تاريخ تعويض الطاقة التفاعلية

إذا كنت تعمل في صناعة الطاقة، فلا بد أنك سمعت عن  تعويض الطاقة التفاعلية . لكن ربما لا تعرف الكثير عنها.

 

ما هو تعويض الطاقة التفاعلية؟

الكهرباء من شبكة الطاقة تأتي في نوعين: أولا، هناك طاقة نشطة. هذه هي الكهرباء التي تقوم بالعمل المباشر، حيث تتحول إلى حركة أو حرارة أو مواد كيميائية أو صوت لتشغيل الآلات والأجهزة. نحن نسمي هذا "نشطًا" لأنه يقوم بالأشياء بشكل نشط.

 

ثم هناك قوة رد الفعل. وهذا الأمر أصعب بعض الشيء، فهو يستخدم الكهرباء أيضًا، ولكن بشكل أساسي لتغيير شكله. على الرغم من أنها لا تقوم بتشغيل أي شيء بشكل مباشر، إلا أن الطاقة التفاعلية ضرورية للعديد من الأجهزة الكهربائية لتعمل بشكل صحيح. إنها تتنقل باستمرار ذهابًا وإيابًا بين أشكال الطاقة المختلفة داخل الشبكة. إحدى الطرق الجيدة للتفكير في الطاقة التفاعلية هي كيفية استخدامها لإنشاء مجالات مغناطيسية حول المحولات والمجالات الكهربائية في المكثفات.

 

لا يعد قياس الطاقة التفاعلية أمرًا مباشرًا مثل الطاقة النشطة، ولكنها تلعب دورًا داعمًا حاسمًا في الحفاظ على تشغيل أنظمتنا الكهربائية بسلاسة.

يمكن التعبير عن القوة التفاعلية كـ

Q = S sin ϕ Q = VI sin ϕ Q = P tan ϕ حيث S = القدرة الظاهرة و P = القدرة النشطة.

 

 

التاريخ

وبمراقبة الرسم البياني الذي يوضح الأساليب المختلفة لمعالجة تعويض الطاقة التفاعلية، ظهر تحول كبير في السبعينيات. وكانت الاعتبارات الاقتصادية، وخاصة التكاليف المرتفعة المتعلقة بإنتاج وتشغيل الآلات الدوارة التقليدية، هي التي قادت عملية التحول بشكل فعال. ونتيجة لذلك، بدأت تقنيات التعويض الثابت، التي تتميز بافتقارها إلى المكونات المتحركة وبالتالي زيادة كفاءتها، تكتسب أهمية. وفي السنوات اللاحقة، شهد هذا المجال ثلاثة تطورات محورية، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في تعزيز هذه التكنولوجيا وتحسينها.

الجيل الأول 

أجهزة التعويض السلبي القائمة على التبديل الميكانيكي، كونها بطيئة في تعويض الطاقة التفاعلية، تم التخلص منها إلى حد كبير في الأوقات الحالية.

 الجيل الثاني 

المعوض Static var  ، أو SVC، هو جهاز يساعد على التحكم في تدفق الكهرباء بسرعة. ويستخدم أجزاء خاصة تسمى الثايرستور. في الوقت الحالي، تستخدم معظم الأماكن جزأين رئيسيين: TCRs وTSCs. لكن هذه لديها بعض المشاكل - فهي لا تضيف دائمًا القدر المناسب من الطاقة، ومن الصعب تكبيرها عند الحاجة، ويمكن أن تصبح ساخنة جدًا.

 

دعونا نحلل كيفية عمل TCRs:

 

TCRs هي أدوات ذكية جدًا. إنهم يتحكمون في شيء يسمى "وقت التشغيل" لأجزاء صغيرة تسمى الثايرستور. يؤثر تعديل التوقيت هذا على مقدار "القوة التفاعلية" التي يتعامل معها TCR. الآن، فكر في الطاقة التفاعلية كطاقة مساعدة، فهي لا تقوم بالأعمال الثقيلة مثل جعل المحركات تدور، ولكنها ضرورية للحفاظ على استقرار شبكة الكهرباء وتشغيلها بسلاسة.

