في هذه الصفحة
لتحديد حجم الجهد المنخفض مجموعة مكثفات تصحيح معامل القدرة, ، احسب القدرة غير الفعالة اللازمة للانتقال من معامل القدرة المقاس إلى معامل القدرة المستهدف، ثم تحقق من تلك النتيجة مقابل الحد الأدنى للحمل، وطيف التوافقيات، ودورة التبديل، وتيار القصر الكهربائي المتاح، وحدود درجة حرارة اللوحة. ينتج عن الحساب متطلبات نظرية بوحدة kvar. ولا يحدد هذا الحساب بمفرده مجموعة مكثفات أو كونتاكتور أو مفاعل أو مصهر أو قاطع دائرة آمن.
الحساب الأساسي هو:
Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)حيث:
Qcهي القدرة غير الفعالة السعوية المطلوبة بوحدة kvar؛;Pهي القدرة الفعالة التمثيلية بوحدة kW؛;phi1هي زاوية الطور المقابلة لمعامل قدرة الإزاحة الحالي؛;phi2هي زاوية الطور المقابلة لمعامل قدرة الإزاحة المستهدف.
يجب أن يظل التصميم النهائي متأخراً قليلاً ضمن نطاق التشغيل المعلن ما لم تتطلب جهة المرافق أو دراسة النظام سلوكاً آخر. لا تستهدف معامل قدرة 1.00 تلقائياً، ولا تقم بتركيب بنك مكثفات قياسي في شبكة غنية بالتوافقيات دون التحقق من خطر الرنين.
ملخص القرار الهندسي
- احسب قيمة kvar المطلوبة من القدرة الفعالة المقاسة ومعامل قدرة الإزاحة عند ظروف التشغيل التمثيلية، وليس من الحمل المتصل وحده.
- تحقق من أوضاع التشغيل عند الحد الأدنى للحمل وأوضاع تشغيل المولد حتى لا تؤدي الخطوات الثابتة أو كبيرة الحجم إلى دفع المنشأة نحو معامل قدرة متقدم.
- قم بقياس ظروف التوافقيات قبل اختيار المكثفات القياسية، أو المفاعلات غير المضبوطة، أو المرشحات المضبوطة، أو تقنيات تخفيف التوافقيات النشطة؛ لا توجد نسبة مئوية عالمية لـ THD تحسم كل مشروع.
- نسق المكثفات، والمفاعلات، وأجهزة التبديل، وأجهزة الحماية، والموصلات، ومكونات التفريغ، والتهوية كمجموعة واحدة.
- تعامل مع الحساب كتحجيم أولي. يجب أن يستخدم التحقق النهائي بيانات تيار القصر الخاصة بالمشروع، وجداول تطبيقات الشركة المصنعة، ومتطلبات تجميع IEC المعمول بها.
مدخلات التصميم المطلوبة قبل التحجيم
يبدأ الاختيار الموثوق ببيانات التشغيل المقاسة، وليس فقط بقدرة المحول بـ kVA، أو القدرة الحصانية للمحركات المتصلة، أو أقل معامل قدرة تمت ملاحظته في فاتورة الكهرباء.
| الإدخال | Why it matters | الأدلة المفضلة |
|---|---|---|
| جهد النظام، والتردد، والأطوار، وترتيب التأريض | يحدد متطلبات توصيل المكثفات، والعزل، والتبديل، والحماية | المخطط أحادي الخط والقياس الموقعي |
| ملف تعريف القدرة الفعالة بـ kW | يحدد الحمل الحقيقي الذي يحتاج إلى تعويض | عداد الفترات أو تسجيل جودة الطاقة على مدار دورة تمثيلية |
| معامل قدرة الإزاحة الحالي | يُشغّل حساب الكيلوفار (kvar) للتردد الأساسي | عداد قادر على إظهار معامل قدرة الإزاحة، حيثما توفر |
| معامل القدرة الحقيقي وطيف التوافقيات | يكشف عن التشوه الذي قد لا تصححه المكثفات وحدها | محلل جودة الطاقة عند نقطة التوصيل المقصودة |
| الحد الأدنى، والحمل الطبيعي، والحد الأقصى للحمل | يمنع التعويض الزائد خلال فترات الحمل الخفيف | ملف تعريف الحمل المسجل، وليس قراءة لحظية واحدة |
| معامل القدرة المستهدف | يحدد هدف التصحيح | تعريفة المرافق، أو اتفاقية التوصيل، أو متطلبات المشروع |
| جرد الأحمال غير الخطية | يشير إلى خطر الرنين والتيار التوافقي | القدرات المقننة ونمط التشغيل لمحركات التردد المتغير (VFDs)، وأنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS)، والمقومات، وآلات اللحام، وشواحن المركبات الكهربائية، والأحمال المماثلة |
| القدرة المقننة للمحول ومعاوقته | يؤثر على قوة القصر الكهربائي ورنين الشبكة | لوحة بيانات المحول وبيانات الدراسة |
| تيار القصر الكهربائي المتاح | مطلوب لتنسيق أجهزة الحماية والتجميع | دراسة الأعطال أو قيمة التصميم المعتمدة |
| ظروف التركيب | تؤثر على التبريد، والخلوصات، وتصنيف الحاوية، وعمر المكونات | درجة الحرارة المحيطة، والارتفاع، والتهوية، والتلوث، وبيانات الحاوية |
إذا كان القارئ يحتاج فقط إلى المصطلحات ومبدأ التشغيل، فاستخدم الموجود المسمى الكامل لـ APFC ودليل التشغيل. تبدأ هذه الصفحة من حيث ينتهي ذلك التعريف: تحويل بيانات الموقع إلى مواصفات أولية للمجموعة.
