Apakah pampasan kuasa reaktif, dan bagaimanakah jumlah pampasan dikira?

Dalam kerja harian, adakah anda sering menghadapi soalan ini: kapasiti transformer diukur dalam kilovolt-ampere (kVA), kuasa keluaran motor dalam kilowatt (kW) dan kuasa pampasan kapasitor dalam vars atau kilovar (var). Mengapakah terdapat tiga istilah berbeza untuk unit yang semuanya mewakili kuasa elektrik?

Ini membawa kita kepada topik yang akan kita bincangkan hari ini: hubungan yang wujud antara kuasa reaktif (unit: var atau kvar), kuasa aktif (unit: W atau kW), kuasa ketara (unit: VA atau kVA), dan faktor kuasa.

 

I. Dalam grid kuasa, kuasa elektrik yang dibekalkan oleh punca kepada beban boleh dikategorikan kepada dua jenis: kuasa aktif dan kuasa reaktif.

(1) Kuasa Reaktif (Q):
Banyak peranti elektrik beroperasi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet, seperti transformer pengedaran dan motor. Motor memerlukan penubuhan dan penyelenggaraan medan magnet berputar untuk memacu pemutar, yang seterusnya memacu gerakan mekanikal. Medan magnet rotor dalam motor dijana dengan menarik kuasa reaktif daripada sumber kuasa.
Transformer juga memerlukan kuasa reaktif untuk menjana medan magnet dalam belitan primer dan mendorong voltan dalam belitan sekunder. Oleh itu, tanpa kuasa reaktif, motor tidak akan berputar, transformer tidak dapat mengubah voltan, dan penyentuh AC tidak akan terlibat. Penjana boleh menghasilkan kuasa reaktif dan kapasitor boleh membekalkan kuasa reaktif-ini adalah asas pampasan kuasa reaktif.

(2) Kuasa Aktif (P):
Kuasa aktif merujuk kepada bahagian kuasa elektrik yang boleh ditukar terus kepada bentuk tenaga lain dan digunakan. Sebagai contoh, motor menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Tanpa mengambil kira kecekapan, motor 11 kW boleh menukarkan 11 kWj tenaga elektrik kepada jumlah tenaga mekanikal yang setara setiap jam. Lampu pijar 100 W menukarkan 0.1 kWj tenaga elektrik kepada tenaga cahaya sejam. Begitu juga, pemanas 1 kW menukarkan 1 kWj tenaga elektrik kepada tenaga haba setiap jam. Kuasa aktif ialah kuasa elektrik yang boleh terus diubah menjadi bentuk tenaga lain.

(3) Kuasa Nampak (S):
Dari satu segi, kuasa ketara ialah gabungan kuasa aktif (P) dan kuasa reaktif (Q). Untuk sumber kuasa, kuasa ketara terdiri daripada kuasa aktif dan reaktif. Sebagai contoh, kuasa yang dibekalkan oleh pengubah termasuk komponen aktif dan reaktif, itulah sebabnya kapasiti transformer dinyatakan dalam kuasa ketara, diukur dalam kilovolt-ampere (kVA).

 

II. Hubungan Antara Kuasa Aktif, Kuasa Reaktif dan Kuasa Nyata

Untuk menjelaskan hubungan antara ketiga-tiga ini, kita mesti memahami terlebih dahulu apakah faktor kuasa.

Dalam litar AC, kosinus perbezaan fasa (Φ) antara voltan dan arus dipanggil faktor kuasa, dilambangkan sebagai cosΦ. Secara berangka, faktor kuasa ialah nisbah kuasa aktif kepada kuasa ketara, iaitu, cosΦ=P/S.

 

 

(1) Apakah sebenarnya kuasa reaktif?

Berdasarkan perhubungan yang digambarkan oleh segi tiga kuasa, segitiga voltan, dan segitiga galangan, kuasa reaktif boleh difahami dengan mudah dalam istilah praktikal seperti berikut:
Dalam litar elektrik, komponen rintangan semata-mata digunakankuasa aktif (P), manakala komponen induktif (seperti gegelung reaktor, belitan pengubah dan pemegun motor atau pemutar) menggunakankuasa reaktif (Q). Sebaliknya, komponen kapasitif membekalkan kuasa reaktif (Q) - contohnya, kapasitor dan penjana segerak. (Nota: Apabila penjana segerak beroperasi, belitannya berkelakuan kapasitif, bermakna ia membekalkan kedua-dua kuasa aktif dan kuasa reaktif.)

