Apakah Teknologi Kompensasi Kuasa Reaktif Strategi Pengeoptimalannya dan Kepentingannya

1 Gambaran Teknologi Kompensasi Daya Reaktif
1.1 Peranan Teknologi Kompensasi Daya Reaktif

Teknologi kompensasi daya reaktif adalah salah satu teknik yang luas digunakan dalam sistem tenaga dan grid elektrik. Ia utamanya digunakan untuk meningkatkan faktor kuasa, mengurangkan kehilangan garis, meningkatkan kualiti kuasa, dan menambah kapasiti penghantaran dan kestabilan grid. Ini memastikan bahawa peralatan tenaga beroperasi dalam lingkungan yang lebih stabil dan boleh dipercayai, sambil juga meningkatkan keupayaan grid untuk menghantar kuasa aktif.

1.2 Keterbatasan Teknologi Kompensasi Daya Reaktif

Walaupun luas digunakan, teknologi kompensasi daya reaktif tidak sesuai untuk semua skenario aplikasi. Sebagai contoh, dalam sistem dengan beban yang sering berubah-ubah, kelajuan pemindahan peranti kompensasi mungkin gagal mengikuti perubahan beban yang cepat. Ini boleh menyebabkan respons yang tidak mencukupi, yang membawa kepada fluktuasi voltan yang tidak stabil dalam grid.

Dalam beberapa kes, peralatan kompensasi daya reaktif mungkin menghasilkan arus harmonik dan voltan harmonik, yang boleh memberi kesan negatif kepada sistem tenaga secara keseluruhan dan peralatan yang disambungkan. Oleh itu, isu harmonik harus dipertimbangkan sepenuhnya semasa reka bentuk dan pelaksanaan skema kompensasi, dan langkah-langkah penekanan yang sesuai harus diambil.

2 Strategi Pengoptimuman Kompensasi Daya Reaktif

Teknologi kompensasi daya reaktif berdasarkan kapasitor kuasa yang dicadangkan dalam kertas ini dilaksanakan dalam sistem kompensasi yang lengkap. Sistem ini terdiri daripada tiga komponen utama: pengawal utama S751e-JP, papan kawalan S751e-VAR (unit pelaksanaan pemindahan kapasitor), dan bank kapasitor kuasa. Di antara ini, pengawal utama S751e-JP dan papan kawalan S751e-VAR beroperasi dalam hubungan master-slave.

Semasa operasi normal, papan kawalan S751e-VAR menerima arahan dari pengawal utama S751e-JP dan mengawal switch gabungan dalaman untuk memindahkan kapasitor kuasa yang telah dikelompokkan. Pengawal utama S751e-JP bertanggungjawab untuk mengumpul dan menganalisis data operasi masa nyata dari sistem tenaga. Dengan menggunakan perisian dan algoritma binaan, ia mengira jumlah kompensasi daya reaktif yang diperlukan, kemudian menukar maklumat ini menjadi isyarat yang kompatibel dengan papan kawalan S751e-VAR. Setelah menerima arahan, papan kawalan melaksanakan operasi pemindahan mengikut logik yang ditetapkan, membolehkan kompensasi daya reaktif yang tepat untuk sistem tenaga.

2.1 Reka Bentuk dan Konfigurasi Peralatan Kompensasi Daya Reaktif
2.1.1 Kapasiti Kompensasi Kapasitor Kuasa

Kaedah pengiraan yang mudah biasanya digunakan untuk menganggarkan kapasiti kompensasi kapasitor kuasa. Namun, kaedah ini mempunyai batasan tertentu dalam aplikasi praktikal. Oleh itu, kertas ini mengadaptasi algoritma yang lebih terperinci dan tepat untuk menentukan kompensasi yang diperlukan. Pertama, faktor kuasa awal (cosφ) sistem di bawah keadaan tanpa kompensasi ditetapkan.

$P$ dan $Q$ adalah nilai kuasa aktif dan reaktif, masing-masing, apabila grid beroperasi pada beban penuh;
$\α$ adalah faktor beban aktif tahunan purata sistem tenaga (atau grid), biasanya berkisar antara 0.70 hingga 0.75;
$\β$ adalah faktor beban reaktif tahunan purata sistem tenaga (atau grid), biasanya diambil sebagai 0.76.

Jika sistem tenaga sudah beroperasi secara normal, data penggunaan elektrik sejarah boleh digunakan untuk pengiraan. Dalam kes ini:

di mana:
W_m adalah penggunaan tenaga aktif purata bulanan sistem tenaga;
W_rm adalah penggunaan tenaga reaktif purata bulanan sistem tenaga.

Berdasarkan faktor kuasa sasaran yang disebutkan di atas, kapasiti kompensasi sebenar kapasitor kuasa boleh ditentukan menggunakan formula berikut:

2.1.2 Kaedah Sambungan Bank Kapasitor Kuasa

Semasa operasi normal sistem tenaga, bank kapasitor kuasa biasanya menggunakan dua kaedah sambungan asas: sambungan delta (Δ) dan sambungan Y (wye). Selain itu, bergantung pada lokasi peranti pemindahan dalam litar, ia juga boleh diklasifikasikan sebagai konfigurasi pemindahan dalaman atau luaran.

Sambungan delta membolehkan kompensasi tiga fasa yang cepat dan serentak, mengurangkan tempoh ketidakseimbangan garis dan meningkatkan kecekapan kompensasi. Namun, ia umumnya sesuai hanya untuk sistem dengan beban tiga fasa yang relatif seimbang dan tidak dapat mencapai kompensasi grid yang tepat.

