โครงสร้างวงจรและการทำงานของ SVG/STATCOM

PQSVG-MV

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

ในบทความนี้เราจะพูดถึงโครงสร้างวงจรและหลักการทำงานของ Static Var Generator หรือ Static synchronous Compensator (SVG/STATCOM) โดยพื้นฐานแล้ว SVG/STATCOM ถูกออกแบบและพัฒนาบนพื้นฐานของอินเวอเตอร์ที่สามารถทำงานที่แรงดันสูงถึง 10kV โดยจะทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบไฟฟ้าที่ต่ออยู่ รูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าที่อินเวอเตอร์จ่ายเข้าสู่ระบบก็จะถูกควบคุมหรือสั่งการโดยการประมวลผลของวงจรควบคุมเพื่อให้รูปคลื่นของกระแสที่จ่ายเข้าสู่ระบบนั้นมีเฟสนำหน้า ล้าหลัง หรือมีรูปคลื่นหักล้างกับกระแสฮาร์มอนิกส์เพื่อแก้ไขปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังและปัญหาฮาร์มอนิกที่มีอยู่ในระบบตามเวลาที่เกิดขึ้นจริง

รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างและส่วนประกอบของ SVG/STATCOM โดยจะประกอบด้วย Power unit, Series reactor, Start cabinet, Switch cabinet, Control cabinet และอุปกรณ์ตรวจจับแรงดัน กระแสไฟฟ้า (PT,CT) ตำแหน่งที่ติดตั้งแสดงในรูปที่ 2 ซึ่งแสดงตำแหน่งของส่วนประกอบต่างๆและภาพตัวอย่างอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่ภายใน

รูปที่ 3 แสดงการเปรียบเทียบความเร็วในการตอบสนองของอุปกรณ์ในกลุ่ม SVC เมื่อเทียบกับ SVG/STATCOM

จากโครงสร้างวงจรของ SVG/STATCOM ตามรูปที่ 1 เมื่อ SVG/STATCOM ทำงาน Start/Switch cabinet ก็จะทำการต่อวงจรอินเวอเตอร์เข้าสู่ระบบไฟฟ้าและการทำงานของอินเวอเตอร์ก็จะทำงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการปลดหรือต่อวงจรอีกซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ในกลุ่ม SVC จะใช้สวิตช์บนพื้นฐานของ Thyristor Controlled Switch (TCS) หรือ Magnetic Contractor ทำหน้าที่ตัดและต่อวงจรที่ทำหน้าที่ชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่เกิดขึ้นตามสเต็ปที่ต้องการ จากโครงสร้างวงจรของอุปกรณ์ทั้งสองเมื่อพิจารณาถึงเวลาที่ต้องใช้ในการชดเชยแล้วจะพบว่าสำหรับ SVC นั้นต้องการเวลาในการ detect มากกว่า 10mS หรือครึ่งไซเคิลขึ้นไป เนื่องจากส่วนประมวลผลจะต้องคำนวนให้แน่ใจว่ากำลังงานรีแอคทีฟที่จะชดเชยเพียงพอและพอดีต่อความต้องการกำลังงานรีแอคทีฟที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าจากนั้นจึงจะมีคำสั่งให้ (TCS) ต่ออุปกรณ์ชดเชยตามสเต็ปที่ต้องการเข้าสู่ระบบ โดยทั่วไป TCS จะถูกควบคุมให้ทำการสวิตช์ที่แรงดันศูนย์ (Zero-Voltage Switching) จึงอาจจำเป็นต้องรอเวลาอีกเล็กน้อยเพื่อให้แรงดันแต่ละเฟสผ่านศูนย์โวลท์จึงจะทำการสวิตช์เพื่อป้องกันปัญหากระแสและแรงดันกระชากกับระบบไฟฟ้า ดังนั้นในกรณีของอุปกรณ์ในตระกูล SVC นั้นจึงต้องใช้เวลาประมาณหรือมากกว่า 20mS ขึ้นไปจึงจะชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่ต้องการอย่างสมบูรณ์ ส่วนในกรณีของ SVG/STATCOM นั้นในส่วนของการตรวจวัดและประมวลผลสัญญาณแรงดันและกระแสไฟฟ้านั้นจะทำทั้งตรวจสอบค่าชั่วขณะและค่ารายคาบเพื่อควบคุมให้อินเวอเตอร์จ่ายกระแสเพื่อให้ได้รูปคลื่นของกระแสที่ขณะใดๆได้ตามความต้องการและไม่จำเป็นต้องมีการรอให้แรงดันผ่านศูนย์เหมือนอุปกรณ์ในตระกูล SVC ดังนั้นเมื่อระบบมีการเปลี่ยนแปลงของกระแสและแรงดันเกิดขึ้นก็จะสามารถชดเชยได้ทันทีในระยะเวลาไม่เกิน 5 mS ที่เป็นเช่นนี้ได้ก็เพราะว่าความเร็วในการสวิตช์ของ IGBT สูงกว่า Thyristor หรือ TCS มากนอกจากนั้นความถี่ในการทำงานของอินเวอเตอร์ที่ใช้ IGBT ในการสวิตช์ก็อยู่ในย่าน kHz จึงทำให้ตอบสนองต่อความต้องการได้อย่างรวดเร็ว

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