يجب أن تتطابق لوحة بنك المكثف مع الطريقة التي تتغير بها الطاقة التفاعلية في النظام الكهربائي الفعلي. يمكن أن يكون البنك الثابت فعالاً عندما يكون الحمل الحثي مستقرًا، بينما يمكن للوحة APFC الأوتوماتيكية إضافة أو إزالة مراحل المكثف مع تغير الطلب. وبالتالي فإن الاختيار بينهما يمثل مشكلة تحكم بقدر ما يمثل حساب kvar.
بالنسبة للمصانع والمباني التجارية والمرافق المساعدة، يمكن أن تؤدي طريقة التعويض الخاطئة إلى إنشاء عامل طاقة رئيسي أو تبديل غير ضروري أو إجهاد مكثف أو تفاعل مع الأحمال المنتجة للتوافق. يقارن هذا الدليل الأساليب الثابتة والتلقائية من خلال ظروف التشغيل التي يحتاج مهندسو المشروع والمشترون إلى التحقق منها قبل تحديد المعدات.
ماذا تفعل لوحة بنك المكثفات في الواقع؟
توفر لوحة بنك المكثف طاقة تفاعلية سعوية محليًا بحيث لا يضطر جزء من الطلب التفاعلي الاستقرائي إلى الانتقال عبر الكابلات والمحولات الأولية. تشرح وزارة الطاقة الأمريكية العلاقة بين الطاقة الحقيقية والطاقة التفاعلية والطاقة الظاهرة في توجيه الجهد والطاقة التفاعلية. يمكن للتيار التفاعلي المنخفض أن يقلل التيار الذي تحمله أجزاء من نظام التوزيع عند تطبيق التصحيح بشكل مناسب.
لتصحيح الجهد المنخفض،, إيك 61921:2017 ينطبق على بنوك مكثفات تحويلة التيار المتردد ذات الجهد المنخفض المستخدمة لتصحيح عامل الطاقة، بما في ذلك البنوك المجهزة بمفاتيح كهربائية ومعدات تحكم تقوم بتوصيل أو فصل أجزاء من البنك. تتم معالجة وحدات المكثفات والبنوك الفردية ذاتية الشفاء بواسطة إيك 60831-1:2014 ضمن نطاقها.
لا تخبر هذه المعايير المشروع بطريقة التصحيح التي يجب اختيارها. يبدأ هذا القرار بملف تعريف الحمل وعامل القدرة المستهدف المطلوب والبيئة التوافقية وفلسفة التحكم.
الإصلاح مقابل التعويض التلقائي في لمحة
| نقطة القرار | بنك مكثف ثابت | لوحة APFC الأوتوماتيكية | ما يجب على المشتري التحقق منه |
|---|---|---|---|
| الإخراج التفاعلي | ثابت kvar أثناء الاتصال | التغييرات عن طريق تبديل المراحل | تغيير التحميل ودقة الخطوة المطلوبة |
| الأنسب | حمل حثي مستقر أو مبدل بشكل منفصل | حافلة مع مجموعات متغيرة من الأحمال | تم قياس ملف تعريف kvar على مدى فترات تمثيلية |
| يتحكم | ترتيب تبديل بسيط | وحدة التحكم بالإضافة إلى الموصلات أو أجهزة التبديل المعتمدة الأخرى | الهدف PF، تبديل المنطق وسلوك الاستجابة |
| مخاطر التصحيح الزائد | أعلى عندما يسقط الحمل المعوض | يتم تقليله عند إزالة المراحل بشكل صحيح | الحد الأدنى للحمل وحدود PF الرائدة |
| تبديل الواجب | منخفض إذا كان نمط التشغيل مستقرًا | يحتمل أن تكون متكررة | العمليات المتوقعة وحجم المرحلة وواجب جهاز التبديل |
| مراجعة متناغمة | مطلوب عندما تكون الأحمال غير الخطية كبيرة | مطلوب أيضا؛ التحكم الآلي لا يزيل التوافقيات | طيف THD ومقاومة النظام وتقييم الرنين |
يوضح الجدول سبب عدم إمكانية اختيار لوحة بنك المكثف من kvar وحده. يمكن أن تتصرف نفس سعة المكثف الإجمالية بشكل مختلف تمامًا اعتمادًا على كيفية تقسيمها إلى خطوات ومتى يتم توصيل تلك الخطوات.
