Badania symulacyjne szeregowego kompensatora statycznego SSSC w programie PSIM

Transkrypt

1 Janina RZĄSA, Łukasz RZEPKA Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki Badania symulacyjne szeregowego kompensatora statycznego SSSC w programie PSIM Streszczenie. Artykuł dotyczy analizy pracy szeregowego kompensatora statycznego SSSC i jego roli w regulowaniu przesyłem mocy czynnej w linii elektroenergetycznej. Przeanalizowano zastosowanie siedmiopoziomowego falownika napięcia jako synchronicznego źródła napięcia w szeregowym kompensatorze statycznym. Wykonane w programie PSIM badania symulacyjne pozwoliły na wyciagnięcie wniosków odnoszących się do stanu ustalonego pracy systemu elektroenergetycznego i na porównanie możliwości przesyłowych linii bez kompensacji szeregowej i z jej zastosowaniem. Abstract. The article deals with analysis of work of Static Synchronous Series Compensator SSSC and its role in control of real power flow in supply network. Application of seventh level voltage inverter as a synchronous voltage source in static series compensator was analysed. Simulation research were realized in PSIM program. Comparison of functioning the network without and with series compensation could be carry out with obtained simulation results. (Simulation research of Static Synchronous Series Compensator SSSC with use of PSIM program). Słowa kluczowe: kompensacja szeregowa, FACTS, SSSC, wielopoziomowy falownik napięcia Keywords: series compensation, FACTS, SSSC, multilevel voltage inverter Wprowadzenie Dostrzegane od kilkudziesięciu lat w krajach wysoko rozwiniętych wzrastające zapotrzebowanie na moc czynną skłoniło naukowców do podjęcia działań mających na celu rozwiązanie problemów związanych ze zwiększeniem możliwości transmisyjnych linii energetycznych. Elektrownie były w stanie generować odpowiednią ilość mocy czynnej. Problemem było dostarczeniem jej do poszczególnych odbiorców, ponieważ nie pozwalały na to parametry techniczne oraz stan fizyczny linii. Wysokie koszty budowy nowych połączeń były głównym motorem napędzającym rozwój technologii elastycznych systemów przesyłowych FACTS. Wąskie gardła przesyłowe energii elektrycznej, w większości, nękają kraje o dużej powierzchni terytorialnej, gdzie linie energetyczne mają długość kilkaset kilometrów. Urządzenia FACTS pozwalają nie tylko na podniesienie zdolności przesyłowej linii, ale także na poszerzenie marginesu regulacji napięcia oraz zapewniają dodatkowe tłumienia, jako reakcję na zakłócenia systemowe. Stwarzają one także pewną elastyczność ruchową w trakcie wyłączeń systemowych. W literaturze, obecnie, można znaleźć szereg rozwiązań układowych realizujących technologię elastycznych systemów przesyłowych. W zależności od sposobu przyłączenia do sieci można te urządzania podzielić na kilka grup [3]: bocznikowe, realizujące kompensację równoległą: szeregowe, realizujące kompensację szeregową: szeregowo-bocznikowe, realizujące sterowanie rozpływem mocy. Wśród układów realizujących kompensację szeregową, można wyróżnić: - tyrystorowo przełączany kondensator szeregowy TSSC (Thyristor Switched Series Capacitor); - sterowany kondensator szeregowy CSC (Controlled Series Capacitor), gdzie sterowanie jest realizowane w dwóch typach układów: tyrystorowym - TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) i układzie z zastosowaniem tyrystorów wyłączalnych GTO czyli układ GCSC (GTO Thyristor Controlled Series Capacitor); - statyczny synchroniczny kompensator szeregowy SSSC (Static Synchronous Series