تحليل تركيب مرشح التوافقيات النشط في جانب الطاقة وجانب الحمل

الاختيار بين تثبيت مرشح التوافقيات النشط (AHF) على جانب الطاقة (عند نقطة الاقتران المشتركة - PCC) مقابل جانب الحمل (عند مصدر التوافقيات) هو قرار تصميمي حاسم له آثار تقنية ومالية كبيرة.

فيما يلي تحليل مفصل لمقارنة استراتيجيات التثبيت.

الملخص التنفيذي

• التثبيت على جانب الحمل (التعويض المحلي): يستهدف أحمالًا غير خطية محددة ومعقدة. يشبه علاج مرض في العضو المصاب. يتميز بفعاليته العالية في الحمل المحمي، ويمنع انتشار التوافقيات، وغالبًا ما يكون الحل الأكثر فعالية.

• التثبيت من جانب الطاقة (التعويض العالمي): يعالج النظام الكهربائي بأكمله عند نقطة دخوله. إنه بمثابة تنقية دم الجسم بأكمله. يحمي إمدادات المرافق والمعدات السابقة، ويُبسط إدارة التوافقيات غير المعروفة المتعددة، ولكنه قد يكون أقل كفاءة وأكثر تكلفة.

1. التثبيت على جانب الحمل (عند مصدر التوافقيات)

يتضمن هذا تثبيت برنامج مخصص مؤسسة الرعاية الصحية الأولية مباشرة عند محطات أو على نفس فرع التوزيع مثل حمل غير خطي محدد (على سبيل المثال، محرك تردد متغير كبير، أو نظام UPS، أو نظام SMPS).

الأحمال النموذجية: محركات التردد المتغير الكبيرة (VFDs)، وأجهزة الكمبيوتر الصناعية، والخوادم عالية الطاقة، وأنظمة UPS الكبيرة، والمقومات.

المزايا:

1. كفاءة عالية وتعويضات مستهدفة: ال مؤسسة الرعاية الصحية الأولية يعوّض التوافقيات عند مصدرها. هذا يمنع انتشار التوافقيات إلى نظام التوزيع الرئيسي، مما يقلل الخسائر (I²R) وتشوهات الجهد في جميع أنحاء الأسلاك.

2. يمنع تفاعل النظام: من خلال احتواء التوافقيات عند المصدر، فإنه يزيل خطر الرنين التوافقي بين الحمل ومقاومة النظام، والذي يمكن أن يسبب أعطال كارثية.

3. الأمثل لأحمال المشاكل الفردية: مثالي عندما تكون قطعة أو قطعتان كبيرتان من المعدات مسؤولة عن غالبية التشوه التوافقي.

4. تصنيف AHF الأصغر: نظرًا لأنه يعوض فقط عن الحمل المحدد الذي يتصل به، فإن الحجم الأصغر والأقل تكلفة مؤسسة الرعاية الصحية الأولية يمكن استخدامها في كثير من الأحيان.

5. يُبسط توسيع النظام: هل تريد إضافة حمل غير خطي جديد؟ ببساطة، أضف حملًا مخصصًا آخر مؤسسة الرعاية الصحية الأولية إلى دائرتها. ليست هناك حاجة لتغيير حجم الدائرة المركزية مؤسسة الرعاية الصحية الأولية .

العيوب:

1. تكلفة أولية أعلى للأحمال المتعددة: إذا كان لديك العشرات من الأحمال غير الخطية الصغيرة الموزعة (على سبيل المثال، مكتب مليء بأجهزة الكمبيوتر)، فإن تثبيت مؤسسة الرعاية الصحية الأولية فكل واحد منهما غير عملي ومكلف.

2. تعقيد التثبيت: يتطلب تشغيل الكابلات وإيجاد مساحة بالقرب من كل حمولة كبيرة، وهو ما قد يشكل تحديًا في منشأة مزدحمة.

3. النفقات الإدارية: عديد مؤسسة الرعاية الصحية الأولية يعني وجود وحدات متعددة للمراقبة والصيانة.

2. التركيب من جانب الطاقة (عند نقطة الوصلة المشتركة - PCC)

يتضمن ذلك تثبيت جهاز واحد أكبر مؤسسة الرعاية الصحية الأولية عند مدخل الخدمة الرئيسي الوارد أو لوحة توزيع رئيسية تغذي أحمال متعددة.

السيناريوهات النموذجية: المباني ذات الأحمال غير الخطية الموزعة المتعددة (على سبيل المثال، مراكز البيانات، والمستشفيات، وأبراج المكاتب)، والمصانع الصناعية ذات محركات الأقراص ذات التردد المتغير الصغيرة العديدة، أو عندما يكون من الصعب عزل المصدر الدقيق للتوافقيات.

