Hvad er reaktiv effektkompensationsteknologi dets optimeringsstrategier og betydning

1 Oversigt over teknologi til reaktiv effektkompensation
1.1 Rolle af teknologi til reaktiv effektkompensation

Teknologi til reaktiv effektkompensation er en af de bredt anvendte teknikker i kraftsystemer og elektriske netværk. Den bruges hovedsageligt til at forbedre effektfaktoren, reducere ledningsforskydninger, forbedre strømkvaliteten og øge transmissionskapaciteten og stabilitета на сети. Это обеспечивает более стабильную и надежную среду для работы электротехнического оборудования, а также повышает способность сети передавать активную мощность.

1.2 Begrænsninger ved teknologi til reaktiv effektkompensation

Selvom den er bredt anvendt, er teknologi til reaktiv effektkompensation ikke egnet til alle anvendelsesscenarier. For eksempel kan i systemer med ofte variabel belastning, kan kompensationsenhedernes skiftetidspunkt ikke holde trit med hurtige belastningsændringer. Dette kan føre til utilstrækkelig respons, hvilket resulterer i ustabile spændingsfluktueringer i netværket.

I visse tilfælde kan udstyr til reaktiv effektkompensation generere harmoniske strømme og harmoniske spændinger, som kan have negative indvirkninger på det samlede kraftsystem og forbundet udstyr. Derfor skal harmonisproblemer fuldt ud tages i betragtning under design og implementering af kompensationsordninger, og der skal anvendes passende undertrykkelsesforanstaltninger.

2 Optimeringsstrategier for reaktiv effektkompensation

Den foreslåede teknologi til reaktiv effektkompensation baseret på kraftkondensatorer i denne artikel implementeres inden for et komplet kompensationsystem. Systemet består hovedsageligt af tre komponenter: S751e-JP hovedkontroller, S751e-VAR kontrolplade (kondensator skifteudførelsesenhed) og kraftkon densatorbank. Af disse fungerer S751e-JP hovedkontroller og S751e-VAR kontrolplade i en master-slave relation.

Under normal drift modtager S751e-VAR kontrolpladen instruktioner fra S751e-JP hovedkontrolleren og kontrollerer derefter de interne sammensatte skifter for at skifte forhåndsgrupperede kraftkon densatorer. S751e-JP hovedkontrolleren er ansvarlig for at indsamle og analysere realtidsovervågningdata fra kraftsystemet. Ved hjælp af indbygget software og algoritmer beregner den den nødvendige mængde reaktiv effektkompensation, konverterer derefter denne information til signaler, der er kompatible med S751e-VAR kontrolpladen. Når den modtager kommandoen, udfører kontrolpladen skiftoperatio nerne ifølge forudindstillede logik, hvilket gør præcis reaktiv effektkompensation for kraftsystemet mulig.

2.1 Design og konfiguration af udstyr til reaktiv effektkompensation
2.1.1 Kompensationskapacitet for kraftkon densatorer

En forenklet beregningsmetode anvendes ofte til at estimere kraftkon densatorernes kompensationskapacitet. Dog har denne metode visse begrænsninger i praktisk anvendelse. Derfor anvender denne artikel en mere detaljeret og præcis algoritme til at fastlægge den påkrævede kompensation. Først fastlægges den initielle effektfaktor (cosφ) for systemet under ukompenseret tilstand.

$P$ og $Q$ er henholdsvis de aktive og reaktive effektværdier, når nettet kører på fuld belastning;
$\α$ er års gennemsnitlige aktiv lastfaktor for kraftsystemet (eller netværket), typisk mellem 0,70 og 0,75;
$\β$ er års gennemsnitlige reaktiv lastfaktor for kraftsystemet (eller netværket), typisk taget som 0,76.

Hvis kraftsystemet allerede er i normal drift, kan historiske data om elforbrug anvendes til beregning. I dette tilfælde:

hvor:
W_m er månedligt gennemsnitligt aktiv energiforbrug for kraftsystemet;
W_rm er månedligt gennemsnitligt reaktiv energiforbrug for kraftsystemet.

Baseret på den omtalte mål effektfaktor kan den faktiske kompensationskapacitet for kraftkon densatorerne fastlægges ved hjælp af følgende formel:

2.1.2 Forbindelsesmetoder for kraftkon densatorbanker

Under normal drift af kraftsystemet anvender kraftkon densatorbanker typisk to grundlæggende forbindelsesmetoder: delta (Δ) forbindelse og Y (stjerne) forbindelse. Desuden kan de også klassificeres som interne eller eksterne skiftekonfigurationer, afhængigt af placeringen af skiftenheder i kredsløbet.