Compensator). Zastosowanie kompensacji szeregowej pozwala na oczekiwanie pełnego wykorzystania możliwości transmisyjnych linii energetycznych poprzez: sterowanie przepływem mocy w linii, zapobieganie przepływom prądów wyrównawczych, minimalizację efektów zaburzeń w linii. Statyczny kompensator szeregowy SSSC Idea zwiększenia napięcia na reaktancji wzdłużnej linii w celu zwiększenia prądu, prowadzi do sposobu kompensacji szeregowej, jakim jest wstrzykiwanie napięcia dodawczego, na wykresie wskazowym napięć, prostopadłego do prądu linii. Źródłem napięcia dodawczego w technologii FACTS jest przekształtnik energoelektroniczny, stanowiący synchroniczne źródło napięciowe. Na obecnym etapie zaawansowania technologii zaworów półprzewodnikowych mocy, przekształtnikiem tym jest wielopoziomowy falownik napięcia z tyrystorami wyłączalnymi GTO. Jako synchroniczne źródło napięciowe (rys.1), przekształtnik może generować zestaw trzech zmiennych napięć sinusoidalnych o żądanej częstotliwości składowej podstawowej, ze sterowalną amplitudą i fazą; może generować lub absorbować moc bierną i wymieniać z systemem elektroenergetycznym moc czynną. Jako generator statyczny mocy biernej, falownik napięcia może pracować w sposób samowystarczalny z relatywnie małym kondensatorem dc. Do tego jednak, by mógł wymieniać moc czynną z systemem elektroenergetycznym, potrzeba aby był on od strony zacisków stałonapięciowych zasilany mocą czynną z zewnętrznego źródła, albo z urządzenia magazynującego energię [3]. Rys.1. Falownik napięcia jako synchroniczne źródło napięcia dodawczego PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/

2 Układ szeregowej kompensacji biernej, generujący sterowalne napięcie prostopadłe do prądu linii i używający falownika napięcia jako synchronicznego źródła napięciowego, według definicji CIGRE i IEEE, jest nazywany Static Synchronous Series Compensator (SSSC) [3]. Układ SSSC wprowadza zadane napięcie kompensujące szeregowo z linią, niezależnie od wartości prądu linii. Zależność (1) transmitowanej mocy czynnej P od kąta przesyłu jest funkcją parametryczną wstrzykiwanego napięcia dodawczego U q, i może być przedstawiona graficznie jak na rysunku 2. (1) 2 U U P sin X Uq X cos 2 kompensacji szeregowej wynosi 7,4. Widać, że przez zastosowanie szeregowej kompensacji kondensatorowej na poziomie 50% i 75%, efektywny współczynnik X eff /R = (X L X C )/R maleje, odpowiednio do wartości 3,7 i 1,85. W rezultacie, składowa bierna Isin( /2+ ) prądu linii, transmitowanego do węzła odbioru (r) maleje do tej wartości, która mogłaby być osiągnięta w idealnie reaktancyjnej linii (przy R = 0) [3]. Transmitowana moc czynna P i bierna Q, dostarczane do węzła odbiorczego mogą być wyrażone jako funkcja biernej impedancji linii X, rezystancji linii R i kąta transmisji wzorami (2,3). 2 (2) U P [ X sin R(1 cos )] 2 2 X R 2 (3) U Q [ Rsin X (1 cos )] 2 2 X R Charakterystyki względnej wartości mocy czynnej P oraz mocy biernej Q w funkcji kąta transmisji opisane wzorami 2 i 3 zostały przedstawione, jako funkcje parametryczne współczynnika X/R na rysunku 4. Wykresy te pokazują, że wraz ze zmniejszeniem się współczynnika X/R, maksymalna transmitowana moc czynna maleje. Rys.2. Moc czynna w funkcji kąta przesyłu przy różnych wartościach napięcia dodawczego U q Układ SSSC, przez odwrócenie fazy wstrzykiwanego napięcia dodawczego, może w tym samym stopniu zmniejszać bądź zwiększać stopień kompensacji, a więc i transmitowaną moc czynną. Co więcej, jeśli moduł wstrzykiwanego napięcia dodawczego jest większy