Kipimo cha nguvu cha SVG kinachofaa kwa matumizi ya viwandani ni gani?

Kipimo cha nguvu cha SVG kinachofaa kwa matumizi ya viwandani ni gani?

Kizalishaji cha kisasa cha var (SVG) husakinisha kinyume cha nishati kwa namna ya kudumu—kuingiza au kujaza var kwa muda wa milisekunde—ili kusakinisha uwiano wa mtandao katika eneo la kushirikiana. Kipenyo cha nishati kinajumuisha vitu vidogo vya 50 kvar vya kuvutia kwenye ukuta kwa ajili ya kazi za mawasha binafsi mpaka mifumo ya 50 Mvar ya kufungwa kwenye kontena kwa ajili ya vifurnisi vya umeme vya arc. Uchaguzi wa uwezo wa SVG unahitaji kufanana na kipenyo cha usakinishaji, kasi ya kujibu, na utendaji wa harmoniki na kipenyo cha kazi maalum ya viwandani.

Kipenyo cha Nishati cha SVG

Kwenye mwisho wa chini, moduli ya SVG ya 50–500 kvar katika vikapu vya kufungwa kwenye ukuta au vya kusimama kwenye chini vinahudumia mzigo wa moja kwa moja: mfumo wa kubadilisha kasi ya 250 kW wenye sababu ya nguvu ya kuchukua (displacement power factor) ya 0.75 inahitaji takriban kvar 165 za kujaribu kufikia thamani ya moja. Vifaa hivi vidogo vya SVG vinaweza kusakinishwa katika kituo cha udhibiti wa mawashi na kujaribu kwa njia ya kijiwe, kuhakikisha kwamba sasa ya kushindwa (reactive current) inayopita kupitia mionzi na mita mbalimbali ya juu inapungua.

Kwenye kipindi cha kati, mfumo wa SVG wa 1–10 Mvar katika vitengo vingi vya nguvu vilivyofanana vinahudumia viwanja vya viwanda vilivyofanya kazi pamoja kwa ajili ya mahitaji ya sasa ya kushindwa: kwa mfano, kijiko cha karatasi kilicho na mzigo wa mawashi ya 8 MW uliyojumuishwa na sababu ya nguvu ya kuchukua (power factor) ya wastani ya 0.82 linahitaji takriban Mvar 4.5 ili kufikia thamani ya 0.98. Mifumo ya SVG ya kipindi cha kati mara nyingi hutumia vitengo vya nguvu vya kvar 500 au Mvar 1 katika mtiririko wa kiongozi-na-mshiriki (master-slave configuration)—kama vitengo moja vimeharibika, vitengo vilivyobaki vinaweza kugawanya kwa upya kazi ya kujaribu bila kukatwa.

Kwenye kiwango cha juu, mfumo wa 15–50 Mvar inaendesha matumizi ya viwanda vya kikubwa zaidi: vifurnisi vya umeme vya arc ambapo mahitaji ya nguvu ya kurejea huenda kutoka 0 hadi 40 Mvar katika mzunguko wa kutafuta kwa sekunde 50, na mashamba ya uvimbu ambapo kanuni za mtandao zinahitaji mpango kutoa au kujaza nguvu ya kurejea kwa kipindi cha uwezo kilichotengwa katika kituo cha kuunganishwa hata pale viturini vya uvimbu havijagenerisha. Uwanja huu mkubwa wa SVG unatumia mifumo ya vitabu au majengo ya pekee yenye vituo vingi vya nguvu vya 2–5 Mvar vilivyopangwa kwa msambao, ukarafu wa likidi, na mifumo ya udhibiti ya kuzidisha.

Njia ya Kuhesabu Ukubwa

Uwezo wa SVG si tu tofauti ya hesabu kati ya nguvu za kurejeshwa zilizosomwa na zile zinazotarajiwa. Mzigo wa kibadilisho—hasa yale yenye ubadilisho wa chini ya mzunguko—hutahitaji nafasi ya ziada juu ya mahitaji ya kurejeshwa ya wastani. Kanuni ya kawaida kwa matumizi ya kofia ya moto ni kuchagua uwezo wa SVG kuwa mara 1.2 hadi 1.5 ya uwezo wa transformer ya kofia, kwa sababu mahitaji ya nguvu ya kurejeshwa wakati wa awali ya kuchuma kofia inaweza kuzidisha wastani kwa asilimia 30–50%.

