สิ่งอำนวยความสะดวกทางอุตสาหกรรมและโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญเผชิญกับความสูญเสียทางการเงินจากความไม่เสถียรของโครงข่ายไฟฟ้า การรบกวนของพลังงานระดับมิลลิวินาทีมักทำให้สายการผลิต เศษวัตถุดิบ และอุปกรณ์ที่มีความอ่อนไหวเสียหายเกิดขึ้นเป็นประจำ วิศวกรสิ่งอำนวยความสะดวกและผู้จัดการโรงงานต้องใช้การป้องกันแบบกำหนดเป้าหมาย แต่มักจะประสบปัญหาในการจัดแนวการรบกวนของกริดที่เฉพาะเจาะจงด้วยโทโพโลยีอุปกรณ์ไฟฟ้าแบบกำหนดเองที่ถูกต้อง คุณต้องระบุแหล่งที่มาของปัญหาก่อนที่จะระบุฮาร์ดแวร์ สิ่งอำนวยความสะดวกจำเป็นต้องตัดสินใจว่าพวกเขาต้องการการป้องกันฝั่งลูกค้าต่อข้อผิดพลาดของโครงข่ายไฟฟ้าหรือโซลูชันเพื่อป้องกันความผันผวนของโหลดที่เกิดจากสิ่งอำนวยความสะดวกไม่ให้สร้างมลพิษให้กับเครือข่ายท้องถิ่น
คู่มือนี้ให้การประเมินทางเทคนิคของเทคโนโลยี STATCOM (Static Synchronous Compensator) และ DVR (Dynamic Voltage Restorer) เราให้รายละเอียดเกี่ยวกับกลไกการปฏิบัติงาน ข้อกำหนดทางกายภาพ และความเป็นจริงในการนำไปปฏิบัติ คุณจะได้เรียนรู้วิธีเลือกระบบที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากโปรไฟล์คุณภาพไฟฟ้าเฉพาะของโรงงาน ความไวของโหลด และความต้องการในการปฏิบัติงาน
โทโพโลยีกำหนดฟังก์ชัน: DVR เป็นอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบอนุกรมซึ่งออกแบบมาเพื่อการป้องกันแรงดันไฟฟ้าตกอย่างรวดเร็วเป็นหลัก ในขณะที่ STATCOM เป็นอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบแบ่งที่สร้างขึ้นเพื่อการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในสภาวะคงตัว
การกำหนดเป้าหมายการรบกวน (ยูทิลิตี้เทียบกับฝั่งลูกค้า): เลือก DVR เพื่อปกป้องโหลดดาวน์สตรีมที่มีความละเอียดอ่อนจากข้อผิดพลาดของกริดยูทิลิตี้อัปสตรีม (sags/swells) เลือก STATCOM (หรือ D-STATCOM) เพื่อทำให้กริดเสถียรจากการรบกวนที่เกิดจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น ไม่สมดุล หรือผันผวนของคุณเอง
ข้อกำหนดในการจัดเก็บพลังงาน: โดยทั่วไปแล้ว DVR จะต้องมีการจัดเก็บพลังงานจริงจำนวนมาก (แบตเตอรี่หรือซุปเปอร์คาปาซิเตอร์) เพื่อฉีดพลังงานที่ใช้งานในช่วงที่ไฟตกลึก ในขณะที่ STATCOM อาศัยตัวเก็บประจุลิงค์ DC เป็นหลักในการแลกเปลี่ยนพลังงานปฏิกิริยา
ต้นทุนเทียบกับความเสี่ยง: การเลือกระหว่างสองสิ่งนี้จำเป็นต้องมีการตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าที่แม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่ารายจ่ายฝ่ายทุนสอดคล้องกับต้นทุนจริงของการหยุดทำงานที่เกิดจากความผิดปกติของโครงข่ายไฟฟ้าที่วัดได้โดยเฉพาะ
การเลือกที่มีประสิทธิภาพ โซลูชันคุณภาพกำลังไฟฟ้า จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างแม่นยำเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้า วิศวกรไม่สามารถระบุอุปกรณ์บรรเทาผลกระทบได้โดยไม่ต้องระบุปริมาณลักษณะที่แน่นอนของการรบกวนของโครงข่ายที่ส่งผลกระทบต่อโรงงานก่อน เราเห็นโรงงานหลายแห่งติดตั้งฮาร์ดแวร์ที่ไม่ถูกต้อง เนื่องจากข้ามการตรวจสอบพื้นฐานและอาศัยสมมติฐาน
การตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าพื้นฐานจะแบ่งปัญหากริดออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นชั่วคราว ได้แก่ แรงดันไฟฟ้าตก คลื่นที่เพิ่มขึ้น และการหยุดชะงักชั่วขณะ สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว บ่อยครั้งเกิดจากการฟ้าผ่าหรือการล้างข้อผิดพลาดด้านสาธารณูปโภค และแก้ไขได้อย่างรวดเร็วแต่ทำให้อุปกรณ์ขัดข้องในทันที ปัญหาเกี่ยวกับสภาวะคงตัว ได้แก่ ปัจจัยด้านกำลังไฟฟ้าที่ไม่ดี การสั่นไหวของแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง เฟสไม่สมดุล และการบิดเบือนฮาร์มอนิก สภาวะเรื้อรังเหล่านี้ทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง หม้อแปลงมีความร้อนสูงเกินไป และทำให้เกิดบทลงโทษด้านสาธารณูปโภค การระบุหมวดหมู่ที่ครอบงำเครือข่ายไฟฟ้าของคุณจะเป็นตัวกำหนดโทโพโลยีฮาร์ดแวร์ที่จำเป็น
ผู้จัดการสิ่งอำนวยความสะดวกจะต้องจัดทำแผนผัง ITIC (สภาอุตสาหกรรมเทคโนโลยีสารสนเทศ) หรือเส้นโค้ง CBEMA ของอุปกรณ์สิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญทั้งหมด การแม็ปนี้จะกำหนดความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าและความต้องการผ่านของโหลดที่มีความละเอียดอ่อน ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC), ไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) และตัวควบคุมหุ่นยนต์มักจะหลุดออกที่เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าเฉพาะ ตัวอย่างเช่น VFD มาตรฐานจะตัดการทำงานบนฟอลต์แรงดันไฟฟ้าต่ำของบัส DC หากแหล่งจ่ายที่เข้ามาลดลงต่ำกว่า 85% ของค่าที่ระบุเป็นเวลานานกว่าหนึ่งรอบ การทำความเข้าใจจุดออกกลางคันเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรสามารถระบุเวลาตอบสนองที่แน่นอนและความสามารถในการชดเชยที่ต้องการจากอุปกรณ์บรรเทาผลกระทบ
รหัสกริดยูทิลิตี้การประชุมยังคงเป็นตัวขับเคลื่อนหลักสำหรับการปรับใช้ระบบค่าตอบแทนที่ใช้งานอยู่ สาธารณูปโภคบังคับใช้มาตรฐานที่เข้มงวด เช่น IEEE 519 สำหรับขีดจำกัดฮาร์มอนิก เพื่อปกป้องโครงข่ายที่กว้างขึ้นจากมลพิษ สิ่งอำนวยความสะดวกที่สร้างโหลดพลังงานรีแอกทีฟจำนวนมากต้องเผชิญกับบทลงโทษทางการเงินอย่างรุนแรงสำหรับปัจจัยด้านพลังงานที่ไม่ดี ซึ่งมักจะเรียกเก็บเงินตามความต้องการ kVA สูงสุดมากกว่าการใช้กิโลวัตต์จริง การไม่ปฏิบัติตามจะนำไปสู่การปรับจำนวนมากหรือบังคับให้ตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายสาธารณูปโภค อุปกรณ์บรรเทาสาธารณภัยต้องให้แน่ใจว่าสิ่งอำนวยความสะดวกนั้นอยู่ภายในขอบเขตการปฏิบัติงานที่เข้มงวด ณ จุดเชื่อมต่อร่วม (PCC)
ติดตั้งมิเตอร์คุณภาพไฟฟ้าคลาส A ที่ฟีดสาธารณูปโภคหลักที่เข้ามาและที่แผงย่อยเฉพาะที่ป้อนอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน
กำหนดค่ามิเตอร์เพื่อเก็บข้อมูลรูปคลื่นที่มีความละเอียดสูงสำหรับการเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าที่เกิน 5% ของค่าที่กำหนด
บันทึกข้อมูลอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาอย่างน้อย 30 วันเพื่อเก็บตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของลักษณะการทำงานของโครงข่ายไฟฟ้าและวงจรโหลดภายในโรงงาน
อ้างอิงโยงเหตุการณ์คุณภาพไฟฟ้าที่มีการประทับเวลากับบันทึกการบำรุงรักษาของโรงงาน เพื่อเชื่อมโยงการรบกวนของกริดกับการหยุดทำงานของเครื่องจักรจริง