معامل قدرة الإزاحة ليس دائماً هو معامل القدرة الحقيقي
بالنسبة لنظام جيبي تقريباً، يتم تمثيل معامل القدرة عادةً بـ cos phi, ، وهو جيب تمام زاوية الطور بين الجهد والتيار. في شبكة تغذي أحمالاً غير خطية، يضيف تشوه التيار تأثيراً آخر.
- معامل قدرة الإزاحة يصف علاقة الطور بين الجهد الأساسي والتيار الأساسي.
- معامل القدرة الحقيقي هو القدرة الفعالة مقسومة على القدرة الظاهرية باستخدام أشكال موجات RMS الكاملة.
يوفر مكثف التوازي قدرة غير فعالة عند التردد الأساسي ويمكنه تحسين معامل قدرة الإزاحة. وهو لا يلغي تيار التوافقيات الناتج عن المقوم، أو محرك التردد المتغير، أو نظام الطاقة غير المنقطعة (UPS)، أو مزود الطاقة ذو النمط المحول. وبالتالي، يمكن للموقع أن يظهر معامل قدرة إزاحة محسناً بينما يظل معامل القدرة الحقيقي محدوداً بسبب التشوه.
يغير هذا التمييز قرار التصميم. إذا كان انخفاض معامل القدرة ناتجاً بشكل رئيسي عن القدرة غير الفعالة الحثية، فقد تكون مجموعة المكثفات مناسبة. أما إذا كان التشوه مساهماً رئيسياً، فقد يتطلب المشروع أيضاً مفاعلات، أو مرشحاً مضبوطاً، أو مرشح توافقيات نشطاً، أو تغييرات في الأحمال غير الخطية. يجب أن يتبع الحل أشكال الموجات المقاسة ودراسة الشبكة بدلاً من الاعتماد على قيمة واحدة لإجمالي معامل القدرة (PF).
حساب قدرة مجموعة المكثفات المطلوبة بوحدة kvar
الخطوة 1: اختيار القدرة الفعالة التمثيلية
استخدم القدرة الفعالة المرتبطة بحالة التشغيل التي من المتوقع أن يخدمها نظام التصحيح. يمكن لمجموعة ثابتة متصلة بمحرك واحد محمل بشكل مستمر استخدام بيانات التشغيل المعلنة لهذا المحرك، مع مراعاة حدود الشركة المصنعة للمحرك. يجب أن تعتمد المجموعة المركزية الأوتوماتيكية عادةً على ملف تعريف الحمل الذي يتضمن فترات التشغيل الدنيا والعادية والذروة.
الخطوة 2: تحويل معامل القدرة إلى معاملات القدرة غير الفعالة
لكل معامل قدرة:
tan phi = sqrt(1 - PF^2) / PFثم احسب ما يلي:
Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)تم تلخيص الصيغة وحسابات اللوحة الإضافية أيضاً في VIOX الصيغ الكهربائية لتصميم لوحات الجهد المنخفض.
احسب قدرة بنك المكثفات بـ kvar باستخدام أداة VIOX
استخدم أداة VIOX لحساب وتصحيح معامل القدرة لإدخال القدرة الفعالة، ومعامل القدرة الحالي، ومعامل القدرة المستهدف، والجهد، وترتيب الأطوار. تقوم الأداة بحساب متطلبات التعويض الأولية ومقارنة القدرة الظاهرية وتيار الخط قبل وبعد التصحيح.
