Apakah peranan SVG dalam pemulihan kuasa reaktif sistem kuasa?

Cara Kerja SVG: Prinsip Operasi Utama dan Kawalan Arus Reaktif

Penjana Var Statik, yang biasa dikenali sebagai SVG, beroperasi secara berbeza daripada kaedah tradisional dalam pengurusan kuasa reaktif. Peranti ini menggunakan komponen semikonduktor yang dikenali sebagai IGBT untuk sama ada menghasilkan atau menyerap arus reaktif (diukur dalam VAR) tanpa sebarang bahagian bergerak mekanikal. Kaedah yang digunakannya sebenarnya cukup pintar. Ia menghasilkan arus elektrik yang saling bertentangan dengan menggunakan teknik yang dikenali sebagai modulasi lebar denyut (PWM). Apabila terdapat beban induktif yang menyebabkan kelambatan fasa, SVG menghantar arus kapasitif untuk menyeimbangkan keadaan tersebut. Bagi beban kapasitif yang menimbulkan jenis masalah yang berbeza, SVG melakukan sebaliknya. Keseluruhan proses ini berlaku dengan sangat pantas—membawa sistem hampir kepada faktor kuasa yang sempurna dalam pecahan saat sahaja.

Pensonsian Sumber Voltan Berasaskan IGBT untuk Penjanaan VAR Segera

Inovasi utama adalah arkitektur penukar sumber voltan IGBT. Peralihan pantas voltan bus DC melalui pasangan IGBT anti-sejajar membina bentuk gelombang AC tiga fasa secara tepat dengan beza fasa 90° berbanding voltan grid—membolehkan kawalan tepat dan berterusan terhadap kuasa reaktif keluaran yang berkadar langsung dengan voltan sistem. Kelebihan utama berbanding penyelesaian tradisional termasuk:

• Penghapusan risiko resonans harmonik yang melekat pada bank kapasitor
• Penyesuaian lancar dan tanpa langkah di sepanjang keseluruhan julat kapasitif hingga induktif
• Keluaran arus yang tidak bergantung pada voltan—berbeza daripada SVC yang dikawal oleh thyristor

Gerak Balas Dinamik Sub-Milisaat berbanding had pengalihan mekanikal

SVG memberi gerak balas dalam 1–5 milisaat—100–300 kali lebih pantas daripada kapasitor yang dialihkan oleh thyristor (300–500 ms) dan jauh lebih pantas daripada suis mekanikal, yang mengalami kelengahan 20–40 kitaran akibat pergerakan fizikal sesentuh dan sekatan penyalakan semula. Kelajuan sub-kitaran ini amat penting untuk:

• Mencegah kejatuhan voltan semasa permulaan motor atau pelarasan penjana
• Mengurangkan kilauan dalam aplikasi relau lengkung dan kimpalan
• Menstabilkan voltan di tengah-tengah ayunan pantas dalam penjanaan suria/angin

Secara pentingnya, SVG berpindah antara mod kapasitif dan induktif tanpa gangguan—menyediakan cadangan reaktif yang tidak terganggu semasa ketahanan terhadap gangguan (FRT), suatu kemampuan yang tidak dapat dicapai oleh sistem mekanikal.

