उद्योगिक उपयोग के लिए एसवीजी की शक्ति सीमा क्या है?

उद्योगिक उपयोग के लिए एसवीजी की शक्ति सीमा क्या है?

एक स्टैटिक वार जनरेटर (एसवीजी) प्रतिक्रियाशील शक्ति का गतिशील रूप से संतुलन करता है—मिलीसेकंड के समय-पैमाने पर वार्स का इंजेक्शन या अवशोषण करके—ताकि सामान्य संयुक्त बिंदु पर वोल्टेज को स्थिर रखा जा सके। इसकी शक्ति सीमा 50 किलोवार के संकुचित दीवार-माउंटेड यूनिट्स से लेकर व्यक्तिगत मोटर भारों के लिए, तक 50 मेगावार के कंटेनरीकृत प्रणालियों तक फैली हुई है, जो विद्युत आर्क भट्टी स्थापनाओं के लिए हैं। सही एसवीजी क्षमता का चयन करने के लिए संतुलन सीमा, प्रतिक्रिया गति और हार्मोनिक प्रदर्शन को विशिष्ट औद्योगिक भार प्रोफ़ाइल के अनुरूप करना आवश्यक है।

एसवीजी शक्ति स्पेक्ट्रम

निम्न सीमा पर, दीवार-माउंट या फ्लोर-स्टैंडिंग कैबिनेट में ५०–५०० किलोवोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव SVG मॉड्यूल व्यक्तिगत लोड की सेवा करते हैं: एक २५० किलोवाट वेरिएबल-स्पीड ड्राइव, जिसका डिस्प्लेसमेंट पावर फैक्टर ०.७५ है, एकता के निकट पहुँचने के लिए लगभग १६५ किलोवोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव के अनुकूलन की आवश्यकता होती है। ये छोटे SVG यूनिट मोटर कंट्रोल सेंटर पर स्थापित किए जाते हैं और स्थानीय रूप से अनुकूलन करते हैं, जिससे ऊपर की ओर के ट्रांसफार्मरों और केबलों के माध्यम से प्रवाहित होने वाली प्रतिक्रियाशील धारा कम हो जाती है।

मध्य सीमा में, कई समानांतर शक्ति मॉड्यूलों में १–१० मेगावोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव SVG प्रणालियाँ औद्योगिक संयंत्रों की समग्र प्रतिक्रियाशील मांग की सेवा करती हैं: एक कागज मिल, जिसका कुल जुड़ा हुआ मोटर लोड ८ मेगावाट है और औसत पावर फैक्टर ०.८२ है, ०.९८ तक पहुँचने के लिए लगभग ४.५ मेगावोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव की आवश्यकता होती है। मध्य सीमा की SVG प्रणालियों में आमतौर पर ५०० किलोवोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव या १ मेगावोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव के शक्ति मॉड्यूलों का उपयोग मास्टर-स्लेव विन्यास में किया जाता है—जब कोई एक मॉड्यूल खराब होता है, तो शेष मॉड्यूल बिना किसी अंतराय के अनुकूलन भार को पुनः वितरित कर देते हैं।

उच्च सीमा पर, १५–५० एमवीएआर प्रणालियाँ सबसे मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों को संबोधित करती हैं: विद्युत आर्क भट्टियाँ, जहाँ प्रतिक्रियाशील शक्ति की मांग एकल ५०-सेकंड गलन चक्र के भीतर ० से ४० एमवीएआर तक उतार-चढ़ाव करती है, और पवन फार्म, जहाँ ग्रिड कोड यह आवश्यकता रखते हैं कि संयंत्र संबंधन बिंदु पर एक परिभाषित क्षमता वक्र के अनुसार प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति या अवशोषण करे, भले ही पवन टरबाइन उत्पादन न कर रही हों। ये बड़े एसवीजी स्थापनाएँ कंटेनरीकृत या समर्पित भवन विन्यास का उपयोग करती हैं, जिनमें कई समानांतर २–५ एमवीएआर शक्ति स्टैक, द्रव शीतलन और आवृत्ति नियंत्रण वास्तुकला शामिल हैं।

आकार निर्धारण पद्धति

एसवीजी क्षमता केवल मापित और लक्ष्य प्रतिक्रियाशील शक्ति के बीच अंकगणितीय अंतर नहीं है। गतिशील भार—विशेष रूप से उन भारों के लिए जिनमें उप-चक्र परिवर्तनशीलता होती है—औसत क्षतिपूर्ति आवश्यकता से ऊपर का सुरक्षा भाग आवश्यक होता है। आर्क फर्नेस अनुप्रयोगों के लिए एक सामान्य नियम यह है कि एसवीजी का आकार फर्नेस ट्रांसफॉर्मर की एमवीए रेटिंग के १.२–१.५ गुना के अनुसार निर्धारित किया जाए, क्योंकि प्रारंभिक स्क्रैप पिघलने के चरण के दौरान प्रतिक्रियाशील शक्ति की मांग औसत से ३०–५०% अधिक हो सकती है।

