طراحی جبرانسازهای توان راکتیو و هارمونیکی

ترانسفورماتورها، موتورهای القایی و سایر تجهیزات اندوکتیو علاوه بر توان اکتیو از شبکه توان راکتیو نیز می‌کشند. تجمیع توان راکتیو مصرفی مشترکین در شبکه‌های توزیع موجب اشغال ظرفیت خطوط، افت ولتاژ در طول فیدرها و افزایش تلفات شبکه شده و بهره‌برداری از شبکه را با مشکل مواجه می‌کند.

توان راکتیو انرژی مفیدی به مصرف کننده انتقال نمی‌دهد اما وجود آن برای عملکرد درست بسیاری از تجهیزات ضروری است. تامین تمام توان راکتیو مورد نیاز مشترکین توسط شبکه باعث می‌گردد که ظرفیت بزرگی از خطوط انتقال و توزیع اشغال شده و تلفات شبکه افزایش پیدا کند. همچنین در شبکه‌های توزیع به خصوص فیدرهای شعاعی با طول بلند و تغذیه کننده مصارف صنعتی بزرگ، تجمیع توان راکتیو مشترکین موجب افت ولتاژ در طول فیدر به خصوص در انتهای فیدر می‌شود و بهره‌برداری از شبکه را با مشکل مواجه می‌کند. برای جلوگیری از این امر، برای حداکثر میزان توان راکتیو مصرفی هر مشترک  محدوده‌ای در استاندارد در نظر گرفته شده است که در صورت تخطی از آن، جریمه‌ای برای توان راکتیو در قبوض مشترک اعمال می‌شود. در استاندارد ایران، مقدار 0.9 به عنوان کمینه ضریب توان انرژی مجاز و بدون جریمه قرار داده شده است.

در صنایع و کارخانجات معمولا گستره بزرگی از مصارف شامل انواع موتورهای القایی است که با یا بدون درایو بهره‌برداری می‌شوند و به همین دلیل، سهم توان راکتیو در مصرف کل بالا رفته و ضریب توان کاهش پیدا می‌کند. همچنین با توجه به رشد روزافزون و تغییر ماهیت بارهای کوچک و بزرگ در مصارف خانگی، اداری و تجاری، سهم توان راکتیو این نوع مصارف نیز در شبکه قابل توجه شده است. مشترکین برای جلوگیری از پرداخت جریمه‌های ناشی از توان راکتیو، ملزم به جبرانسازی توان راکتیو به صورت محلی هستند. رایج‌ترین روش جبرانسازی توان راکتیو، نصب بانک خازنی (ثابت یا اتوماتیک) با ظرفیت مناسب در نقطه اتصال مشترک به شبکه (PCC) یا فیدرهای زیردست می‌باشد.

به دلیل پیشرفت تکنولوژی و گسترش استفاده از ادوات غیرخطی مانند درایو موتورها که در صنایع بسیار رایج است و همچنین بارهای غیرخطی کوچک اما پرشمار در مصارف خانگی، اداری و تجاری، مقادیر هارمونیک‌های تولیدی نیز افزایش یافته است. وجود هارمونیک‌ها سبب می‌شود که طراحی جبرانساز مناسب با چالش‌هایی روبرو شود زیرا اگر به مقادیر هارمونیک‌ها توجه نشود و برای جبرانسازی توان راکتیو از بانک خازنی استفاده گردد، ایجاد پدیده رزونانس یا تشدید بین بانک خازنی و امپدانس سلفی شبکه (مانند ترانسفورماتورها، خطوط انتقال و …) نه تنها موجب افزایش شدید مقدار هارمونیک‌های جریانی و ولتاژی می‌شود بلکه عبور جریان هارمونیکی از بانک خازنی، موجب سوختن خود تجهیز نیز می‌گردد. در این موارد برای جلوگیری از تشدید هارمونیکی، باید از جبرانسازهای دیگری مانند فیلترهای پسیو ضدتشدیدی (دی‌تیون) یا تشدیدی (تیون) استفاده کرد.

علاوه بر روش‌های غیر فعال (پسیو) جبرانسازی توان راکتیو و هارمونیکی، در صنایعی مانند فولاد، نورد، سیمان و … که تغییرات بار سریع و ضربه‌ای و نوسان ولتاژ وجود دارد، برای اینکه جبرانساز قابلیت ردگیری سریع تغییرات بار و قطع و وصل سریع داشته باشد، از ادواتی مانند جبرانساز استاتیکی وار (SVC) و جبرانساز استاتیک سنکرون (STATCOM) و فیلترهای اکتیو هارمونیکی که در ساختار خود از سوئیچ‌های سریع الکترونیک قدرت بهره‌ می‌برند، استفاده می‌گردد.
شرکت تانکو (تدبیر آفرین نیرو) با تکیه بر تخصص کادر مهندسی خود که تجربه بیش از 3000 نقطه اندازه گیری و آنالیز کیفیت توان و طراحی و ساخت بیش از 100 دستگاه جبرانساز توان راکتیو (بانک خازنی) و هارمونیکی (فیلترهای پسیو) در صنایع مختلف را دارا هستند، مناسب ترین جبران سازها را با اندازه‌­گیری، پایش و شبیه سازی شبکه الکتریکی صنایع طراحی و ارائه می دهد.

خدمات شرکت در زمینه طراحی جبرانسازهای توان راکتیو و هارمونیکی به شرح زیر است.

  • اندازه‌گیری و پایش کمیات کیفیت توان با دستگاه‌های آنالیز کیفیت توان
  • انجام مطالعات کیفیت توان، شبیه‌سازی و بررسی نقاط ضعف و قوت شبکه
  • طراحی، ساخت و نصب جبرانسازهای توان راکتیو و هارمونیکی
  • طراحی و ساخت فیلترهای هارمونیکی تشدیدی و ضدتشدیدی ( Tuned & Detuned passive filter)
  • نظارت بر پروژه‌های طراحی، ساخت و نصب جبرانسازهای توان راکتیو و هارمونیکی
  • طراحی و تامین انواع جبرانسازهای فعال مانند فیلتر اکتیو هارمونیکی و SVC