تعرف على الأجهزة التقليدية للتحكم فى تدفق Reactive Power Q

الدرس السابق: معوضات القدرة الغير الفعالة Reactive Power في الشبكات الكهربائية.

الأجهزة التقليدية للتحكم فى تدفق Reactive Power Q

محتويات الدرس:

1- المولدات الكهربائية
Electric Generators .2- المعوضات المتزامنة Synchronous Compensators .3- استخدام Shunt Reactors .4-استخدام الــ
Series Capacitors .5- استخدام الــ Shunt Capacitors .

وتشمل الأجهزة التقليدية للتحكم فى تدفق Reactive Power Q ما يلي:

1- المولدات الكهربائية Electric Generators .

وقد يكون تيار الـــ Field فى المولد أقل من الطبيعى ومن ثم تسحب المولدات قدرة غير فعالة من الشبكة الكهربائية وقد تكون إثارة المولدات أي تيار الـــ Field أعلى من الطبيعى ومن ثم تدفع المولدات قدرة غيرفعالة تغذى بها الشبكة ، و لكن القدرة غير الفعالة Reactive Power التى يعطيها المولد أو يمتصها محدودة دائما بقدرة المولد وفقا لرسم الدائرة circle diagram الخاص بالمولد (الشكل أسفله) ، إضافة إلى أن إنتاج أكبر لقدرة غير فعالة يعنى إنتاج أقل للقدرة الفعالة من نفس المولد ، ولهذا فاستخدام هذا الأسلوب يعتبر محدود الاستخدام.

2- المعوضات المتزامنة Synchronous Compensators .

وهي فى الحقيقة عبارة عن محركات متزامنة Synchronous Motors ولكن غير محملة Unloaded .

ولهذا النوع ميزات عديدة منها أن القدرة غير الفعالة Reactive Power التى تولدها لا تتأثر بجهد المنظومة لأن لها مصدر جهد خاص بها ، كما يمكنها توليد من 10 إلى 20 % أكبر من قدرتها الاسمية لمدة نصف ساعة ، ولكن يعيبها التكلفة العالية وكثرة أعطالها وبطء استجابتها للتغيرات مقارنة بالأنواع الحديثة.

لاحظ أنه محرك من النوع الــ Synchronous يشبه فى تركيبه المولدات المتزامنة تماما لكن يختلف فى شيئين :

• الأول : أنه غير محمل بأى أحمال ومن ثم لا يستهلك أي قدرة فعالة P مطلقا.

• الثانى هو طريقة التحكم فى المجال المغنطيسي له الذى يمكن عن طريق التحكم فيه أن نتحكم فى كمية الـــ VAR التى ينتجها ومن ثم فهو لا ينتج سوى قدرة غير فعالة وبقيمة متغيرة وأسلوب التغيير سلس وناعم على عكس الـ Shunt Cap/Ind الذى يحتاج إلى CBs أو Contactors للتحكم فى عدد المكثفات/الملفات التى تدخل أو تخرج من الخدمة.

لاحظ أن عدم إنتاجها لأي قدرة فعالة P يعنى أنها تنتج قدرة غير فعالة Q بمدى أو كميات أكبر بكثير من المولد التقليدى ، علاوة على أنها تصنع بتصميم خاص فتصبح أقل تكلفة من المولدات الكهربائية التقليدية التى تنتج Q and P.

3- استخدام Shunt Reactors :

تستخدم هذه الــ Reactors مع شبكات الجهد العالي ويمكنها امتصاص الــ Power Reactive الزائدة والتى غالبا تكون من النوع الــ Capacitive وناتجة عن وجود أطوال كبيرة من الكابلات أو خطوط طويلة مع انخفاض فى الأحمال ومن ثم تتسبب فى ارتفاع الجهد مالم يكن هناك وسيلة مثل الــ Shunt Reactors وتوصيلها على الشبكة فى هذه الأوقات لامتصاص هذه الــ Reactive Power لكن يعيب هذه الطريقة الحاجة لتركيب CBs(قاطع) مكلفة ، خاصة فى الجهود العالية ، كما أن هناك مشكلة أنه قد يحدث ارتفاع مفاجئ فى الــ Power Reactive نتيجة فصل مفاجئ لأحد الأحمال قبل توصيل الــ Shunt Reactors ( الشكل التالي) فى الخدمة. والبديل ليس مقبولا وهو توصيلها بشكل دائم حيث سنحتاج لعمليات فصل وتوصيل متعددة حسب تغير الأحمال.

4-استخدام الــ Series Capacitors .

تركب هذه المكثفات على التوالي مع الشبكة (الشكل التالي) ومن ثم تؤدى إلى تناقص الــ X المكافئة ومن ثم تزايد القدرة المنقولة عبر نفس الخط أو تزايد إمكانية النقل لمسافة أطول لنفس القدرة.

وكون أن هذه المكثفات موصلة على التوالي يعنى أن الــ Reactive Power المولدة ستتناسب طرديا وأوتوماتيكيا مع زيادة التحميل وهذا يعنى تنظيم أفضل للجهد.

لكن يعيب هذه الطريقة حدوث ارتفاع فى الجهد مع التحميل الخفيف مما يتطلب تركيب Shunt Reactors بصفة مستمرة وهذا بالطبع سيقلل من القدرة المنقولة وبالتالى يقلل من أهمية هذا الأسلوب . كما أن هناك احتمالات كبيرة لحدوث Resonance ومرور تيارات عالية مدمرة.

5- استخدام الــ Shunt Capacitors :

فى هذا الأسلوب تستخدم المكثفات على التوازي، وتكون عادة موصلة بصورة دائمة ومركبة بالقرب من الأحمال الكبيرة التى لها معامل قدرة منخفض كما فى الشكل التالي:

وهنا تكون الــ Reactive Power حساسة جدا للتغير فى الجهد (تتناسب مع مربع الجهد) كما فى المعادلة التى تظهر مع الشكل أسفله ، فعند انخفاض الجهد سيحدث انخفاض فى الــ Reactive Power المولدة من هذه المكثفات وهذا عكس ما نريد ، فنحن نريد Q عالية عند انخفاض الجهد لتحسينه ، ومن ثم فهذا عيب خطير فى هذا الأسلوب كما أن مشكلة الخوف من حدوث الرنين مازالت قائمة كما فى الأسلوب السابق.

والمشكلة الأخرى هذا الأسلوب هى الحاجة لقواطع تتحمل الارتفاع فى الجهد نتيجة عملية الــ Switching كما فى الشكل.