थाइरिस्टर-स्विच्ड कैपेसिटर

एक thyristor-स्विच्ड संधारित्र  (TSC) एक प्रकार का उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत शक्ति प्रणालियों में प्रतिक्रियाशील शक्ति की भरपाई के लिए किया जाता है। इसमें एक द्विदिश थाइरिस्टर वाल्व के साथ श्रृंखला में जुड़ा एक पावर कैपेसिटर होता है और आमतौर पर एक वर्तमान सीमित रिएक्टर (प्रारंभ करनेवाला) होता है। थाइरिस्टर स्विच्ड कैपेसिटर स्टेटिक VAR कम्पेसाटर (SVC) का एक महत्वपूर्ण घटक है,  जहां इसे अक्सर थाइरिस्टर नियंत्रित रिएक्टर (टीसीआर) के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है। स्टेटिक VAR कम्पेसाटर  लचीला एसी संचरण प्रणाली  (FACTS) परिवार के सदस्य हैं।

सर्किट आरेख
एक टीएससी आमतौर पर एक तीन-चरण असेंबली होती है, जो या तो डेल्टा या स्टार व्यवस्था में जुड़ी होती है। TCR के विपरीत, एक TSC कोई लयबद्ध ्स उत्पन्न नहीं करता है और इसलिए फ़िल्टरिंग की आवश्यकता नहीं होती है। इस कारण से, कुछ SVC केवल TSCs के साथ बनाए गए हैं। इससे अपेक्षाकृत लागत प्रभावी समाधान हो सकता है जहां एसवीसी को केवल कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर की आवश्यकता होती है, हालांकि एक नुकसान यह है कि प्रतिक्रियाशील पावर आउटपुट केवल चरणों में भिन्न हो सकता है। लगातार परिवर्तनीय प्रतिक्रियाशील बिजली उत्पादन केवल वहीं संभव है जहां एसवीसी में एक टीसीआर या एक अन्य परिवर्तनीय तत्व जैसे  स्टैटकॉम  शामिल है।



ऑपरेटिंग सिद्धांत
TCR के विपरीत, TSC केवल कभी भी पूरी तरह से या पूरी तरह से संचालित होता है। 'फेज कंट्रोल' में टीएससी को संचालित करने के प्रयास के परिणामस्वरूप बहुत बड़े आयाम वाली गुंजयमान धाराएं उत्पन्न होंगी, जिससे कैपेसिटर बैंक और थाइरिस्टर वाल्व का ओवरहीटिंग होगा, और एसी सिस्टम में हार्मोनिक विरूपण होगा जिससे एसवीसी जुड़ा हुआ है।

स्थिर स्थिति वर्तमान
जब TSC चालू होता है, या डीब्लॉक होता है, तो करंट वोल्टेज को 90° तक ले जाता है (जैसा कि किसी कैपेसिटर के साथ होता है)। आरएमएस करंट द्वारा दिया जाता है:

$$I_{tsc} = {V_{svc}\over{ X_{tsc} }}$$ कहाँ:

$$X_{tsc} = {{1 \over{2 \pi f C_{tsc}}}-2 \pi f L_{tsc} }$$ मेंsvc लाइन-टू-लाइन बसबार वोल्टेज का rms मान है जिससे SVC जुड़ा हुआ है

सीtsc प्रति चरण कुल TSC समाई है

एलtsc प्रति चरण कुल टीएससी अधिष्ठापन है

एफ एसी प्रणाली की आवृत्ति है

TSC एक प्रेरक-संधारित्र (LC) गुंजयमान परिपथ बनाता है जिसकी विशेषता आवृत्ति होती है:

$$f_{tsc} = $$ ट्यून की गई आवृत्ति को आमतौर पर 60 Hz सिस्टम पर 150-250 Hz या 50 Hz सिस्टम पर 120-210 Hz की सीमा में चुना जाता है। यह टीएससी रिएक्टर के आकार (जो घटती आवृत्ति के साथ बढ़ता है) और थाइरिस्टर वाल्व को अत्यधिक दोलनशील धाराओं से बचाने की आवश्यकता के बीच एक आर्थिक विकल्प है जब टीएससी लहर के गलत बिंदु ("मिसफायरिंग") पर चालू होता है।.

