لماذا يجب علينا تطبيق SVG وAPF في أكوام الشحن ذات التيار المستمر

يمكننا أن نؤكد بشكل قاطع أنه بالنسبة لأكوام شحن التيار المستمر عالية الطاقة في محطات الوقود أو مناطق الخدمة، فمن يوصى بشدة، وفي كثير من الحالات، بتثبيت مولد المتغيرات الثابتة (SVG) أو مرشح الطاقة النشط (APF) إلى جانبهم. الحل الأمثل غالبًا هو جهاز هجين يجمع بين الوظيفتين، مثل مُعَوِّض تفاعلي هجين (APF) أو مُعَوِّض تفاعلي نشط (ARC).

هذه ليست ترقية اختيارية، بل هي ضمانة أساسية لضمان تشغيل آمن وموثوق وفعال لمحطة الشحن. يوضح التحليل التالي الأسباب والضرورة والحلول ومعايير الاختيار.

أولاً: السبب الجذري: كيف تُلوِّث أكوام شحن التيار المستمر الشبكة الكهربائية

كومة شحن التيار المستمر هي في الأساس عبارة عن طاقة عالية حمل تقويم غير خطي وظيفتها الأساسية هي تحويل تيار الشبكة المتردد (AC) إلى تيار مستمر (DC) لشحن بطاريات السيارات الكهربائية. عملية تحويل التيار المتردد/المستمر هذه، والتي تُجرى بشكل أساسي بواسطة دوائر مقوم IGBT، تُسبب مشكلتين رئيسيتين في جودة الطاقة:

1. التيارات التوافقية الهامة :

   • تسحب أكوام الشحن تيارًا مشوهًا غير جيبي من الشبكة، مما يؤدي إلى توليد تيار غني التوافقيات ، وخاصة التوافقيات المميزة مثل الخامس والسابع والحادي عشر والثالث عشر .

   • المخاطر: تُسبب التيارات التوافقية ارتفاع درجة حرارة خطوط الكهرباء، وتُسرّع من تآكل عزل الكابلات والمحولات، وقد تؤدي إلى زيادة الحمل على خط الكهرباء المحايد (بسبب جمع التوافقيات الثلاثية)، مما قد يُسبب حرائق في الحالات الشديدة. والأهم من ذلك، أن التوافقيات تتداخل مع معدات التحكم الحساسة داخل محطة الوقود (مثل أنظمة مراقبة مستوى الخزان، وأنظمة الدفع، وأنظمة المراقبة)، مما يُسبب أخطاءً في البيانات أو أعطالًا في النظام.

2. الطلب على الطاقة التفاعلية :

   • تمتص أكوام الشحن أيضًا القدرة التفاعلية أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى انخفاض معامل القدرة.

   • المخاطر: يستهلك التيار التفاعلي سعة المحول، ويزيد من خسائر الشبكة، وقد يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الكهرباء (إذا فرضت شركة المرافق غرامات على انخفاض معامل القدرة). عندما تعمل عدة أكوام شحن عالية الطاقة في وقت واحد وبسرعة عالية، فإن ارتفاع التيار التفاعلي الهائل قد يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة. تقلبات الجهد والوميض مما يؤدي إلى وميض الأضواء وعدم استقرار تشغيل المعدات الأخرى داخل محطة الوقود.

II. لماذا تُعدّ محطات الوقود/مناطق الخدمة أكثر عُرضةً للخطر؟

1. سعة النظام محدودة نسبيًا: تتراوح سعة محولات التوزيع في محطات الوقود أو مناطق الخدمة عادةً بين بضع مئات من الكيلو فولت أمبير وألف أو ألفي كيلو فولت أمبير. ويمكن أن يصل تيار ذروة شاحن تيار مستمر واحد بقدرة 120 كيلو واط إلى ما يقارب 200 أمبير. ويفرض تشغيل وحدات متعددة في آنٍ واحد ضغطًا أكبر بكثير على الشبكة الكهربائية مقارنةً بالمجمعات الصناعية أو التجارية الكبيرة (التي تحتوي على محولات أكبر وشبكة كهربائية أقوى).

2. متطلبات السلامة العالية للغاية: تحتوي محطات الوقود على بيئات قابلة للاشتعال والانفجار. أي عطل في المعدات أو شرارة ناتجة عن مشاكل في جودة الطاقة (مثل ارتفاع درجة حرارة الخطوط أو عدم استقرار الجهد) يُشكل خطرًا كارثيًا محتملًا. يُعد ضمان إمداد طاقة نقي ومستقر أمرًا حيويًا لضمان التشغيل الآمن.

3. حساسية عالية لتقلبات الجهد: تُعدّ معدات مثل أنظمة نقاط البيع، ووحدات التحكم في مضخات الوقود، ومقاييس المستوى حساسة للغاية لانخفاض الجهد. قد يؤدي انخفاض الجهد إلى تجميد موزع الوقود أو قياسه بشكل غير دقيق، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة العمل وتجربة المستخدم.