od różnicy napięć w węzłach zasilającym i odbiorczym nieskompensowanej linii, to kierunek przepływu mocy może być przeciwny (rys.2). Układu SSSC wykazuje także znaczną różnicę pomiędzy oddziaływaniem SSSC i szeregowego kondensatora, w warunkach zmiennej reaktancji linii. Istota tej różnicy polega na tym, że SSSC nie powoduje szeregowego rezonansu, jak to może się zdarzyć w przypadku kompensatora impedancyjnego. Napięcie kompensujące U q jest ustawiane przez sterowanie i jest niezależne od zmian impedancji linii, a w konsekwencji od zmian prądu linii. Tak więc, napięcie U X na idealnej linii o impedancji X s (przy pominięciu rezystancji linii), przy ustalonym kącie jest funkcją tylko napięcia kompensacji U q wprowadzanego przez SSSC. Możliwość wymiany mocy czynnej przez SSSC jest jednym z głównych atutów tego urządzenia. Istnieje jednocześnie możliwość kompensowania zarówno reaktancyjnej jak i rezystancyjnej składowej impedancji szeregowej linii, w celu utrzymania wysokiego współczynnika X/R. W wielu aplikacjach, szczególnie przy poziomach napięcia transmisji równych 115 kv, 230 kv, a czasami nawet 340 kv, gdzie współczynnik X/R jest zwykle relatywnie niski (rzędu 3 do 10), wysoki stopień szeregowej pojemnościowej kompensacji mógłby dalej zmniejszać efektywny stosunek biernej do czynnej impedancji linii do tak niskich wartości, przy których wymagana rosnąca moc bierna linii, oraz związane z tym straty i możliwe obniżenie napięcia, mogłyby powodować ograniczania transmitowanej mocy czynnej. Sytuacja ta została pokazana na rysunku 3. Współczynnik X/R dla linii w której nie zastosowano Rys. 3. Wpływ rezystancji linii na szeregową kompensację kondensatorową Rys. 4. Charakterystyka P i Q w funkcji kąta transmisji dla różnych wartości parametru X/R 218 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/2010

3 SSSC z odpowiednim zasilaniem na zaciskach stałonapięciowych, pozwala dodatkowo na wstrzykiwanie kompensującego napięcia w przeciwfazie do tego, które pojawia się na rezystancji linii. Głównym celem jest przeciwdziałanie efektowi rezystancyjnego spadku napięcia w linii. W ten sposób przez zapewnienie jednoczesnej niezależnie sterowanej kompensacji, zarówno biernej jak i czynnej impedancji linii, powstaje idealnie bierna linia z maksymalną wartością transmitowanej mocy. Należy zauważyć, że moc I 2 R będzie oczywiście nadal tracona w fizycznej linii. Jednakże ta rozpraszana moc będzie uzupełniana przez układ SSSC [1]. Model symulacyjny układu kompensatora SSSC Model symulacyjny układu SSSC do kompensacji szeregowej został wykonany w programie PSIM Standard wersja 8.0. Jest to najnowsza wersja aplikacji firmy PowerSim, która ukazała się w sierpniu 2008 roku. Różni się ona od wcześniejszych wersji tym, że posiada bezpośrednią możliwość generacji kodu w języku C na podstawie schematu modelu symulacyjnego. Przyśpiesza to znacznie proces projektowania. Program wzbogacono dodatkowo o nowe biblioteki. PSIM jest pakietem symulacyjnym zaprojektowanym z myślą o układach energoelektronicznych i napędach. W modelu symulacyjnym układu SSSC, przedstawionym na rysunku 5, można wyodrębnić dwie części [4] : -układ reprezentujący sieć przesyłową (rys.5a), -układ reprezentujący kompensator szeregowy SSSC, który składa się z kaskadowego siedmiopoziomowego falownika napięcia oraz transformatora dodawczego (rys.5b). Schemat sieci przesyłowej systemu elektroenergetycznego uwzględnia stację zasilającą oznaczoną indeksem s, stację odbiorczą (r) i linię przesyłową. Stacje reprezentowane są przez dwa idealne źródła napięciowe. Wartości napięcia źródła U s, oraz U r wynoszą 1 kv. Przesył mocy odbywa się z punktu U s do punktu U r przy kącie = 30º, co zostało zadane za pomocą kąta fazowego napięcia U s. Częstotliwość równa jest częstotliwości sieci i wynosi 50 Hz. Wartości reaktancji i rezystancji linii wynoszą odpowiednio R = 0,22 Ω i L = 0,007 H. Rys.5a. Układ reprezentujący sieć przesyłową wraz z transformatorem dodawczym w modelu symulacyjnym SSSC PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/

