تعويض المكثفات منخفضة الجهد في الموقع: حل يركز على المكثفات لتحسين شبكة التوزيع

في تشغيل شركات إمداد الطاقة، يُعدّ معدل فقد الطاقة وجودة الطاقة مؤشرين أساسيين يؤثران بشكل مباشر على أرباح الشركات وتجربة المستخدم. حاليًا، تتجاوز نسبة الأحمال الحثية (مثل مكيفات الهواء والمحركات) في شبكات التوزيع منخفضة الجهد للصناعات الصغيرة الريفية والحضرية 60%، مما يؤدي إلى انخفاض مستمر في معامل القدرة (0.75-0.85) وارتفاع معدلات فقد الطاقة في الخطوط (أكثر من 8%). وخاصةً خلال فترات ذروة الحمل، غالبًا ما ينخفض ​​جهد الطرف إلى أقل من 198 فولت (لطرفيات المستخدم 220 فولت)، مما يتسبب في مشاكل مثل توقف المحرك وتوقف الأجهزة المنزلية المتكرر، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات شكاوى المستخدمين. تعتمد المكثفات منخفضة الجهد ، بمزاياها المميزة المتمثلة في الحجم الصغير (تشغل الوحدات المثبتة على الحائط مساحة 0.2 متر مربع فقط)، وفعاليتها من حيث التكلفة (تبلغ تكلفة وحدة 20 كيلو فولت أمبير حوالي 800 يوان صيني)، وسهولة التركيب (دون الحاجة إلى تعديل الخطوط الحالية)، على نموذج "التعويض في الموقع" لتزويد الطاقة التفاعلية مباشرةً عند طرف الحمل. هذا يُقلل بشكل كبير من خسائر النقل، مما يجعلها حلاً منخفض التكلفة وعالي الكفاءة لتحسين شبكات التوزيع. تشرح هذه المقالة بشكل شامل قيمتها الأساسية وطرق تطبيقها من أربعة جوانب: مقارنة طرق تعويض المكثفات، وتأثيرات التطبيق العملي، وتحليل السيناريوهات المُعدّلة، والنقاط الرئيسية لاختيار المكثفات وصيانتها.

أولاً: الفروق الجوهرية بين طريقتي

يتمحور تعويض القدرة التفاعلية في شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض حول المكثفات، والتي تنقسم بشكل أساسي إلى نوعين مع اختلافات كبيرة في السيناريوهات والتأثيرات القابلة للتطبيق:

1. تعويض المكثف المركزي على جانب الحمل في محولات

تستخدم هذه الطريقة مجموعات مكثفات على شكل خزانة (سعة كل مجموعة: 100-300 كيلو فولت أمبير) مثبتة على ناقل الجهد المنخفض لمحولات التوزيع، مقترنة بوحدات تحكم أوتوماتيكية لمعامل القدرة تُبدّل السعة بناءً على معامل القدرة للناقل (العتبة المحددة: 0.85-0.9). هذه الطريقة مناسبة فقط لمناطق التوزيع ذات الأحمال المركزة (مثل تجمعات الورش في المناطق الصناعية الكبيرة) وخطوط الجهد المنخفض القصيرة (≤ 300 متر)، مع وجود قيود واضحة: فتحسين فقد الطاقة في الخطوط لا يُخفّض المعدل إلا بنسبة 0.5-1%، ولا يُحسّن فقد الطاقة في خطوط الجهد المنخفض من المحولات إلى أطراف الحمل؛ ولأنها تجمع بيانات الجهد من طرف الحمل، يصعب اكتشاف تقلبات الطرف، مما يجعل المعدات عُرضة لنقص الجهد خلال فترات الذروة؛ ويحافظ معامل القدرة عند طرف الحمل على قيمة تتراوح بين 0.8 و0.85 فقط، مما يُجبر المستخدمين الصناعيين على دفع غرامات تعديل معامل القدرة باستمرار (غرامة بنسبة 5% من إجمالي رسوم الكهرباء عندما يكون معامل القدرة 0.8).

