Cours thyristor Controlled Series Capacitor TCSC
Thyristor Controlled Series Capacitor TCSC
Qu’est-ce qu’un TCSC?
? Rappels:
? La capacité de transport d ’une ligne AC est naturellement limitée:
Effet de sa réactance qui augmente avec la longueur
Difficulté de conserver la tension au niveau de la charge dans les limites de variation contractuelles
Cette limitation est généralement inférieure à la limitation thermique maximale de la ligne
? LES TCSC sont des systèmes de compensation Série : Intégration de condensateurs sur la ligne
Une technologie émergente et compétitrice des systèmes SVC et HVDC
Implantation de FACTS - TCSC
Avantages d’un TCSC
? Accroît:
? La longueur “électrique” d’une ligne de transmission AC
? L ’amortissement des oscillations de puissance
? La stabilité de la tension
? Permet:
? Le control dynamique du flux de puissance, par palier ou de façon continue
? L’équilibrage des flux de charge dans les réseaux de transmission
? Une grande plage de variation de l ’impédance équivalente
Capacitive à inductive
? La réduction des problèmes dus aux phénomène de résonance sub-synchrone
Prévention des risques de rupture des arbres mécaniques
Sous-Station TCSC de Slatt , USA
? Client - Bonneville Power Administration
? Objectifs
Réaliser la première implantation d’un TCSC dans un environnement réel
Créer un TCSC multi-mode commercial
Opération continue en tant que part entière du système de transmisison de BPA, sous des conditions de fonctionnement sévères
? Sponsorisé par l’EPRI
? Site choisi afin d’exposer le TCSC à des conditions de focntionnement sévères
Première implantation Mondiale d’un TCSC
Schéma filaire du TSCS de Slatt
Compensation nominale pour les 3 phases: 202 MVAr
Vers Buckley
TCSC - Valve Thyristor
? Tension jusqu’à 36kV
? Courrant nominal jusqu’à 3000A
? Système de contrôle tout numérique“hautes performances” permet un contrôle local et distant
? Des algorithmes de contrôle spécifiques ont été développés afin d’accroître les performances dynamiques
Sous-Station TCSC de Slatt , USA
? Six modules TCSC identiques par phase
? Contrôle indépendant de chaque module
? Courant nominal:
2900A
? 202Mvar
? Installé in 1993
En Opération Commerciale depuis 1995
COMPENSATION SERIE: Installation GE
COMPENSATION SERIE: Installation GE
COMPENSATION SERIE: Installation GE
L ’Eclateur commandé
Ça a l ’air simple et rustique, mais il ne faut pas se méprendre, c ’est de la haute technologie
A noter malgré tout, que dans certains cas favorables il est possible de ne pas utiliser d ’éclateurs, mais des thyristors : courants de défaut réduits Impédance de ligne Hypothèses de localisation des défauts
COMPENSATION SÉRIE « Condensateur fixe » Principe
La fiabilité du système repose sur la qualité de ses protections Deux composants clés: les MOV et l’éclateur commandé.
Static Synchronous Series Compensator SSSC
FACTS MODERNES : Compensation série
Le SSSC, a une la fonction comparable au TCSC. Mais contrairement à ce dernier qui présente une zone morte à la résonance parallèle, le réglage est continu. De plus, l ’introduction d ’un stockage d ’énergie est possible du fait de la structure VSC du convertisseur. En distribution, à des niveaux de puissance plus faibles, cette topologie est utilisée pour fiabiliser les utilisations critiques, face aux micro-coupures: elle porte alors le nom de DVR, (Dynamic Voltage Restorer).
FACTS MODERNES : Compensation série
-3000
LE PASSAGE CAPACITIF , INDUCTIF EST PROGRESSIF, SANS DISCONTINUITE
COMPENSATION SERIE
v.s.
COMPENSATION SHUNT COMPARAISON SHUNT ET SERIE
Comparaison des dimensionnements
Le but du calcul qui suit est d ’évaluer la puissance des dispositifs de compensation, dans le cas suivant: même réseau, même puissance Pm et pour un même angle maximal de transmission?m.
En terme de dimensionnement
Unified Power Flow Controller UPFC
Implantation de FACTS - UPFC
Régulation de la tension de Bus et injection de tension en série sur la ligne
Peut contrôler le flux de puissance
P1 = E1 (E2 . sin (?)) / Xeff
Xeff = X - Vinj / IQ1 =E1(E2 - E2 . cos (?)) / X
Implantation de FACTS - UPFC
Transformateur
Série
Convertisseur Convertisseur
Shunt Série
Transformateur
Shunt
Unified Power Flow Controller
FIABILITE DE TRANSMISSION FACTS modernes UPFC
? LesSTATCOMabsorbent ou fournissent de la puissance réactive au réseau de manière parallèle, indirectement, ils ont une influence sur l ’angle interne, donc sur la puissance active.
? Les TCSC et autresSSSCintroduisent une compensation des réactances de ligne, ils ont une influence directe sur l ’angle interne, donc sur la puissance active.
? Le transformateur déphaseur, s ’il règle également les amplitudes, il règle tout à la fois la puissance active et la puissance réactive.
La prise en compte de ces trois composants permet d ’arriver au concept de l ’UPFC.
En absence de stockage d ’énergie,STATCOMet
SSSCsont limités dans leurs degrés de liberté pour agir sur l ’angle interne Dans la structure UPFC la puissance
active a pour origine soit la=
topologie shunt, soit la topologie série
Les UPFC autorisent une maîtrise totale de l ’angle interne : on retrouve les fonctionnalités du transformateur déphaseur
FACTS - UPFC + Stockage d’Energie
E2 / ?2
E1 / ?1 P&Q
injectée + Stockage d’énergie
+ Stockage d’Energie
dans des conditions de défaut sévère (amélioration des performances)
Interline Power Flow Controller
IPFC
Implantation de FACTS - IPFC
E2 / ?2
P12 = E1 (E2 . sin (?1- ?2)) / X
P13 = E1 (E2 . sin (?1- ?3)) / X
Implantation de FACTS - IPFC
Transformateur Série, Ligne 1
Transformateur Série, Ligne 2
Convertisseur Convertisseur
Série #1 Série #2
Interline Power Flow Controller
CONCLUSIONS
L ’électricité est devenue un facteur de développement incontournable de notre civilisation
L ’électricité est un produit : il doit être de qualité pour que nous puissions mieux vivre et mieux produire.
Le transport et la distribution sont les clés de cette qualité.
L ’électricité est un produit comme les autres, il y a un marché, il y aura, avec la dérégulation des réseaux, une pluralité de fournisseurs possibles.
Hélas les électrons obéissent à des lois de la physique, ils ignorent les lois du marché. C ’est donc aux gestionnaires de réseaux qu ’il appartiendra de forcer les lois de la physique. Les outils existent, il s ’agit des FACTS.
La clé du futur nous est donnée par les évolutions de l ’électronique de puissance. Les topologies du futur sont connues, les composants qui les banaliseront sont déjà disponibles, ils progressent