องการนอกจากนั้นยังสามารถจ่ายกระแสที่สามารถหักล้างกับกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าได้อีกด้วย

รูปที่ 2 แสดงแนวความคิดและหลักการทำงานของ SVG กล่าวคือ SVG ซึ่งมีโครงสร้างวงจรอยู่บนพื้นฐานของอินเวอเตอร์ซึ่งถูกควบคุมให้ทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน (UI) ที่สามารถเพิ่มหรือลดขนาดของแรงดันเมื่อเทียบกับแรงดันของระบบ (US)

ดังนั้นกระแส (IL) ที่ไหลระหว่างแหล่งจ่ายแรงดัน (UI) และแรงดันของระบบไฟฟ้า (US) ตามรูปที่ 2 นี้จะเป็นไปได้ 2 กรณีดังนี้

• 1. Capacitive Running Mode : กรณี (UI) สร้างแรงดันที่สูงกว่า (US) กระแสจะไหลจาก SVG ระบบเข้าสู่ระบบ โดยกระแส (IL) นี้จะมีเฟสนำหน้า (Leading) เมื่อเทียบกับเฟสของแรงดันระบบ(US) ซึ่งก็เสมือนกับการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟด้วย Capacitor โดยกระแสที่ฉีดเข้าไปนี้นอกจากจะทำให้ค่าตัวประกอบกำลังระบบไฟฟ้าดีขึ้น กระแสที่ไหลในระบบต่ำลงแล้ว ยังทำให้ค่าแรงดัน System AC bus มีค่าสูงขึ้นซึ่งเราใช้คุณสมบัติข้อนี้ในการ Regulate AC Voltage bus นั่นเอง

  2. Inductive Running Mode : กรณี (UI) สร้างแรงดันที่ต่ำกว่า (US) กระแสจะไหลจากระบบเข้าสู่ SVG โดยกระแส (IL) นี้จะมีเฟสล้าหลัง (Lagging) เมื่อเทียบกับเฟสของแรงดันระบบ(US) ซึ่งการทำงานในโหมดนี้จะให้ประโยชน์ในการควบคุมแรงดัน System AC. Bus และปัญหาแรงดันเกินชั่วขณะที่เกิดขึ้นจากการที่มีการปลดโหลดขนาดใหญ่ออกจากระบบหรือผลจากการเกิด Power Regenerative ของโหลดในระบบ โดยจะทำหน้าที่ Absorb พลังงานส่วนเกินที่เกิดขึ้นเพื่อไม่ให้แรงดันระบบสูงเกิน

*** หมายเหตุ นอกจากนั้น SVG ยังฉีดกระแสที่มีทิศทางล้างกับกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นและสร้างสมดุลกระแสให้กับระบบไฟฟ้าซึ่งจะอธิบายในส่วนถัดไป ****

 รูปที่ 3 แสดงกราฟเปรียบเทียบคุณสมบัติแรงดัน – กระแสของ SVG/STATCOM และ Static Var Compensator (SVC) แกนนอนจะแสดงปริมาณกระแส capacitive current (IC) และกระแส Inductive current (IL) ที่อุปกรณ์สามารถจ่ายให้กับระบบไฟฟ้าได้เมื่อแรงดันในระบบมีค่าต่างๆ V(pu) กราฟแนวเฉียงแสดงผลการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเพิ่มขึ้น V(pu) เมื่ออุปกรณ์ SVG/STATCOM หรือ SVC ฉีดกระแส capacitive current (IC) และแรงดันลดลงเมื่อมีการฉีดกระแส Inductive current (IL) เข้าสู่ระบบไฟฟ้า เริ่มจากการพิจารณาด้านซ้ายมือของกราฟ (a) SVG/STATCOM สามารถฉีดกระแส capacitive current (ICmax) ได้เต็มพิกัดขณะที่แรงดันระบบมีค่าประมาณ 0.25-0.3 V(pu) เมื่อเทียบกับ SVC ในรูป (b) ที่สามารถฉีดกระแส capacitive current (ICmax) ได้เต็มพิกัดก็เมื่อแรงดันระบบมีค่า 1.0 V(pu) โดยแรงดันของระบบ V(pu) จะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อมีการฉีดกระแส capacitive current (IC) ตามความลาดเอียงที่เกิดขึ้น และเมื่อพิจารณาในด้านขวามือของแกนกระแส Inductive current (IL) ของ SVG/STATCOM สามารถฉีดกระแสได้เต็มพิกัด (ILmax) เริ่มตั้งแต่มีแรงดันต่ำๆหรือน้อยกว่า 0.1 V(pu) เมื่อเปรียบเทียบกับรูป (b) ที่สามารถฉีดกระแส Inductive current (ILmax) ได้เต็มพิกัดก็เมื่อแรงดันระบบมีค่า 1.0 V(pu) ส่วนเส้นสีแดงที่เกิดขึ้นแสดงตัวอย่างจุดทำงานของย่านของกระแสและแรงดันที่สามารถฉีดกระแสได้ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบแล้ว SVG/STATCOM จะมีย่านของการฉีดกระแสที่เป็นอิสระต่อแรงดันของระบบมากกว่า SVC จึงเป็นสาเหตุให้ SVG/STATCOM ตอบสนองเพื่อแก้ไขปัญหาคุณภาพไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าได้มาก SVC นั่นเอง

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