2. تعويض

تُركَّب المكثفات المعيارية (5-50 كيلو فولت أمبير) مباشرةً عند طرف الحمل (مثلاً في صناديق توزيع المزارعين، أو بجانب محركات الورش، أو داخل خزائن التحكم في محطات الضخ) وتُوصَل على التوازي مع الأحمال. لنأخذ محول توزيع بقدرة 100 كيلو فولت أمبير، ومحركًا غير متزامن ثلاثي الطور بقدرة 10 كيلو واط، على بُعد 100 متر (مقطع عرضي للخط: 50 مم²) كمثال: بعد التعويض، ينخفض ​​تيار الخط من 18 أمبير إلى 14 أمبير، وينخفض ​​فاقد الخط من 120 واط إلى 75 واط (انخفاض بنسبة 37.5%)؛ ويرتفع جهد الطرف من 198 فولت إلى 202 فولت، مُطابقًا بذلك المعايير الوطنية بثبات؛ ويتجاوز معامل القدرة عند طرف الحمل 0.95، مما يُتيح الإعفاء من الغرامات، بل وحتى مكافأة قدرها 1% على رسوم الكهرباء في بعض المناطق. يُعد هذا الخيار الأمثل لحالات الطوابير الطويلة والأحمال المتفرقة.

II. التطبيقات العملية لتعويض

على سبيل المثال، في المشروع التجريبي لشركة ووجيانغ لإمدادات الطاقة في مقاطعة جيانغسو، تم اختيار منطقتي توزيع نموذجيتين لتركيب مكثفات الجهد المنخفض الذكية PBJ-0.4-20-3 (وحدة واحدة: 20 كيلو فولت أمبير، تدعم التحكم في الربط ثنائي المعلمات لمعامل القدرة والجهد، وزمن استجابة ≤ 100 مللي ثانية). بعد ستة أشهر من التشغيل المستقر، تحققت نتائج ملحوظة:

• منطقة توزيع شوانغشيغانغ 3H (محول 100 كيلو فولت أمبير، خط بطول 0.75 كيلومتر، أحمال: مضخات ري زراعية + كهرباء سكنية): تم تركيب 8 مكثفات بسعة إجمالية 160 كيلو فولت أمبير. انخفض معدل فقدان الطاقة في الخط من 8.56% إلى 7.21%، وبلغت الوفورات الشهرية في الكهرباء 1125 كيلو واط/ساعة، وارتفع جهد الطرف بمقدار 8-10 فولت.
• منطقة توزيع جينجلو رقم 3 (محول 500 كيلو فولت أمبير، خط بطول كيلومتر واحد، أحمال: مصانع آلات صغيرة + كهرباء سكنية): تم تركيب 10 مكثفات بسعة إجمالية 200 كيلو فولت أمبير. انخفض معدل فقدان الطاقة في الخط من 9.12% إلى 6.58%، وبلغت الوفورات الشهرية في الكهرباء 2117 كيلو واط/ساعة، وارتفع جهد الطرف بمقدار 10-12 فولت.