تقوم الحاسبة بنمذجة نقطة تشغيل متزنة واحدة باستخدام علاقة مثلث القدرة. لا تُعد نتيجة kvar الناتجة مواصفة نهائية للبنك لأنها لا تأخذ في الاعتبار تباين الأحمال، أو خطوات التبديل العملية، أو الرنين التوافقي، أو تفاوتات المكثفات، أو تنسيق أجهزة الحماية، أو ارتفاع درجة حرارة اللوحة. تابع الفحوصات أدناه قبل اختيار المعدات.
مثال عملي: 400 kW من 0.75 إلى 0.95 PF
افترض وجود حمل ثلاثي الأطوار متزن مع:
- القدرة الفعالة:
P = 400 kW; - معامل قدرة الإزاحة الحالي:
PF1 = 0.75 متأخر; - معامل قدرة الإزاحة المستهدف:
PF2 = 0.95 متأخر; - جهد النظام:
400 V بين الخطوط; - لم يتم بعد تحديد مدى الملاءمة للتوافقيات.
tan phi1 = sqrt(1 - 0.75^2) / 0.75 = 0.882
tan phi2 = sqrt(1 - 0.95^2) / 0.95 = 0.329
Qc = 400 x (0.882 - 0.329)
Qc = 221 kvar تقريباًوبالتالي فإن المتطلب النظري هو حوالي 221 kvar عند نقطة التشغيل المذكورة.
تتغير أيضاً القدرة الظاهرية وتيار الخط في المنبع:
| الحالة | القدرة الظاهرية | تيار الخط التقريبي عند 400 V |
|---|---|---|
| قبل التصحيح، معامل القدرة PF 0.75 | 400 / 0.75 = 533 kVA |
533,000 / (sqrt 3 x 400) = 770 A |
| بعد التصحيح، معامل القدرة PF 0.95 | 400 / 0.95 = 421 kVA |
421,000 / (sqrt 3 x 400) = 608 A |
ينطبق هذا الانخفاض في التيار قبل نقطة توصيل التعويض. وهو لا يقلل التيار داخل ملفات المحرك ولا يلغي الفقد داخل الحمل نفسه.
لا تقم بتحويل 221 kvar مباشرة إلى أمر شراء. يجب أن تتناسب بنك المكثفات الاسمي المختار وخطواته مع ملف تعريف الحمل، والقدرات القياسية المتاحة، وتفاوت الجهد، وتفاوت المكثف، والأحمال التوافقية، وتصميم المفاعل، وسلوك وحدة التحكم، وخطر حدوث معامل قدرة متقدم عند الحد الأدنى للحمل.
اختر بنية التصحيح
يحدد الموقع وطريقة التبديل أي جزء من النظام الكهربائي يستفيد من تخفيف التيار وكيفية استجابة بنك المكثفات عند تغير الحمل.
| الهندسة المعمارية | الأنسب لـ | حد التصميم الرئيسي |
|---|---|---|
| تصحيح فردي ثابت | حمل حثي واحد مستقر يعمل لفترات طويلة | يجب أن يكون متشابكاً مع الحمل وأن يظل ضمن قيمة kvar المسموح بها من قبل الشركة المصنعة للمعدات |
| تصحيح جماعي | عدة أحمال تبدأ وتتوقف معاً | يجب أن تكون حالة تشغيل المجموعة قابلة للتنبؤ |
| بنك مكثفات مركزي أوتوماتيكي متدرج | حمل منشأة متغير مع تركيبات تشغيل متعددة | يجب تنسيق وحدة التحكم، ومحول التيار CT، ودقة الخطوة، ومعدل التبديل، والتوافقيات، وسلوك الحمل الخفيف |
| تصحيح سريع باستخدام الثايرستور | الأحمال المتقلبة بسرعة حيث يكون تبديل الكونتاكتور بطيئاً جداً أو يسبب تآكلاً مفرطاً | يتطلب تصميماً حرارياً، وشبه موصل، وتوافقياً، وتصميم حماية خاصاً بالتطبيق |
غالباً ما يكون التصحيح المركزي الأوتوماتيكي عملياً لأنه يخدم كامل الحمل في اتجاه التيار ويجعل الصيانة في موقع واحد. وهو لا يزيل التيار التفاعلي من المغذيات الموجودة في اتجاه التيار بعد البنك. يمكن للتصحيح الفردي تخفيف الحمل عن المزيد من المغذيات ولكنه يتطلب تنسيقاً أوثق مع كل حمل.