SVG untuk Peningkatan Kualiti Kuasa: Harmonik, Ketidakseimbangan, dan Pematuhan

Penapisan Harmonik Secara Real-Time dan Pembetulan Ketidakseimbangan Tiga Fasa

Teknologi SVG berfungsi melawan penyimpangan harmonik dengan menghantar arus bertentangan secara hampir segera, yang seterusnya membatalkan frekuensi mengganggu tersebut yang berasal daripada peranti seperti pemacu kelajuan berubah (VFD). Apabila ini berlaku secara masa nyata, ia mengekalkan jumlah penyimpangan harmonik (THD) pada tahap kurang daripada 5%, suatu faktor yang sangat penting bagi pelbagai jenis peralatan sensitif di lantai kilang. Kelebihan besar lain ialah keupayaan SVG menangani ketidakseimbangan voltan tiga fasa melalui kaedah uniknya dalam menguruskan kuasa reaktif merentasi fasa-fasa tersebut. Sebagai contoh, sebuah kemudahan pembuatan yang menggunakan banyak pemotong laser satu fasa bersama-sama jentera tiga fasa berskala besar. Tanpa keseimbangan yang sesuai, motor boleh menjadi terlalu panas dan gagal lebih awal. Namun, dengan pemasangan SVG, ketidakseimbangan voltan telah berkurang secara ketara dari sekitar 8% kepada hanya sedikit lebih daripada 2%. Dan berbeza daripada sistem penapis pasif yang lebih tua, tiada jeda menunggu suis diaktifkan atau masalah penyesuaian (tuning) yang mengganggu prestasi.

Memenuhi Had IEEE 519–2022 di Fasilitas Industri Berdistorsi Tinggi

Teknologi SVG mengekalkan kesesuaian sistem dengan piawaian IEEE 519-2022 melalui pengurusan aktif harmonik sehingga tertib ke-50, walaupun dalam keadaan mencabar seperti yang dijumpai di dalam relau lengkung atau di pusat data. Apabila voltan PCC mula mengalami distorsi melebihi 10%, unit-unit SVG ini mengekalkan jumlah distorsi harmonik (THD) di bawah kawalan sekitar 3.5% atau lebih baik—nilainya jauh di bawah had 5% yang ditetapkan oleh kebanyakan syarikat utiliti. Sebagai contoh nyata, sebuah kilang semikonduktor melaporkan bahawa pemasangan SVG berjaya mengurangkan isu harmonik sebanyak kira-kira 92% selepas pelaksanaan, serta menjimatkan kos penyelenggaraan bank kapasitor sebanyak kira-kira $740,000 setahun, berdasarkan laporan Institut Ponemon tahun lepas. Selain daripada sekadar mematuhi peraturan, pendekatan proaktif sebegini juga mengelakkan denda potensi, melindungi transformer daripada tekanan tidak perlu, dan membantu operasi berjalan lancar tanpa gangguan tidak dijangka.

SVG sebagai Pemudah Kestabilan Grid: Sokongan Voltan dan Ketahanan terhadap Gangguan

Pengawal Voltan Dinamik Semasa Gangguan Grid dan Peristiwa Ketahanan terhadap Gangguan

Teknologi SVG membantu mengekalkan kestabilan grid elektrik dengan menyuntik atau menyerap kuasa reaktif secara hampir serta-merta apabila berlaku penurunan voltan, lonjakan voltan, atau kegagalan sistem. Takungan kapasitor mekanikal memerlukan masa sekitar 3 hingga 5 kitaran sebelum dapat bertindak balas, manakala sistem SVG memberi tindak balas serta-merta, mengekalkan voltan dalam julat lebih kurang ±2% daripada tahap normal dan mengelakkan peranti pelindung daripada terpicu secara tidak perlu. Dalam situasi Ketahanan terhadap Gangguan, sistem-sistem ini mengekalkan cukup rizab kuasa reaktif untuk memenuhi keperluan ketat grid seperti yang dinyatakan dalam piawaian IEEE 1547-2018. Bagi kawasan di mana tenaga angin menyumbang sebahagian besar campuran tenaga, penggunaan kawalan voltan berasaskan SVG mengurangkan kejadian gangguan bekalan elektrik sebanyak kira-kira 60 peratus berbanding kaedah lama, menurut kajian yang diterbitkan dalam jurnal Power Systems Research pada tahun 2023.

Bukti Kes: Integrasi Ladang Angin 33-kV dengan Cadangan Reaktif Berasaskan SVG

Ladang angin 33-kV yang mengintegrasikan 15 buah turbin menunjukkan kesan SVG dalam menstabilkan grid. Sebelum pemasangan, jatuhan voltan akibat tiupan angin kencang melebihi 8%, menyebabkan turbin terputus secara automatik. Selepas memasang sistem SVG berkapasiti 5 MVAR, cadangan reaktif berjaya mengekalkan voltan dalam julat 1.5% daripada nilai asal semasa 98% daripada peristiwa FRT. Hasil utama termasuk:

• pengurangan sebanyak 70% dalam jatuhan voltan di bawah 0.9 per unit (pu) semasa kegagalan grid
• Tiada turbin angin yang terputus semasa tetingkap kegagalan selama 0.15 saat
• Pematuhan penuh terhadap kehendak kod grid EN 50549-2:2019 untuk integrasi sumber tenaga boleh baharu

Kes ini mengesahkan peranan SVG dalam membolehkan integrasi tenaga boleh baharu yang andal dan berketumpatan tinggi.