Hisabati ya ukubwa huanza na data ya mzigo: nguvu ya kweli (MW), sababu ya nguvu iliyopo, sababu ya nguvu inayotarajiwa, na kiwango cha juu cha mabadiliko ya nguvu ya kurejeshwa (Mvar/sekunde). Kwa mteja wa viwandani anayetumia nguvu ya 12 MW kwa sababu ya nguvu ya 0.80 na lengo la 0.98, nguvu ya kurejeshwa inayohitajika ni:

Q = P × (tan(cos⁻¹PF₁) – tan(cos⁻¹PF₂)) = 12 × (0.75 – 0.20) = 6.6 Mvar

Mwelekeo wa kawaida wa SVG unaojulikana zaidi ni 7 Mvar, unatoa nafasi ya 6% kwa hali za muda mfupi. Ikiwa mzigo una mabadiliko ya nguvu ya kurejea ya asilimia 30 kwa sekunde moja—ambayo ni ya kawaida katika matumizi ya uvuta wa mahali maalum na vifaa vya kushakisha—SVG inapaswa pia kujitokeza kwa kisasa, kwa kawaida kinachotajwa kama majibu ya hatua ya 90% ndani ya milisekunde 5.

Ushirikiano wa Uvibio

SVG yoyote inafanya kazi kama inaveta ya voltage ya kusambaza kwa kipindi cha 5–20 kHz. Kipindi cha kusambaza huchukua uvibio wa kipekee ambao unapaswa kufiltrwa ili kujitokeza kwa mipaka ya IEEE 519 au IEC 61000-3-6 katika pointi ya kushirikiana. Wakuzaji wa SVG wanaelezea uharibifu wa jumla wa uvibio wa sasa ya kusaidia (THDi)—kwa kawaida chini ya asilimia 3 kwa mfumo ya IGBT yenye filta za LCL za pato.

Ushirikiano kati ya vifiltri vya pato vya SVG na benki za kubadilisha sababu ya nguvu (power factor) zilizopo inahitaji uchunguzi. Benki ya kudumu ya vifiltri vya kubadilisha sababu ya nguvu iliyowekwa miaka iliyopita kabla ya kuongeza SVG inaweza kufanya mzunguko wa ushirikiano (resonant circuit) na vifiltri vya pato vya SVG katika tarakimu ambayo inaongeza harmoniki iliyotengenezwa mahali pengine katika kiwanda. Uchunguzi wa upinzani wa mtandao—uliojazwa au uliojitathmini kwa kutumia mfumo wa kompyuta na benki ya vifiltri vya kubadilisha sababu ya nguvu ikiwa imeunganishwa—hutambua vituo vya ushirikiano kabla ya kusakinisha SVG.

Mfano: Kijiji cha Chuma kinapunguza Malipo ya Adhabu

Chombo cha kuvunja chuma katika Asia ya Kusini kilichofanya kazi kwa kutumia mchakato wa kuvunja wa awali wenye nguvu ya 15 MW na sababu ya nguvu ya kubadilisha (displacement power factor) ya wastani ya 0.72 kilikuwa kinalipa takriban dola za Marekani 18,000 kwa mwezi kwa malipo ya adui ya nguvu ya kurejeshwa kutoka kwa mfumo wa umeme. Mchoro wa mzigo wa chombo ulikuwa una jumuisha mgandamizo wa nguvu ya kurejeshwa ya 5–8 Mvar wakati wa kuingia kwa billet kwenye kila kipande cha kuvunja, ambacho kilisababisha upungufu wa voltage uliozima mchakato wa kuvunja mara mbili kwa mwezi kwa wastani. Chombo hicho kilisakinisha mfumo wa SVG wa 10 Mvar, uliofungwa kama vituo vya nguvu vinne vya 2.5 Mvar vilivyopangwa kwa usambazaji na kushiriki bus ya DC, vilivyotolewa na mtengenezaji wa vifaa vya umeme vilivyoundwa pamoja. Uzimisho baada ya kusakinisha umekuthibitisha sababu ya nguvu ya wastani ya 0.98 na kumaliza mgandamizo ya upungufu wa voltage. Uokoaji wa malipo ya adui pekee ulirejesha gharama ya kapitali ya SVG ndani ya miezi 14.