عندما يكون بنك المكثفات الثابتة منطقيًا
تستحق لوحة بنك المكثف الثابت النظر في الأماكن التي يمكن التنبؤ فيها بالطلب التفاعلي وترتبط ارتباطًا وثيقًا بحمل حثي مستقر. أوضح مثال هو واجب المحرك أو المحول الذي يظل دون تغيير إلى حد كبير عندما يتم تنشيط المكثف.
والسؤال الهندسي هو ما إذا كان من الممكن أن تظل لوحة بنك المكثف مطابقة لهذا الحمل طوال دورة التشغيل الخاصة بها. إذا تم إيقاف الماكينة بينما يظل المكثف متصلاً بالحافلة، فيمكن للنظام التحرك نحو عامل طاقة رئيسي. يجب معالجة هذا الاحتمال في ترتيب التبديل ومنطق التشغيل بدلاً من تركه للمشغل لملاحظته لاحقًا.
يمكن أن يؤدي التعويض الثابت أيضًا إلى تقليل تعقيد التحكم. لا توجد وحدة تحكم متعددة الخطوات تقوم بإضافة وإزالة kvar بشكل مستمر. ومع ذلك، فإن البساطة تساعد فقط عندما يكون الواجب الكهربائي بسيطًا حقًا. يمكن أن يصبح البنك المتصل بحافلة مشتركة متقلبة مبلغًا خاطئًا للتعويض طوال معظم اليوم.
لا تستخدم “Fixed” كمرادف لـ “Always Energized”
لا يزال من الممكن تبديل لوحة بنك المكثف الثابت بالحمل الذي تهدف إلى تعويضه. في وثائق المشروع، حدد حالة التشابك أو التبديل بشكل صريح. والفرق المهم هو أن مخرجاته التفاعلية لا يتم تعديلها تلقائيًا من خلال خطوات متعددة استجابةً لعامل طاقة الناقل المتغير.
عندما تكون لوحة APFC الأوتوماتيكية هي الأنسب
تم تصميم لوحة بنك المكثف الأوتوماتيكية للحافلات حيث يتغير التعويض التفاعلي المطلوب مع بدء الأحمال وتوقفها. تقوم وحدة تحكم APFC بمراقبة الكمية الكهربائية، وتقييم متطلبات الطاقة التفاعلية، وتأمر مراحل الاتصال أو الانفصال وفقًا للمنطق الذي تم تكوينه.
يناسب نهج لوحة بنك المكثف الأوتوماتيكي مصانع التصنيع ذات خطوط الإنتاج المتغيرة، والمباني التجارية ذات أحمال التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الدورية والمنشآت الأخرى حيث تكون قيمة kvar الثابتة واحدة في كثير من الأحيان أكثر من اللازم أو أقل من اللازم. الهدف ليس مطاردة كل تقلبات صغيرة؛ هو إبقاء النظام ضمن نطاق التشغيل المتفق عليه دون التبديل المفرط.
لانشان خزانة تعويض الطاقة التفاعلية الأوتوماتيكية ذات الجهد المنخفض GGJ هو اتجاه المنتج ذي الصلة للوحة بنك المكثف التي يتم التحكم فيها تلقائيًا. لا تزال أحجام الخطوات الخاصة بالمشروع وأجهزة التبديل ووظائف وحدة التحكم والتقييمات المطبقة بحاجة إلى تأكيد من الاقتراح المعتمد بدلاً من استنتاجها من اسم عائلة المنتج.
قم بقياس البنك من القوة التفاعلية، وليس من التخمين
بالنسبة للحمل ذو القدرة الحقيقية P، وعامل القدرة الأولي cosSCH1 وعامل القدرة المستهدف cosSCH2، فإن علاقة التخطيط المشتركة هي:
مكثف مطلوب kvar occp × (tanTT1 - tanTT2)
هذه عملية حسابية أولية، وليست مواصفات نهائية للوحة. بالنسبة للوحة بنك المكثف، يجب أن يتوافق الحمل المستخدم في الصيغة مع حالة تشغيل واقعية، ويجب أن يتبع عامل الطاقة المستهدف متطلبات المشروع أو المنفعة بدلاً من قيمة عشوائية قريبة من الوحدة.
الحساب التوضيحي
لنفترض أن المنشأة تسحب 800 كيلووات عند عامل طاقة 0.78 والهدف الهندسي هو 0.95. تبلغ مماسات زاوية الطور حوالي 0.802 و0.329، وبالتالي فإن التعويض المحسوب يبلغ حوالي 378 كيلو فولت.
هذه النتيجة لا تعني أنه يجب على المشتري أن يطلب تلقائيًا بنكًا ثابتًا بقيمة 400 كيلو فولت. إذا انخفضت التسهيلات بانتظام إلى نصف الحمل، فسوف يتغير المتطلب التفاعلي. والخطوة التالية هي مقارنة متطلبات kvar عبر فترات التشغيل التمثيلية واختيار استراتيجية التحكم وهيكل الخطوة الذي يمكنه متابعة تلك التغييرات.
حجم الخطوة مهم بقدر إجمالي kvar
بالنسبة للوحة بنك المكثف الأوتوماتيكية، تجيب السعة الإجمالية على سؤال واحد فقط. يحدد حجم الخطوة مدى قرب النظام من متابعة الطلب التفاعلي المتغير. يمكن أن تتسبب الخطوات الكبيرة جدًا في تحرك عامل الطاقة المصحح ذهابًا وإيابًا عبر الهدف؛ تؤدي الخطوات الصغيرة جدًا إلى زيادة عدد عمليات التبديل وقد تضيف تعقيدًا غير ضروري.
خذ بعين الاعتبار بنكًا توضيحيًا بقيمة 300 كيلو فولت. ترتيب 6 × 50 كيلو فولت وترتيب 25 + 25 + 50 + 50 + 50 + 100 كيلو فولت لهما نفس إجمالي kvar ولكن دقة وتسلسلات تشغيل مختلفة. ولا يتفوق أي منهما عالميًا. يعتمد الهيكل الصحيح على ملف تعريف الحمل المقاس وخوارزمية التحكم وحدود واجب التبديل.
اطلب من المورد إظهار تسلسل المرحلة المقترح ومجموعات kvar المتوفرة الناتجة. حدد أيضًا كيف تتجنب وحدة التحكم إعادة الاتصال السريع بعد فصل المرحلة، لأن المكثفات تتطلب ظروف التفريغ المحددة قبل إعادة التنشيط.
تجنب عامل الطاقة الرائد والتصحيح الزائد للحمل الخفيف
يمكن للوحة بنك المكثف التي توفر كمية أكبر من السعة التي يحتاجها النظام أن تقود عامل الطاقة الرائد. يكون هذا الخطر ذا صلة بشكل خاص في الليل أو أثناء التشغيل في عطلة نهاية الأسبوع أو عندما يظل عدد قليل فقط من خطوط الإنتاج نشطة.
لا تقم بمراجعة الحمل الأقصى للمحطة فقط. تضمين الحد الأدنى من حالة التشغيل الموثوقة. إذا ظل بنك ثابت متصلاً خلال هذا الحد الأدنى، فاحسب الرصيد التفاعلي الناتج. بالنسبة لترتيب APFC، تأكد من إمكانية إزالة أصغر خطوة متصلة وأن وحدة التحكم لديها استجابة مناسبة للظروف الرائدة.
قد يظل الطلب التفاعلي الممغنط للمحول والأحمال الخلفية الأخرى عند إيقاف تشغيل معدات الإنتاج، ولكن يجب قياسها أو حسابها بدلاً من افتراض أنها تبرر وجود بنك متصل بشكل دائم.
يمكن للتوافقيات تغيير تصميم التعويض الصحيح
توفر لوحة بنك المكثف القياسية تعويضًا تفاعليًا؛ فهو لا يصحح تلقائيًا تشويه الشكل الموجي الناتج عن الأحمال غير الخطية. يمكن لمحركات الأقراص والمقومات وغيرها من معدات الطاقة الإلكترونية حقن تيارات توافقية تتطلب تقييمًا منفصلاً لجودة الطاقة.