إجمالاً، حققت منطقتا التوزيع وفورات سنوية إجمالية في استهلاك الكهرباء بلغت 38,900 كيلوواط/ساعة. وبحساب المتوسط ​​المرجح لأسعار الكهرباء السكنية والصناعية (السكنية: 0.52 يوان/كيلوواط/ساعة، والصناعية: 0.9 يوان/كيلوواط/ساعة)، بلغ إجمالي الوفورات السنوية في تكلفة الكهرباء حوالي 18,000 يوان. وبلغ إجمالي الاستثمار في المكثفات 14,400 يوان (18 وحدة × 800 يوان)، مع فترة استرداد استثمارية تبلغ 10 أشهر فقط، متجاوزةً بذلك بكثير متوسط ​​القطاع الذي يتراوح بين عام ونصف وسنتين. وفي الوقت نفسه، ارتفع إنتاج الطاقة الفعال لمحول الطاقة بقدرة 500 كيلوفولت أمبير من 400 كيلوواط إلى 450 كيلوواط، مما ساهم في تلبية احتياجات الأحمال لاثنين من مُحببات البلاستيك الجديدة بقدرة 25 كيلوواط دون الحاجة إلى زيادة السعة، مما وفر 120,000 يوان من تكاليف تحديث شبكة التوزيع. كانت تعليقات المستخدمين إيجابية: "مع تركيب المكثف، تبدأ مضخة الري بالعمل على الفور دون انتظار ساعات الذروة" و"تنخفض تكاليف الكهرباء الشهرية بمقدار 3000 يوان صيني - هذا الجهاز الصغير يستحق العناء حقًا".

ثالثًا: سيناريوهات مُكيَّفة مع المكثفات (فترة استرداد الاستثمار ≤ سنة واحدة )

1. مضخات ري الأراضي الزراعية/تهوية تربية الأحياء المائية : تشمل المعدات محركات بقدرة 10-50 كيلوواط (معامل القدرة: 0.7-0.8) لخطوط طويلة (0.5-3 كم) ومدة تشغيل مركزة (8-12 ساعة يوميًا). اختر مكثفات IP65 المقاومة للماء والغبار (لمقاومة أمطار وغبار الحقول)، مُصممة بنسبة 40%-50% من طاقة المحرك، مما يقلل من فقدان الخطوط بنسبة 30%-40%.
2. مناطق التوزيع المُركّزة للصناعات الصغيرة : تُشكّل الأحمال الحثية في مصانع تجهيز الأغذية، ومصانع الآلات، وغيرها، أكثر من 70% من إجمالي الأحمال، وغالبًا ما يكون ذلك مصحوبًا باختلال في توازن ثلاثة أطوار. يُفضّل اختيار مكثفات تعويض منفصلة الأطوار لضبط سعة كل طور بشكل مستقل، مما يزيد معامل القدرة إلى أكثر من 0.92، ويوفر 3000 يوان صيني شهريًا (للشركات التي تبلغ فاتورة الكهرباء الشهرية فيها 50,000 يوان صيني).
3. المجمعات السكنية القديمة : يتحمل كل منزل حملًا حثيًا يتراوح بين ٢ و٣ كيلوواط، مع تقلبات في الجهد تتراوح بين ١٩٠ و٢٣٠ فولت خلال ساعات الذروة المسائية. زُوّد بمكثفات ذكية مدمجة (١ كيلوفولت لكل منزل) لتثبيت الجهد عند ٢١٠-٢٢٥ فولت، مما يقلل معدل فقد الطاقة في الشبكة من ١٠٪ إلى أقل من ٧٪ خلال ساعات الذروة المسائية.
4. خطوط المسافات الطويلة (أكثر من ٠٫٨ كم) : تكاليف إعادة بناء الخطوط مرتفعة في المناطق الجبلية والمواقع الطبيعية الخلابة النائية (حوالي ٣٠,٠٠٠ يوان صيني للكيلومتر). يُنصح بتركيب المكثفات على أجزاء، بتكلفة تتراوح بين ثلث ونصف تكلفة إعادة البناء فقط، مما يُقلل من فاقد الطاقة في الخطوط بأكثر من ٢٠٪.
5. المناطق المحلية ذات الجهد المنخفض : عندما يكون الجهد أقل من 198 فولت (220 فولت) أو 360 فولت (380 فولت)، يمكن إكمال تركيب المكثف في غضون يوم إلى يومين (عمل خط مباشر دون التأثير على استخدام الكهرباء)، مما يزيد الجهد بمقدار 10-15 فولت بتكلفة أقل بكثير من إعادة بناء الخط.

