در دنیای امروز که نیاز به انرژی الکتریکی روز‌به‌روز در حال افزایش است، بهره‌برداری بهینه از انرژی باید یکی از مهم‌ترین اولویت‌های ما باشد. بهره‌وری انرژی یعنی انجام همان کار با مصرف انرژی کمتر و بدون افت عملکرد.

 

انرژی از نقطه تولید تا نقطه مصرف دچار تلفات می‌شود. یکی از این تلفات، ناشی از توان راکتیوی است که بارهای الکتریکی از شبکه دریافت می‌کنند.

 

 

توان راکتیو چیست؟

 

بارهای با ماهیت خازنی یا القایی، بسته به نیاز انرژی، از شبکه جریان فعال، خازنی و القایی دریافت می‌کنند.

اگر بین جریان و ولتاژ شبکه اختلاف فاز وجود نداشته باشد، توان مصرفی فعال است.

اگر جریان از ولتاژ ۹۰ درجه جلوتر باشد، توان مصرفی خازنی است.

اگر ولتاژ از جریان ۹۰ درجه جلوتر باشد، توان مصرفی القایی است.

همان‌طور که دیده می‌شود، جریان‌های خازنی و القایی از نظر برداری در جهت‌های مخالف هستند. بنابراین، در سیستمی که جریان خازنی وجود دارد، استفاده از بار القایی می‌تواند مجموع توان راکتیو را به صفر نزدیک کند.

 

توان راکتیو، توانی است که در سیستم کار مفید انجام نمی‌دهد و فقط برای ایجاد میدان مغناطیسی مورد نیاز بارهای راکتیو مصرف می‌شود. به همین دلیل، این توان نامطلوب بوده و سیستم‌های جبران‌سازی توان راکتیو (کُمپانزاسیون) به شبکه اضافه می‌شوند.

 

جبران‌سازی توان راکتیو چیست؟

 

جبران‌سازی توان راکتیو یعنی نزدیک کردن مجموع توان راکتیو به صفر. برای این کار ابتدا توان فعال و راکتیو موجود در سیستم اندازه‌گیری شده و سپس مقدار ضریب توان هدف (معمولاً ۰٫۹۵) تعیین می‌شود و بر اساس آن، تابلو کُمپانزاسیون طراحی می‌گردد. در بارهای با ماهیت خازنی، از راکتورهای القایی (شنت) استفاده می‌شود و در بارهای القایی، از خازن‌ها بهره گرفته می‌شود.

 

بارهای خازنی:

• بالاست‌های الکترونیکی

• کابل‌های زیرزمینی بلند

• UPS

• تجهیزات الکترونیکی (به‌دلیل وجود خازن داخلی)

• خازن‌ها

بارهای القایی:

• موتورهای الکتریکی

• بالاست‌های مکانیکی

• ترانسفورماتورها

• سیم‌پیچ‌ها

 

مزایای جبران‌سازی توان راکتیو:

در تأسیساتی که جبران‌سازی انجام نشده، علاوه بر توان فعال، جریان اضافی برای توان راکتیو نیز از شبکه کشیده می‌شود که منجر به موارد زیر می‌گردد:

• گرم‌شدن بیش‌از‌حد کابل‌ها و نیاز به افزایش سطح مقطع آن‌ها

• افت ولتاژ

• گرم‌شدن ترانسفورماتورها و ناکارآمدی ترانس و ژنراتور

• کاهش ظرفیت انتقال و بهره‌وری انرژی

• پرداخت جریمه توان راکتیو

این موارد علاوه بر خسارات مالی، می‌توانند باعث بروز خرابی در سیستم شوند.

 

تجهیزات مورد استفاده در سیستم‌های جبران‌سازی:

• رله کنترل توان راکتیو

• ترانسفورماتور جریان

• کلید قطع‌کننده

• کنتاکتور جبران‌سازی

• خازن

• درایور بار القایی

• کنتاکتور استاتیک

• راکتور شنت

• فیلترهای هارمونیک

 

رله‌های کنترل توان راکتیو با دریافت جریان از ترانس جریان و ولتاژ از شینه‌ها، توان فعال، خازنی و القایی سیستم را اندازه‌گیری می‌کنند. سپس با توجه به نیاز سیستم، خازن‌ها و/یا راکتورهای شنت را وارد مدار کرده و ضریب توان را به ۱ نزدیک می‌کنند. خازن‌ها از طریق کنتاکتور جبران‌سازی وارد مدار می‌شوند و راکتورهای شنت از طریق درایور بار القایی یا کنتاکتور استاتیک. فیلترهای هارمونیک نیز از سیستم در برابر جریان‌های هارمونیکی محافظت می‌کنند.

 

انواع روش‌های جبران‌سازی:

در طراحی سیستم جبران‌سازی، باید نوع بارها در نظر گرفته شود. برای گروه‌های مختلف بار، روش‌های متفاوتی وجود دارد:

1- جبران‌سازی کلاسیک:

رایج‌ترین روش است که در آن خازن‌ها از طریق کنتاکتور جبران‌سازی وارد مدار می‌شوند و از راکتور شنت استفاده نمی‌شود. مناسب برای سیستم‌های با بار القایی. مزیت آن هزینه پایین و طراحی ساده است.

2- جبران‌سازی با درایور:

برای سیستم‌هایی با بارهای خازنی ناپایدار و متغیر طراحی شده است. راکتورهای شنت از طریق درایور بار القایی وارد مدار می‌شوند. این روش علاوه بر سرعت بالا، امکان طراحی تابلو با حجم کمتر را نیز فراهم می‌کند.

3- جبران‌سازی با کلید تریستور:

برای سیستم‌هایی با بارهای بسیار سریع و متغیر طراحی شده است. در این روش، خازن‌ها بدون انتظار برای تخلیه، در نقطه صفر ولتاژ توسط تریستورها وارد مدار می‌شوند. این روش بسیار سریع است اما هزینه اولیه بالایی دارد.

4- جبران‌سازی با فیلتر هارمونیک:

برای سیستم‌هایی با جریان‌های هارمونیکی طراحی شده است. فیلترهای هارمونیک به‌صورت سری با خازن‌ها وارد مدار شده و نقش فیلتر غیرفعال را ایفا می‌کنند.

 

راه‌حل‌های جبران‌سازی Sigma Elektrik

 

Sigma Elektrik با ارائه محصولات نوآورانه و راه‌حل‌های جامع در زمینه جبران‌سازی توان راکتیو و کیفیت انرژی، به بهینه‌سازی مصرف انرژی در واحدهای صنعتی کمک می‌کند.

• رله‌های کنترل توان راکتیو با قابلیت اندازه‌گیری تا هارمونیک ۶۳ و بیش از ۱۰۰ پارامتر انرژی با دقت بالا

• درایورهای بار القایی (SVC) با عملکرد هماهنگ با رله‌های Sigma و مناسب برای بارهای متغیر

• ترانسفورماتورهای جریان با تنوع بالا برای پاسخ‌گویی به نیازهای مختلف

• کنتاکتورهای جبران‌سازی مقاوم در برابر جریان‌های راه‌اندازی بالا

• راکتورهای شنت با دوام بالا و مناسب برای شرایط سخت کاری

• خازن‌های قدرت با عملکرد ایمن حتی در دمای بالا

همگی در کنار هم، راه‌حل‌های گسترده‌ای برای جبران‌سازی و ارتقاء کیفیت انرژی ارائه می‌دهند.