วิธีการเลือกอุปกรณ์ SVG ให้สอดคล้องกับกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้า

การประเมินความต้องการกำลังปฏิกิริยาของโรงไฟฟ้าเพื่อกำหนดขนาด SVG อย่างแม่นยำ

การเชื่อมโยงลักษณะภาระงาน ความแข็งแกร่งของระบบสายส่ง และความต้องการกำลังปฏิกิริยาแบบไดนามิก

การเลือกขนาดที่เหมาะสมสำหรับระบบ SVG ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักสามประการที่ทำงานร่วมกัน ได้แก่ ลักษณะการเปลี่ยนแปลงของโหลดตามช่วงเวลา ความแข็งแรงของระบบไฟฟ้า (วัดโดยค่าที่เรียกว่า SCR) และความต้องการกำลังปฏิกิริยาของระบบในแต่ละช่วงเวลา ตัวอย่างเช่น สถานที่อุตสาหกรรมที่มีการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรุนแรง เช่น โรงถลุงเหล็กที่ใช้เตาอาร์คไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งมักประสบปัญหาการผันผวนของกำลังปฏิกิริยาเกิน 40% ภายในไม่กี่วินาที ดังนั้นระบบ SVG จึงจำเป็นต้องตอบสนองอย่างรวดเร็วมาก โดยทั่วไปภายในประมาณ 20 มิลลิวินาที เพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้า ทั้งนี้ เมื่อระบบไฟฟ้ามีความแข็งแรงต่ำ (ค่า SCR ต่ำกว่า 3) การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันเหล่านี้จะก่อให้เกิดปัญหาแรงดันไฟฟ้ารุนแรงยิ่งขึ้น ดังนั้น สถานประกอบการในสภาพแวดล้อมดังกล่าวจึงจำเป็นต้องใช้ระบบ SVG ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นประมาณ 25 ถึง 30% เมื่อเทียบกับระบบที่ใช้งานได้ในระบบไฟฟ้าที่มีความแข็งแรงสูงกว่า นอกจากนี้ ผลการศึกษาล่าสุดจาก IEEE ในปี 2023 ยังพบข้อสังเกตที่น่าสนใจอีกด้วย โดยงานวิจัยชิ้นนั้นระบุว่า หากผู้ใช้งานเพิกเฉยต่อการบิดเบือนคลื่นฮาร์โมนิกที่มีค่า THD สูงกว่า 8% มักจะเลือกขนาดระบบ SVG ที่เล็กเกินไปประมาณ 18% และผลที่ตามมาคือ ธนาคารตัวเก็บประจุ (capacitor banks) จะเสียหายเร็วกว่าปกติเมื่อเกิดภาวะแรงดันตก

กรณีศึกษา: การปรับขนาด SVG แบบไดนามิกที่ฟาร์มกังหันลมกำลังการผลิต 200 เมกะวัตต์ โดยใช้การพยากรณ์ผลผลิตในช่วง 15 นาที

ผู้ประกอบการพลังงานหมุนเวียนได้เพิ่มประสิทธิภาพการจัดวางระบบ SVG โดยใช้การพยากรณ์ผลผลิตจากลมในช่วง 15 นาที ซึ่งสัมพันธ์กับข้อมูลประวัติศาสตร์เกี่ยวกับความแออัดของโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้การกำหนดขนาด SVG เปลี่ยนจากค่าสำรองแบบเดิมที่ 35% ไปเป็นค่าสำรองที่กำหนดเป้าหมายไว้ที่ 12% โซลูชันนี้ประกอบด้วย:

• หน่วย SVG แบบโมดูลาร์รวมกำลังความสามารถ 48 MVAR
• การบูรณาการเข้ากับระบบ SCADA แบบเรียลไทม์ ซึ่งสอดคล้องตามมาตรฐาน IEC 61400-25
• อัลกอริธึมควบคุมแบบปรับตัวได้ ซึ่งปรับการชดเชยกำลังปฏิบัติ (reactive compensation) แบบไดนามิกตามอัตราการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้า (ramp rates) ที่พยากรณ์ไว้

