ความสำคัญ หลักการ หน้าที่ และวัตถุประสงค์ของการชดเชยกำลังปฏิกิริยา

มันง่ายมากสำหรับผู้คนที่จะเข้าใจพลังที่มีประสิทธิภาพ แต่มันไม่ง่ายเลยที่จะเข้าใจพลังที่ไม่มีประสิทธิผลอย่างลึกซึ้งในวงจรไซน์ แนวคิดของพลังงานรีแอกทีฟนั้นชัดเจน แต่ในกรณีที่มีฮาร์มอนิก คำจำกัดความของพลังงานรีแอกทีฟนั้นไม่ชัดเจนอย่างไรก็ตาม แนวคิดของพลังงานปฏิกิริยาและความสำคัญของการชดเชยพลังงานปฏิกิริยานั้นสอดคล้องกันพลังงานปฏิกิริยาควรรวมถึงการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาพื้นฐานและพลังงานปฏิกิริยาฮาร์มอนิก

พลังงานปฏิกิริยามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบจ่ายไฟและการทำงานของโหลดอิมพีแดนซ์ของส่วนประกอบเครือข่ายของระบบไฟฟ้าเป็นอุปนัยเป็นหลักดังนั้น ในการส่งแรงที่ใช้งาน จึงจำเป็นต้องมีความแตกต่างของเฟสระหว่างตัวส่งและตัวรับ ซึ่งสามารถทำได้ในช่วงที่ค่อนข้างกว้างในการส่งพลังงานรีแอกทีฟ จะมีความแตกต่างเป็นตัวเลขระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ปลายทั้งสอง ซึ่งสามารถรับรู้ได้ในช่วงแคบๆ เท่านั้นนอกจากส่วนประกอบเครือข่ายจำนวนมากที่ใช้โหลดแบบรีแอกทีฟแล้ว โหลดจำนวนมากยังต้องใช้โหลดแบบรีแอกทีฟด้วยพลังงานรีแอกทีฟที่จำเป็นสำหรับส่วนประกอบเครือข่ายและโหลดต้องมีอยู่ในเครือข่ายเห็นได้ชัดว่าพลังงานปฏิกิริยาเหล่านี้มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมด และการขนส่งทางไกลนั้นไม่มีเหตุผลและมักจะเป็นไปไม่ได้วิธีที่เหมาะสมคือการสร้างพลังงานปฏิกิริยาเมื่อจำเป็นต้องใช้พลังงานปฏิกิริยา ซึ่งก็คือการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา

1. ความหมายของการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา
ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า เพื่อประเมินคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ ความสำคัญของการชดเชยพลังงานปฏิกิริยามีองค์ประกอบสามประการดังต่อไปนี้:

1. เพื่อลดความจุของอุปกรณ์กริดและเพิ่มผลผลิตของอุปกรณ์
ภายใต้เงื่อนไขที่ว่ากำลังไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพไม่เปลี่ยนแปลง ตัวประกอบกำลังของกริดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นและกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟก็จะลดลงเช่นกันจะเห็นได้จากสูตร S-√P2+Q2 ว่ากำลังจะลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ตัวอย่างเช่น หากหน่วยการใช้พลังงานต้องการโหลดไฟฟ้า 200kW และตัวประกอบกำลังคือ 0.4 สามารถหาได้จาก COSφ=P/S, S=P/cosφ=500kV.A นั่นคือ ตัวประกอบกำลังของ หม้อแปลงที่ต้องการขนาด 500kV.A คือ 0.8 ต้องติดตั้งหม้อแปลงขนาด 250kV.A เท่านั้นจะเห็นได้ว่าเมื่อค่าสัมประสิทธิ์พลังงานเพิ่มขึ้น ความจุของอุปกรณ์ที่ต้องการก็จะลดลงตามไปด้วย

2. แรงดันและความถี่ของจุดไฟใกล้เคียงกับค่าคงที่หรือไม่
(A) ไม่ว่าตัวประกอบกำลังจะใกล้เคียงกับ 1 หรือไม่
(b) ในระบบสามเฟส กระแสเฟสและแรงดันเฟสสมดุลกันหรือไม่
การใช้การชดเชยพลังงานปฏิกิริยาเพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังไม่เพียงลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากการส่งกระแสปฏิกิริยา แต่ยังปรับปรุงและเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของผู้ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงระดับการทำงานที่ประหยัดของอุปกรณ์ไฟฟ้าดังนั้นการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาจึงเป็นส่วนสำคัญของระบบจ่ายและจำหน่ายไฟฟ้าเสมอมา

3. เพื่อประหยัดค่าไฟ
ตามนโยบายอัตราค่าไฟฟ้าปัจจุบันในประเทศของเรา ลูกค้าที่มีปริมาณอุปกรณ์ไฟฟ้าเกิน 100kV.A (kW) จะต้องปรับค่าไฟฟ้าและปรับเมื่อค่าไฟฟ้าน้อยกว่าค่ามาตรฐานการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาได้ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้า ลดหรือหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของค่าไฟฟ้าเนื่องจากตัวประกอบกำลังต่ำ และช่วยประหยัดค่าไฟฟ้า