สร้างรายงานโปรไฟล์โหลดโดยระบุรายละเอียดความต้องการพลังงานรีแอกทีฟสูงสุดและความบิดเบือนกระแสฮาร์มอนิกสูงสุด
STATCOM แสดงถึงอุปกรณ์ระบบส่งสัญญาณ AC (FACTS) แบบยืดหยุ่นขั้นสูง โดยให้การควบคุมพลังงานรีแอกทีฟที่รวดเร็วและต่อเนื่องเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าของกริดให้คงที่ และปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าโดยรวมในเครือข่ายอุตสาหกรรมหนัก
STATCOM ใช้การเชื่อมต่อกริดแบบขนานหรือแบบแบ่ง มันทำงานเป็นแหล่งกระแสปฏิกิริยาควบคุม สถาปัตยกรรมหลักมีตัวแปลงแหล่งแรงดันไฟฟ้า (VSC) ที่จับคู่กับตัวเก็บประจุลิงค์ DC VSC ใช้ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตหุ้มฉนวนความเร็วสูง (IGBT) และการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) เพื่อสังเคราะห์รูปคลื่นที่นำไปสู่หรือล่าช้าของแรงดันไฟฟ้ากริด การกำหนดค่านี้ช่วยให้ระบบฉีดหรือดูดซับกระแสไฟฟ้ารีแอกทีฟโดยไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้ากริดที่มีอยู่ แตกต่างจากธนาคารตัวเก็บประจุแบบเดิม STATCOM สามารถรักษาความสามารถในการชดเชยได้เต็มที่แม้ในช่วงที่แรงดันไฟฟ้าตกอย่างรุนแรง
D-STATCOM (Distribution STATCOM) ทำหน้าที่เป็นตัวแปรระดับการกระจายของเทคโนโลยีนี้ สร้างแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ควบคุมได้ผ่านการควบคุมป้อนกลับความเร็วสูง รูปแบบเฉพาะนี้แก้ไขปัญหาคุณภาพไฟฟ้าเฉพาะที่ในระดับโรงงาน โดยมุ่งเน้นไปที่การแก้ไขความผิดปกติที่เกิดจากโหลดมากกว่าการจัดการความเสถียรของกริดระดับการส่งสัญญาณ
เครือข่ายอุตสาหกรรมที่มีการบรรทุกหนักและผันผวนต้องพึ่งพาอย่างมาก การควบคุมแรง ไฟฟ้าของ STATCOM ดัน ระบบจะรักษาโปรไฟล์แรงดันไฟฟ้าให้คงที่ทั่วทั้งเครือข่ายที่ได้รับภาระจากเตาอาร์คไฟฟ้า การสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่ และรอกขุด ช่วยลดแรงดันไฟฟ้าตกอย่างรุนแรงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโหลดกะทันหัน ป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ที่อยู่ติดกันสะดุดขณะออฟไลน์
นอกเหนือจากการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าแล้ว STATCOM ยังมีความเป็นเลิศในการปรับปรุงตัวประกอบกำลังโดยรวม มันทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มีพลวัตสูงของ การชดเชยพลังงาน ปฏิกิริยา ระบบยังลดการสั่นไหวของแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและแก้ไขเฟสโหลดที่ไม่สมดุล ทำให้มั่นใจได้ว่าแหล่งจ่ายไฟจะมีเสถียรภาพและสมมาตรสำหรับอุปกรณ์ดาวน์สตรีมที่มีความละเอียดอ่อน
การจัดการภาระความร้อนของ IGBT กำลังสูงจะกำหนดเค้าโครงทางกายภาพของการติดตั้ง ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศเหมาะสำหรับการให้คะแนนพลังงานที่ต่ำกว่า แต่ต้องใช้โครงสร้างพื้นฐาน HVAC ขนาดใหญ่ในห้องไฟฟ้าเพื่อจัดการการปฏิเสธความร้อน ต้องมีการเปลี่ยนตัวกรองทุกเดือนในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่เต็มไปด้วยฝุ่น ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับยูนิตที่มีความจุสูง พวกเขาใช้ลูปน้ำปราศจากไอออนที่สูบผ่านตัวระบายความร้อนที่ติดอยู่กับโมดูล IGBT โดยตรง ซึ่งต้องใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก การลื่นไถลของปั๊มสำรอง และการตรวจสอบการนำน้ำอย่างเข้มงวด
