نظراً للمتطلبات المزدوجة لتطوير أنظمة الطاقة والحوكمة البيئية الحضرية، تُطبّق أجهزة تعويض القدرة التفاعلية - وهي معدات أساسية لتحسين كفاءة شبكة الكهرباء واستقرار جودة إمداداتها - في مجموعة متزايدة من السيناريوهات. وخاصةً في محطات الكهرباء الفرعية الواقعة في المناطق المكتظة بالسكان، أصبح الضجيج الناتج عن أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (التي تمثلها مولدات التباين الساكنة، SVG) تدريجياً عاملاً رئيسياً يؤثر على حياة السكان والامتثال البيئي. وبأخذ محطة كهرباء فرعية داخلية بجهد 220 كيلو فولت في مدينة ووشي بمقاطعة جيانغسو كمثال، تجمع هذه المقالة بين تقنية Cadna/A للتنبؤ بالضوضاء لإجراء تحليل متعمق لخصائص الضوضاء لمختلف أنواع أجهزة تعويض القدرة التفاعلية، مما يوفر مراجع عملية لاختيار أنظمة تعويض القدرة التفاعلية والتحكم في ضوضاءها في محطات الكهرباء الفرعية.
1. أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (SVG): جوهر تشغيل شبكة الطاقة الفعالة، لماذا التركيز على ضوضائها ؟
تُعد تقنية تعويض القدرة التفاعلية وسيلةً أساسيةً لتقليل الخسائر في أنظمة الطاقة وتعزيز استقرار إمدادات الطاقة. ومن بينها، مُولِّد التباين الثابت (SVG)، وهو نوع شائع من أجهزة تعويض القدرة التفاعلية الديناميكية، والذي يُضبط التيار التفاعلي من خلال دائرة جسر ذاتية التبديل، مما يُتيح استجابةً سريعةً لتغيرات أحمال شبكة الطاقة. وفي مجال توليد الطاقة الجديدة، يُمكنه تعويض تقلبات طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية؛ وفي شبكات الطاقة الحضرية، يُمكنه معالجة فجوات أحمال الطاقة المحلية في الشتاء والصيف، مما يضمن إمدادات طاقة مستقرة للسكان والقطاعات الصناعية.
مع ذلك، ومع التطور الحضري، تقلصت المسافة بين محطات التحويل والمناطق السكنية تدريجيًا، مما زاد من بروز الضوضاء الصادرة عن أجهزة تعويض القدرة التفاعلية. يرتبط مصدر ضوضاء مولدات الطاقة الشمسية (SVG) ارتباطًا مباشرًا بطريقة التبريد: تعتمد مولدات الطاقة الشمسية المبردة بالهواء على المراوح لتبديد الحرارة، حيث يأتي الضجيج بشكل رئيسي من تشغيل المراوح واهتزاز قنوات الهواء؛ بينما تُحقق مولدات الطاقة الشمسية المبردة بالماء التبريد من خلال مضخات الدوران، حيث يُولّد الضجيج بشكل رئيسي من تشغيل المضخات. لا يؤثر الضجيج غير المُتحكّم فيه على جودة حياة السكان المجاورين فحسب، بل قد يُؤدي أيضًا إلى عدم استيفاء محطات التحويل للمعايير البيئية، مما يُثير مخاطر عدم الامتثال. لذلك، عند تطبيق أجهزة تعويض القدرة التفاعلية، يجب مراعاة "التعويض الفعال" و"التشغيل منخفض الضوضاء" في آنٍ واحد.
II. دعم Cadna/A: التنبؤ بالضوضاء وتحليل أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (SVG)
لتقييم تأثير أجهزة تعويض القدرة التفاعلية بدقة على البيئة المحيطة بمحطات الكهرباء الفرعية، اعتمدت هذه الدراسة برنامج محاكاة الضوضاء Cadna/A الذي طورته شركة DataKustik (ألمانيا). يعتمد هذا البرنامج على المعيار الدولي ISO 9613-2:1996، والذي يتوافق مع المعيار الصيني GB/T 17247.2-1998 لحساب توهين انتشار الصوت. علاوة على ذلك، حصل البرنامج على شهادة من وزارة البيئة الصينية، مما يجعله أداة موثوقة للتنبؤ بضوضاء أجهزة تعويض القدرة التفاعلية في محطات الكهرباء الفرعية.
