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Hybride STATCOM

Seit Hochleistungs-IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) kommerziell erhältlich sind, wurde auch STATCOM (Statischer Blindleistungskompensator) in den späten 1990ern in Betrieb genommen, da es auf der gleichen Technologie basiert. ABB STATCOM, das unter dem Markennamen SVC Light® bekannt ist, basiert auf verketteten modularen, mehrstufigen (MMC) Spannungszwischenkreis-Umrichtern (VSC), die insbesondere für Energiesystem-Anwendungen geeignet sind. Es ist in der Lage, eine große Menge an Blindleistung selbst bei reduzierten Netzspannungen relativ ungehindert und mit hoher dynamischer Reaktion in das Netz zu bringen. In weiteren Entwicklungen wurde die VSC-Technologie mit dem Besten aus thyristorbasierter SVC (statischer Blindleistungskompensator) kombiniert, um durch die Integration von thyristorgeschalteten Kondensatoren (TSC) und thyristorgeschalteten Reaktoren (TSR) Vorteile zu generieren und eine hybride Lösung zu schaffen.

Im Allgemeinen wird STATCOM immer dort in Betracht gezogen, wo verfügbarer Raum in Umspannwerken knapp ist, wo die Blindleistungsabgabe unabhängig von der Wechselstromnetzspannung kontrolliert werden muss oder wo die Reaktionsgeschwindigkeit eine Größenordnung größer sein sollte, als mit Thyristoren erreicht werden kann. Außerdem sind VSC-basierte Lösungen weniger empfindlich und weniger abhängig von Netzbedingungen. In klassischen SVCs ist die Oberschwingungsfilterung ein Schwachpunkt, da ihre Leistung gänzlich von der Oberschwingungs-Impedanz des Netzwerks abhängt.

Hybride STATCOM

Die hybride STATCOM rückt bei den Versorgungsunternehmen immer mehr in den Fokus, da sie nach Möglichkeiten für zusätzliche Vorteile suchen. Insbesondere bei sehr hohen Mvar-Betriebsbereichen muss die Leistung der STATCOM durch thyristorgeschaltete Zweige (TSC/ TSR) ergänzt werden, um die gewünschte Mvar-Leistung zu erhalten. Hier kommt die hybride STATCOM ins Spiel. TSR bietet Erweiterung des induktiven Bereiches an, während TSC Erweiterung des kapazitiven Bereiches des Gerätes zur Verfügung stellt. Durch schnell geschaltete Thyristorventile, die gemeinsam mit VSC, TSR und TSC arbeiten, wird ein schnelles, wiederholtes und transientes, freies Umschalten von reaktiven Elementen (Reaktoren und Kondensatoren) ermöglicht.

  • Durch die hybride STATCOM wird eine einfache Erweiterung des dynamischen Bereichs, ein geringerer Gesamtverlust und eine bessere Notfallbehandlung ermöglicht.
  • Durch das Hinzufügen eines TS-Zweiges wird eine bessere Überspannungsleistung ermöglicht
  • Mit einem TSC-Zweig kann ein schnelles Sperren bei einer Störung dabei helfen, eine Überspannung zu verhindern

Darüber hinaus stellt STATCOM einen symmetrischen Betriebsbereich zur Verfügung. Bei einem asymmetrischen Betrieb und zur Leistungsoptimierung kann eine hybride STATCOM die beste Lösung sein. In der Tat sind sind die meisten Anwendungen weltweit asymmetrisch. Die Abdeckung des gesamten Schwenkbereichs mithilfe einer STATCOM würde zu einer Überdimensionierung oder zu einer induktiven Mvar-Ausgabe führen.

Eine mehrstufige VSC-basierte STATCOM hat eine niedrige Oberschwingungserzeugung. Da weder TSC noch TSR Oberschwingungen hinzufügen, hat die hybride STATCOM auch nur eine niedrige Oberschwingungserzeugung. Dadurch entsteht der Vorteil, dass keine Oberschwingungsfilter niederer Ordnungszahlen in der Installation benötigt werden.

STATCOM und hybride STATCOM für Stromübertragungs-Anwendungen verwenden normalerweise einen Leistungstransformator zwischen dem Netz und der Mittelspannungsschiene. Auf diesem Bus ist das VSC in Reihe mit einem Kopplungs-Reaktor verbunden. Zusätzlich werden bei einer hybriden Lösung TSR und TSC parallel hinzugefügt.

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