ผลที่ได้คือ ลดจำนวนเหตุการณ์ความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้าลง 67% และใช้กำลังความสามารถของ SVG ที่ติดตั้งไว้ได้ถึง 92% — แสดงให้เห็นว่าการวิเคราะห์เชิงพยากรณ์สามารถจัดการการสนับสนุนกำลังปฏิบัติแบบไดนามิกให้สอดคล้องอย่างแม่นยำกับพฤติกรรมจริงของโรงไฟฟ้า

การกำหนดข้อกำหนดทางเทคนิคโดยอ้างอิงตามข้อบังคับของโครงข่ายไฟฟ้าและข้อจำกัดของระบบ

ขีดจำกัดฮาร์โมนิก ความทนทานต่อการแปรผันของแรงดันไฟฟ้า (IEC 61000-2-2) และข้อกำหนดด้าน SCR

ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับระบบ SVG จำเป็นต้องสอดคล้องกับระเบียบข้อบังคับของโครงข่ายไฟฟ้าจริงและข้อกำหนดด้านไฟฟ้าเฉพาะที่สถานที่ติดตั้งแต่ละแห่ง การควบคุมการบิดเบือนฮาร์โมนิกให้อยู่ในระดับไม่เกิน 5% ของค่ารวม (Total Harmonic Distortion) ที่จุดเชื่อมต่อโครงข่าย (PCC) จะช่วยป้องกันปัญหาต่าง ๆ เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าร้อนจัดเกินไป และรีเลย์ป้องกันทำงานผิดพลาด ตามมาตรฐาน IEC 61000-2-2 แรงดันไฟฟ้าอาจเปลี่ยนแปลงได้ในช่วง ±10% ระหว่างเหตุการณ์ชั่วคราว เช่น เมื่อมอเตอร์เริ่มทำงานหรือเมื่อข้อบกพร่องถูกแก้ไข ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้หลอดไฟกระพริบและรักษาเสถียรภาพของระบบทั้งระบบไว้ อัตราส่วนกระแสลัดวงจร (Short Circuit Ratio: SCR) ก็มีบทบาทสำคัญต่อการกำหนดขนาดของระบบ SVG ด้วย หากค่า SCR ต่ำกว่า 3 มักจำเป็นต้องเพิ่มกำลังงานปฏิกิริยา (reactive power capacity) ประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสมระหว่างเหตุการณ์รบกวนที่ไม่คาดฝัน การไม่ปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้อาจนำไปสู่การถูกตัดการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าโดยบังคับ หรือถูกหน่วยงานกำกับดูแลปรับเป็นโทษ ดังนั้น การคำนวณและจำลองแบบอย่างละเอียดเพื่อกำหนดพารามิเตอร์เหล่านี้ให้ถูกต้องจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งก่อนนำโซลูชัน SVG ใด ๆ ไปใช้งานจริง

ข้อกำหนดด้านความสอดคล้องที่สำคัญ

การรับประกันการผสานรวม SVG อย่างไร้รอยต่อเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานของสถานีไฟฟ้าย่อยที่มีอยู่

การแก้ไขปัญหาความไม่เข้ากันของรีเลย์รุ่นเก่าผ่านการเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซ IEC 61850-9-2 GOOSE

