Statischer Kompensator (STATCOM)

SVC Light ist ein VSC-Konzept, das auf einem kettengeschalteten modularen Multilevel-Konverter (MMC) basiert und speziell für Stromnetzanwendungen geeignet ist. Physikalisch gesehen kann SVC Light als eine Spannungsquelle hinter einer Reaktanz betrachtet werden. Es erzeugt und absorbiert Blindleistung durch die elektronische Verarbeitung von Spannungs- und Stromwellenformen im VSC, was die Einbindung physischer Kondensator- und Drosselzweige zur Erzeugung/Absorption von Blindleistung überflüssig macht.  Es ist in der Lage, eine hohe Blindleistungseinspeisung in das Netz nahezu ungehindert von möglichen unterdrückten Netzspannungen und mit einer hohen Dynamik zu erbringen.

Dies ist beispielsweise besonders nützlich, um schwache Netze zu unterstützen und die Leistung großer Windparks unter wechselnden Netzbedingungen sowie von Netzen mit einem hohen Anteil an Klimaanlagen in heißen und feuchten Klimazonen zu verbessern. Die effektive Bewertung und die Reaktionsgeschwindigkeit von SVC Light sind unübertroffen. Bei Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnsystemen und Schwerindustrieanlagen wird es beispielsweise für den Spannungsausgleich asymmetrischer Lasten, die Verringerung des von Lichtbogenöfen verursachten Spannungsflimmerns und die aktive Oberschwingungsfilterung eingesetzt.  

IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) sind Schlüsselkomponenten in SVC Light. Die Multilevel-Chain-Link-Lösung wird durch die Reihenschaltung von H-Brückenmodulen aufgebaut, die die Phasenstränge des VSC bilden. Abb. 1a zeigt eine einzelne H-Brücke mit vier IGBTs, und Abb. 1b zeigt eine Konfiguration, in der vier H-Brückenmodule jede der drei Phasenabschnitte bilden.

SVC Light ist für Netzspannungen bis zu 69 kV und Umrichterleistungen bis zu -/+ 360 MVAr verfügbar. Bei höheren Spannungen wird ein Abspanntransformator verwendet, um SVC Light mit dem Netz zu verbinden. SVC Light bietet einen symmetrischen Betriebsbereich. Für asymmetrische Betriebszustände und zur Leistungsoptimierung werden thyristorgeschaltete Drosseln und Kondensatoren parallel betrieben, um Hybridlösungen zu bilden.

Ein Foto der modularen H-Brückeneinheiten, zwei Stapel mit je vier Modulen, ist in Abb. 2 zu sehen. Die Kompaktheit der IGBT-Ventile, das Fehlen physischer Kondensator- und Drosselzweige zur Erzeugung/Absorption von Blindleistung sowie der geringe Bedarf an Oberschwingungsfiltern ermöglichen eine sehr kompakte Auslegung des SVC Light.

PCS 6000 STATCOM ist ein effizientes Energiesystem, das speziell für den Anschluss an anspruchsvolle Netzwerke entwickelt wurde. Dank seiner Flexibilität kann das System in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise zur dynamischen Spannungsstabilisierung, zum Spannungsausgleich bei unsymmetrischen Lasten, zur Verringerung des durch Lichtbogenöfen verursachten Spannungsflimmerns und zur aktiven Oberschwingungsfilterung.

Der PCS 6000 STATCOM ist besonders wettbewerbsfähig, was die Installationszeit und den Platzbedarf angeht. Des Weiteren führen die hohe Effizienz und der geringe Wartungsaufwand zu niedrigen Betriebskosten. Das PCS 6000 bietet als rein statisches Gerät ohne geschaltete passive Elemente eine hervorragende Leistung sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb.

Die PCS 6000 STATCOM-Lösung ist aufgrund der minimalen Anzahl beweglicher mechanischer Teile praktisch wartungsfrei. Die Inspektionseinsätze können daher entsprechend den Bedürfnissen und Wünschen des Kunden geplant werden. Der Verzicht auf rotierende Teile im Energiepfad führt zu einer extrem hohen Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und niedrigen Betriebskosten bei gleichzeitig langer Lebensdauer. Die Ausrüstung wird typischerweise in einem vormontierten Container installiert. Das STATCOM-System einschließlich Steuerung, Leistungselektronik und Kühleinheit ist maßgeschneidert für die Erfüllung der kundenspezifischen Anforderungen.

PCS 6000-Umrichter

Der PCS 6000 STATCOM nutzt die fortschrittliche IGCT-Technologie (Integrierter gate-kommutierter Thyristor), die von Hitachi Energy auf der Grundlage bewährter bipolarer Halbleiter (GTO) entwickelt wurde. Die PCS 6000-Umrichter basieren auf dem IGCT PEBB (leistungselektronischen Baustein). Diese Standardisierung ermöglicht es, Systeme mit geringeren Entwicklungs- und Konstruktionskosten zu realisieren, was sich positiv auf die Endkosten des Kunden auswirkt. Die innovative Anschlusskonfiguration ermöglicht eine sehr gute Oberschwingungsleistung, wobei im Allgemeinen kein Oberschwingungsfilter erforderlich ist.

Hitachi Energy hat dafür gesorgt, dass das Designkonzept des modularen Containersystems die Bauzeit vor Ort auf ein Minimum reduziert. Die Umrichterausrüstung ist vormontiert und nach den höchsten Standards getestet und wird als Containerpaket zur sofortigen Installation an den Standort geliefert. Dank des hohen Standardisierungsgrads können die definierten Schnittstellen bei der Inbetriebnahme vor Ort auf ein Minimum reduziert werden. Durch die modulare Bauweise kann das System sogar innerhalb kürzester Zeit an einen neuen Standort verlegt werden.