4 Rys.5b. Model siedmiopoziomowego falownika napięcia w kompensatorze szeregowym SSSC Kaskadowy mostkowy wielopoziomowy falownik napięcia stanowi jedną z popularniejszych topologii przekształtników, używanych w układach do regulacji napięć w liniach przesyłowych. Składa się on z wielu jednofazowych mostków, które stanowią pojedyncze komórki mocy. Mostki zazwyczaj są łączone w kaskady po ich stronie zmiennoprądowej, dla osiągnięcia funkcjonalnego średniego napięcia oraz ograniczenia niskich harmonicznych zniekształcających napięcie wyjściowe. W praktyce liczba komórek mocy w wielopoziomowym kaskadowym falowniku napięcia zależy głównie od jego napięcia operacyjnego i kosztów produkcji. Wykorzystanie identycznych mostków prowadzi do modułowej konstrukcji falownika, która jest skutecznym sposobem na redukcję kosztów [6]. Kaskadowy mostkowy wielopoziomowy falownik napięcia wymaga, by każdy mostek był zasilany z niezależnego izolowanego źródła napięcia stałego. Napięcie stałe uzyskiwane jest zazwyczaj dzięki zastosowaniu wielopulsowych prostowników. Dla siedmio- i dziewięciopoziomowych falowników mogą być odpowiednio stosowane prostowniki diodowe 18- i 24- pulsowe, w celu osiągnięcia małych zniekształceń harmonicznych w prądzie wejściowym oraz wysokiej mocy. Transformator pełni rolę układu separującego sieć od prostownika. Na rysunku 6 została zaprezentowana struktura zasilania jednofazowego mostka wchodzącego w skład kaskady wielopoziomowego falownika napięcia. Rys. 6. Struktura zasilania jednofazowego mostka w wielopoziomowym falowniku napięcia 220 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/2010

5 Jednofazowy mostek zbudowany jest z dwóch gałęzi, które zawierają po dwa tranzystory IGBT i dwie diody zwrotne. Dwukierunkowe łączniki S 1 -S 4 pracują parami, czyli S 1 z S 4 oraz S 2 z S 3. Jednofazowy mostek stanowi strukturę falownika trójpoziomowego. Napięcie wyjściowe tego falownika (rys. 7) kształtowane jest za pomocą modulacji jedno- lub dwubiegunowej. Napięcie u wyj przyjmuje trzy wartości: +U d w przypadku, gdy załączone są łączniki S 1 i S 4, 0 gdy załączone są łączniki S 1 i S 2 lub S 3 i S 4, -U d podczas pracy łączników S 2 i S 3. pierwszym przedziale symulacji sieć pracuje bez kompensacji. Załączenie kompensatora następuje po upływie 300 ms. Waruki sumulacji w prezentowanych w dalszej części artykułu wynikach zostały zdefiniowane tak, by wstrzykiwane napięcie dodawcze realizowało odpowiedni stopień kompensacji, wyrażony współczynnikiem kompensacji k, który został zdefiniowany dla kompensacji reaktancyjnej jako: k X C X s. Rys. 7. Przebieg sinusoidalnego napięcia modulującego wraz z sygnałami nośnymi oraz przebieg ukształtowanego napięcia wyjściowego jednofazowego mostka Szeregowe połączenie n identycznych izolowanych mostków falownika pozwala na kształtowanie napięcia wyjściowego o liczbie poziomów równej (2n+1). Aby uzyskać siedmiopoziomowy falownik napięcia należy szeregowo połączyć trzy jednofazowe mostki. Poziomy napięć wyjściowych