แม้จะมีความสามารถรอบด้าน แต่ STATCOM ก็มีข้อจำกัดที่ชัดเจน ระบบไม่สามารถจ่ายพลังงานที่ใช้งานอยู่ได้หากไม่มีการเพิ่มระบบกักเก็บพลังงานภายนอก ส่วนใหญ่จะแลกเปลี่ยนพลังงานปฏิกิริยา ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในการบรรเทาปัญหาแรงดันไฟฟ้าที่ลึกและยืดเยื้อเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม นอกจากนี้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังยังต้องการพื้นที่ใช้งานทางกายภาพจำนวนมากอีกด้วย วิศวกรด้านสิ่งอำนวยความสะดวกต้องคำนึงถึงการจัดการระบายความร้อนที่เข้มงวด ข้อกำหนดในการทำความเย็นแบบแอคทีฟ และพื้นที่ทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบเฟสและโมดูล VSC
DVR ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ป้องกันพิเศษที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยจะปกป้องโหลดทางอุตสาหกรรมที่มีความละเอียดอ่อนจากการรบกวนของกริดต้นน้ำอย่างรุนแรง โดยทำหน้าที่เป็นไฟร์วอลล์แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานระหว่างสาธารณูปโภคและพื้นโรงงาน
DVR เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับกริดผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าแบบฉีด ที่ เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก จะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าต้นน้ำอย่างต่อเนื่อง เมื่อตรวจพบความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์ภายในจะสังเคราะห์และฉีดเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่หายไปทันที มันจับคู่ทั้งขนาดและมุมเฟสได้อย่างแม่นยำ การฉีดอย่างรวดเร็วนี้จะรักษาคลื่นไซน์ที่สมบูรณ์แบบและต่อเนื่องที่ขั้วรับน้ำหนัก โดยปกปิดข้อผิดพลาดต้นทางจากอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนได้อย่างสมบูรณ์
กรณีการใช้งานหลักสำหรับ DVR นั้นรวดเร็ว การป้องกันแรงดันไฟฟ้า ตก มันทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันฝั่งลูกค้าโดยเฉพาะ กระบวนการผลิตที่มีความไวสูงขึ้นอยู่กับการป้องกันนี้ โรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ สายการผลิตอัดรีดแบบต่อเนื่อง และโรงงานบรรจุภัณฑ์ยาแบบอัตโนมัติไม่สามารถทนต่อการตกหล่นในระดับมิลลิวินาทีได้ DVR ป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าตกด้านสาธารณูปโภคและการหยุดชะงักในระยะสั้นจากการทำให้สายการผลิตที่สำคัญเหล่านี้เสียหายและทำลายชุดวัตถุดิบ
ประเภทการจัดเก็บ |
ระยะเวลาการนั่งรถโดยทั่วไป |
ข้อกำหนดรอยเท้า |
ความเข้มของการบำรุงรักษา |
|---|---|---|---|
ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ |
1 ถึง 3 วินาที |
ปานกลาง |
ต่ำ (ไม่มีการย่อยสลายทางเคมี) |
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน |
30 วินาทีถึง 5 นาที |
ใหญ่ (ต้องใช้ชั้นวางเฉพาะ) |
สูง (HVAC ที่เข้มงวดและการระงับอัคคีภัย) |
มู่เล่ |
10 ถึง 30 วินาที |
ใหญ่มาก |
สูง (การดูแลรักษาตลับลูกปืน) |
อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะมีจุดควบคุมเฉพาะในเครือข่ายไฟฟ้า หากเกิดข้อผิดพลาดดาวน์สตรีม กระแสไฟลัดวงจรขนาดใหญ่จะทำลายอินเวอร์เตอร์ DVR ทันที เราติดตั้งสวิตช์บายพาสไทริสเตอร์ที่รวดเร็วเป็นพิเศษทั่วหม้อแปลงซีรีส์การฉีด สิ่งเหล่านี้จะตรวจจับกระแสเกินในหน่วยไมโครวินาทีและแยกกระแสฟอลต์ออกจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง เบรกเกอร์เชิงกลแบบขนานทำงานควบคู่กับไทริสเตอร์เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าลัดหากเหตุการณ์กินเวลานานกว่าสองสามรอบ ช่วยให้รีเลย์ป้องกันอัพสตรีมสามารถล้างข้อผิดพลาดได้อย่างปลอดภัย
DVR อาศัยระบบกักเก็บพลังงานภายนอก (ESS) เป็นอย่างมากในการทำงานในช่วงที่ไฟตกลึก เนื่องจากจะต้องฉีดพลังงานที่ใช้งานอยู่เพื่อเรียกคืนแรงดันไฟฟ้าที่หายไป จึงต้องใช้แบตเตอรี่ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ หรือมู่เล่ การขึ้นต่อกันนี้จะจำกัดระยะเวลาของการป้องกันตามความจุ ESS อย่างเคร่งครัด นอกจากนี้ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมยังแนะนำข้อจำกัดกระแสฟอลต์อีกด้วย ระบบต้องการกลไกบายพาสความเร็วสูงที่แข็งแกร่งเพื่อปกป้องอินเวอร์เตอร์ DVR ระหว่างการลัดวงจรดาวน์สตรีมที่รุนแรง ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนให้กับกลุ่มผลิตภัณฑ์สวิตช์เกียร์โดยรวม
เมื่อเปรียบเทียบ STATCOM กับ DVR วิศวกรจะต้องประเมินความแตกต่างทางทอพอโลยีที่แตกต่างกัน แต่ละระบบโต้ตอบกับกริดด้วยวิธีพื้นฐานที่แตกต่างกัน โดยกำหนดความเหมาะสมสำหรับปัญหาคุณภาพไฟฟ้าเฉพาะ
STATCOM ใช้การฉีดกระแสไฟฟ้าแบบแบ่งขนานกับโหลด จะดึงหรือจ่ายกระแสไฟฟ้ารีแอกทีฟเพื่อส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อ DVR ใช้การฉีดแรงดันไฟฟ้าแบบอนุกรม โดยอยู่ในแนวเดียวกับโหลด มันเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้กับสายจ่ายโดยตรง วิศวกรจะต้องประเมินอย่างรอบคอบว่าแต่ละโทโพโลยีมีปฏิสัมพันธ์กับแผนการป้องกันสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีอยู่อย่างไร อุปกรณ์ซีรีส์จำเป็นต้องมีการประสานงานบายพาสที่ซับซ้อน ในขณะที่อุปกรณ์แบ่งสามารถมีอิทธิพลต่อการทำงานของรีเลย์กระแสเกินแบบเดิมโดยการเปลี่ยนเส้นทางกระแสไฟฟ้าลัด
เทคโนโลยีทั้งสองใช้สถาปัตยกรรมที่ใช้ VSC ซึ่งให้เวลาตอบสนองรอบย่อย อย่างไรก็ตาม พวกเขาจัดการกับสิ่งรบกวนต่างกัน DVR แสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าอย่างแท้จริงในการบรรเทาการหย่อนคล้อยชั่วคราว โดยจะบังคับแรงดันไฟฟ้าโหลดกลับสู่ระดับที่กำหนดทันทีในระหว่างที่ไฟฟ้าขัดข้อง STATCOM แสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าในการจัดการพลังงานปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง มันยอดเยี่ยมในการรักษาเสถียรภาพของกริดในระหว่างการเปลี่ยนแปลงโหลดขนาดใหญ่อย่างกะทันหันซึ่งจำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนอย่างรวดเร็ว เช่น การสตาร์ทมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ 5,000 แรงม้า
ระบบเหล่านี้แก้ไขปัญหาคุณภาพกำลังไฟฟ้าทุติยภูมิโดยมีระดับความสำเร็จที่แตกต่างกัน D-STATCOM เป็นเลิศในการกรองความบิดเบี้ยวฮาร์มอนิกที่สร้างโดยโหลด โดยฉีดเคาน์เตอร์ฮาร์โมนิคเพื่อยกเลิกกระแสโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น และแก้ไขความไม่สมดุลของเฟสอย่างต่อเนื่อง DVR ไม่ได้กรองฮาร์โมนิคโหลดเป็นหลัก โดยมุ่งเน้นที่ขนาดแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานและการฟื้นฟูเฟสอันเป็นผลจากข้อผิดพลาดด้านสาธารณูปโภคต้นน้ำอย่างเคร่งครัด
การปรับใช้ก STATCOM แรงดันไฟฟ้าปานกลาง มีประโยชน์อย่างมากสำหรับการชดเชยทั่วทั้งโรงงานหรือระดับสถานีย่อย ยูนิตเหล่านี้เชื่อมต่อโดยตรงที่จุดเชื่อมต่อร่วม (PCC) เพื่อจัดการโหลดทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การปรับขนาด DVR ให้อยู่ในระดับไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไฟสูงถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ ข้อจำกัด ขนาดทางกายภาพ และต้นทุนที่สูงที่สุดของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางแบบฉีดทำให้การใช้งาน DVR ขนาดใหญ่มีความซับซ้อนและมีราคาแพง
คุณสมบัติ |
STATCOM (ตัวชดเชยซิงโครนัสแบบคงที่) |
DVR (ตัวเรียกคืนแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก) |
|---|---|---|
การเชื่อมต่อกริด |
สับเปลี่ยน (ขนาน) |
ซีรีส์ (อินไลน์ผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า) |
ฟังก์ชั่นหลัก |
การชดเชยพลังงานปฏิกิริยา, การปรับสมดุลโหลด |
แรงดันไฟฟ้าตกและการลดบวมที่ใช้งานอยู่ |
กลไกการฉีด |
ฉีด/ดูดซับกระแสปฏิกิริยา |
ฉีดเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่หายไป (ขนาด/เฟส) |
การจัดเก็บพลังงาน |
ขั้นต่ำ (ตัวเก็บประจุลิงค์ DC) |
สำคัญ (แบตเตอรี่, ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์) |
การรบกวนเป้าหมาย |
ปัญหาสถานะคงตัวที่เกิดจากสิ่งอำนวยความสะดวก |
กระแสไฟตกชั่วคราวที่ยูทิลิตี้สร้างขึ้น |
การเลือกอุปกรณ์คุณภาพไฟฟ้าที่ถูกต้องจำเป็นต้องมีการประเมินทางการเงินและการปฏิบัติงานที่เข้มงวด ต้นทุนอุปกรณ์เริ่มต้นเป็นเพียงเศษเสี้ยวของสมการทางการเงินโดยรวม วิศวกรจะต้องดูวงจรการใช้งานทั้งหมดของการติดตั้ง
วิศวกรจะต้องคำนวณผลตอบแทนจากการลงทุนในแต่ละระบบ ซึ่งต้องมีการเปรียบเทียบอุปกรณ์และต้นทุนการติดตั้งโดยตรงกับผลกระทบทางการเงินจากเหตุการณ์ด้านคุณภาพไฟฟ้าที่ไม่มีการบรรเทาผลกระทบ แรงดันไฟฟ้าที่ตกอย่างรุนแรงเพียงครั้งเดียวสามารถทำลายแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ชุดหนึ่งได้ ส่งผลให้ต้องสูญเสียวัสดุเหลือทิ้งไปหลายล้านชิ้น ค่าล่วงเวลาด้านแรงงานในการทำความสะอาด และพลาดกำหนดเวลาในการจัดส่ง ในสถานการณ์สมมตินี้ CapEx ที่สูงของ DVR จะถูกพิสูจน์ทันที ในทางกลับกัน การลงโทษตัวประกอบกำลังแบบเรื้อรังจากยูทิลิตี้อาจทำให้งบประมาณการดำเนินงานหมดไปทุกเดือน ทำให้เกิดความสมเหตุสมผลในการปรับใช้ STATCOM เพื่อกำจัดค่าปรับที่เกิดขึ้นซ้ำๆ
การบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานมีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างเทคโนโลยีทั้งสอง STATCOM ต้องการการบำรุงรักษาระบบทำความเย็น การลื่นไถลของปั๊ม และการตรวจสอบตัวเก็บประจุดีซีลิงค์เป็นระยะๆ DVR เกี่ยวข้องกับการจัดการการเสื่อมสลายของแหล่งกักเก็บพลังงาน แบตเตอรี่จำเป็นต้องมีการควบคุมสิ่งแวดล้อม ระบบดับเพลิง และการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในขั้นตอนสุดท้าย ซึ่งส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาวเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ ความต้องการพื้นที่ทางกายภาพยังแตกต่างกันไป STATCOM มักจะตั้งอยู่ในห้องไฟฟ้ามาตรฐานหรือสถานีย่อยกลางแจ้ง ในขณะที่ DVR ต้องการพื้นที่เพิ่มเติมสำหรับชั้นวางเก็บพลังงานที่กว้างขวางและหม้อแปลงซีรีส์
การรวมระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบแอกทีฟเข้ากับเครือข่ายไฟฟ้าแบบเดิมทำให้เกิดความเสี่ยงด้านวิศวกรรมที่เฉพาะเจาะจง การวางแผนที่เหมาะสม การเตรียมสถานที่ และการศึกษาระบบเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันความล้มเหลวในการปฏิบัติงาน
การแนะนำอุปกรณ์ชดเชยแบบแอคทีฟทำให้เกิดความเสี่ยงที่จะเกิดการสะดุดสะดุดหรือการป้องกันมองไม่เห็น อุปกรณ์แบ่งสามารถเปลี่ยนเส้นทางกระแสไฟผิดปกติ ซึ่งอาจทำให้รีเลย์กระแสเกินแบบเดิมทำงานไม่ถูกต้อง อุปกรณ์ซีรีส์สามารถปกปิดข้อผิดพลาดดาวน์สตรีมจากเบรกเกอร์อัปสตรีม ซึ่งจะเปลี่ยนโซนการป้องกัน เพื่อลดความเสี่ยงนี้ สิ่งอำนวยความสะดวกจะต้องจัดทำการศึกษาการประสานงานการป้องกันการลัดวงจรและการป้องกันอย่างครอบคลุมก่อนข้อกำหนด การตั้งค่ารีเลย์มักต้องมีการคำนวณใหม่เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสะดุดอย่างปลอดภัยและมีการประสานงานระหว่างสภาวะฟอลต์
ขนาดที่ไม่เหมาะสมทำให้อุปกรณ์คุณภาพไฟฟ้าไม่มีประโยชน์ในระหว่างเหตุการณ์ร้ายแรง การลดขนาดของ DVR ส่งผลให้มีการกักเก็บพลังงานไม่เพียงพอ ส่งผลให้ระบบลดภาระลงก่อนที่ยูทิลิตี้จะหมดลง การลดขนาด STATCOM ส่งผลให้ความจุ MVAR ไม่เพียงพอ ทำให้ไม่สามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ในระหว่างการสวิงโหลดสูงสุด เพื่อบรรเทาปัญหานี้ วิศวกรต้องใช้การบันทึกคุณภาพไฟฟ้าที่มีความละเอียดสูงในระยะยาว การบันทึกเหตุการณ์ชั่วคราวที่เลวร้ายที่สุดจริงและการเปลี่ยนแปลงโหลดกะทันหันในช่วงหลายสัปดาห์ถือเป็นสิ่งสำคัญก่อนที่จะสรุปขนาดอุปกรณ์
คุณไม่สามารถรวมพลังระบบเหล่านี้แล้วเดินออกไปได้ ขั้นตอน SAT ต้องมีการตรวจสอบอย่างเข้มงวด เราใช้แบตเตอรีโหลดความต้านทานขนาดใหญ่เพื่อจำลองการเปลี่ยนแปลงโหลดของโรงงานอย่างกะทันหัน เพื่อตรวจสอบการฉีดกำลังรีแอกทีฟรอบย่อยของ STATCOM เราใช้เครื่องจำลองกริดแบบพิเศษเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าโดยไม่ได้ตั้งใจ เพื่อพิสูจน์ว่า DVR สามารถสังเคราะห์เวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่หายไปได้ก่อนที่ PLC ดาวน์สตรีมจะหลุดออกไป นอกจากนี้เรายังวัดความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (THD) ที่ PCC ก่อนและหลังการเพิ่มพลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าอัลกอริธึมการกรองแบบแอ็คทีฟสอดคล้องกับขีดจำกัด IEEE 519
อุปกรณ์ตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าสมัยใหม่ทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจสอบกริดที่มีความละเอียดสูง เรารวมตัวควบคุมอุปกรณ์เข้ากับระบบ SCADA ของโรงงานโดยตรงโดยใช้โปรโตคอลมาตรฐาน เช่น Modbus TCP/IP และ IEC 61850 ตัวควบคุมภายในจะเก็บข้อมูลออสซิลโลกราฟฟีระหว่างเหตุการณ์กริด วิศวกรดาวน์โหลดไฟล์ COMTRADE เหล่านี้เพื่อวิเคราะห์มุมเฟสและขนาดแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนระหว่างเหตุขัดข้องจากระบบสาธารณูปโภค ช่วยให้เพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันไฟฟ้าของโรงงานได้อย่างต่อเนื่อง