Sambungan Y membolehkan kompensasi yang bebas dan tepat untuk setiap fasa bank kapasitor. Namun, ia mungkin menyebabkan undervoltage atau overvoltage pada satu fasa dan biasanya melibatkan kos pelaksanaan yang lebih tinggi.

Oleh itu, kertas ini mencadangkan pendekatan hibrid yang menggabungkan kelebihan kedua-dua kaedah sambungan, menyesuaikan bilangan dan kapasiti kumpulan kapasitor mengikut keadaan beban sebenar.

2.1.3 Konfigurasi Pengelompokan Kapasitor Kuasa

Konfigurasi pengelompokan kapasitor kuasa biasanya termasuk skema kapasiti sama dan kapasiti tidak sama.

Dalam pengelompokan kapasiti sama, bank kapasitor keseluruhan dibahagikan kepada kumpulan dengan kapasiti yang sama, dengan bilangan kumpulan ditentukan berdasarkan kapasiti total yang diperlukan. Kaedah ini menawarkan perakitan yang mudah dan logik kawalan pemindahan yang ringkas. Namun, kerana bilangan kumpulan yang sedikit dan kapasiti individu yang besar, ia menghasilkan langkah kompensasi yang kasar, menjadikan kompensasi tepat sukar. Pemindahan yang kerap juga mungkin mempercepatkan keausan peralatan dan menambah kos penyelenggaraan.

Dalam pengelompokan kapasiti tidak sama, kapasiti kapasitor didistribusikan mengikut nisbah yang ditetapkan (contohnya, 1∶2∶4∶8). Pendekatan ini menawarkan kejituan kompensasi yang lebih tinggi dan fleksibiliti, membolehkan peraturan daya reaktif yang halus. Namun, ia melibatkan reka bentuk dan logik kawalan yang rumit, membatasi skalabilitinya. Selain itu, kapasitor kapasiti yang lebih kecil mungkin mengalami operasi pemindahan yang berlebihan, mempengaruhi kebolehpercayaan jangka panjang.

Setelah penilaian menyeluruh, kertas ini mengadaptasi kaedah pengelompokan kapasiti sama. Namun, kapasiti kumpulan kompensasi bersama sedikit lebih besar daripada kumpulan kompensasi split-fasa. Konfigurasi ini lebih mendukung operasi pemindahan berputar, meningkatkan kejituan kompensasi dan kelajuan respon, serta mengurangkan kekompleksan kawalan. Ia juga memendekkan siklus kompensasi dan meningkatkan kecekapan secara keseluruhan.

2.2 Pengoptimuman Strategi Kompensasi Daya Reaktif

Strategi kompensasi daya reaktif yang direka dengan baik memastikan kompensasi yang efektif di bawah pelbagai keadaan operasi. Semasa operasi sistem normal, keadaan sebenar sistem kompensasi boleh dibahagikan kepada zon-zon—seperti zon pemindahan masuk, zon stabil, dan zon pemindahan keluar—berdasarkan parameter seperti kuasa aktif dan reaktif.

Pengoptimuman strategi kompensasi adalah aspek penting dalam reka bentuk sistem,直接影响了补偿性能。传统的单参数控制策略仅关注一个变量，无法应对复杂或动态条件，常常导致过补偿或频繁切换，增加运行和维护成本。 因此，本文采用多参数复合控制策略。一个参数作为主要决策依据，其他几个参数作为辅助因素。系统同时评估多个参数，进行综合计算以确定切换需求，并相应执行切换操作，从而提高控制精度和稳定性。 **2.3 补偿设备的运行与维护** 为了增强补偿设备的稳定性和抗干扰能力，应实施内置软件保护系统。这确保设备在各种异常情况下能够正常运行或安全断开，从而提高运行可靠性和安全性。 此外，专业技术人员应定期进行安装调试和检查，识别设备中的潜在安全隐患并及时加固。 无功补偿系统通常配备过流、过压和欠压保护等功能。为确保这些保护功能在故障时正确响应，需要定期测试其运行性能。此外，还应实施过流和温度保护，以便及时检测异常并防止故障升级。 请注意，以下是翻译内容： ```html

2.3 Operasi dan Penyelenggaraan Peralatan Kompensasi

Untuk meningkatkan kestabilan dan ketahanan gangguan peralatan kompensasi, sistem perlindungan perisian binaan harus dilaksanakan. Ini memastikan peralatan dapat beroperasi secara normal atau putus dengan selamat di bawah pelbagai keadaan abnormal, sehingga meningkatkan kebolehpercayaan dan keselamatan operasi.

Selain itu, teknisi profesional harus secara berkala melakukan komisioning pemasangan dan pemeriksaan untuk mengenal pasti potensi bahaya keselamatan dalam peralatan dan melakukan penguatan secara tepat waktu.

Sistem kompensasi daya reaktif biasanya dilengkapi dengan fungsi perlindungan seperti perlindungan overcurrent, overvoltage, dan undervoltage. Untuk memastikan perlindungan ini merespons dengan betul terhadap gangguan, pengujian prestasi operasional mereka secara berkala diperlukan. Selain itu, perlindungan overcurrent dan suhu harus dilaksanakan untuk mendeteksi anormali secara segera dan mencegah eskalasi gangguan.