رابعًا: اختيار المكثفات وتركيبها وصيانتها

1. نقاط

• حساب السعة : يُحسب كالتالي: "القدرة الفعالة للحمل × (قيمة ظل زاوية الطور المقابلة لمعامل القدرة قبل التعويض - قيمة ظل زاوية الطور المقابلة لمعامل القدرة المستهدف)". على سبيل المثال، لمحرك بقدرة 10 كيلوواط (معامل القدرة قبل التعويض: 0.8، معامل القدرة المستهدف: 0.95)، تكون قيم الظل المقابلة 0.75 و0.329 على التوالي، مما يتطلب سعة تقارب 4.21 كيلو فولت أمبير. عمليًا، اختر مكثفًا قياسيًا بقدرة 5 كيلو فولت أمبير.
• اختيار النوع : بالنسبة للأحمال المتوازنة ثلاثية الطور (مثل المحركات الصناعية)، اختر نوع التعويض المشترك ثلاثي الطور؛ بالنسبة للأحمال غير المتوازنة (مثل الكهرباء السكنية)، حدد نوع التعويض المنفصل عن الطور؛ بالنسبة للبيئات الرطبة (مثل تربية الأحياء المائية)، اختر مستوى الحماية IP65؛ للاستخدام الداخلي (مثل غرف التوزيع)، IP44 كافٍ؛ بالنسبة للأحمال المتقلبة (مثل مكيفات الهواء وأدوات الآلات)، أعط الأولوية لنوع التحكم الذكي ثنائي المعلمة.

2. مواصفات

• التركيب : ضع المكثفات بالقرب من الحمل، مع ترك مساحة تهوية لا تقل عن 10 سم (درجة حرارة التشغيل ≤ 40 درجة مئوية لتجنب ارتفاع درجة الحرارة وتقصير عمر الخدمة). استخدم الأسلاك المتوازية بدقة، ووصّل المكثفات ثلاثية الطور بتسلسل الأطوار، وصّل الصمامات (التيار المقدر: 1.2-1.5 ضعف التيار المقدر للمكثف) ومقاومات التفريغ (ينخفض ​​الجهد إلى ≤ 50 فولت خلال 5 دقائق بعد انقطاع التيار الكهربائي) على التوالي.
• الصيانة اليومية : افحص مظهر المكثف شهريًا (لا يوجد انتفاخ، أو تسرب زيت، أو تغير في اللون)؛ اختبر العزل باستخدام مقياس مقاومة العزل كل ثلاثة أشهر (قيمة العزل ≥ 10 ميجا أوم، واستبدله إذا كانت أقل من 5 ميجا أوم). عمر الخدمة يتراوح بين 5 و8 سنوات؛ استبدله في الوقت المناسب لتجنب انخفاض تأثير التعويض الناتج عن ضعف السعة.

الخاتمة

يُعدّ تعويض المكثفات منخفضة الجهد في الموقع، بمزاياه الأساسية المتمثلة في "التكيف المرن، وضبط التكاليف، وسرعة الإرجاع"، الحل الأمثل لتقليل خسائر شبكات التوزيع وتحسين الجودة. سواءً في مشاريع الري الريفي، أو الإنتاج الصناعي، أو الكهرباء المنزلية، طالما تم اختيار المكثفات بدقة وتوزيعها علميًا بناءً على خصائص الأحمال، يُمكن تحقيق الهدفين المزدوجين المتمثلين في "تقليل الخسائر، وتوفير الطاقة، وكفاءة التكلفة" بفعالية.

إذا كنتم بحاجة إلى حلول تعويض مكثفات مخصصة، يُرجى ترك رسالة تتضمن سعة شبكة التوزيع لديكم، والمعايير ذات الصلة، ونقاط الضعف الفعلية. ستقدم لكم شركة هينجرونغ للكهرباء المحدودة خدمات اختيار وتصميم التركيب مجانًا!