ติดตั้งเครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้า Class A ที่ฟีดขาเข้าหลักเป็นเวลาอย่างน้อย 30 วันเพื่อรวบรวมข้อมูลการรบกวนของกริดเชิงประจักษ์
จัดทำแผนผังกราฟพิกัดความเผื่อแรงดันไฟฟ้าเฉพาะและความสามารถในการส่งผ่านของโหลดสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญทั้งหมดโดยใช้ข้อมูล ITIC ของผู้ผลิต
ดำเนินการศึกษาการประสานงานการป้องกันกริดที่ครอบคลุมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการบูรณาการอย่างปลอดภัยของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบแอคทีฟเข้ากับเครือข่ายเดิมของคุณ
ขอข้อเสนอของผู้จำหน่ายที่รวมเวลาตอบสนองที่รับประกันและข้อกำหนดการจัดการระบายความร้อนเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมการติดตั้งที่นำเสนอ
ตอบ: STATCOM ใช้การเชื่อมต่อแบบแบ่งเพื่อฉีดกระแสไฟฟ้ารีแอกทีฟ โดยให้การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ และทำให้แรงดันไฟฟ้าในสภาวะคงตัวคงที่สำหรับปัญหาที่เกิดจากสิ่งอำนวยความสะดวก DVR ใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อฉีดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน ซึ่งให้การป้องกันอย่างรวดเร็วต่อแรงดันไฟฟ้าตกที่เกิดจากสาธารณูปโภค เพื่อป้องกันโหลดที่ละเอียดอ่อนของลูกค้า
ตอบ: STATCOM ให้การสนับสนุนแรงดันไฟฟ้าที่จำกัดผ่านการฉีดกำลังปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วในระหว่างการเปลี่ยนแปลงโหลดกะทันหัน อย่างไรก็ตาม มันไม่สามารถฉีดพลังงานแบบแอกทีฟเพื่อขับเคลื่อนผ่านแรงดันไฟฟ้าที่ลึกและยาวนานเช่นเดียวกับ DVR สามารถทำได้ เว้นแต่จะมีการติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานภายนอกขนาดใหญ่เป็นพิเศษ
ตอบ: เครื่อง DVR ต้องใช้พื้นที่จัดเก็บพลังงานจริงเพื่อจ่ายพลังงานที่ใช้งานในระหว่างที่แรงดันไฟฟ้าตก โดยทั่วไประบบจะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อการหยุดทำงานที่ยาวนานขึ้น หรือใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์และมู่เล่เพื่อบรรเทาแรงดันไฟฟ้าตกชั่วคราวที่สั้น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระยะเวลาในการขับขี่ที่ต้องการ
ก. ใช่. STATCOM แรงดันไฟฟ้าปานกลางมักใช้งานที่จุดเชื่อมต่อทั่วไปในอุตสาหกรรมหนัก เช่น การผลิตเหล็กและเหมืองแร่ พวกมันป้องกันการรบกวนขนาดใหญ่ที่เกิดจากโหลดไม่ให้สร้างมลพิษให้กับโครงข่ายสาธารณูปโภคในวงกว้างและกระตุ้นให้เกิดการลงโทษด้านสาธารณูปโภค
ตอบ: D-STATCOM หมายถึงแอปพลิเคชันระดับการจำหน่าย ในขณะที่ STATCOM แบบดั้งเดิมมุ่งเน้นไปที่ความเสถียรของโครงข่ายการส่งไฟฟ้าแรงสูง D-STATCOM มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าในระดับท้องถิ่นในระดับโรงงาน เช่น การบรรเทาความไม่สมดุลของโหลด การสั่นไหวของแรงดันไฟฟ้า และการบิดเบือนฮาร์มอนิก
ตอบ: D-STATCOM ดีกว่าอย่างมากในการลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกที่เกิดจากโหลด เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อแบบ shunt สามารถกำหนดค่าด้วยความสามารถในการกรองแบบแอคทีฟเพื่อฉีดตัวนับฮาร์โมนิก ในขณะที่ DVR ได้รับการออกแบบมาเพื่อการฟื้นฟูแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานเป็นหลัก