टीएससी को आम तौर पर मुख्य आवृत्ति के एक गैर-पूर्णांक हार्मोनिक के लिए ट्यून किया जाता है ताकि टीएससी के एसी सिस्टम से बहने वाली हार्मोनिक धाराओं द्वारा अतिभारित होने के जोखिम से बचा जा सके।

ऑफ-स्टेट वोल्टेज
जब टीएससी को बंद कर दिया जाता है, या ब्लॉक कर दिया जाता है, तो कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है और वोल्टेज थाइरिस्टर वाल्व द्वारा समर्थित होता है। टीएससी को लंबे समय (घंटों) के लिए बंद करने के बाद कैपेसिटर पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाएगा, और थाइरिस्टर वाल्व केवल एसवीसी बसबार के एसी वोल्टेज का अनुभव करेगा। हालाँकि, जब TSC बंद हो जाता है, तो यह पीक कैपेसिटर वोल्टेज के अनुरूप शून्य करंट पर ऐसा करता है। कैपेसिटर केवल बहुत धीमी गति से डिस्चार्ज होता है, इसलिए थाइरिस्टर वाल्व द्वारा अनुभव किया जाने वाला वोल्टेज अवरुद्ध होने के लगभग आधे चक्र के बाद पीक एसी वोल्टेज के दोगुने से अधिक के शिखर तक पहुंच जाएगा। इस वोल्टेज को सुरक्षित रूप से झेलने के लिए थाइरिस्टर वाल्व को श्रृंखला में पर्याप्त थायरिस्टर्स रखने की आवश्यकता होती है।



डीब्लॉकिंग - सामान्य स्थितियां
जब टीएससी को फिर से चालू (डीब्लॉक) किया जाता है, तो बहुत बड़ी दोलनशील धाराओं को बनाने से बचने के लिए सही पल का चयन करने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए। चूंकि टीएससी एक गुंजयमान सर्किट है, कोई भी अचानक झटका उत्तेजना एक उच्च आवृत्ति रिंगिंग प्रभाव उत्पन्न करेगा जो थाइरिस्टर वाल्व को नुकसान पहुंचा सकता है।

TSC को चालू करने का इष्टतम समय तब होता है जब संधारित्र को अभी भी अपने सामान्य चरम मान पर चार्ज किया जाता है और टर्न-ऑन कमांड को न्यूनतम वाल्व वोल्टेज पर भेजा जाता है। यदि टीएससी को इस बिंदु पर डीब्लॉक किया जाता है, तो वापस संचालन स्थिति में संक्रमण सुचारू हो जाएगा।



डिब्लॉकिंग - असामान्य स्थितियां
कभी-कभी, हालांकि, टीएससी गलत समय पर चालू हो सकता है (नियंत्रण या माप दोष के परिणामस्वरूप), या कैपेसिटर सामान्य मान से अधिक वोल्टेज पर चार्ज हो सकता है ताकि कम से कम वाल्व वोल्टेज पर भी, एक बड़ा क्षणिक वर्तमान परिणाम। TSC में करंट तब एक मौलिक-आवृत्ति घटक (50 Hz या 60 Hz) से मिलकर बनेगा, जिसे TSC की ट्यून की गई आवृत्ति पर बहुत बड़े करंट पर आरोपित किया जाएगा। इस क्षणिक धारा को समाप्त होने में सैकड़ों मिलीसेकंड लग सकते हैं, इस दौरान थाइरिस्टर्स में संचयी ताप अत्यधिक हो सकता है।



मुख्य उपकरण
एक टीएससी में आम तौर पर तीन मुख्य उपकरण शामिल होते हैं: मुख्य कैपेसिटर बैंक, थाइरिस्टर वाल्व और वर्तमान-सीमित रिएक्टर, जो आमतौर पर एयर-कोरेड होता है।

संधारित्र बैंक
TSC में उपकरण का सबसे बड़ा आइटम, कैपेसिटर बैंक, रैक-माउंटेड आउटडोर कैपेसिटर इकाइयों से निर्मित होता है, प्रत्येक इकाई की आमतौर पर 500 - 1000 किलोवार्स (kVAr) की सीमा होती है।

टीएससी रिएक्टर
TSC रिएक्टर का कार्य पीक करंट और करंट के बढ़ने की दर (di/dt) को सीमित करना है जब TSC गलत समय पर चालू होता है। रिएक्टर आमतौर पर एक एयर-कोरेड रिएक्टर होता है, जो टीसीआर के समान होता है, लेकिन छोटा होता है। टीएससी रिएक्टर का आकार और लागत टीएससी की ट्यूनिंग आवृत्ति से काफी प्रभावित होती है, कम आवृत्तियों के लिए बड़े रिएक्टरों की आवश्यकता होती है।