 

إليكم الجزء الذكي: تتمتع أجهزة TCR بطريقة رائعة لإدارة أي طاقة إضافية تطفو على السطح. إنهم يتأكدون من عدم وجود الكثير أو القليل جدًا، مما يحافظ على توازن كل شيء بشكل جيد. يشبه الأمر أن يكون لديك صديق يتأكد من أن حفلتك تحتوي دائمًا على ما يكفي من الطعام والمشروبات - دون إهدار الكثير أو عدم وجود ما يكفي من المرح.

 

إذا كنت تريد إلقاء نظرة خاطفة خلف الكواليس، فهناك صورة توضح الشكل الداخلي لجهاز TCR. قد يبدو الأمر معقدًا، لكن تذكر أن الأمر كله يتعلق بالحفاظ على التدفق الكهربائي سلسًا وثابتًا!

 

نحن بحاجة إلى إيجاد طرق أفضل لحل هذه المشاكل في المستقبل. وهذا يعني أن صنع الأجهزة التي تضيف القدر المناسب من الطاقة، يسهل تكبيرها، ولا تهدر الطاقة بسبب ارتفاع درجة حرارتها.

TSC: بشكل عام، تم تصميم مرشح الفروع المتعددة وفقًا لنسبة معينة، وهي سعوية عند التردد الأساسي، ويتغير خرج الطاقة التفاعلية لجهاز التعويض على مراحل. يقوم فرع الترشيح بإزاحة وضبط توافقيات معينة، وتصفية التوافقيات في نفس الوقت. لا يمكن تبديل TSC إلا في مجموعات ويجب تنسيقه مع TCR من أجل التعديل المستمر. يحتوي TSC على ثلاث دوائر أساسية، كما هو موضح في الشكل. الشكل الأيسر يوضح النجمة ذات الاتصال المحايد، والشكل الأوسط يوضح الاتصال الخارجي للمثلث، والذي يسمى الاتصال الخارجي الزاوي، والشكل الأيمن يوضح الاتصال الداخلي للمثلث، والذي يسمى الاتصال الداخلي الزاوي. على أساس هذه الدوائر الثلاث، يتم اشتقاق العديد من الهياكل الأخرى، مثل استبدال الثايرستور في كل مرحلة بصمام ثنائي، أو إزالة مفتاح الثايرستور لمرحلة ما لتوفير التكلفة. ينبغي النظر في اختيار الهيكل بشكل شامل مع الوضع الفعلي للتحميل في الموقع والعوامل الفنية والاقتصادية.

 

الجيل الثالث

يعد Static Var Generator (SVG، وما إلى ذلك)  للمحول العكسي الذاتي  أفضل جهاز تعويض var  في الوقت الحاضر. يعمل هذا النوع من الأجهزة عادةً عن طريق توصيل دائرة الجسر ذاتية التبديل بالتوازي مع شبكة الكهرباء. من خلال ضبط الطور والسعة لجهد الخرج على جانب التيار المتردد لدائرة الجسر، أو التحكم المباشر في تيار جانب التيار المتردد الخاص بها، يمكن للدائرة أن تمتص أو ترسل تيارًا تفاعليًا يلبي المتطلبات، وذلك لتحقيق غرض التفاعل الديناميكي تعويض الطاقة.

 

             

                           رسم تخطيطي للدائرة الأساسية ذو مستويين رسم تخطيطي للدائرة الأساسية ذو ثلاثة مستويات

 

YT لحلول جودة الطاقة

استنادًا إلى مبدأ عاكس مصدر الجهد،  يعتمد مولد var الثابت YTPQC-SVG  ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة (IGBT) للتحكم في سعة وطور جهد التيار المتردد للعاكس، وذلك لتحقيق تعويض الطاقة التفاعلية وتوازن الحمل ثلاثي الطور. نظرًا لأن تردد التحويل لـ IGBT مرتفع جدًا (يصل إلى 25.6 كيلو هرتز)، يمكن لـ SVG تعويض الحمل التفاعلي السريع وتحقيق تعويض عالي الدقة. SVG هو أفضل منتج في مجال التحكم في الطاقة التفاعلية.