รีเลย์ป้องกันแบบดั้งเดิมมักขัดขวางการผสานรวมระบบ SVG เนื่องจากใช้โปรโตคอลการสื่อสารเฉพาะของตนเอง ทางออกคือการใช้การส่งข้อความ GOOSE ตามมาตรฐาน IEC 61850-9-2 ซึ่งช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างรีเลย์รุ่นเก่ากับตัวควบคุม SVG รุ่นใหม่ได้อย่างรวดเร็วมาก โดยมีเวลาตอบสนองต่ำกว่า 4 มิลลิวินาทีผ่านการเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ตทั่วไป และจุดเด่นที่สุดคือไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ใดๆ สำหรับผู้ปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมแรงดันสูง การใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงสามารถแก้ปัญหาการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจทำให้สัญญาณผิดเพี้ยนได้ นอกจากนี้ ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมล่าสุดปี 2023 การเลือกใช้การดำเนินการ GOOSE แบบมาตรฐานจะช่วยลดระยะเวลาในการติดตั้งลงประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม สิ่งที่ทำให้วิธีการนี้น่าสนใจอย่างยิ่งคือ บริษัทสามารถคงโครงสร้างพื้นฐานรีเลย์ที่มีอยู่เดิมไว้ใช้งานต่อไปได้ ในขณะเดียวกันก็ได้รับประโยชน์ทั้งหมดจากการจัดการพลังงานปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและแบบประสานกันทั่วทั้งระบบ

ข้อดีของหน่วย SVG แบบโมดูลาร์และปรับขนาดได้สำหรับการติดตั้งแบบระยะเวลากำหนด

สถาปัตยกรรม SVG แบบโมดูลาร์รองรับการติดตั้งแบบระยะเวลากำหนดที่สอดคล้องกับการขยายตัวของโรงไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงของภาระโหลด ซึ่งมีข้อได้เปรียบดังนี้:

• การเพิ่มประสิทธิภาพการลงทุนด้านเงินทุน : เริ่มต้นด้วยหน่วยขนาด 10–20 MVAR และค่อยๆ ขยายกำลังการผลิตตามการเพิ่มขึ้นของกำลังการผลิตไฟฟ้า
• การดำเนินการต่อเนื่อง : โมดูลแบบเปลี่ยนขณะระบบกำลังทำงาน (Hot-swappable) ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาได้โดยไม่จำเป็นต้องหยุดระบบโดยรวม
• ความยืดหยุ่นด้านเทคโนโลยี : การอัปเกรดในระยะหลังสามารถผสานรวมเฟิร์มแวร์ควบคุมหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังรุ่นใหม่ได้โดยไม่ต้องออกแบบระบบใหม่ทั้งหมด
• ประสิทธิภาพของพื้นที่ติดตั้ง : ออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัดกว่า SVG แบบดั้งเดิมถึง 40% (รายงาน Grid Solutions ปี 2024)

การติดตั้งแบบระยะเวลากำหนดทำให้การชดเชยกำลังปฏิบัติงาน (reactive compensation) สอดคล้องกับรูปแบบภาระโหลดจริง—ช่วยหลีกเลี่ยงการลงทุนเกินความจำเป็นที่มีต้นทุนสูง ขณะเดียวกันยังรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าไว้ตลอดกระบวนการขยายระบบ นอกจากนี้ การกำหนดค่าแบบปรับขนาดได้ยังรองรับความพร้อมใช้งานแบบ N+1 สำหรับสถานีไฟฟ้าย่อยที่มีความสำคัญสูงเป็นพิเศษ

คำถามที่พบบ่อย

ระบบ SVG คืออะไร?
ระบบ SVG หรือ Static Var Generator คืออุปกรณ์ที่ใช้เพื่อปรับปรุงความมั่นคงของแรงดันไฟฟ้า โดยสามารถจ่ายหรือดูดซับพลังงานปฏิบัติการได้อย่างรวดเร็วตามความต้องการ

เหตุใด SCR จึงมีความสำคัญต่อการกำหนดขนาดของระบบ SVG?
อัตราส่วนกระแสลัดวงจร (SCR) แสดงถึงความแข็งแกร่งของระบบไฟฟ้า ค่า SCR ที่ต่ำกว่าจะต้องใช้ระบบ SVG ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น

การวิเคราะห์เชิงพยากรณ์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ SVG ได้อย่างไร?
การวิเคราะห์เชิงพยากรณ์ปรับความสามารถของระบบ SVG ให้สอดคล้องกับผลลัพธ์ที่คาดการณ์ไว้และพฤติกรรมจริงของระบบ ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและการเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง