كيلو فولت أمبير والأمبيرات في جودة الطاقة

الطاقة التفاعلية (kVAR)

الطاقة التفاعلية ، المُقاسة بالكيلو فولت أمبير التفاعلية (kVAR) ، هي أحد مكونات طاقة التيار المتردد التي لا تؤدي أي عمل فعلي ولكنها ضرورية للحفاظ على مستويات الجهد المطلوبة للطاقة النشطة (الحقيقية) للقيام بعمل مفيد . ويرتبط بتخزين الطاقة في العناصر الاستقرائية والسعوية لنظام الطاقة.

فهم الطاقة التفاعلية (kVAR)

• تعريف:

• القوة التفاعلية هي القوة التي تتأرجح بين المصدر والحمل. وهو ضروري لإنشاء وصيانة المجالات الكهرومغناطيسية في الأحمال الحثية (مثل المحركات والمحولات) والأحمال السعوية (مثل المكثفات).
• يتم تمثيله بالحرف Q ويتم قياسه بـ kVAR.

• الطاقة التفاعلية في الأحمال الاستقرائية:

• تتطلب الأحمال الحثية (مثل المحركات والمحولات) طاقة تفاعلية لإنشاء مجالات مغناطيسية. تؤدي هذه الأحمال إلى تأخر التيار عن الجهد.
• كمية الطاقة التفاعلية التي يستهلكها الحمل الاستقرائي تكون موجبة.

• الطاقة التفاعلية في الأحمال السعوية:

• توفر الأحمال السعوية (مثل بنوك المكثفات) طاقة تفاعلية . هذه الأحمال تجعل التيار يقود الجهد.
• كمية الطاقة التفاعلية التي يوفرها الحمل السعوي سالبة.

أهمية القوة التفاعلية

• تنظيم الجهد:

• تعد الطاقة التفاعلية ضرورية للحفاظ على مستويات الجهد عبر نظام الطاقة. يمكن أن تؤدي الطاقة التفاعلية غير الكافية إلى انخفاض الجهد، مما يؤثر على استقرار وموثوقية مصدر الطاقة.

• عامل القوى:

• تؤثر الطاقة التفاعلية على عامل قدرة النظام. عامل القدرة هو نسبة الطاقة النشطة (kW) إلى الطاقة الظاهرة (kVA)، ويشير إلى الكفاءة التي يتم بها استخدام الطاقة الكهربائية.
• يشير عامل الطاقة المنخفض إلى قوة تفاعلية عالية ويؤدي إلى خسائر أعلى واستخدام غير فعال للنظام الكهربائي.

الأمبيرات (A) والتيار التفاعلي (A)

• تعريف :

الأمبيرات (A) تقيس التيار، وهو تدفق الشحنة الكهربائية في الدائرة. وهي وحدة أساسية للتيار الكهربائي في النظام الدولي للوحدات (SI).

التيار التفاعلي (I_Q) هو جزء من إجمالي التيار الذي يتدفق بسبب الطاقة التفاعلية في الدائرة. ويرتبط بعناصر تخزين الطاقة (المحاثات والمكثفات) في نظام التيار المتردد.

في الأحمال الحثية، يتخلف التيار التفاعلي عن الجهد، بينما في الأحمال السعوية، فإنه يسبق الجهد.

العلاقة بين kVAR والأمبيرات :

• رد الفعل الحالي :

• تساهم الطاقة التفاعلية (kVAR) في إجمالي التيار في النظام. إجمالي التيار هو مزيج من التيار النشط (المرتبط بالطاقة الحقيقية، kW) والتيار التفاعلي (المرتبط بالطاقة التفاعلية، kVAR).
• يزيد المكون التفاعلي للتيار من إجمالي تدفق التيار دون المساهمة في العمل الحقيقي الذي يقوم به النظام.

• التأثيرات على النظام :

• تعمل الطاقة التفاعلية الأعلى (kVAR) على زيادة التيار الإجمالي (الأمبير) في النظام، مما قد يؤدي إلى خسائر أعلى في الموصلات والمحولات والمكونات الكهربائية الأخرى بسبب زيادة خسائر I²R (حيث I هو التيار وR هي المقاومة) .
• يمكن أن يتطلب هذا التيار المتزايد موصلات ومحولات أكبر، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التركيب والتشغيل.

• تصحيح معامل القدرة :

• لتحسين كفاءة النظام الكهربائي، غالبًا ما يتم استخدام تصحيح معامل القدرة . يتضمن تصحيح معامل القدرة إضافة مكثفات أو محاثات إلى النظام لمواجهة تأثيرات الأحمال التحريضية أو السعوية، على التوالي.
• من خلال تقليل الطاقة التفاعلية (kVAR)، يمكن تقليل إجمالي التيار (الأمبير) الذي يسحبه النظام، مما يحسن عامل الطاقة وكفاءة النظام بشكل عام.

حساب المثال

منح :

• الجهد الخامس = 400 فولت،
• الحالي أنا = 50 أ
• عامل القدرة cos⁡(ϕ)=0.8

يجد :

• الطاقة التفاعلية (kVAR)
• العلاقة مع التيار (الأمبير)

عملية حسابية :

1. الطاقة النشطة (كيلوواط) :

2. الطاقة التفاعلية (kVAR) :

3. إجمالي الطاقة الظاهرة (كيلو فولت أمبير) :

تعويض الطاقة التفاعلية

طُرق:

• البنوك مكثف :

• تستخدم لتوفير الطاقة التفاعلية وتحسين عامل الطاقة. إنها تتصدى للأحمال الحثية من خلال توفير قوة رد الفعل الرائدة.

• المكثفات المتزامنة:

• محركات متزامنة تعمل بدون حمل ميكانيكي، تستخدم لتنظيم الجهد وعامل القدرة عن طريق تغيير إثارتها.

• معوضات فار الثابتة (SVC):

• مزيج من المكثفات والمفاعلات التي يتحكم فيها الثايرستور لتوفير تعويض الطاقة التفاعلية ديناميكيًا.

• المرشحات التوافقية النشطة (AHF) :

• لا تقوم مرشحات AHF بتصفية التوافقيات فحسب، بل يمكنها أيضًا توفير تعويض الطاقة التفاعلية.

• مولد فار ثابت (SVG/ASVG) :

• يتم استخدام SVG أو ASVG بشكل أساسي لتعويض القدرة التفاعلية وعدم التوازن ثلاثي الطور.

فوائد:

1. تحسين استقرار الجهد وتنظيمه.
2. تعزيز عامل الطاقة مما يؤدي إلى تقليل الخسائر وتحسين الكفاءة.
3. تخفيض عقوبات المرافق لعامل الطاقة المنخفض.
4. زيادة قدرة وعمر البنية التحتية الكهربائية.