1. هدف البحث والشروط الأساسية لأجهزة
استُخدمت محطة تحويل داخلية بجهد 220 كيلو فولت في مدينة ووشي بمقاطعة جيانغسو كجهة داعمة لهذا التحليل. كانت المحطة في الأصل تحتوي على 3 محولات رئيسية و8 مكثفات، وكان من المخطط تركيب جهازي تعويض القدرة التفاعلية SVG لتحسين سعة نقل الطاقة في الشبكة الرئيسية. البيئة المحيطة بالمحطة معقدة: يوجد مبنى سكني من 34 طابقًا على بُعد 27 مترًا جنوب المحطة، ومبانٍ سكنية من 34 طابقًا ومنازل بارتفاع 4 أمتار موزعة أيضًا على بُعد 17 مترًا غربها. هذا سيناريو نموذجي لـ"محطة تحويل قريبة من المناطق السكنية"، مما يفرض متطلبات عالية للغاية على التحكم في ضوضاء أجهزة تعويض القدرة التفاعلية.
2. مقارنة نتائج التنبؤ بالضوضاء لنوعين من أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (SVG)
قامت الدراسة بمحاكاة توزيع الضوضاء بعد تركيب أجهزة تعويض القدرة التفاعلية المبردة بالهواء والمبردة بالماء، مع البيانات الرئيسية على النحو التالي:
- جهاز تعويض القدرة التفاعلية SVG المبرد بالهواء : يصل مستوى ضغط الصوت عند متر واحد إلى 75 ديسيبل (أمبير). بعد إضافة ضوضاء المكثفات والمحولات الرئيسية الحالية، يتجاوز مستوى الضوضاء الليلية في بعض المناطق خارج الحدود الشمالية للمحطة الفرعية 50 ديسيبل (أمبير) (الحد القياسي للفئة 2 المحدد في معيار انبعاث الضوضاء البيئية GB 12348-2008 للمؤسسات الصناعية ). يصل الحد الأقصى لمستوى الضوضاء فوق الطابق التاسع من المبنى السكني المكون من 34 طابقًا غربًا إلى 41 ديسيبل (أمبير)، وهو ما يتوافق مع معيار جودة البيئة GB 3096-2008 للصوت ، ولكنه قريب من الحد الذي يدركه السكان.
- جهاز تعويض القدرة التفاعلية SVG المُبرّد بالماء : يبلغ مستوى ضغط الصوت عند متر واحد 65 ديسيبل (A). بعد حجب انتشار الضوضاء بواسطة جدار ومباني بارتفاع 2.3 متر، تُطابق الضوضاء الليلية والنهارية حول حدود المحطة الفرعية معيار الفئة 2. يبلغ الحد الأقصى لمستوى الضوضاء في المبنى السكني الغربي 40 ديسيبل (A) فقط، كما أن تأثير الضوضاء على المناطق الشاهقة أقل بكثير من تأثير جهاز تعويض القدرة التفاعلية SVG المُبرّد بالهواء.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت عمليات التحقق من المراقبة في الموقع في محطة فرعية لرفع تردد التشغيل لمزرعة رياح 110 كيلو فولت في يانغتشو (تتراوح الضوضاء خارج حدود جهاز تعويض القدرة التفاعلية SVG المبرد بالهواء من 43 إلى 63 ديسيبل (أ)) أن نتائج التنبؤ Cadna / A متوافقة للغاية مع الوضع الفعلي، مما يؤكد بشكل أكبر علمية التنبؤ بالضوضاء لأجهزة تعويض القدرة التفاعلية.
ثالثًا: التحكم في ضوضاء أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (SVG): من الاختيار إلى الإجراءات الهندسية
بناءً على نتائج التنبؤ ومفهوم التحكم ثلاثي الأبعاد "مصدر الضوضاء - مسار الانتشار - المستقبل"، يمكن تنفيذ الحلول التالية للتحكم في الضوضاء في أجهزة تعويض القدرة التفاعلية:
1. إعطاء الأولوية لاختيار أجهزة تعويض القدرة التفاعلية منخفضة الضوضاء (SVG)
في المناطق الحساسة للضوضاء، كالمناطق السكنية والمؤسسات الطبية والصحية والمنشآت الثقافية والتعليمية، ينبغي على محطات الكهرباء الفرعية إعطاء الأولوية لاستخدام أجهزة تعويض القدرة التفاعلية SVG المبردة بالماء. فطريقة تبديد الحرارة هذه، التي تعمل بمضخات الدوران، تُخفّض الضوضاء بأكثر من 10 ديسيبل (أمبير) مقارنةً بالمراوح المبردة بالهواء، مما يُقلل من انبعاث الضوضاء من أجهزة تعويض القدرة التفاعلية عند المصدر. وتُظهر بيانات التنبؤ لمحطة ووشي الفرعية أن أجهزة تعويض القدرة التفاعلية SVG المبردة بالماء قادرة على التحكم في الضوضاء في المناطق السكنية المحيطة ضمن نطاق أفضل، مما يجعلها خيارًا مثاليًا يُوازن بين "كفاءة تعويض القدرة التفاعلية" و"الحفاظ على البيئة".