będą odpowiednio równe: +3U d, +2U d, +U d, 0, -U d, -2U d, -3U d. Podczas projektowania wielopoziomowego mostkowego przekształtnika, wygodnie jest, aby każdy mostek zasilany był napięciem o tej samej wartości. Nie jest to jednak regułą [2]. Głównymi zaletami kaskadowych mostkowych przekształtników są: możliwość budowy modułowej, niższe koszty produkcji i wykonania przekształtnika, zwiększenie niezawodności i pewności pracy układu przekształtnikowego. Niestety układ ten posiada też kilka wad, między innymi: duża liczba połączonych ze sobą szeregowo modułów, a co za tym idzie złożoność układu sterowania, przy zasilaniu układu z sieci prądu przemiennego istnieje konieczność zastosowania złożonej konstrukcji transformatora sieciowego z wieloma oddzielonymi galwanicznie izolowanymi uzwojeniami strony wtórnej. Kolejnym podzespołem modelowanego kompensatora SSSC jest transformator dodawczy. Transformator dodawczy to transformator, którego uzwojenia strony wtórnej nie są skojarzone ze sobą i są włączone szeregowo do układu przesyłowego. Głównym zadaniem transformatora dodawczego jest regulacja mocy czynnej i biernej [5]. Analiza wyników symulacji Na rysunku 8 przedstawiony został trójfazowy przebieg napięcia dodawczego, generowanego przez siedmiopoziomowy kaskadowy falownik napięcia [4]. Całkowity czas symulacji układu wynosi 600 ms i podzielony został na przedziały po 300 ms każdy. W Rys. 8. Przebiegi napięć dodawczych U q dla poszczególnych faz Napięcie dodawcze generowane przez przekształtnik energoelektroniczny, dzięki odpowiedniemu sterowaniu tego przekształtnika może mieć charakter pojemnościowy (rys. 9), lub charakter indukcyjny (rys. 10). Rys. 9. Przebieg prądu sieci i napięcia dodawczego o charakterze pojemnościowym dla k = 0,54 Rys. 10. Przebieg prądu sieci i napięcia dodawczego o charakterze indukcyjnym dla k = -0,54 Wstrzyknięcie napięcia dodawczego o charakterze pojemnościowym powoduje zwiększenie spadku napięcia na reaktancji linii (rys 11). Odwrotnie jest gdy napięcie PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/

6 dodawcze ma charakter indukcyjny (rys. 12). Wówczas obserwujemy zmniejszenie napięcia na fizycznej reaktancji linii. Wzrost napięcia na reaktancji linii, a co za tym idzie wzrost prądu sieci w przypadku wstrzyknięcia napięcia dodawczego o charakterze pojemnościowym powoduje wzrost przesyłanej mocy czynnej w sieci (rys 15). Rys. 11. Przebieg napięcia na reaktancji linii dla k = 0,54 Rys. 15. Przebiegi mocy czynnej P s i P r transmitowanej w sieci oraz mocy P q dostarczanej przez kompensator SSSC dla k = 0,54 Rys. 12. Przebieg napięcia na reaktancji linii dla k = -0,54 Zwiększenie lub zmniejszenie spadku napięcia na reaktancji linii pociąga za sobą, odpowiednio, wzrost (rys. 13) lub ograniczenie (rys.14) wartości prądu płynącego w sieci. W wyniku wstrzyknięcia do sieci napięcia dodawczego o charakterze indukcyjnym, spadek napięcia na reaktancji sieci przyczynił się do spadku amplitudy prądu płynącego w sieci, co w konsekwencji doprowadziło do ograniczenia transmitowanej mocy czynnej (rys. 16). W obu przypadkach udział mocy czynnej kompensatora szeregowego SSSC jest niewielki w stosunku do mocy przesyłanej. Znak dodatni lub ujemny mocy czynnej i biernej, wyznaczanej w modelu symulacyjnym jest zdeterminowany przez sposób włączenia modułów wyznaczających wartości tych mocy. W przypadku źródła napięcia U s oraz przekształtnika, dodatni znak mocy czynnej P s, P q i mocy biernej Q s, Q q informuje o tym, że generowana moc jest dostarczana do