Delta forbindelsen gør det muligt at foretage hurtig, samtidig tre-fase kompensation, hvilket effektivt reducerer varigheden af linjeubalance og forbedrer kompensationseffektiviteten. Det er dog generelt kun egnet til systemer med relativt balance ret tre-fase belastninger og kan ikke opnå præcis nettokompensation.

Y forbindelsen gør det muligt at foretage uafhængig og præcis kompensation for hver fase i kondensatorbanken. Det kan imidlertid føre til under- eller overspænding i en fase og indebærer typisk højere implementeringsomkostninger.

Derfor foreslår denne artikel en hybridtilgang, der kombinerer fordelene ved begge forbindelsesmetoder, og justerer antallet og kapaciteten af kondensatorgrupper i henhold til de faktiske belastningsforhold.

2.1.3 Grupperingskonfiguration af kraftkon densatorer

Grupperingskonfigurationen af kraftkon densatorer inkluderer generelt lige kapacitets- og ulige kapacitetsordninger.

I lige kapacitetsgruppering opdeles den samlede kondensatorbank i grupper med identisk kapacitet, hvor antallet af grupper fastlægges baseret på den samlede påkrævede kapacitet. Denne metode tilbyder enkel montering og let skiftekontrollogik. Imidlertid, pga. færre grupper og større individuelle kapaciteter, resulterer det i grove kompensationssteg, hvilket gør præcis kompensation svær. Hyppige skifter kan også accelerere udstyrets slid og øge vedligeholdelsesomkostningerne.

I ulige kapacitetsgruppering fordeler kondensatorkapaciteter sig ifølge en foruddefineret forhold (f.eks. 1∶2∶4∶8). Denne tilgang giver højere kompensationspræcision og fleksibilitet, der gør det muligt at regulere reaktiv effekt præcist. Imidlertid indebærer det kompleks systemdesign og kontrollogik, hvilket begrænser dets skalabilitet. Desuden kan mindre kapacitetskondensatorer opleve for mange skifter, hvilket påvirker langsigtede pålidelighed.

Efter en omfattende vurdering anvender denne artikel lige kapacitetsgrupperingsmetoden. Dog er kapaciteten af den fælles kompensationsgruppe lidt større end den af delt fase kompensationsgruppe. Denne konfiguration understøtter bedre cykliske skifter, forbedrer både kompensationspræcision og respons tid, og reducerer kontrolkompleksiteten. Det forkorter også kompensationscyklussen og forbedrer den samlede effektivitet.

2.2 Optimering af strategi for reaktiv effektkompensation

En veludformet strategi for reaktiv effektkompensation sikrer effektiv kompensation under forskellige driftsforhold. Under normal systemdrift kan kompensations-systemets realtidstillstand opdeles i zoner – såsom skift-ind zone, stabil zone og skift-ud zone – baseret på parametre som aktiv og reaktiv effekt.

Optimering af kompensationsstrategien er en kritisk del af systemdesignet, som direkte påvirker kompensationsydeevnen. Traditionelle enparameter kontrolstrategier fokuserer kun på én variabel, hvilket gør dem utilstrækkelige til at håndtere komplekse eller dynamiske forhold. Dette fører ofte til overkompensation eller for mange skifter, hvilket øger drifts- og vedligeholdelsesomkostninger.

Derfor anvender denne artikel en multiparameter sammensat kontrolstrategi. En parameter anvendes som primær beslutningskriterie, mens flere andre fungerer som hjælpefaktorer. Systemet vurderer flere parametre samtidigt, udfører omfattende beregninger for at fastlægge skiftbehov, og udfører derefter skiftaktioner i overensstemmelse hermed, hvilket forbedrer kontroleffektivitet og -stabilitet.

2.3 Drift og vedligeholdelse af kompensationsudstyr

For at forbedre kompensationsudstyrets stabilitet og støjresistens bør der implementeres en indbygget softwarebeskyttelsessystem. Dette sikrer, at enheden kan fungere normalt eller sikker afkobling under forskellige anormale forhold, hvilket forbedrer driftssikkerhed og -sikkerhed.

Desuden bør professionelle teknikere regelmæssigt udføre installation, justering og inspektioner for at identificere potentielle sikkerhedsrisici i udstyret og udføre tilpasninger i tide.

Reaktiv effektkompensations systemer er typisk udstyret med beskyttelsesfunktioner som overstrøm, over- og undervoltage beskyttelse. For at sikre, at disse beskyttelser reagerer korrekt på fejl, er regelmæssig test af deres driftsydeevne nødvendig. Desuden bør overstrøm og temperaturbeskyttelse implementeres for at detektere anomalier i tide og forebygge fejlescensering.