تحقق من أوضاع تشغيل المولد والمحول
قد تكون مجموعة المكثفات المصممة للعمل مع الشبكة العامة غير مناسبة عند تحويل التغذية إلى مولد ذي قدرة قصر كهربائي أقل أو قدرة مختلفة على توليد القدرة غير الفعالة. حدد ما إذا كان يجب حظر المجموعة أو تقييدها أو التحكم فيها بشكل مختلف أثناء تشغيل المولد. قم أيضاً بتقييم المحولات ذات الحمل الخفيف: فالمجموعة المتصلة بشكل دائم يمكن أن تنتج قدرة غير فعالة متقدمة (leading) عند غياب الحمل الحثي الرئيسي.
اختر حجم الخطوة دون التسبب في معامل قدرة متقدم
بالنسبة للمجموعة الأوتوماتيكية، لا يمثل إجمالي الـ kvar سوى متغير تصميم واحد. تتحكم أصغر خطوة في دقة الضبط، بينما يتحكم تسلسل الخطوات في مدى دقة تتبع المجموعة للحمل.
استخدم ملف تعريف القدرة غير الفعالة المسجل للإجابة على أربعة أسئلة:
- ما هو أصغر تغيير متكرر في الـ kvar الحثي الذي يجب أن يؤدي إلى تفعيل خطوة؟
- ما هو أقل حمل ستبقى عنده المجموعة في حالة تمكين؟
- هل ستؤدي أصغر خطوة متصلة إلى إنشاء معامل قدرة متقدم عند الحد الأدنى للحمل؟
- ما مدى تكرار تبديل كل خطوة أثناء دورة الإنتاج العادية؟
يمكن تقسيم بنك مكثفات توضيحي بقدرة 225 kvar إلى خطوات متساوية أو غير متساوية، ولكن لا يمكن اختيار التسلسل الصحيح بناءً على إجمالي الـ kvar فقط. تعمل الخطوة الأولى الأصغر على تحسين الدقة ولكنها تضيف أجهزة تبديل، وحماية، وتمديدات، وحرارة، وتكلفة، ونقاط صيانة. يمكن لوحدة تحكم ذات استخدام دوراني للخطوات توزيع واجب التشغيل، ولكن يجب أن يتطابق برنامج التبديل الخاص بها مع تصنيفات الخطوات الفعلية.
يعد تأخير استجابة وحدة التحكم أمراً مهماً أيضاً. فقد يؤدي التأخير القصير إلى ملاحقة تغيرات الحمل السريعة وتسريع تآكل نقاط التلامس. بينما قد يؤدي التأخير الطويل إلى بقاء الحمل المتغير بسرعة دون تصحيح كافٍ. بالنسبة للأحمال التي تتغير بشكل أسرع مما يمكن لبنك يتم تبديله بواسطة كونتاكتور مواكبته، قم بتقييم نظام ثابت أو هجين بدلاً من مجرد تقليل تأخير وحدة التحكم.
التوافقيات يمكن أن تحول حساب الـ kvar الصحيح إلى بنك فاشل
تشكل محاثة الشبكة الأولية والسعة المضافة نظاماً رنينياً. إذا كان تردده الطبيعي يقع بالقرب من توافقي موجود في التركيب، فقد يتم تضخيم الجهد والتيار. قد تشمل العواقب تياراً زائداً في المكثف، أو احتراق المصهرات، أو تلف الكونتاكتور، أو ارتفاع درجة حرارة المفاعل، أو الفصل غير المبرر، أو تشوه الجهد المفرط.
توفر المواصفة IEC 61642 إرشادات للمرشحات ومكثفات التفرع في شبكات AC الصناعية المتأثرة بالتوافقيات. وبالمثل، يوضح الدليل الهندسي لشركة ABB أنه يمكن اختيار مفاعل توالي بحيث يتم ضبط تركيبة المكثف والمفاعل تحت أدنى توافقي مؤثر، مما يقلل من خطر الرنين مع الشبكة.
لا تستخدم حد قطع عالمي واحد للـ THD
إن عبارة مثل “استخدم مفاعلات فوق 5% THD” ليست قاعدة اختيار كاملة. يعتمد الخطر على:
- مقادير التوافقيات الفردية وعلاقات الطور الخاصة بها؛;
- قوة القصر الكهربائي للنظام ومعاوقة المحول؛;
- قدرة بنك المكثفات بـ kvar وعدد الخطوات المتصلة؛;
- موقع الأحمال غير الخطية والبنك؛;
- التغيرات في طوبولوجيا الشبكة وتشغيل المولد؛;
- الفلاتر والكابلات والمكثفات الأخرى الموجودة.
قم بقياس طيف التوافقيات عند نقطة التوصيل المقترحة في ظل حالات تشغيل تمثيلية. يمكن لجهاز قياس التيار (clamp meter) من نوع true-RMS تحديد تيار المكثف غير الطبيعي، ولكن يلزم وجود محلل جودة الطاقة ودراسة للنظام لتحديد رتبة التوافقيات، ومخاطر الرنين، وتصميم تخفيف يمكن الدفاع عنه.
