تعويض مركزي أم موزع؟ كيفية وضع AHF و SVG في المنشآت ذات المحولات المتعددة

تركيب مرشح التوافقيات النشط (AHF) أو مولد القدرة غير الفعالة الساكن (SVG) ليس مجرد مسألة اختيار التصنيف الصحيح للتيار أو الكيلوفولت أمبير غير الفعال (kVAr). ففي المصانع ومراكز البيانات والمباني التجارية ومشاريع البنية التحتية التي تحتوي على محولات متعددة أو أقسام ناقل (bus sections)، يمكن أن يؤثر موقع المعدات بشكل مباشر على أداء التعويض.

هل يجب تركيب وحدة AHF أو SVG كبيرة واحدة عند ناقل الجهد المنخفض الرئيسي، أم يجب وضع عدة وحدات أصغر بالقرب من الأحمال الفردية؟ تعتمد الإجابة الصحيحة على الطوبولوجيا الكهربائية وتوزيع الأحمال وأهداف المشروع.

فهم الوظائف المختلفة

يقوم جهاز AHF بقياس تيار التوافقيات ويحقن تياراً مساوياً في الطور المعاكس لتقليل التشوه التوافقي. ويُستخدم بشكل أساسي للأحمال غير الخطية مثل محركات التردد المتغير (VFDs)، وأنظمة UPS، والمقومات، وآلات اللحام، ومصادر الطاقة التبديلية.

يقوم جهاز SVG بتزويد أو امتصاص التيار غير الفعال ديناميكياً لتحسين معامل القدرة وتعويض الأحمال الحثية أو السعوية. يتم توصيل كلا الجهازين على التوازي مع النظام الكهربائي ويعتمدان على إشارات محولات التيار (CT) للتحكم في الوقت الفعلي.

بالنسبة لأي من المنتجين، يجب أن تمثل نقطة القياس بدقة الأحمال التي تتطلب تعويضاً. فقد يوفر المنتج المناسب المثبت في الموقع الخطأ نتائج محدودة أو يعمل بشكل غير صحيح.

متى يكون التعويض المركزي هو الأفضل

يعني التعويض المركزي تركيب جهاز AHF أو SVG عند لوحة التوزيع الرئيسية، وعادة ما يكون ذلك بالقرب من دخل المحول أو نقطة التوصيل المشتركة.

يمكن أن يكون هذا الترتيب فعالاً عندما تكون معظم الأحمال المسببة للمشاكل متصلة بنفس الناقل وتظل الطوبولوجيا الكهربائية مستقرة. يمكن لنظام مركزي واحد مراقبة الحمل الإجمالي، وتحسين معامل القدرة العام، وتقليل تيار التوافقيات المتدفق عائداً نحو المحول وإمدادات الطاقة.

كما يقلل التركيب المركزي من عدد لوحات التعويض وواجهات الاتصال ونقاط الصيانة. وغالباً ما يكون مناسباً عندما يكون هدف المشروع هو تلبية متطلبات جودة الطاقة عند نقطة الدخل الرئيسية.

ومع ذلك، سيظل تيار التوافقيات يتدفق عبر الكابلات ولوحات التوزيع الموجودة في اتجاه التيار قبل الوصول إلى جهاز AHF المركزي. وإذا كان خط إنتاج معين يولد توافقيات شديدة، فقد تستمر تلك المكونات الموجودة في اتجاه التيار في التعرض لحرارة إضافية وإجهاد كهربائي.

متى يكون التعويض الموزع أكثر ملاءمة

يضع التعويض الموزع وحدات AHF أو SVG أصغر بالقرب من مصادر الاضطراب الرئيسية. على سبيل المثال، يمكن تركيب جهاز AHF بجانب مجموعة من محركات التردد المتغير (VFDs) عالية القدرة، بينما يمكن لجهاز SVG خدمة حمل محرك أو لحام سريع التغير.

يمنع هذا النهج تيار التوافقيات أو التيار غير الفعال من الدوران عبر جزء أكبر من شبكة التوزيع. كما يسمح بتحديد حجم كل نظام وفقاً للخصائص الفعلية لحمله المحلي.

يعد التعويض الموزع مفيداً بشكل خاص عندما تكون الأحمال مفصولة عبر ورش عمل أو طوابق أو مناطق محولات مختلفة. وإذا تم إيقاف تشغيل قسم واحد، يمكن لمعدات التعويض في الأقسام الأخرى الاستمرار في العمل بشكل مستقل.

تتمثل العيوب الرئيسية في الحاجة إلى مساحة تركيب أكبر، وأجهزة حماية إضافية، ونقاط صيانة متعددة.

اعتبارات خاصة للمحولات المتعددة

تتطلب المنشأة التي تحتوي على محولين وموصل ناقل (bus coupler) تحليلاً دقيقاً. فعندما يكون الموصل مفتوحاً، يعمل كل محول وقسم ناقل عادةً كنظام كهربائي مستقل. وبالتالي، يحتاج كل قسم إلى استراتيجية القياس والتعويض الخاصة به.

عندما يكون الموصل مغلقاً، قد يتغير مسار التيار. يجب ألا يتلقى جهاز AHF أو SVG إشارات CT غير مكتملة أو مكررة أو متضاربة. يجب التحقق من موضع CT، والقطبية، وتسلسل الطور، والعلاقة بين CT ونقطة توصيل التعويض.

قد تتطلب المنشآت التي تستخدم مفاتيح التحويل التلقائي أو التي تغير تكوينات الناقل بشكل متكرر أيضاً تعشيق التحكم أو أوضاع تشغيل مختلفة. يجب مراجعة كل حالة تبديل عادية وطارئة قبل التركيب.

الاستراتيجية المشتركة غالباً ما تكون هي الحل الأفضل

تستفيد العديد من المنشآت من مزيج من التعويض المركزي والموزع. يمكن لجهاز AHF فرعي التحكم في التوافقيات بالقرب من حمل غير خطي رئيسي، بينما يدير جهاز SVG مركزي معامل القدرة العام للمنشأة. يجمع هذا النهج بين الحماية المحلية وتحسين جودة الطاقة على مستوى المصنع بالكامل.

قبل اختيار الترتيب النهائي، يجب على المهندسين مراجعة الرسم أحادي الخط، ومنطق التبديل، وطيف التوافقيات، وTHDi، وTHDv، ومعامل القدرة، والقدرة غير الفعالة، وعدم توازن الطور، وأقصى تيار تشغيل في ظل ظروف الإنتاج المختلفة.

توفر شركة YT Electric حلول AHF وSVG معيارية لأنظمة جودة الطاقة المركزية والموزعة والهجينة. ومن خلال تحليل الطوبولوجيا الكهربائية الفعلية بدلاً من الاعتماد فقط على سعة المحول، يمكن تطوير حل تعويض أكثر دقة وموثوقية وقابلية للتوسع لكل مشروع.