อะไรคือเทคโนโลยีการชดเชยกำลังปฏิกิริยา กลยุทธ์การปรับปรุง และความสำคัญ

1 ภาพรวมของเทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซ
1.1 บทบาทของเทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซ

เทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซเป็นหนึ่งในเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบไฟฟ้าและสายส่งไฟฟ้า มันถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงปัจจัยกำลัง ลดการสูญเสียบนสายส่ง เพิ่มคุณภาพไฟฟ้า และเพิ่มความสามารถในการส่งผ่านและการทำงานที่มั่นคงของสายส่ง ซึ่งทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถทำงานได้อย่างมั่นคงและเชื่อถือได้มากขึ้น ขณะเดียวกันก็ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการส่งกำลังจริงของสายส่ง

1.2 ข้อจำกัดของเทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซ

แม้ว่าจะใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่เทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซไม่เหมาะสมกับทุกสถานการณ์การใช้งาน เช่น ในระบบที่มีโหลดเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง ความเร็วในการสลับของอุปกรณ์ชดเชยอาจไม่ทันกับการเปลี่ยนแปลงของโหลดอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการตอบสนองไม่เพียงพอ ส่งผลให้มีแรงดันไฟฟ้าไม่เสถียรในสายส่ง

ในบางกรณี อุปกรณ์ชดเชยกำลังฟัซอาจสร้างกระแสฮาร์โมนิกและแรงดันฮาร์โมนิก ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าโดยรวมและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ ดังนั้น ปัญหาฮาร์โมนิกต้องได้รับการพิจารณาอย่างครบถ้วนในการออกแบบและดำเนินการตามแผนการชดเชย และควรมีมาตรการควบคุมที่เหมาะสม

2 กลยุทธ์การปรับปรุงเทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซ

เทคโนโลยีการชดเชยกำลังฟัซที่ใช้คอนเดนเซอร์ไฟฟ้าตามที่เสนอในบทความนี้ถูกนำไปใช้ในระบบชดเชยที่สมบูรณ์ ระบบหลักประกอบด้วยสามส่วน คือ S751e-JP คอนโทรลเลอร์หลัก S751e-VAR บอร์ดควบคุม (หน่วยควบคุมการสลับคอนเดนเซอร์) และแบงค์คอนเดนเซอร์ไฟฟ้า โดย S751e-JP คอนโทรลเลอร์หลักและ S751e-VAR บอร์ดควบคุมทำงานในลักษณะแบบเจ้านาย-ลูกน้อง

ระหว่างการทำงานปกติ S751e-VAR บอร์ดควบคุมจะรับคำสั่งจาก S751e-JP คอนโทรลเลอร์หลักและควบคุมสวิตช์คอมโพสิตภายในเพื่อสลับคอนเดนเซอร์ไฟฟ้าที่จัดกลุ่มไว้ล่วงหน้า S751e-JP คอนโทรลเลอร์หลักมีหน้าที่รวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลการทำงานแบบเรียลไทม์ของระบบไฟฟ้า แล้วใช้ซอฟต์แวร์และอัลกอริทึมที่ฝังอยู่คำนวณปริมาณการชดเชยกำลังฟัซที่ต้องการ จากนั้นแปลงข้อมูลนี้เป็นสัญญาณที่เข้ากันได้กับ S751e-VAR บอร์ดควบคุม เมื่อรับคำสั่งแล้ว บอร์ดควบคุมจะดำเนินการสลับตามลอจิกที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ทำให้สามารถชดเชยกำลังฟัซได้อย่างแม่นยำสำหรับระบบไฟฟ้า

2.1 การออกแบบและการกำหนดค่าอุปกรณ์ชดเชยกำลังฟัซ
2.1.1 ความจุการชดเชยของคอนเดนเซอร์ไฟฟ้า

วิธีการคำนวณแบบง่ายๆ ถูกนำมาใช้เพื่อประมาณความจุการชดเชยของคอนเดนเซอร์ไฟฟ้า แต่วิธีนี้มีข้อจำกัดในการใช้งานจริง ดังนั้นบทความนี้ใช้อัลกอริทึมที่ละเอียดและแม่นยำมากขึ้นในการกำหนดความจุที่ต้องการ ขั้นแรก ต้องกำหนดค่าปัจจัยกำลัง (cosφ) ของระบบภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีการชดเชย

$P$ และ $Q$ เป็นค่ากำลังจริงและกำลังฟัซ ตามลำดับ ขณะที่ระบบทำงานเต็มโหลด;
$\α$ คือปัจจัยโหลดเฉลี่ยประจำปีของระบบไฟฟ้า (หรือสายส่ง) ซึ่งมักอยู่ระหว่าง 0.70 ถึง 0.75;
$\β$ คือปัจจัยโหลดฟัซเฉลี่ยประจำปีของระบบไฟฟ้า (หรือสายส่ง) ที่มักถูกกำหนดเป็น 0.76

หากระบบไฟฟ้ากำลังทำงานอยู่แล้ว ข้อมูลการใช้ไฟฟ้าในอดีตสามารถนำมาใช้ในการคำนวณ ในกรณีนี้:

โดย:
W_m คือพลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยรายเดือนของระบบไฟฟ้า;
W_rm คือพลังงานฟัซเฉลี่ยรายเดือนของระบบไฟฟ้า

ตามค่าปัจจัยกำลังที่ระบุไว้ ความจุการชดเชยจริงของคอนเดนเซอร์ไฟฟ้าสามารถกำหนดได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

2.1.2 วิธีการเชื่อมต่อแบงค์คอนเดนเซอร์ไฟฟ้า

ระหว่างการทำงานปกติของระบบไฟฟ้า แบงค์คอนเดนเซอร์ไฟฟ้ามักใช้วิธีการเชื่อมต่อสองแบบพื้นฐาน คือ แบบดีลตา (Δ) และ แบบ Y (เว) นอกจากนี้ ยังสามารถจำแนกตามตำแหน่งของสวิตช์ภายในวงจรเป็นสวิตช์ภายในและสวิตช์ภายนอก

การเชื่อมต่อแบบดีลตาช่วยให้สามารถชดเชยทั้งสามเฟสได้อย่างรวดเร็วและพร้อมกัน ลดระยะเวลาของการไม่สมดุลของสายส่ง และเพิ่มประสิทธิภาพการชดเชย แต่มักเหมาะสมสำหรับระบบที่มีโหลดสามเฟสที่สมดุล และไม่สามารถชดเชยได้อย่างแม่นยำในสายส่ง

การเชื่อมต่อแบบ Y ช่วยให้สามารถชดเชยแต่ละเฟสได้อย่างอิสระและแม่นยำ แต่อาจทำให้เกิดแรงดันต่ำหรือสูงในเฟสหนึ่ง และมักมีต้นทุนการดำเนินการสูงกว่า

ดังนั้น บทความนี้เสนอวิธีการผสมผสานที่รวมข้อดีของทั้งสองวิธี ปรับจำนวนและขนาดของกลุ่มคอนเดนเซอร์ตามสภาพโหลดจริง

2.1.3 การกำหนดค่ากลุ่มคอนเดนเซอร์ไฟฟ้า

การกำหนดค่ากลุ่มคอนเดนเซอร์ไฟฟ้าทั่วไปรวมถึงแผนการที่มีความจุเท่ากันและไม่เท่ากัน

ในการกำหนดค่ากลุ่มที่มีความจุเท่ากัน แบงค์คอนเดนเซอร์ทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มที่มีความจุเท่ากัน จำนวนกลุ่มจะถูกกำหนดตามความจุที่ต้องการทั้งหมด วิธีนี้มีการประกอบที่ง่ายและลอจิกการควบคุมการสลับที่ตรงไปตรงมา แต่เนื่องจากมีกลุ่มน้อยและมีความจุใหญ่ ทำให้มีขั้นตอนการชดเชยหยาบ ทำให้การชดเชยอย่างแม่นยำยาก รวมถึงการสลับบ่อยๆ อาจทำให้อุปกรณ์สึกหรอเร็วและเพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษา

ในการกำหนดค่ากลุ่มที่มีความจุไม่เท่ากัน ความจุของคอนเดนเซอร์จะกระจายตามอัตราส่วนที่กำหนด (เช่น 1∶2∶4∶8) วิธีนี้ให้ความแม่นยำและความยืดหยุ่นในการควบคุมที่สูงขึ้น ทำให้สามารถปรับกำลังฟัซได้อย่างละเอียด แต่ต้องการการออกแบบและลอจิกการควบคุมที่ซับซ้อน จำกัดการขยายตัว รวมถึงคอนเดนเซอร์ที่มีความจุน้อยอาจต้องสลับบ่อย ทำให้ความน่าเชื่อถือในระยะยาวลดลง