टीएससी रिएक्टर आमतौर पर मुख्य कैपेसिटर बैंक के बाहर, बाहर स्थित होता है।

थाइरिस्टर वाल्व
थाइरिस्टर वाल्व में आमतौर पर श्रृंखला में जुड़े थायरिस्टर्स के 10-30 व्युत्क्रम-समानांतर-जुड़े जोड़े होते हैं। व्युत्क्रम-समानांतर कनेक्शन की आवश्यकता है क्योंकि अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध थाइरिस्टर केवल एक दिशा में करंट का संचालन कर सकते हैं। श्रृंखला कनेक्शन की आवश्यकता है क्योंकि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध थाइरिस्टर्स (लगभग 8.5 kV तक) की अधिकतम वोल्टेज रेटिंग उस वोल्टेज के लिए अपर्याप्त है जिस पर TCR जुड़ा हुआ है। कुछ लो-वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए, थायरिस्टर्स के श्रृंखला-कनेक्शन से बचना संभव हो सकता है; ऐसे मामलों में थाइरिस्टर वाल्व केवल दो थायरिस्टर्स का उलटा-समानांतर कनेक्शन होता है।

स्वयं अवरोध्स के अलावा, थाइरिस्टर्स के प्रत्येक व्युत्क्रम-समानांतर जोड़े में एक प्रतिरोधक-संधारित्र ''स्नबर' सर्किट जुड़ा होता है, जो वाल्व भर में वोल्टेज को थाइरिस्टर्स के बीच समान रूप से विभाजित करने के लिए और कम्यूटेशन ओवरशूट को नम करने के लिए मजबूर करता है, जो तब होता है जब वाल्व बंद हो जाता है।

TSC के लिए थाइरिस्टर वाल्व एक TCR के समान है, लेकिन (किसी दिए गए AC वोल्टेज के लिए) आम तौर पर 1.5 और 2 गुना के बीच कई थायरिस्टर्स श्रृंखला में जुड़े होते हैं क्योंकि AC वोल्टेज और फंसे हुए संधारित्र दोनों का सामना करने की आवश्यकता होती है। ब्लॉक करने के बाद वोल्टेज।

थाइरिस्टर वाल्व आमतौर पर एक उद्देश्य से निर्मित, हवादार इमारत या एक संशोधित शिपिंग कंटेनर में स्थापित किया जाता है। थायरिस्टर्स और स्नबर रेसिस्टर्स के लिए कूलिंग आमतौर पर विआयनीकृत पानी द्वारा प्रदान की जाती है।

विशेष प्रकार के टीएससी
कुछ TSCs को कैपेसिटर और इंडक्टर के साथ बनाया गया है जो एक साधारण ट्यून किए गए LC सर्किट के रूप में नहीं बल्कि एक नम फिल्टर के रूप में व्यवस्थित है। इस प्रकार की व्यवस्था तब उपयोगी होती है जब टीएससी से जुड़ी बिजली प्रणाली में पृष्ठभूमि हार्मोनिक विरूपण के महत्वपूर्ण स्तर होते हैं, या जहां बिजली प्रणाली और टीएससी के बीच अनुनाद का जोखिम होता है।

राष्ट्रीय ग्रिड (ग्रेट ब्रिटेन) के लिए बनाए गए कई "रिलोकेबल एसवीसी" में, असमान आकार के तीन टीएससी प्रदान किए गए थे, प्रत्येक मामले में कैपेसिटर और प्रारंभ करनेवाला को "सी-टाइप" नम फिल्टर के रूप में व्यवस्थित किया गया था। सी-टाइप फ़िल्टर में, कैपेसिटर दो श्रृंखला-जुड़े वर्गों में विभाजित होता है। एक भिगोना रोकनेवाला दो संधारित्र वर्गों और प्रारंभ करनेवाला में से एक में जुड़ा हुआ है, इस खंड की ट्यून आवृत्ति ग्रिड आवृत्ति के बराबर है। इस तरह, हार्मोनिक आवृत्तियों के लिए नमी प्रदान की जाती है लेकिन ग्रिड आवृत्ति पर सर्किट में कोई बिजली हानि नहीं होती है।

यह भी देखें

 * स्विच्ड कैपेसिटर (SC)

बाहरी संबंध

 * ABB FACTS
 * Alstom Grid FACTS Solutions Alstom Grid homepage
 * Siemens Flexible AC Transmission Systems (FACTS), Siemens, Energy Sector homepage
 * https://web.archive.org/web/20090614120113/http://www.amsc.com/products/transmissiongrid/static-VAR-compensators-SVC.html
 * https://web.archive.org/web/20111008175713/http://www.amsc.com/products/transmissiongrid/reactive-power-AC-transmission.html