आकार निर्धारण की गणना भार डेटा से शुरू होती है: वास्तविक शक्ति (एमडब्ल्यू), विद्यमान शक्ति गुणांक, लक्ष्य शक्ति गुणांक, और प्रतिक्रियाशील शक्ति के परिवर्तन की अधिकतम दर (एमवार/सेकंड)। एक औद्योगिक संयंत्र के लिए जो ०.८० शक्ति गुणांक पर १२ एमडब्ल्यू खींचता है और जिसका लक्ष्य ०.९८ है, आवश्यक प्रतिक्रियाशील क्षतिपूर्ति है:

क्यू = पी × (टैन(कॉस⁻¹पीएफ₁) – टैन(कॉस⁻¹पीएफ₂)) = १२ × (०.७५ – ०.२०) = ६.६ एमवार

निकटतम मानक SVG विन्यास 7 Mvar होगा, जो अस्थायी स्थितियों के लिए 6% अतिरिक्त क्षमता प्रदान करता है। यदि भार में एक सेकंड के भीतर 30% प्रतिक्रियाशील उतार-चढ़ाव शामिल है—जो स्पॉट वेल्डिंग और स्टैम्पिंग प्रेस अनुप्रयोगों में सामान्य है—तो SVG को गतिशील प्रतिक्रिया मानदंड को भी पूरा करना आवश्यक है, जिसे आमतौर पर 5 मिलीसेकंड के भीतर 90% चरण प्रतिक्रिया के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है।

हार्मोनिक इंटरैक्शन

कोई भी SVG 5–20 kHz पर स्विचिंग करने वाले वोल्टेज-स्रोत इन्वर्टर के रूप में कार्य करता है। स्विचिंग आवृत्ति विशिष्ट हार्मोनिक्स उत्पन्न करती है, जिन्हें सामान्य संयुक्त बिंदु पर IEEE 519 या IEC 61000-3-6 सीमाओं को पूरा करने के लिए फ़िल्टर किया जाना आवश्यक है। SVG निर्माता इंजेक्ट किए गए संतुलन धारा के कुल हार्मोनिक धारा विकृति (THDi) को निर्दिष्ट करते हैं—आमतौर पर IGBT-आधारित प्रणालियों के लिए LCL आउटपुट फ़िल्टर के साथ 3% से कम।

एसवीजी आउटपुट फ़िल्टर्स और मौजूदा पावर फ़ैक्टर करेक्शन कैपेसिटर बैंकों के बीच की अंतःक्रिया का विश्लेषण करने की आवश्यकता होती है। एसवीजी के जोड़ने से वर्षों पहले स्थापित एक स्थिर कैपेसिटर बैंक, संयंत्र के किसी अन्य हिस्से में उत्पन्न किसी हार्मोनिक को प्रवर्धित करने वाली आवृत्ति पर एसवीजी आउटपुट फ़िल्टर के साथ एक अनुनादी परिपथ बना सकता है। कैपेसिटर बैंक को जोड़कर की गई या सिमुलेट की गई नेटवर्क प्रतिबाधा स्कैन, एसवीजी स्थापना से पहले अनुनाद बिंदुओं की पहचान करती है।

मामला: स्टील मिल दंड शुल्क में कमी

दक्षिण एशिया में एक स्टील रोलिंग मिल जो 15 मेगावाट की रफिंग मिल ड्राइव का संचालन करती है, जिसमें 0.72 के औसत विस्थापन शक्ति कारक के साथ उपयोगिता प्रतिक्रियाशील शक्ति दंड शुल्क में प्रति माह लगभग $18,000 का भुगतान कर रही थी। मिल की लोड प्रोफ़ाइल में प्रत्येक रोलिंग स्टैंड में बिल्ट प्रवेश के दौरान 58 एमवीआर प्रतिक्रियाशील स्विंग शामिल थे, जिससे वोल्टेज में गिरावट आई, जिससे प्रति माह औसतन दो बार ड्राइव अंडरवोल्टेज यात्राएं हुईं। इस मिल में एक एकीकृत विद्युत उपकरण निर्माता द्वारा आपूर्ति की गई एक 10 एमवीआर एसवीजी प्रणाली स्थापित की गई थी, जो एक साझा डीसी बस के साथ चार 2.5 एमवीआर समानांतर पावर मॉड्यूल के रूप में कॉन्फ़िगर की गई थी। स्थापना के पश्चात मापों ने 0.98 के औसत शक्ति कारक की पुष्टि की और कम वोल्टेज यात्राओं को समाप्त कर दिया। केवल जुर्माना शुल्क की बचत ने 14 महीने के भीतर एसवीजी पूंजी लागत को बहाल किया।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

एसवीजी और पारंपरिक संधारित्र बैंकों में क्या अंतर है?