SVG berbanding Alternatif: Kelenturan Operasi dan Nilai Sepanjang Jangka Hayat

Teknologi SVG menawarkan kelenturan yang jauh lebih tinggi berbanding bank kapasitor tradisional dan sistem kawalan tiristor. Berbeza daripada pilihan mekanikal yang menukar daya reaktif secara langkah demi langkah dengan kelengahan yang ketara, SVG mengendali daya reaktif secara berterusan dalam kedua-dua arah hampir serta-merta, sehingga menghilangkan gangguan transien dan masalah kelipan voltan yang mengganggu itu. Kelajuan ini membuat perbezaan besar dalam industri dengan beban yang sentiasa berubah seperti operasi pengimpalan dan kilang penggulung keluli. Peralatan piawai tidak mampu mengekalkan prestasi apabila terdapat kelengahan tindak balas melebihi 100 milisaat, yang menyebabkan ketidakstabilan dan isu pengeluaran yang tidak diingini oleh sesiapa.

Nilai jangka hayat yang ditawarkan benar-benar menonjol apabila memeriksa sistem-sistem ini. Teknologi SVG sebenarnya mengurangkan kehilangan tenaga sebanyak kira-kira separuh hingga tiga perempat berbanding model SVC yang serupa. Mengapa? Kerana tiada lagi pemanasan reaktor yang terlibat, dan kita juga tidak perlu lagi menangani penapis harmonik luaran yang mengganggu tersebut. Ini bermaksud penjimatan kos tenaga yang nyata dalam jangka masa panjang. Kelebihan besar lain ialah tiada bahagian bergerak yang perlu dikhawatirkan, serta tiada kapasitor yang mengalami penuaan dan perlu diganti secara berkala. Pemeriksaan penyelenggaraan boleh bertahan antara 3 hingga 5 tahun lebih lama berbanding sistem elektromekanikal lama. Sesetengah operasi perlombongan melaporkan pencapaian tempoh operasi (uptime) sehingga hampir 99.5% dengan pemasangan ini, yang jelas membantu mengelakkan penghentian pengeluaran yang mahal. Selain itu, saiz fizikal unit SVG mengambil ruang kira-kira 40 hingga 60 peratus kurang berbanding bank kapasitor tradisional. Ini menjadikannya pilihan ideal untuk pemasangan semula (retrofitting) di kemudahan sedia ada di mana ruang adalah terhad.

Soalan Lazim

Apakah itu SVG dan bagaimana ia berfungsi?

SVG, atau Penjana Var Statik, ialah suatu peranti yang menguruskan kuasa reaktif tanpa bahagian bergerak mekanikal. Ia menggunakan IGBT untuk mencipta arus elektrik yang bertentangan dan menyeimbangkan beban induktif atau kapasitif secara hampir segera.

Bagaimanakah SVG meningkatkan kualiti kuasa?

SVG meningkatkan kualiti kuasa dengan menapis harmonik, membetulkan ketidakseimbangan tiga fasa, dan mengekalkan pematuhan terhadap piawaian industri seperti IEEE 519-2022. Ia membantu mengurangkan kejatuhan voltan dan mengekalkan tahap Jumlah Pemutarahan Harmonik (THD) pada aras rendah.

Apakah faedah teknologi SVG berbanding kaedah tradisional?

Teknologi SVG menawarkan masa tindak balas yang lebih pantas, kelentukan yang lebih tinggi, kehilangan yang dikurangkan, keperluan penyelenggaraan yang lebih rendah, dan penggunaan ruang yang lebih cekap berbanding bank kapasitor tradisional dan sistem yang dikawal oleh thyristor.