2. تحسين مسارات الانتشار: حجب مستهدف لانتشار الضوضاء منأجهزة
إذا كان من الضروري استخدام أجهزة تعويض القدرة التفاعلية SVG المبردة بالهواء بسبب التكلفة أو قيود الموقع، فيمكن اتخاذ تدابير هندسية لمنع انتشار الضوضاء:
- رفع الجدران : في حالة محطة Wuxi، بعد رفع الجدار الشمالي من 2.3 متر إلى 2.8 متر، انخفض مستوى الضوضاء من أجهزة تعويض القدرة التفاعلية خارج حدود المتر الواحد للمحطة الفرعية إلى 45-49 ديسيبل (أ)، وهو ما يتوافق تمامًا مع معيار الفئة 2.
- إضافة حواجز صوتية : رُكّبت حواجز صوتية بالقرب من أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (SVG) وعلى طول حدود المحطة الفرعية. كلما اقتربت من مصدر الضوضاء، زاد تأثير حجب الضوضاء الصادرة عن أجهزة تعويض القدرة التفاعلية. يجب تعديل ارتفاع وعرض الحواجز وفقًا لتصميم المحطة الفرعية وموقع مصدر الصوت لضمان تغطية جميع اتجاهات انتشار الضوضاء الرئيسية.
- تعديل توزيع المعدات : غيّر موقع تركيب أجهزة تعويض القدرة التفاعلية SVG لتجنب التعرض المباشر للمناطق السكنية. وفي الوقت نفسه، استخدم المباني القائمة، مثل مبنى التحكم الرئيسي ومحطة الإطفاء، كجدران عازلة للصوت الطبيعي لتقليل شدة انتشار الضوضاء الصادرة عن أجهزة تعويض القدرة التفاعلية.
3. التدابير المساعدة: تقليل تعرض أجهزة الاستقبال للضوضاء من أجهزة
بالنسبة للسكان القريبين من محطة الطاقة الفرعية، يمكن توفير إرشادات دعائية واقتراحات حماية للحد من تأثير الضوضاء الصادرة عن أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية، على سبيل المثال، تذكير سكان المباني الشاهقة بإغلاق النوافذ المواجهة لمحطة الطاقة الفرعية ليلاً، أو توفير معدات الوقاية الشخصية مثل سدادات الأذن وواقيات الأذن. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمحطة الطاقة الفرعية الكشف بانتظام عن بيانات ضوضاء التشغيل الصادرة عن أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية، لتعزيز ثقة السكان في إجراءات حماية البيئة المتعلقة بالضوضاء الصادرة عنها.
رابعًا: الخاتمة: "كفاءة عالية وضوضاء منخفضة" لأجهزة تعويض الطاقة التفاعلية، مما يُسهّل تطوير
مع تحول بناء شبكات الطاقة نحو "الذكاء وحماية البيئة"، يجب ألا يقتصر تطبيق أجهزة تعويض القدرة التفاعلية (المعدات الأساسية) على تلبية متطلبات كفاءة أنظمة الطاقة فحسب، بل يجب أن يتكيف أيضًا مع متطلبات حوكمة البيئة الحضرية. من خلال تنبؤات Cadna/A والتحقق من الممارسات الهندسية، توضح هذه الدراسة مزايا أجهزة تعويض القدرة التفاعلية SVG المبردة بالماء في سيناريوهات منخفضة الضوضاء، وحلول التحكم في الضوضاء لأجهزة تعويض القدرة التفاعلية SVG المبردة بالهواء، مما يوفر تجربة قابلة للتكرار لتخطيط أنظمة تعويض القدرة التفاعلية في محطات فرعية مماثلة.
في المستقبل، ومع التطوير المستمر لتقنية SVG، سيحقق التحكم في ضوضاء أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية إنجازاتٍ جديدة. على سبيل المثال، من المتوقع أن يُحقق تطوير مراوح منخفضة الضوضاء ومضخات دوران صامتة، إلى جانب المراقبة الفورية بالذكاء الاصطناعي وتقنية تقليل الضوضاء الديناميكية، وضعًا مربحًا للجميع من حيث "التعويض الفعال" و"عدم تأثير الضوضاء". بالنسبة لشركات الطاقة، فإن إجراء البحوث المسبقة والحوكمة بشكل استباقي بشأن الضوضاء الصادرة عن أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية لا يُظهر فقط التزامها بالمسؤوليات البيئية، بل يُمثل أيضًا معيارًا رئيسيًا لتجنب النزاعات البيئية الناجمة عن الضوضاء الصادرة عن أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية في المراحل اللاحقة، وضمان سير المشاريع بسلاسة.
هل لديكم احتياجات لشراء أجهزة تعويض القدرة التفاعلية؟ اتركوا رسالة تتضمن سيناريوكم، وسترد عليكم شركة هينجرونغ للكهرباء المحدودة بسرعة!