4. เพื่อลดค่าปรับของบริษัทไฟฟ้า
ด้วยการให้ความสำคัญมากขึ้นในการปกป้องสิ่งแวดล้อม บริษัทผลิตไฟฟ้าค่อยๆ ควบคุมการสูญเสียพลังงานขององค์กรอย่างเข้มงวด ดังนั้นบริษัทพลังงานจึงมีการกำหนดค่าปรับมากขึ้นในบางบริษัทเพื่อลดค่าปรับของบริษัทผลิตไฟฟ้า บริษัทต่างๆ จึงเริ่มถ่ายโอนตัวเก็บประจุเพื่อชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ,ลดการใช้พลังงาน.

5. ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
ในแง่ของต้นทุนการผลิต บริษัทจำเป็นต้องคำนวณอัตราค่าเสื่อมราคาของอุปกรณ์เพื่อคำนวณต้นทุนการผลิตและกำหนดกำไรสุทธิประจำปีของบริษัทในที่สุดอย่างไรก็ตาม อุปกรณ์จำนวนมากต้องถูกทิ้งเนื่องจากการสึกหรอของอุปกรณ์อย่างรุนแรง และมักใช้งานเป็นเวลา 3-5 ปี ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากพลังงานรีแอกทีฟสูงซึ่งนำไปสู่อายุการใช้งานของอุปกรณ์ บริษัทจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จึงเริ่มจ่ายเงินสำหรับตัวเก็บประจุชดเชยเพื่อยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

ประการที่สอง บทบาทของการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา
หน้าที่ของตู้ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาคือการจัดหาพลังงานปฏิกิริยาที่จำเป็นตามอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาผ่านการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาสภาพแวดล้อมของแหล่งจ่ายไฟ ปรับปรุงคุณภาพกริด

ตู้ชดเชยพลังงานปฏิกิริยามีบทบาทสำคัญในการจ่ายไฟการใช้อุปกรณ์ชดเชยที่เหมาะสมสามารถลดการสูญเสียของโครงข่ายไฟฟ้าได้ในทางกลับกัน การเลือกและใช้งานที่ไม่เหมาะสมอาจก่อให้เกิดปัจจัยต่างๆ เช่น ระบบจ่ายไฟ ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า และฮาร์มอนิกที่เพิ่มขึ้น

การชดเชยพลังงานปฏิกิริยาคือการใช้แหล่งกระแสภายนอกเพื่อชดเชยพลังงานปฏิกิริยาที่ใช้โดยโหลดระหว่างการทำงานอุปกรณ์ที่ให้แหล่งกระแสนี้จะกลายเป็นอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาอุปกรณ์ชดเชยทั่วไปคือตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบขนาน

1. ปรับปรุงระบบจ่ายไฟฟ้าและตัวประกอบกำลังไฟฟ้า ลดความจุของอุปกรณ์ และลดการใช้พลังงาน
2. การปรับปรุงคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟและสภาพการทำงานของอุปกรณ์สามารถรับประกันได้ว่าอุปกรณ์จะทำงานภายใต้สภาวะการทำงานปกติ ซึ่งเอื้อต่อการผลิตที่ปลอดภัย
3. ประหยัดพลังงานไฟฟ้า ลดต้นทุนการผลิต และลดค่าไฟฟ้าขององค์กร
4. สามารถลดการใช้พลังงานของสายและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งกริดไฟฟ้า
5. ปรับแรงดันไฟฟ้าของปลายรับและกริดไฟฟ้าให้คงที่ และปรับปรุงคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแบบไดนามิก พลังงานรีแอกทีฟแบบไดนามิกที่ตำแหน่งที่เหมาะสมของสายส่งทางไกลสามารถปรับปรุงความเสถียรของระบบส่งกำลังและเพิ่มความสามารถในการส่ง
6. ในกรณีของโหลดสามเฟสที่ไม่สมดุล เช่น รางไฟฟ้า โหลดที่มีประสิทธิผลและไม่มีประสิทธิผลของสามเฟสสามารถปรับสมดุลได้โดยการชดเชยที่ไม่มีประสิทธิผลที่เหมาะสม
3. หลักการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา
เชื่อมต่ออุปกรณ์กับโหลดไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟและโหลดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในวงจรเดียวกัน โหลดแบบเหนี่ยวนำจะดูดซับพลังงานเมื่อโหลดแบบคาปาซิทีฟปล่อยพลังงาน และโหลดแบบคาปาซิทีฟจะดูดซับพลังงานเมื่อโหลดแบบเหนี่ยวนำปล่อยพลังงาน และพลังงานจะถูกแบ่งปันระหว่าง สองโหลดแลกเปลี่ยนระหว่างด้วยวิธีนี้ หลักการของการชดเชยปฏิกิริยาคือพลังงานปฏิกิริยาที่ดูดซับโดยโหลดอุปนัยจะถูกชดเชยโดยพลังงานปฏิกิริยาที่ส่งออกโดยโหลดตัวเก็บประจุ
ในระบบไฟฟ้าจริง โหลดส่วนใหญ่เป็นมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และวงจรสมมูลของอุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่รวมทั้งมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามารถถือเป็นวงจรที่ความต้านทาน r และตัวเหนี่ยวนำ l ต่ออนุกรมกัน และตัวประกอบกำลังของมันคือ

