Evaluation of power factor correction methods for a small scale hydropower plant : Review of a capacitor bank, passive and active regulation, overexcited synchronous generator, SVC, and STATCOM on Fröslida power plant

Småskalig vattenkraft är en stor användare av reaktiv effekt då de ofta har asynkrongeneratorer. Det gör att det finns ett reellt behov för faskompensering, dels för att minska distorsion i nätet samt för att förbättra deras ekonomiska ställning, då elbolag ofta tar ut en avgift för överskridande användning av reaktiv effekt. Det ligger också i allmänhetens intresse att ha en god elkvalitet och hålla störningar och avbrott nere, vilket kan erhållas med faskompensering och filtrering av övertoner. Det finns olika tekniker för faskompensering med sina respektive för- och nackdelar som specificeras efter anläggningens krav och förhållanden. Dessa tekniker är ett kondensatorbatteri, passiv och aktiv reglering, övermagnetiserad synkronmaskin, static var compensator (SVC) och static synchronous compensator (STATCOM). Med hjälp av simuleringar och ekonomisk kalkylering har deras egenskaper och investeringspotential analyserats. Det har resulterat i att ett kondensatorbatteri är en ekonomiskt god investering men med nackdelen att det blir en stor transient vid inkoppling. Aktiv reglering bistår med en snabb, kontinuerlig faskompensering men har större driftkostnader och en kortare livslängd. Övermagnetiserad synkronmaskin har en god ekonomisk framtidsutsikt men med en något långsammare reaktionstid. SVC och STATCOM är mer applicerbar på större anläggningar, eller för nät som har en större nytta av dess flexibilitet.Small scale hydropower is a big user of reactive power, mainly because of their use of asynchrounous generators. Power companies are charging their customers a fee for an extensive use of reactive power. Which gives rise to a need of correction of the power factor as well as reduction of distorsion in the network. It is also in the interest of the general public to acquire a good electric quality in terms of keeping distorsion and interruptions in the network to a minimum. This can be achieved by using different methods for power factor correction and filtration of harmonics. These methods have their own inherent advantages and disadvantages described after the facility’s specific needs and requirements. These methods are a capacitor bank, passive and active regulation, overexcited synchronous machine, static var compensator (SVC) and static synchronous compensator (STATCOM). Simulations and economical calculations have been used to determine these properties. A capacitor bank has been proven to be a good economical investment, but it has high transients during switching conditions. Active regulation also shows a good profitability and provides a fast, continuous regulation of the reactive power, though it has higher operating costs and low life expectancy. The overexcited synchronous generator has a positive outlook in economic terms, with the drawback of a slower response time. SVC and STATCOM are more applicable to larger facilities or weak networks