एसवीजी शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके 5 मिलीसेकंड से कम प्रतिक्रिया समय के साथ निरंतर, चरणरहित प्रतिक्रियाशील शक्ति समायोजन प्रदान करता है। संधारित्र बैंक मशीनी या थाइरिस्टर स्विचिंग के साथ चरणबद्ध क्षतिपूर्ति प्रदान करते हैं और उनका प्रतिक्रिया समय 40–100 मिलीसेकंड होता है। उपभोग के लिए अर्ध-सेकंड से कम के समय में प्रतिक्रियाशील शक्ति में उतार-चढ़ाव होने पर एसवीजी अनिवार्य है।

क्या एसवीजी प्रेरक और धारितात्मक दोनों प्रकार की प्रतिक्रियाशील शक्ति की क्षतिपूर्ति कर सकता है?

हाँ। एसवीजी सभी चार चतुर्थांशों में कार्य करता है—वोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव (वार्स) को छोड़ना (धारितात्मक मोड) या अवशोषित करना (प्रेरक मोड)—ग्रिड वोल्टेज के सापेक्ष आउटपुट वोल्टेज के परिमाण को नियंत्रित करके। मोड के बीच संक्रमण बिल्कुल चिकना होता है और यह एक नियंत्रण चक्र के भीतर पूरा हो जाता है।

एसवीजी के शीतलन का प्रबंधन कैसे किया जाता है?

500 किलोवार से कम के छोटे एसवीजी इकाइयों में आंतरिक पंखों के साथ बल द्वारा वायु शीतलन का उपयोग किया जाता है। मध्यम श्रेणी की 1–10 मेगावार प्रणालियों में बाहरी हीट एक्सचेंजर के साथ बल द्वारा वायु शीतलन का उपयोग किया जाता है। बड़ी 15–50 मेगावार प्रणालियों में आमतौर पर पानी-ग्लाइकॉल शीतलक और बाहरी शुष्क शीतलकों के साथ द्रव शीतलन का उपयोग किया जाता है, जिससे प्रत्येक शक्ति मॉड्यूल के लिए 30–50 किलोवाट की शीतलन क्षमता प्राप्त होती है।

एसवीजी प्रणाली को किस प्रकार का रखरखाव की आवश्यकता होती है?

वायु फ़िल्टरों, पंखे की कार्यक्षमता और डीसी लिंक पर संधारित्र बैंक की धारिता माप का वार्षिक निरीक्षण। शक्ति अर्धचालक मॉड्यूल—आईजीबीटी—को उनके डिज़ाइन जीवन के लिए रखरखाव-मुक्त माना जाता है, जो 15–20 वर्ष है, बशर्ते उन्हें नामांकित तापमान सीमा के भीतर संचालित किया जाए।

एसवीजी मौजूदा शक्ति गुणांक सुधार उपकरणों के साथ किस प्रकार सहकार्य करता है?

एसवीजी नियंत्रक को स्थिर संधारित्र बैंकों के साथ समन्वय करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जिससे संधारित्र चरण सक्रिय होने पर एसवीजी आउटपुट कम हो जाता है। उचित समन्वय अध्ययन से एसवीजी और चरणीय संधारित्र नियंत्रकों के बीच ‘हंटिंग’ को रोका जा सकता है। सिनोटेक ग्रुप जैसे एकीकृत आपूर्तिकर्ता कमीशनिंग सेवाएँ प्रदान करते हैं, जिनमें समन्वय ट्यूनिंग भी शामिल है।

सबसे छोटी व्यावहारिक एसवीजी स्थापना क्या है?

दीवार-माउंट कैबिनेट में ५० केवीएआर व्यावहारिक न्यूनतम है। इस सीमा से कम पर, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और नियंत्रण प्रणाली की निश्चित लागत के कारण एसवीजी, स्थिर या स्विच किए गए कैपेसिटर बैंकों की तुलना में आर्थिक रूप से अनुचित हो जाता है। कैपेसिटर बैंकों और एसवीजी के बीच आर्थिक संक्रमण बिंदु आमतौर पर १५०–२०० केवीएआर होता है।