ในสูตร

หลังจากต่อวงจร R และ L แบบขนานแล้วต่อเข้ากับตัวเก็บประจุ C จะได้วงจรดังรูป (ก) ด้านล่างสมการปัจจุบันของวงจรนี้คือ:

จะเห็นได้จากแผนภาพเฟสเซอร์ในรูปด้านล่างว่าความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดัน U และกระแส I จะเล็กลงหลังจากเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน นั่นคือตัวประกอบกำลังของวงจรแหล่งจ่ายไฟเพิ่มขึ้นในเวลานี้เฟสของกระแสไฟ I ล้าหลังแรงดันไฟฟ้า U ซึ่งเรียกว่าการชดเชยต่ำ

แผนภาพวงจรและเฟสเซอร์ของพลังงานรีแอกทีฟการชดเชยความจุแบบขนานในรูป
(a) วงจร;
(b) แผนภาพ Phasor (ไม่ได้รับการชดเชย);
(c) แผนภาพ Phasor (การชดเชยมากเกินไป)
ความจุของตัวเก็บประจุ c มีขนาดใหญ่เกินไปและเฟสของฟีดปัจจุบัน I เกินแรงดันไฟฟ้า u ซึ่งเรียกว่าการชดเชยมากเกินไปและแผนภาพเฟสเซอร์จะแสดงในรูป (c)โดยปกติแล้ว สภาวะของการชดเชยมากเกินไปที่ไม่พึงประสงค์จะทำให้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิของหม้อแปลงสูงขึ้น และพลังงานรีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟจะเพิ่มการสูญเสียพลังงานเช่นเดียวกับสายส่งไฟฟ้าเมื่อแรงดันไฟฟ้าของสายไฟเพิ่มขึ้น การสูญเสียพลังงานของตัวเก็บประจุเองก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของตัวเก็บประจุ

4. เหตุใดเราจึงต้องเพิ่มการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ และมีผลอย่างไร
ปริมาณของการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟเพิ่มขึ้น ณ จุดหนึ่งในระบบส่งกำลัง และการไหลของพลังงานรีแอกทีฟของสายเชื่อมต่อและหม้อแปลงทั้งหมดจากจุดนี้ไปยังแหล่งจ่ายไฟลดลง และการสูญเสียพลังงานที่เชื่อมต่อกับจุดนี้ลดลง ตระหนักถึงการประหยัดพลังงานและ การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า
การชดเชยพลังงานปฏิกิริยาต้องการการชดเชยจากส่วนกลางสำหรับเทียบเท่าทางเศรษฐกิจที่ไม่ถูกต้องเลือกจุดชดเชยและความสามารถในการชดเชยโดยใช้พลังงานไฟฟ้า ลูกค้าสามารถทำการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาตามหลักการของการปรับปรุงตัวประกอบกำลังอันดับแรก การกระจายการชดเชยจะพิจารณาข้อกำหนดของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อทำให้การส่งทางไกลที่ไม่ถูกต้องไม่ถูกต้องการชดเชย การกำหนดค่าของอุปกรณ์ได้รับการวางแผนตามหลักการของ "การชดเชยระดับ ยอดคงเหลือในพื้นที่" เพื่อให้ทราบว่ามีโหลดที่ไม่ถูกต้อง
การชดเชยพลังงานปฏิกิริยามักไม่ต้องการชดเชยมากเกินไป เนื่องจากจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิของหม้อแปลง และความสามารถในการส่งพลังงานปฏิกิริยาบนสายไฟจะเพิ่มการสูญเสียพลังงานด้วย กล่าวคือ อุปกรณ์จ่ายไฟจะย้อนกลับพลังงานปฏิกิริยา กริดสถานการณ์นี้ส่วนใหญ่เกิดจากพลังงานปฏิกิริยาของกริดพลังงานแรงดันไฟเกินที่เกิดจากแรงดันไฟเกินอาจทำให้แรงดันไฟเกินเสียหายที่กริด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์เพื่อดูดซับพลังงานปฏิกิริยาในระบบไฟฟ้า หากไม่สมดุล แรงดันไฟฟ้าของระบบจะลดลง และในกรณีที่ร้ายแรง อุปกรณ์จะเสียหายและระบบจะหยุดทำงานในขณะเดียวกัน การลดลงของตัวประกอบกำลังไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าไม่สามารถใช้งานได้อย่างเต็มที่ ความสามารถในการรับส่งข้อมูลของเครือข่ายลดลง และการสูญเสียเพิ่มขึ้นดังนั้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติในการปรับปรุงคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้ ปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้า ลดการสูญเสียของระบบ และปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบจ่ายไฟ