sieci. Natomiast w przypadku źródła U r, dodatni znak zarówno mocy czynnej P r jak i biernej Q r oznacza, że moce pobierane są przez to źródło napięcia. Rys. 13. Przebieg napięcia sieci U sa i prądu sieci I sa dla k = 0,54 Rys. 16. Przebieg mocy czynnej P s i P r transmitowanej w sieci oraz mocy czynnej P q pobieranej przez kompensator SSSC dla k = -0,54 Również rozpływ mocy biernej zdeterminowany jest przez charakter wstrzykiwanego napięcia dodawczego. Napięcie dodawcze o charakterze pojemnościowym spowodowało wzrost mocy biernej transmitowanej w sieci. Głównym źródłem mocy biernej okazał się kompensator SSSC (rys. 17). Rys. 14. Przebieg napięcia sieci U sa i prądu sieci I sa dla k = -0, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/2010

7 Rysunek 20 pokazuje, że w przypadku gdy U q ma charakter indukcyjny, kompensator pobiera z sieci małą wartość mocy czynnej, oraz znaczną wartość mocy biernej. W przypadku gdy wstrzykiwane napięcie U q ma charakter indukcyjny układ zachowuje się odwrotnie generuje dużą wartość mocy biernej, która rozpraszana jest w sieci oraz niewielką wartość mocy czynnej. Dąży się do tego aby kompensator generował jedynie moc bierną. Rys. 17. Przebiegi mocy biernej Q s i Q r transmitowanej w sieci oraz mocy Q q dostarczanej przez kompensator SSSC dla k = 0,54 W sytuacji gdy napięcie dodawcze ma charakter indukcyjny, wówczas obserwowane jest mniejsze zapotrzebowanie linii na moc bierną (rys. 18). Należy zauważyć, że kompensator pobiera moc bierną z sieci. Rys. 20. Charakterystyka przedstawiająca zależność mocy kompensatora P q i Q q dla kąta przesyłu = 90 Rys. 18. Przebieg mocy biernej Q s i Q r w sieci oraz mocy biernej Q q pobieranej przez kompensator SSSC dla k = -0,54 Przedstawione na rysunkach 15 do 18 zmiany w rozpływie mocy czynnej i biernej dotyczą wybranych przypadków jeśli chodzi o wartości wstrzykiwanego napięcia dodawczego oraz przypadku, gdy kąt przesyłu = 30º. Na rysunkach 19 i 20 przedstawione są zmiany mocy czynnej i biernej w linii i w kompensatorze w funkcji wartości napięcia dodawczego, czyli w funkcji stopnia kompensacji. Wyniki zostały uzyskane dla maksymalnego kąta przesyłu mocy wynoszącego 90º. Zależność mocy P s i Q s w kompensowanej sieci od wartości kąta przesyłu δ pokazuje rysunek 21. Przedstawione wyniki uzyskane zostały dla trzech wartości napięcia dodawczego U q (0V, 35V, 170V) o charakterze pojemnościowym i indukcyjnym. Zmiana kąta transmisji w przypadku gdy napięcie U q ma charakter pojemnościowy powoduje wzrost wartości przesyłanej mocy czynnej oraz biernej. Odwrotnie jest gdy napięcie dodawcze ma charakter indukcyjny. Wówczas przesyłana moc czynna maleje, podobnie jak zapotrzebowanie linii na moc bierną. Rys. 21. Charakterystyka przedstawiająca zależność mocy P s i Q s w funkcji kąta Rys. 19. Charakterystyka przedstawiająca zależność mocy P s i Q s transmitowanych w sieci, dla kąta przesyłu = 90 Analizując charakterystykę można wyciągnąć następujące wnioski: wstrzykiwanie do sieci napięcia dodawczego o charakterze pojemnościowym powoduje wzrost przesyłanej mocy czynnej, a także wzrost poziomu mocy biernej, która niezbędna jest do prawidłowej pracy systemu elektroenergetycznego, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/