Maswali Yanayoulizwa Marahaba

Tofauti kati ya SVG na benki za capacitor za kawaida ni nini?

SVG inatoa mabadiliko ya nguvu ya kurejea kwa njia ya kuendelea bila kipindi kwa kutumia elektroniki za nguvu na wakati wa kujibu chini ya 5 ms. Vifaa vya kondenseta vinatoa usimamizi wa hatua kwa kutumia kubadilisha kwa njia ya kimekaniki au kwa thyristor na wakati wa kujibu wa 40–100 ms. SVG ni lazima kwa mzigo wenye mabadiliko ya nguvu ya kurejea chini ya sekunde moja.

Je, SVG inaweza kusimamia nguvu ya kurejea ya aina ya inductive na ya aina ya capacitive?

Ndiyo. SVG inafanya kazi katika vipande vyote vinne—kutuma vars (kwenye hali ya capacitive) au kuzima vars (kwenye hali ya inductive)—kwa kudhibiti ukubwa wa tawi la pembe la tovuti kuhusiana na tawi la pembe la mtandao. Ubadilishaji kati ya hali hizo unafanyika kwa urahisi kabisa na huendelea kwa mzunguko mmoja wa udhibiti.

Jinsi gani usimamizi wa joto la SVG linafanywa?

Vifaa vidogo vya SVG vinavyopungua juu ya 500 kvar hutumia uponyaji wa hewa uliofungwa kwa kutumia fanzi ndani. Vifaa vya kati vya 1–10 Mvar hutumia uponyaji wa hewa uliofungwa pamoja na mizira ya kujitoa joto ya nje. Vifaa vikubwa vya 15–50 Mvar mara nyingi hutumia uponyaji wa maji-kwa kutumia maji na glycol pamoja na mizira ya kujitoa joto ya nje, ikifanikisha uwezo wa kujitoa joto wa 30–50 kW kwa kila kituo cha nguvu.

Ushauri wa kudumisha mfumo wa SVG unahitaji nini?

Uchunguzi wa kila mwaka wa vifiltri vya hewa, ufanisi wa mapafu, na kujaza kiasi cha uwezo wa benki ya capacitor kwenye kiwango cha DC. Mifumo ya semikondaktori ya nguvu—IGBT—haya haitabaki yoyote ya kudumisha kwa miaka 15–20 ya maisha yao ya kubuni wakati wa kutumika ndani ya mipaka ya joto iliyowekwa.

SVG inavyofanya kazi pamoja na vifaa vya kuboresha sababu ya nguvu vilivyopo?

Kiongozi wa SVG anaweza kuwekwa ili kushirikiana na benki za capacitor zilizowekwa kwa kudumu, kupunguza toleo la SVG wakati vitu vya capacitor vinapoendelea kufanya kazi. Uchunguzi mzuri wa ushirikiano unadhibitisha kutofanya kazi kwa muda mrefu kati ya kiongozi wa SVG na kiongozi wa capacitor zilizowekwa kwa hatua. Wakasambazaji waliounganishwa kama Sinotech Group wana huduma ya kuanzisha ambazo zinajumuisha utakatifu wa ushirikiano.

Ni ukubwa mdogo zaidi wa kuanzisha SVG unaoweza kutumika kwa urahisi?

50 kvar katika kabinet ya kufungwa kwenye ukuta ni chini ya kiwango cha kisasa. Chini ya kipengele hiki, gharama za mara moja za elektroniki ya nguvu na mfumo wa udhibiti huifanya SVG isiyofaa kwa ajili ya uchumi kuliko benki za kondensata zilizowekwa kwa kudumu au zinazoweza kugeuzwa. Kipengele cha uchumi cha kujikwamisha kati ya benki za kondensata na SVG kawaida ni 150–200 kvar.