اختر الاستجابة التوافقية، وليس فقط جهد المكثف
| حالة الشبكة | توجيه أولي | التحقق مطلوب |
|---|---|---|
| أحمال خطية في الغالب، تشوه مقاس منخفض، لم يتم تحديد مخاوف تتعلق بالرنين | قد تكون مجموعة المكثفات القياسية مناسبة | تأكيد تصنيفات المكثف، والتبديل، والحماية، والتجميع |
| حمل غير خطي مادي ومخاطر الرنين | مجموعة مكثف-مفاعل مضبوطة (Detuned) | دراسة طيف التوافقيات، والضبط، وإجهاد جهد المكثف، والتصنيف الحراري للمفاعل، والطوبولوجيا |
| تتطلب رتبة توافقية واحدة أو أكثر امتصاصاً مقصوداً | مرشح سلبي مضبوط | دراسة مرشح خاصة بكل حالة تتضمن تفاوتات المكونات وتغيرات الشبكة |
| طيف توافقي واسع أو متغير حيث تكون تعويض القدرة غير الفعالة والتحكم في التشوه احتياجات منفصلة | قد يكون الحل النشط أو الهجين مناسباً | دراسة جودة الطاقة، والمتطلبات الديناميكية، وتوافق المعدات |
A المفاعل غير المضبوط ليس مرشحاً توافقياً بشكل تلقائي. غرضه الأساسي في بنك تصحيح معامل القدرة (PFC) هو عادةً إزاحة رنين التوالي إلى ما دون أدنى رتبة توافقية مؤثرة والحد من التضخيم. تم تصميم المرشح السلبي المضبوط عمداً لتوفير معاوقة منخفضة حول رتبة توافقية مختارة. يجب عدم تحديد هذه الوظائف كبدائل لبعضها البعض.
تؤدي إضافة مفاعل أيضاً إلى رفع جهد التردد الأساسي عبر المكثف. لذلك، يجب تنسيق الجهد المقنن للمكثف مع ضبط المفاعل، وجهد النظام، والتفاوتات المسموح بها، وظروف التوافقيات. قد يكون اختيار مكثف بناءً على جهد الناقل الاسمي فقط غير كافٍ في بنك المكثفات المزود بمرشح غير مضبوط (detuned bank).
تنسيق لوحة تصحيح معامل القدرة (PFC) بالكامل
تيار المكثف الاسمي لبنك ثلاثي الأطوار متوازن هو:
Ic = 1000 x Qc / (sqrt 3 x U)بالنسبة لمثال 225 kvar و 400 V:
Ic = 1000 x 225 / (sqrt 3 x 400)
Ic = 325 A تقريباًهذا هو تيار التردد الأساسي الاسمي، وليس تصنيفاً لقاطع الدائرة، أو المصهر، أو الكونتاكتور، أو الكابل، أو قضيب التوزيع. يجب أن تأخذ تصنيفات المكونات في الاعتبار تفاوتات المكثف المطبقة، وتغير الجهد، والتيار التوافقي، وعابرات التبديل، والظروف المحيطة، والتجميع، وتصميم التجميع الذي تم اختباره أو التحقق منه.
المكثفات والمفاعلات
حدد معيار المكثف، والجهد المقنن، والقدرة المقننة بـ kvar عند جهد التشغيل الفعلي، والتردد، والتفاوت المسموح، وأقصى تيار مسموح به، وترتيب التفريغ، وفئة درجة الحرارة، وآلية الأمان عند نهاية العمر الافتراضي. بالنسبة لمجموعة المكثفات المزودة بملفات خنق (detuned bank)، حدد تركيبة المكثف والمفاعل المتوافقة، وبيانات الضبط، وفقد المفاعل، والفئة الحرارية، والحماية من الحرارة، والتهوية المطلوبة.
أجهزة التبديل
يؤدي تنشيط المكثف إلى حدوث تيار اندفاع عابر عالي التردد. قد لا يكون الكونتاكتور للأغراض العامة الذي يتم اختياره بناءً على أمبير الحالة المستقرة فقط مناسباً. حدد كونتاكتور مخصصاً للمكثفات أو جهاز تبديل آخر يتمتع بقدرة معلنة على تبديل المكثفات، وتحكم مناسب في تيار الاندفاع، وتنسيق مع جهاز الحماية من القصر الكهربائي. ترتبط فئة استخدام الكونتاكتور AC-6b وفقاً لمعيار IEC بتبديل بنك المكثفات؛ دليل VIOX دليل فئة استخدام الكونتاكتور يوضح سبب أهمية فئة الاستخدام.