نشرت أبحاث IEEE حول تطبيقات المكثفات يصف كيف يمكن لمكثفات عامل الطاقة أن تتفاعل مع محاثة النظام وتخلق رنينًا بالقرب من الترددات التوافقية. يمكن لهذا التفاعل تضخيم التيار التوافقي أو الجهد والمساهمة في ارتفاع درجة الحرارة أو التشغيل المزعج أو إجهاد المكثف عندما لا يتم تقييم النظام بشكل صحيح.
لذلك، قم بتوفير أطياف توافقية أو قياسات THD تمثيلية عندما تكون الأحمال غير الخطية مهمة. اسأل المهندس عما إذا كان البنك التقليدي مناسبًا، أو ما إذا كانت مفاعلات التفكيك مطلوبة، أو ما إذا كانت هناك حاجة إلى حل مختلف للتخفيف التوافقي.
لا تخلط بين التعويض التفاعلي والتصفية التوافقية
يضيف الترتيب المفكك أو المضبوط خصائص المفاعل التي تغير السلوك الكهربائي للوحة بنك المكثف. يجب تحديده من دراسة توافقية، ولا تتم إضافته لأن كلمة ‘محرك الأقراص’ تظهر في جدول التحميل. وبالمثل، فإن وحدة التحكم التلقائية APFC لا تجعل بنك المكثف التقليدي مرشحًا توافقيًا نشطًا.
تحتاج أجهزة التبديل إلى مطابقة واجب المكثف
يختلف تبديل المكثف عن تبديل الحمل المقاوم. يمكن أن يتضمن التنشيط تيارًا عابرًا عاليًا، وتضع العمليات المتكررة الخدمة على الموصلات أو أجهزة التبديل الأخرى. يجب أن تكون المكونات المحددة مناسبة لمراحل المكثف وتردد التشغيل المقصود منها.
بالنسبة للوحة بنك المكثف، اطلب نوع جهاز التبديل والتقييمات وتسلسل التشغيل المتوقع وأي ترتيب مطلوب للحد من التدفق. يجب على المورد أيضًا تحديد الحماية لكل مرحلة وخصائص الدائرة القصيرة للتجميع الكامل.
إيك 61921:2017 يعالج على وجه التحديد بنوك تصحيح عامل الطاقة ذات الجهد المنخفض ويوافق متطلبات التجميع المعمول بها مع المواصفة IEC 61439-1 وIEC 61439-2. تظل خصائص المكثف الفردية خاضعة لمعايير المكثف المعمول بها.
التصميم الحراري والتهوية لا يزالان مهمين
تحتوي لوحة بنك المكثف على مكونات تعمل على تبديد الحرارة: فقدان المكثف، وفقدان جهاز التبديل، وطاقة وحدة التحكم وأي مفاعلات مدرجة في التصميم. ولذلك يجب تقييم العلبة كنظام حراري كامل في ظل الظروف المحيطة المقترحة.
توفير درجة حرارة غرفة التبديل والارتفاع وقيود التهوية وأي مصادر حرارة قريبة. عند استخدام المفاعلات، يمكن أن تكون مساهمتها في درجة حرارة العلبة كبيرة ويجب تضمينها في مراجعة التصميم.
لا تفترض أن فتح فتحات تهوية إضافية يعد إصلاحًا ميدانيًا مقبولًا. يمكن أن تؤثر تغييرات العلبة على حماية الدخول والتحقق من ارتفاع درجة الحرارة والترتيب الذي تغطيه أدلة المورد.
قياس إشارة محول التيار الصحيح
تعتمد لوحة بنك المكثف الأوتوماتيكية على الاستشعار الصحيح. إذا تم تركيب محول التيار عند نقطة خاطئة، أو كان له قطبية خاطئة أو لا يمثل الناقل المقصود، فيمكن لوحدة التحكم اتخاذ قرارات تبديل غير صحيحة حتى عندما تكون مراحل المكثف نفسها صحية.