4. تجنب التداخل المتبادل: بدون تخفيف، يمكن أن تنتقل التوافقيات والطاقة التفاعلية الناتجة عن الشواحن عبر الشبكة وتتداخل مع معدات أخرى مثل موزعات الوقود، والعكس صحيح. يضمن التخفيف "التعايش المتناغم" بين جميع الأجهزة.

ثالثًا. أدوار SVG مقابل APF وكيفية الاختيار

الخلاصة: في سيناريوهات محطات الشحن، عادةً ما يلزم معالجة مشاكل الطاقة التوافقية والتفاعلية. لذلك، فإن أفضل الخيارات هي:

1. قم بتثبيت وحدات APF وSVG المنفصلة للتخفيف المخصص.

2. الحل المفضل: قم بتثبيت مرشح الطاقة النشط الهجين (Hybrid-APF) أو جهاز تصحيح جودة الطاقة الشامل. تجمع هذه الوحدات المتكاملة بين وظائف APF وSVG، مما يسمح التعويض المتزامن والمستقل للتوافقيات والقدرة التفاعلية إنها توفر نسبة أداء إلى تكلفة أفضل وبصمة أصغر، مما يجعلها مثالية للمساحة المدمجة لغرفة الكهرباء في محطة وقود.

رابعًا: توصيات تصميم الحلول وتنفيذها

1. نهج التخفيف: التخفيف المركزي في الجانب المنخفض الجهد من محول التوزيع الرئيسي للمحطة يُنصح بتوصيل APF/SVG بالتوازي مع لوحة التوزيع الرئيسية، مما يوفر بيئة طاقة نظيفة ومستقرة لمحطة الوقود بأكملها (بما في ذلك أجهزة الشحن ومعدات الوقود الأصلية)، مما يحقق الحوكمة العالمية.

2. حساب القدرة:

   • سعة APF: تم التقدير بناءً على إجمالي التيار المُصنّف لجميع الشواحن ومعدل تشوه التيار النموذجي (THDi، عادةً 30-35%). الصيغة: التيار المقدر لـ APF ≥ إجمالي تيار الشاحن × THDi × عامل الأمان (1.2-1.3) .

   • سعة SVG: يُحسب بناءً على إجمالي الطاقة التفاعلية المطلوبة للشواحن. غالبًا ما يتطلب هذا قياسًا أو حسابًا بناءً على الطاقة المقدرة ومعامل القدرة.

   • توصية: إجراء تقييم احترافي لجودة الطاقة لتحديد السعة المطلوبة بدقة بناءً على البيانات المقاسة.

3. معايير اختيار المنتج الرئيسية:

   • سرعة الاستجابة: يجب أن يكون سريعًا للغاية (<5 مللي ثانية) لتتبع التغييرات السريعة في الحمل لأكوام الشحن.

   • تصنيف الحماية: يتطلب التثبيت الخارجي معيار IP54 على الأقل؛ ويتطلب التثبيت الداخلي معيار IP20 أو أعلى للتعامل مع البيئات المليئة بالغبار والرطوبة.

   • الشهادة والسلامة: يجب أن تكون المنتجات حاصلة على الشهادات ذات الصلة وأن تتوافق مع قواعد التركيب الكهربائي للمناطق الخطرة المحتملة.

   • المراقبة الذكية: يفضل أن يدعم مراقبة منصة السحابة لعرض بيانات جودة الطاقة وحالة الجهاز عن بعد، مما يتيح التشغيل دون مراقبة.

ملخص

بالنسبة لمشاريع شحن التيار المستمر في محطات الوقود/مناطق الخدمة، فإن تركيب معدات تخفيف جودة الطاقة (APF/SVG) ليس مسألة "إذا" بل مسألة "كيفية الاختيار والتركيب".

وهذا استثمار بالغ الأهمية حيث تتحقق عوائده من خلال:

• أمان: إزالة مخاطر الحرائق وحماية الأرواح والممتلكات.

• مصداقية: يضمن التشغيل المستقر لجميع معدات محطة الشحن ومحطة الوقود، مما يمنع خسائر التوقف عن العمل.

• اقتصاد: يساعد على توفير تكاليف الكهرباء الإضافية الناجمة عن التوافقيات والطاقة التفاعلية، وتجنب غرامات المرافق، وإطالة عمر المعدات.

• امتثال: يلبي المتطلبات الإلزامية للشبكة الوطنية لجودة الطاقة (التوافقيات، معامل القدرة).

ينبغي دمج تكلفة ومساحة التخفيف من جودة الطاقة في التصميم الشامل منذ مرحلة التخطيط الأولي للمشروع، وبالتالي إنشاء نقطة تزويد بالطاقة الخضراء آمنة وفعالة وموثوقة.