عندما يتطلب الحمل تبديلاً سريعاً، تحقق مما إذا كان التبديل باستخدام الثايرستور مبرراً. يغير التبديل بأشباه الموصلات التصميم الحراري وتصميم العزل والأعطال والتحكم؛ فهو ليس مجرد بديل أسرع للكونتاكتور.
الحماية من القصر الكهربائي والحمل الزائد
يجب أن يتعامل نظام الحماية مع تيار العطل المتاح والسلوك المستمر والعابر لبنك المكثفات. تأكد من:
- تيار القصر الكهربائي المتوقع عند نقطة توصيل بنك المكثفات؛;
- قدرة الفصل والوصل لجهاز الحماية؛;
- السعة الحرارية للموصلات وقضبان التوزيع؛;
- تيار RMS للمكثف والمفاعل تحت طيف التوافقيات المعلن؛;
- تيار البدء عند التوصيل دون حدوث تشغيل مزعج؛;
- التنسيق مع كل مرحلة وجهاز البنك الرئيسي؛;
- متطلبات العزل والصيانة الآمنة؛;
- جداول التنسيق الخاصة بالشركة المصنعة أو أدلة التجميع المعتمدة.
لا تقم بتطبيق معامل ضرب عام لقاطع الدائرة أو المصهر دون التحقق من المكثف المختار، والمفاعل، وجهاز التبديل، ومنحنى جهاز الحماية، والمعيار المعمول به. توفر VIOX موارد منتجات منفصلة لـ مركبات MCCBs و منصهرات الجهد المنخفض, ، ولكن يجب أن يأتي التصنيف النهائي من التركيبة الهندسية بدلاً من نسبة عامة من مدونة.
تفريغ الطاقة والتحكم في الطاقة المخزنة
يمكن للمكثفات الاحتفاظ بجهد خطير بعد الفصل. حدد أجهزة التفريغ وتحقق من أداء الجهد المتبقي وزمن التفريغ المعلن المطلوب بموجب المعيار المعمول به والمشروع. يجب أن يمنع التصميم أيضاً إعادة التوصيل قبل انخفاض الجهد المتبقي إلى المستوى المسموح به. تأخير وحدة التحكم ليس بديلاً عن ترتيب تفريغ تم التحقق منه.
ترتيب وحدة التحكم ومحول التيار (CT)
تحتاج وحدة التحكم التلقائية إلى معلومات الجهد والتيار التي تمثل كلاً من الحمل وتأثير بنك المكثفات. في الترتيب المركزي الشائع، يتم تركيب محول التيار في المنبع قبل نقطة توصيل الحمل والبنك بحيث ترى وحدة التحكم تبادل القدرة غير الفعالة الصافي مع المصدر. يجب أن يتبع الموقع الدقيق، وتعيين الطور، والنسبة، والقطبية، ومرجع طور وحدة التحكم مخطط الشركة المصنعة.
يمكن أن تؤدي قطبية محول التيار أو ارتباط الطور غير الصحيح إلى قيام وحدة التحكم بإضافة سعة عندما يجب عليها إزالتها. راجع مبادئ القياس في محولات التيار مقابل محولات الجهد وتحقق من شاشة وحدة التحكم مقابل حالة حمل معروفة أثناء التشغيل.
تصميم الهيكل والحماية الحرارية
تساهم المكثفات، والمفاعلات، والكونتاكتورات، وأجهزة الحماية، والموصلات، وقضبان التوزيع في توليد الحرارة. قد تتطلب المفاعلات تدفق هواء مخصصاً أو فصلاً مادياً عن المكثفات الحساسة لدرجة الحرارة. يجب أن يتحقق تصميم اللوحة مما يلي:
- درجة الحرارة المحيطة والارتفاع عن سطح البحر؛;
- ارتفاع درجة الحرارة الداخلية ومسار التهوية؛;
- المسافات بين المكونات وقواعد التوجيه الخاصة بالشركة المصنعة؛;
- سعة التيار لقضبان التوزيع والموصلات؛;
- خلوص العزل ومسافات الزحف؛;
- درجة حماية الهيكل من العوامل الخارجية وظروف التلوث؛;
- ترموستات المفاعل، وترموستات الكابينة، والتحكم في المروحة، واستراتيجية الإنذار حيثما استُخدمت؛;
- الوصول للفحص، والتحقق من التفريغ الآمن، والاستبدال.
