Elektrik yükleri hem reaktif güç üretirler hem de reaktif güç tüketirler. Şebekede saatten saate değişen iletilen güç ile reaktif güç dengesi de değişmektedir. Bu durumlar sistemde voltaj değişikliklerine hatta çökmelerine sebep olabilmektedir.
Elektrik sistemlerinde voltaj kararlılığının geliştirilmesi, güç kalitesi ve güç kararlılığı açısından oldukça önemlidir.
FACTS cihazlarından biri olan #STATCOM ise, sürekli voltaj regülasyonu sağlamak, voltaj stabilitesini artırmak, şebeke uyumluluk gereksinimlerini karşılamak ve gerektiğinde dinamik şebeke desteği sağlamak için güçlü ve uygun maliyetli yöntemlerden biridir.
STATCOM‘u yani Statik Senkron Kompansatörü kısaca tanımlamak gerekirse, FACTS ( Esnek Alternatif Akım İletim Sistemleri) cihazları ailesinden olup, düşük güç faktörüne sahip veya gerilim regülasyon problemleri olan elektrik şebekelerini desteklemek amacıyla kullanılan VSC (Voltage Source Converter) temelli bir cihazdır.
STATCOM Devre Elemanları
VSC: Voltage Source Converter (Gerilim Kaynağı Dönüştürücüsü)
Kuplaj (Bağlantı) Transformatörü
Kontrol ünitesi
DC Enerji Kaynağı
1| VSC (Gerilim Kaynağı Dönüştürücüsü)
İstenen genlikte, faz açısında ve frekansta sinüsoidal gerilim üreten elektronik cihazdır. Depolanmış olan DC gerilimi AC gerilime dönüştürür.
2| Kuplaj Transformatörü
Sistem gerilimini düşürmek amacıyla kullanılır. Harmonik akım bileşenlerini baskılaması amacıyla kuplaj reaktörüyle birlikte kullanılır.
3| Kontrol Ünitesi
Sistemden aldığı feedback (geribesleme) ile STATCOM‘a gerekli anahtarlama sinyallerini üretir. PCC noktasındaki RMS gerilim değerini referans gerilim değeriyle karşılaştırır.
4| DC Enerji Kaynağı
DC gerilim, DC tarafa bağlanmış olan kondansatör gruplarıyla veya bataryalı enerji depolama sistemiyle (BESS) sağlanır. DC enerji kaynağı Vdc kapasitör ile paralel bağlanır. Bu kapasitör VSC veya DC enerji sistemiyle şarj edilir.
Kimi çalışmalarda literatürde #STATCON veya #ASVC (Gelişmiş Statik Var Kompansatör) şeklinde de isimlendirildiği olmuştur.
STATCOM da #SVC (Static Var Compensator) gibidir ancak daha hızlı çalışır. Gerilim değişimlerinde şebeke kararlılığını desteklemek adına sisteme sürekli olarak değişken reaktif güç sağlayabilir.
Kontrollü dinamik rekatif güç sağlamak açısından SVC veya STATCOM uygulanabilecek iki ayrı FACTS cihazıdır.
Örneğin bir rüzgar çiftliği uygulamasında, SVC veya STATCOM cihazı PCC (Point of Common Coupling) noktasına bağlanarak voltaj stabilite problemlerinin üstesinden gelinerek sürekli ve düzgün bir voltaj seviyesi sağlanmış olur.
STATCOM‘a dair başka bir tanım ise; şönt bağlı VAR kompenzatörü şeklindedir. Bu statik kompensatör AC sistemin voltajından (geriliminden) bağımsızdır ve endüktif veya kapasitif çıkış akımları kontrol edilebilir.
STATCOM‘un bağlı olduğu sisteme reaktif güç verilebilir veya sistemden reaktif güç çekilebilir. Sistem gerilimi düşük ise STATCOM sisteme reaktif güç verir, eğer sistem gerilimi yüksek ise STATCOM sistemden reaktif güç çeker.
STATCOM Formülleri
Yukarıdaki formüllerde Vo ile gösterilen değer STATCOM’un çıkış voltajı olup, Vpcc iise PCC (Point of Common Coupling) noktasındaki voltajdır. α açısı ise Vo ve Vpcc arasındaki açısal farktır. X ise hat reaktansını ifade eder.
Eğer Vo, Vpcc’den büyük ise reaktif Q akışı Vo’dan Vpcc’ye doğrudur ve STATCOM reaktif güç tüketiyor anlamındadır.
Eğer Vo, Vpcc’den küçük ise reaktif Q akışı Vpcc’den Vo’a doğrudur ve STATCOM reaktif güç üretiyor anlamındadır.
Vo veya faz açısı α kontrol edilerek, STATCOM’un gerçek güç (P) ve reaktif güç (Q) çıkışları kontrol edilebilir.
STATCOM’un Avantajları
STATCOM’un uygulamadaki cevap süresi (response time) kullanılan IGBT anahtarlama elemanları sayesinde SVC’den daha kısa sürelidir.
STATCOM ayrıca düşük AC gerilim değerlerinde SVC’ye göre daha iyi reaktif güç desteği sağlamaktadır.