حدد موقع التصوير المقطعي المحوسب على مخطط الخط الواحد وحدد الأحمال وتيارات المكثف المضمنة في القياس. تأكيد النسبة والقطبية والتقييم الثانوي والاتصال بوحدة التحكم.
بالنسبة لنظام يحتوي على عدد وافر متعدد أو قارنة توصيل الناقل، اشرح كل وضع تشغيل مسموح به. قد لا يمثل ترتيب الاستشعار الذي يعمل مع أحد الوافدين تدفق الطاقة بشكل صحيح بعد تغيير تكوين الناقل.
مثال: لماذا يحتاج مصنع واحد إلى التدريج التلقائي
خذ بعين الاعتبار مصنعًا افتراضيًا بثلاثة خطوط إنتاج. خلال الصباح، تعمل جميع الخطوط الثلاثة وتبلغ متطلبات التعويض المحسوبة حوالي 360 كيلو فولت. عند الغداء، يتوقف خط واحد وتنخفض المتطلبات إلى حوالي 240 كيلو فولت. أثناء نوبة التنظيف المسائية، تبقى أحمال المرافق فقط وتنخفض المتطلبات إلى أقل من 100 كيلو فولت.
يمكن أن تكون لوحة بنك المكثف الثابت بقدرة 350 كيلو فولت قريبة من متطلبات النهار ولكنها مفرطة أثناء حالة المساء. يمكن للبنك التلقائي ذو هيكل المرحلة المحدد بشكل مناسب أن يقلل من kvar المتصل مع انخفاض الطلب الاستقرائي.
هذا المثال لا يضع جدولًا زمنيًا عالميًا للمرحلة. يوضح لماذا يجب على المشتري تقديم ملف تعريف حمل يعتمد على الوقت بدلاً من الحد الأقصى لقيمة كيلوواط فقط. يجب أن يأخذ التصميم النهائي أيضًا في الاعتبار التوافقيات وعامل الطاقة المستهدف وواجب التبديل ومتطلبات المرافق.
ما يجب على المشترين وضعه في طلب عرض الأسعار
| إدخال طلب عرض الأسعار | لماذا يهم | استجابة المورد للطلب |
|---|---|---|
| جهد النظام وتردده | يحدد المكثف ومهمة التبديل | الجهد المقدر والتردد والتسامح المطبق |
| تحميل الملف الشخصي حسب فترة التشغيل | يوضح كيف يتغير الطلب التفاعلي | استراتيجية التعويض الثابتة أو المرحلية الموصى بها |
| عامل الطاقة الموجود والمستهدف | يحدد هدف التصحيح | أساس kvar المحسوب وهدف التحكم |
| القياسات التوافقية أو أنواع الأحمال | يحدد مخاوف الرنين والتشويه | الحاجة إلى مفاعل أو دراسة إضافية لجودة الطاقة |
| مستوى الخطأ والحماية من المنبع | يؤثر على حماية التجميع والمقاومة | مخطط الحماية وخصائص الدائرة القصيرة |
| الظروف المحيطة والتركيب | يؤثر على درجة الحرارة وتصميم العلبة | متطلبات التبريد والتخفيض والحاوية |
| المراقبة والاتصالات | يحدد نطاق التكامل | القياس والإنذارات وإشارات التحكم والواجهة |
بالنسبة لاستعلام لوحة بنك المكثف المستندة إلى GGJ، أرسل مخططًا أحادي الخط وتصنيف المحول وبيانات الحمل المقاسة والأحمال غير الخطية الرئيسية معًا. وهذا يمنح لانشان أساسًا تقنيًا لاقتراح إجمالي kvar وأحجام المرحلة ووظائف التحكم.
إذا كان المشروع يتضمن أيضًا معدات التوزيع الرئيسية، فقم بتنسيق لوحة بنك المكثف مع لوحة لانشان نطاق المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض. يجب أن تستخدم خزانة التعويضات ولوحة المفاتيح الرئيسية افتراضات متسقة لمستوى الخطأ والكابل ووضع التشغيل.
