تقييم القدرة التفاعلية والشحنة ومعامل القدرة

شحنات القدرة التفاعلية و تقييمات معامل القدرة شائعة في فواتير الكهرباء، خاصةً للمستهلكين الصناعيين والتجاريين. إليك شرح مفصل:

1. شحنة القدرة التفاعلية

القدرة التفاعلية (تقاس بالكيلو فولت أمبير ساعة) هي الطاقة المستهلكة بواسطة الأحمال الحثية أو السعوية (مثل المحركات والمحولات ومصابيح الفلورسنت) التي لا تؤدي عملاً فعلياً ولكنها ضرورية للحفاظ على مستويات الجهد في الشبكة. تؤدي الطاقة التفاعلية الزائدة إلى زيادة خسائر الخطوط وتقليل كفاءة الشبكة.

• لماذا يتم شحن القدرة التفاعلية؟
  تفرض شركات المرافق رسومًا على الطاقة التفاعلية لتشجيع المستهلكين على الحفاظ على عامل القدرة الفعال (PF)، مما يقلل الضغط على الشبكة.

2. تقييم معامل القدرة (PF)

عامل القدرة هو نسبة القدرة الحقيقية (كيلوواط) إلى القدرة الظاهرية (كيلوفولت أمبير):

معامل القدرة (PF) = kWkVA = cos⁡θ معامل القدرة (PF) = kVAkW=cosθ

حيث θ هي زاوية الطور بين الجهد والتيار.

• معامل القدرة المثالي: 1.0 (حمل مقاوم بحت).

• معامل القدرة الصناعي النموذجي: 0.8–0.95 (متأخر بسبب الأحمال الحثية).

• مؤشر القوة النسبية ضعيف: أقل من 0.8 (قد يؤدي إلى عقوبات).

3. كيف تفرض شركات المرافق رسومًا على ضعف معامل القدرة

تختلف سياسات المرافق المختلفة، ولكن الأساليب الشائعة تشمل:

أ. الفوترة القائمة على kVARh

• إذا تجاوزت الطاقة التفاعلية (kVARh) حدًا معينًا (على سبيل المثال، >50% من كيلووات ساعة)، فسيتم تطبيق رسوم إضافية.

• صيغة:

  القدرة التفاعلية للشحنة = (kVARh−العتبة المسموح بها) × المعدل
  

ب. عقوبة/مكافأة عامل القدرة

• العقوبة: إذا كان PF < 0.95 (متأخر)، يتم تطبيق رسوم إضافية.

  الشحنة الإضافية = شحنة الطاقة × (0.95 PF الفعلية -1)

• المكافأة: تقدم بعض المرافق خصومات إذا كان PF > 0.95.

ج. عقوبة صندوق المعاشات التقاعدية بناءً على الطلب

• إذا كانت معامل القدرة منخفضًا، يزداد الطلب الواضح على الطاقة (كيلو فولت أمبير)، مما يؤدي إلى ارتفاع رسوم الطلب.

  الطلب على كيلو فولت أمبير = الطلب على كيلو واط

• يؤدي ضعف PF إلى زيادة الطلب على الفواتير، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف.

4. كيفية تجنب شحنات الطاقة التفاعلية

• تركيب معدات تصحيح معامل القدرة (PFC):

  • بنوك المكثفات (للأحمال الحثية).

  • المكثفات المتزامنة (للأحمال الصناعية الكبيرة).

• استخدام PFC النشط في محركات الأقراص والعاكسات: تعمل أنظمة VFDs وUPS الحديثة على تحسين PF.

• المراقبة المنتظمة: استخدم أجهزة تحليل الطاقة لتتبع PF والطاقة التفاعلية.

5. مثال على الحساب

يفترض:

• الطاقة النشطة (كيلوواط ساعة) = 10000

• الطاقة التفاعلية (كيلو فولت أمبير ساعة) = 7000

• كيلو فولت أمبير ساعة المسموح به = 50% من كيلو واط ساعة = 5000

• فائض كيلو فولت أمبير ساعة = 7000 - 5000 = 2000

• المعدل = 0.05 دولار/كيلو فولت أمبير ساعة

الشحنة التفاعلية = 2000 × 0.05 دولار = 100 دولار

إذا كان PF = 0.8 (أقل من 0.95)، فقد يتم تطبيق غرامة بنسبة 5% على إجمالي الفاتورة.

لذا

• حافظ على PF ≥ 0.95 لتجنب العقوبات.

• استخدم المكثفات أو المرشحات النشطة لتقليل القدرة التفاعلية.

• تحقق من هيكل التعرفة الخاص بمرافقك لمعرفة قواعد الفوترة الدقيقة.

6. المنتجات الرئيسية لتعويض القدرة التفاعلية

1. أجهزة التعويض السلبي (القائمة على المكثف)

أ. بنوك المكثفات الثابتة

ب. بنوك المكثفات التلقائية (PFC الديناميكية)

ج. مفاعلات الترشيح غير المضبوطة والتوافقية

2. أجهزة التعويض النشط (الحلول الإلكترونية)

أ. مرشحات التوافقيات النشطة (AHF)

ب. معوضات VAR الثابتة (SVC)

ج. مولد المتغيرات الثابتة (SVG)

د. المعوضات المتزامنة الثابتة (STATCOM)

3. الحلول الهجينة والمتخصصة

أ. أنظمة PFC الهجينة (المكثفات + AHF)

ب. مرحلات ووحدات تحكم تصحيح معامل القدرة

نصيحة

• بالنسبة لمعظم الصناعات: بنوك المكثفات الأوتوماتيكية (فعالة من حيث التكلفة).

• للتوافقيات: المرشحات النشطة (AHF) أو المفاعلات غير المضبوطة.

• للأحمال الديناميكية الكبيرة: STATCOM/SVC.