8 wstrzykiwanie napięcia dodawczego o charakterze indukcyjnym powoduje zmniejszenie transmitowanej zarówno mocy czynnej jak i biernej. Dla kąta = 180º ze źródła U s jest transmitowana moc czynna, ponieważ linia oprócz indukcyjności posiada także rezystancję, na której tracona jest moc czynna. Współczynnik kompensacji k wyznaczony przy kącie przesyłu = 90º dla napięcia U q = 35V wynosi 0,0312, natomiast dla U q = 170V wzrósł do 0,146. Gdy U q = -35V k wynosi -0,0317, z kolei dla U q = -170V k = -0,147. Podsumowanie Na podstawie przeprowadzonych badań można wysnuć wnioski co do możliwości wykorzystania źródła napięciowego, jakim jest wielopoziomowy falownik napięcia pracujący w układzie kompensatora SSSC, do sterowania rozpływem mocy w systemie elektroenergetycznym. Układ kompensatora SSSC niezależnie od amplitudy prądu jest zdolny do wewnętrznego generowania sterowalnego napięcia w identycznym zakresie pojemnościowym i indukcyjnym, podczas gdy napięcie kompensujące kompensatorów impedancyjnych GCSC i TSSC, w danym zakresie sterowania, jest proporcjonalne do prądu linii. Kompensator SSSC dzięki połączeniu z zewnętrznym stałonapięciowym zasilaniem ma możliwość kompensacji rezystancji linii przez wstrzykiwanie mocy czynnej. Kompensatory ze zmienną impedancją nie mogą wymieniać mocy czynnej z linią transmisyjną i zapewniają tylko kompensację bierną. Szeregowy kompensator SSSC ma też swoją rolę w zwiększaniu efektywność tłumienia oscylacji mocy dzięki magazynowi energii, jakim jest stałonapięciowe źródło zasilania falownika napięcia. Podczas kołysania mocy w linii następuje dostarczanie lub absorbowanie mocy czynnej przez układ kompensatora. Zmienno impedancyjny typ kompensatorów tłumi oscylacje jedynie przez modulowaną kompensację bierną. Przewaga kompensatora szeregowego SSSC nad zmienno impedancyjnymi układami typu TSSC, TCSC, GCSC polega na tym, że instalacja zmienno impedancyjnych kompensatorów odbywa się na platformach wysokich napięć ze względu na bezpośrednie połączenie do linii transmisyjnej. System chłodzenia i sterowania umieszczone są na ziemi z zastosowaniem wymaganych wysokonapięciowych izolacji. SSSC natomiast, wymaga transformatora sprzęgającego z siecią, który jest zwymiarowany w jednostkach względnych na 0,5 całkowitego zakresu szeregowej kompensacji mocy biernej oraz kondensatora magazynującego energię napięcia stałego. Transformator sprzęgający zainstalowany jest w budynku i działa on przy relatywnie niskim napięciu około 20 kv. Wynika z tego, że instalacja dla systemu chłodzenia i obwodów sterowania potrzebuje izolacji na relatywnie niskie napięcia. LITERATURA [1] Gyugai L., Schauder C., Sen K.: Static Synchronous Series Compensator: A solid-state: approach to the series compensation of transmission lines, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol 12, No. 1, January 1997, page [2] Hartman T. M.: Wielopoziomowe falowniki napięcia, Polska Akademia Nauk, Komitet Elektrotechniki, Gdynia 2006 [3] Hingorani M.G., Gyugyi L.: Understanding FACTS, IEEE Inc., New York, [4] R z e pka Ł.: Przekształtnik jako kompensator szeregowy. Praca dyplomowa magisterska, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów, [5] Witkowski S., Iwaszkiweicz J.: Układy UPQC w systemie Elektroenergetycznym SN, Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze SIECI 2004, V Konferencja Naukowo Techniczny [6] Wu B.: High-Power converters and AC drives, Wiley-IEEE Press; March 2006 Autorzy: dr inż. Janina Rząsa, Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, ul. W. Pola 2, Rzeszów, E- mail: jrzasa@prz.rzeszow.pl ; mgr inż. Łukasz Rzepka, Absolwent Politechniki Rzeszowskiej, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, ul. W. Pola 2, Rzeszów, rzepkal@wp.eu 224 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 1/2010