خريطة المعايير لمواصفة موجهة نحو IEC
| قياسي | النطاق ذو الصلة في هذا التصميم |
|---|---|
| IEC 61921 | بنوك مكثفات التحويل AC ذات الجهد المنخفض لتحسين معامل القدرة، بما في ذلك البنوك المزودة بمعدات تحويل وتحكم مدمجة |
| IEC 60831-1 | وحدات وبنوك مكثفات التحويل ذاتية الإصلاح لأنظمة AC حتى 1,000 V شاملة؛ الأداء، والتصنيف، والسلامة، والتركيب، والتشغيل |
| IEC 61642 | تطبيق المرشحات السلبية ومكثفات التوازي في شبكات AC الصناعية المتأثرة بالتوافقيات |
| IEC 61439-1 والجزء الخاص بالتجميع المعمول به | التحقق من تجميع مفاتيح التبديل ومعدات التحكم ذات الجهد المنخفض بالكامل حيثما ينطبق ذلك |
| سلسلة معايير IEC 60947 | أجهزة التبديل والتحكم والعزل والحماية ذات الصلة وفقاً لنطاق منتجاتها |
إن وجود مرجع IEC على أحد المكونات لا يجعل اللوحة المكتملة متوافقة. يجب على الشركة المصنعة للتجميع التحقق من التصميم الكامل بموجب معيار التجميع المعمول به وظروف التشغيل المعلنة. قد تضيف قواعد المرافق الإقليمية، وأكواد التركيب الوطنية، ومواصفات المشروع متطلبات إضافية.
تسلسل التشغيل التجريبي
يجب أن يثبت التشغيل التجريبي سلسلة القياس، ومنطق التبديل، والاستجابة الكهربائية، والسلوك الحراري بدلاً من مجرد إظهار أن جميع الخطوات يمكن أن تغلق.
- اعزل اللوحة، وتحقق من غياب الجهد، وتأكد من تفريغ جميع المكثفات قبل الفحص.
- تحقق من تصنيفات المكونات، وأحجام الموصلات، وسجلات عزم الدوران، والتأريض، والخلوص، ومطابقة المفاعل مع المكثف، وتنسيق أجهزة الحماية.
- تحقق من مراجع جهد وحدة التحكم، ونسبة محول التيار CT، وقطبية محول التيار CT، وتعيين الأطوار، والتعشيق الميكانيكي للمولد أو الأجهزة الخارجية.
- قم بتغذية دائرة التحكم بالطاقة وتأكد من الإنذارات ومدخلات درجة الحرارة قبل السماح بالتبديل التلقائي للخطوات.
- قم بتبديل كل خطوة على حدة وتأكد من التغير المتوقع في تيارات الأطوار، وkvar، واتجاه معامل القدرة، ومؤشر وحدة التحكم.
- تحقق من عدم تسبب أي خطوة في معامل قدرة سعوي (متقدم) عند الحد الأدنى المعلن لحمل التشغيل.
- سجل تيارات المكثف والمفاعل باستخدام أجهزة قياس القيمة الفعالة الحقيقية (true-RMS) وقارنها بالتصنيفات المعلنة ودراسة التصميم.
- قم بقياس توافقيات الجهد والتيار مع تشغيل أحمال غير خطية تمثيلية.
- تحقق من تردد التبديل، ودوران الخطوات، وتأخير التفريغ/إعادة التوصيل، والتهوية، وإنذارات درجات الحرارة غير الطبيعية.
- قم بإجراء مراجعة حرارية تحت الحمل بعد وصول النظام إلى ظروف التشغيل المستقرة، واحتفظ بالنتائج الأساسية لأغراض الصيانة.
أي تيار زائد غير مبرر، أو تشغيل سريع للمصهر، أو طنين في الكونتاكتور، أو ضوضاء غير طبيعية في المفاعل، أو ارتفاع في درجة الحرارة، أو زيادة في تشوه الجهد يتطلب التحقيق قبل استمرار التشغيل التلقائي.