كيفية مقارنة المقترحات الثابتة والتلقائية
قارن بين كل عرض من لوحات بنك المكثف في نفس حالات التشغيل. لا تختار لوحة أوتوماتيكية لمجرد أنها تحتوي على المزيد من المكونات، ولا تختار بنكًا ثابتًا لمجرد أنها تبدو أبسط. الحل الصحيح للوحة بنك المكثف هو الحل الذي يتطابق سلوك التحكم فيه مع الحمل.
لكل مقترح من لوحة بنك المكثف، قم بمراجعة إجمالي kvar، وأصغر خطوة، وتسلسل المرحلة، وهدف وحدة التحكم، ونوع جهاز التبديل، وتقييم جهد المكثف، وترتيب التفريغ، والحماية والتصميم الحراري. عندما يتم اقتراح المفاعلات، قم بتسجيل الغرض منها وأساس التصميم.
ثم اسأل عما يحدث تحت الحد الأدنى من الحمل، وفقدان إشارة الأشعة المقطعية، وفقدان طاقة وحدة التحكم، ومرحلة فاشلة. تكشف أسئلة التشغيل هذه عن اختلافات مهمة ستفوتها مقارنة السعة المكونة من سطر واحد.
خاتمة
يعتمد الاختيار بين التعويض الثابت ولوحة بنك المكثف الأوتوماتيكية على كيفية تغير الطاقة التفاعلية بمرور الوقت. قد تدعم الأحمال المستقرة نهجًا ثابتًا بسيطًا؛ تحتاج الحافلات المتغيرة عادةً إلى تحكم مرحلي يمكنه إزالة kvar وإضافته.
قبل الطلب، تحقق من ملف تعريف الحمل وعامل الطاقة المستهدف والبيئة التوافقية وبنية الخطوة وترتيب الاستشعار. اتصل بشركة لانشان الكهربائية باستخدام الرسم التخطيطي أحادي الخط وبيانات المحولات ومعلومات الحمل المقاسة لمناقشة تكوين تعويض الطاقة التفاعلية GGJ لمشروعك.
الأسئلة الشائعة
ما هو الفرق الرئيسي بين بنك المكثف الثابت ولوحة APFC؟
يوفر البنك الثابت كفار محدد كلما كان متصلاً. تقوم لوحة APFC بتبديل مراحل المكثف وفقًا لحالة الطاقة التفاعلية أو عامل الطاقة المقاسة، مما يجعلها أكثر ملاءمة للحافلات ذات الأحمال المتغيرة.
هل يمكن للوحة بنك المكثف تصحيح التوافقيات؟
تقوم لوحة بنك المكثف التقليدية بتصحيح الطاقة التفاعلية ولكنها ليست مرشحًا توافقيًا تلقائيًا. في الأنظمة ذات الأحمال غير الخطية الكبيرة، قم بإجراء تقييم توافقي ورنين قبل تحديد ما إذا كانت المفاعلات أو طريقة تخفيف أخرى مطلوبة.
كيف أحسب المكثف المطلوب kvar؟
صيغة التخطيط الشائعة هي Qc = P × (tanTT1 - tanTT2)، باستخدام الطاقة الحقيقية وزوايا عامل الطاقة الأولية والمستهدفة. يجب التحقق من حجم البنك النهائي ومراحله مقابل ظروف تشغيل متعددة بدلاً من قيمة حمل ذروة واحدة.
هل يمكن لبنك المكثفات الكبير الحجم أن يسبب مشاكل؟
نعم. يمكن أن ينتج عن الكفار السعوي الزائد عامل طاقة رئيسي وتغييرات في الجهد وضغط مكثف غير ضروري. قم بمراجعة حالة الحد الأدنى للحمل وتأكد من أن اللوحة الأوتوماتيكية يمكنها فصل مراحل كافية عند انخفاض الطلب التفاعلي.
ما هي المعلومات التي يجب أن أرسلها لتحقيق مجلس وزراء تعويضات GGJ؟
توفير جهد النظام، وحجم المحول، ومخطط الخط الواحد، وملف تعريف الحمل، وعامل الطاقة الحالي والمستهدف، والمعلومات التوافقية، وبيانات الأخطاء وظروف التثبيت. قم بتضمين أي متطلبات مراقبة أو اتصالات حتى يمكن مراجعة التكوين المقترح كنظام كامل.