หลังจากการประเมินอย่างรอบคอบ บทความนี้เลือกวิธีการกำหนดค่ากลุ่มที่มีความจุเท่ากัน แต่ความจุของกลุ่มชดเชยทั่วไปจะมากกว่ากลุ่มชดเชยแยกเฟส วิธีการนี้สนับสนุนการสลับวงจรแบบวงจรป้อนกลับ ปรับปรุงความแม่นยำและความเร็วในการตอบสนอง ลดความซับซ้อนในการควบคุม ลดวงจรป้อนกลับ และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม

2.2 การปรับปรุงกลยุทธ์การชดเชยกำลังฟัซ

กลยุทธ์การชดเชยกำลังฟัซที่ออกแบบอย่างดีจะช่วยให้มีการชดเชยที่มีประสิทธิภาพภายใต้สภาพการทำงานต่างๆ ระหว่างการทำงานปกติของระบบ สถานะของระบบชดเชยสามารถแบ่งออกเป็นโซนต่างๆ เช่น โซนการสลับเข้า โซนเสถียร และโซนการสลับออก ตามพารามิเตอร์เช่น กำลังจริงและกำลังฟัซ

การปรับปรุงกลยุทธ์การชดเชยเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบระบบ ที่มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการชดเชย กลยุทธ์ควบคุมแบบพารามิเตอร์เดียวที่ใช้ในอดีตมุ่งเน้นเพียงตัวแปรเดียว ทำให้ไม่เพียงพอในการจัดการกับสภาพที่ซับซ้อนหรือเปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดการชดเชยเกินหรือการสลับบ่อย ทำให้ต้นทุนการดำเนินการและบำรุงรักษาเพิ่มขึ้น

ดังนั้น บทความนี้ใช้กลยุทธ์ควบคุมแบบพารามิเตอร์ผสม ใช้พารามิเตอร์หนึ่งเป็นเกณฑ์ตัดสินใจหลัก และอีกหลายพารามิเตอร์เป็นปัจจัยเสริม ระบบประเมินพารามิเตอร์หลายตัวพร้อมกัน ทำการคำนวณอย่างครอบคลุมเพื่อกำหนดความต้องการในการสลับ และดำเนินการสลับตามนั้น ทำให้เพิ่มความแม่นยำและความเสถียรในการควบคุม

2.3 การดำเนินการและการบำรุงรักษาอุปกรณ์ชดเชย

เพื่อเพิ่มความมั่นคงและทนทานต่อการรบกวนของอุปกรณ์ชดเชย ควรใช้ระบบป้องกันด้วยซอฟต์แวร์ที่ฝังอยู่ ซึ่งจะช่วยให้อุปกรณ์สามารถทำงานได้ตามปกติหรือสามารถตัดออกอย่างปลอดภัยภายใต้สภาพผิดปกติต่างๆ ทำให้เพิ่มความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในการดำเนินการ

นอกจากนี้ ควรให้ช่างเทคนิคผู้เชี่ยวชาญทำการทดสอบและตรวจสอบการติดตั้งอย่างสม่ำเสมอ เพื่อค้นหาภาวะอันตรายที่อาจเกิดขึ้นในอุปกรณ์และทำการแก้ไขทันท่วงที

ระบบชดเชยกำลังฟัซมักมีฟังก์ชันป้องกัน เช่น ป้องกันกระแสเกิน แรงดันเกิน และแรงดันต่ำ เพื่อให้การป้องกันเหล่านี้ตอบสนองต่อเหตุการณ์ผิดปกติอย่างถูกต้อง ควรทำการทดสอบประสิทธิภาพการปฏิบัติงานอย่างสม่ำเสมอ นอกจากนี้ ควรใช้การป้องกันกระแสเกินและอุณหภูมิเพื่อตรวจจับความผิดปกติอย่างทันท่วงทีและป้องกันการขยายตัวของเหตุการณ์ผิดปกติ