قائمة التحقق لطلب عرض أسعار (RFQ) بنك المكثفات
زود المورد أو مصنع اللوحات بالمعلومات التالية:
- جهد النظام، والتردد، والأطوار، وترتيب التأريض، ونقطة التوصيل؛;
- الحد الأدنى، والطبيعي، والأقصى لملف تعريف الحمل بـ kW/kvar؛;
- معامل القدرة الحالي والمستهدف، سواء معامل الإزاحة أو معامل القدرة الحقيقي؛;
- طيف التوافقيات ونقطة القياس؛;
- جرد الأحمال غير الخطية وجدول التشغيل؛;
- قدرة المحول بـ kVA، والمعاوقة، وأنماط تشغيل المولد؛;
- تيار القصر الكهربائي المتاح وتصنيف القصر الكهربائي المطلوب للتجميعة؛;
- قيمة التعويض المحسوبة بـ kvar والمعمارية المفضلة (ثابتة/تلقائية/سريعة)؛;
- دقة الخطوة المطلوبة وتردد التبديل المتوقع؛;
- قرار التصميم: قياسي، أو غير مضبوط، أو مرشح مضبوط، أو نشط، أو هجين؛;
- تصنيفات المكثف والمفاعل، وبيانات الضبط، والحماية الحرارية؛;
- أداء جهاز التبديل وأدلة التنسيق ضد القصر الكهربائي؛;
- متطلبات الحماية عند الدخل والخطوات، والعزل، والتفريغ؛;
- وظائف وحدة التحكم، وتفاصيل محولات التيار CT، والاتصالات، والإنذارات، والتعشيقات؛;
- تصنيف IP للحاوية، ودرجة الحرارة المحيطة، والارتفاع، والتهوية، ومدخل الكابلات، والمساحة المتاحة؛;
- معايير IEC المطبقة، والقواعد الوطنية، والوثائق، والتحقق الروتيني، وسجلات التشغيل التجريبي.
لدعم الاختيار، يرجى تزويد VIOX بجهد النظام، وملف تعريف الحمل المقاس، ومعامل القدرة PF الحالي والمستهدف، وتقرير التوافقيات، وبيانات المحولات، ومستوى الأعطال، ومتطلبات الخطوات، وظروف الحاوية. هذه المدخلات ضرورية قبل تنسيق الكونتاكتورات، وحماية الدوائر، ومكونات التوزيع، وأجهزة اللوحة.
الأسئلة المتداولة
هل يجب تحديد حجم بنك المكثفات لتحقيق معامل قدرة يبلغ 1.00؟
ليس افتراضياً. يمكن أن يؤدي تباين الحمل والقياس إلى تحويل الهدف الموحد إلى معامل قدرة متقدم أثناء التشغيل الخفيف. استخدم هدف المرفق أو المشروع وحافظ على هامش تأخير مناسب ما لم تحدد دراسة النظام خلاف ذلك.
هل يمكن للمكثفات تصحيح معامل القدرة التوافقي؟
تعمل المكثفات على تصحيح القدرة غير الفعالة للتردد الأساسي. وهي لا تلغي التيار التوافقي الناتج عن الأحمال غير الخطية. ولذلك، قد يظل معامل القدرة الحقيقي أقل من معامل قدرة الإزاحة بعد التصحيح.
متى تكون بنك المكثفات الأوتوماتيكي أفضل من البنك الثابت؟
يكون البنك المتدرج الأوتوماتيكي أكثر ملاءمة بشكل عام عندما تتغير القدرة غير الفعالة (kvar) الحثية بشكل جوهري خلال دورة التشغيل. بينما يكون البنك الثابت مناسباً فقط عندما يكون الحمل المعوض وحالة تشغيله مستقرين بما فيه الكفاية، ولا يمكن بقاء البنك متصلاً بدون ذلك الحمل.
هل يزيل المفاعل غير المضبوط (detuned reactor) التوافقيات؟
ليس بالضرورة. في بنك تصحيح معامل القدرة (PFC)، يُستخدم المفاعل غير المضبوط عادةً لنقل رنين المكثف والمفاعل إلى ما دون أدنى تردد توافقي مؤثر ولتقليل خطر التضخيم. أما المرشح السلبي المضبوط (tuned passive filter) فيتم تصميمه عمداً حول رتبة توافقية مختارة.
أين يجب تركيب محول التيار (CT) الخاص بوحدة التحكم في تصحيح معامل القدرة الأوتوماتيكي (APFC)؟
يجب أن يسمح موقعه لوحدة التحكم بقياس الحمل الصافي وتأثير بنك المكثفات. في الترتيب المركزي الشائع، يعني ذلك وضعه قبل كل من الحمل والبنك، ولكن يجب أن يتبع الطور والقطبية والتوصيلات بدقة مخطط الشركة المصنعة لوحدة التحكم.
المصادر والمعايير
- IEC 61921:2017 – مكثفات القدرة: بنوك تحسين معامل القدرة ذات الجهد المنخفض
- IEC 60831-1:2014 – مكثفات القدرة التفرعية ذاتية الإصلاح حتى 1,000 V
- IEC 61642:1997 – شبكات التيار المتردد AC الصناعية المتأثرة بالتوافقيات
- ABB – تحسين معامل القدرة وترشيح التوافقيات في المحطات الكهربائية
- Eaton – تحسين معامل القدرة: دليل لمهندس المحطة
- Schneider Electric – دليل تصميم وإنتاج لوحات تحسين معامل القدرة ذات الجهد المنخفض LV