المزايا:

1. الحماية على مستوى النظام: وحدة واحدة تعوّض التيار التوافقي المُجمّع من جميع الأحمال اللاحقة. تضمن هذه الوحدة لشركة المرافق رؤية موجة جيبية نقية، مما يُجنّبها أي عوائق، ويحمي المحولات والمولدات اللاحقة.

2. الإدارة والمراقبة المركزية: الجميع التخفيف التوافقي يتم التعامل معها في مكان واحد، مما يجعل مراقبة الأداء وإجراء الصيانة أسهل.

3. تأمين المستقبل: المركزي مؤسسة الرعاية الصحية الأولية يمكن التعامل مع الأحمال التوافقية الجديدة المضافة إلى النظام، بشرط عدم تجاوز سعته الإجمالية.

4. مثالي للأحمال الموزعة: الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة عندما يتم إنشاء التوافقيات بواسطة العديد من الأحمال الصغيرة المتناثرة.

العيوب:

1. إمكانية انخفاض الكفاءة الإجمالية: لا تزال التوافقيات من الأحمال الفردية تنتقل عبر جميع أسلاك الدائرة الفرعية، مما يتسبب في خسائر وتسخين قبل تصفيتها في اللوحة الرئيسية. مؤسسة الرعاية الصحية الأولية يجب على الجسم أن يعمل بجهد أكبر لإلغاء التشوه المركب.

2. مطلوب AHF أكبر وأكثر تكلفة: يجب أن يكون حجم الوحدة مناسبًا إجمالي الممكن التيار التوافقي لجميع الأحمال، والذي غالبًا ما يكون أكبر من مجموع التيارات على جانب الحمل الفردي مؤسسة الرعاية الصحية الأولية سيكون كذلك.

3. خطر الرنين الداخلي: في حين أن مؤسسة الرعاية الصحية الأولية يمنع الرنين مع شبكة المرافق، حيث لا تزال التيارات التوافقية من الأحمال المختلفة قادرة على التفاعل مع بعضها البعض ومع معاوقة النظام ضمن شبكة المنشأة .

4. نقطة فشل واحدة: إذا كان المركزي مؤسسة الرعاية الصحية الأولية في حالة الفشل، يفقد النظام بأكمله الحماية التوافقية.

جدول التحليل المقارن

النهج الهجين: أفضل ما في العالمين

في العديد من المرافق الحديثة والمعقدة، يعد النهج الهجين هو الحل الأمثل من الناحية الفنية والاقتصادية.

الاستراتيجية:

• ثَبَّتَ وحدات AHF مركزية كبيرة في لوحات التوزيع الرئيسية للتعامل مع الجزء الأكبر من التوافقيات الخلفية من عدد لا يحصى من الأحمال الصغيرة وتوفير الحماية الأساسية للنظام بأكمله.

• ثَبَّتَ وحدات AHF مخصصة على جانب الحمل للمولدات التوافقية الكبيرة والمحددة (على سبيل المثال، محطة تبريد كبيرة مزودة بمحركات تردد متغير، أو نظام UPS كبير، أو فرن قوس كهربائي). هذا النظام يحتوي على تياراتها التوافقية الكبيرة محليًا.

فوائد:

• يعمل على تعظيم كفاءة النظام بشكل عام.

• يقلل من التصنيف المطلوب للمركزي مؤسسة الرعاية الصحية الأولية .

• يوفر تخفيفًا قويًا للتوافقيات الدفاعية العميقة.

عوامل القرار الرئيسية

إن الاختيار ليس مجرد "أ أو ب" بل هو قرار استراتيجي يعتمد على المشهد الكهربائي الخاص بك.

يختار التثبيت على جانب التحميل متى:

• أ حمولة واحدة أو عدد قليل من الأحمال الكبيرة هي المصادر التوافقية السائدة.

• انت بحاجة الى منع انتشار التوافقيات وتعظيم كفاءة الطاقة.

• الأحمال حرجة وتتطلب حماية مخصصة.

يختار التثبيت من جانب الطاقة متى:

• يتم إنشاء التوافقيات بواسطة العديد من الأحمال الصغيرة الموزعة .

• هدفك الأساسي هو حماية إمدادات المرافق وتجنب العقوبات.

• انت تريد إدارة مركزية وبسيطة .

ابدأ دائمًا بإجراء تدقيق احترافي لجودة الطاقة. يعد قياس الطيف التوافقي وتحديد المصادر المحددة وفهم معاوقة النظام خطوات أساسية قبل اتخاذ القرار بشأن استراتيجية تركيب AHF المثلى.