Oleh itu, ringkasan mudah ialah:
Komponen induktif atau kapasitif ialah pengguna dan pembekal kuasa reaktif.

(2) Apakah kesan negatif kuasa reaktif?

Mengurangkan keluaran kuasa aktif penjana
Ini kerana jumlah kapasiti (iaitu, kuasa ketara S) bagi penjana adalah tetap. Jika terlalu banyak kuasa reaktif Q dibekalkan, kuasa aktif P akan berkurangan dengan sewajarnya; jika tidak, penjana mungkin terlebih beban.

Mengurangkan kapasiti bekalan kuasa peralatan penghantaran dan pengedaran
Rasionalnya adalah sama dengan penjana.

Meningkatkan kehilangan voltan talian
Apabila komponen arus reaktif dalam litar meningkat, jumlah arus juga meningkat. Kejatuhan voltan (δU=IZ) adalah berkadar dengan arus. Penurunan voltan yang lebih besar memerlukan peningkatan-luas keratan rentas konduktor, yang membawa kepada kos pelaburan yang lebih tinggi.

 

(3) Faedah kuasa reaktif

Banyak peranti elektrik beroperasi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet, seperti transformer pengedaran dan motor.

Motor memerlukan penubuhan dan penyelenggaraan medan magnet berputar untuk memacu pemutar, yang seterusnya memacu gerakan mekanikal. Medan magnet rotor dalam motor dijana dengan menarik kuasa reaktif daripada sumber kuasa.

Begitu juga, transformer memerlukan kuasa reaktif untuk mencipta medan magnet dalam belitan primer, dengan itu mendorong voltan dalam belitan sekunder.

Oleh itu, tanpa kuasa reaktif:

Motor tidak akan berputar,

Transformer tidak dapat mengubah voltan,

Penyentuh AC tidak akan terlibat.

Daripada ini, jelas bahawa kuasa reaktif memainkan peranan sokongan dalam penukaran dan transformasi tenaga elektrik. Tanpa kuasa reaktif, medan magnet tidak dapat diwujudkan, dan tenaga elektrik tidak boleh ditukar kepada tenaga mekanikal.

 

III. Bagaimana untuk Melaksanakan Pampasan Kuasa Reaktif dan Kira Jumlah Pampasan?

Di atas, kami telah menganalisis peranan dan kelemahan kuasa reaktif bersama-sama. Kelemahan utama ialah: pertama, ia meningkatkan kapasiti transformer dan -luas keratan rentas konduktor, yang secara tidak langsung meningkatkan kos projek; kedua, selepas operasi, faktor kuasa tidak boleh jatuh di bawah 0.9, jika tidak, syarikat bekalan kuasa akan mengenakan denda.

Oleh itu, semasa reka bentuk kejuruteraan, kita mesti mempertimbangkan sepenuhnya isu ini. Dalam sistem bekalan kuasa tanpa penjana, kapasitor selari biasanya digunakan untuk menambah baik faktor kuasa pencawang. Prinsipnya adalah untuk membekalkan kuasa reaktif secara tempatan, menghapuskan keperluan untuk menarik kuasa reaktif dari grid. Pendekatan ini bukan sahaja mengurangkan kapasiti transformer yang diperlukan tetapi juga menambah baik faktor kuasa pada bahagian pemeteran.

 

(1) Pemilihan Kaedah Pampasan Kapasitor

1. Apabila menggunakan kapasitor kuasa shunt sebagai peranti pampasan kuasa reaktif tiruan, untuk meminimumkan kehilangan talian dan penurunan voltan, pampasan hendaklah seimbang secara tempatan. Ini bermakna kuasa reaktif dalam-bahagian voltan rendah harus dikompensasikan oleh kapasitor voltan-rendah, manakala kuasa reaktif dalam-bahagian voltan tinggi hendaklah dikompensasikan oleh kapasitor voltan-tinggi.

Jika tiada-beban voltan tinggi, peranti kapasitor shunt tidak boleh dipasang pada bahagian-voltan tinggi.

Apabila melakukan pampasan individu tempatan untuk peralatan berkuasa motor-, arus terkadar bagi kapasitor pampasan tidak boleh melebihi 0.9 kali arus pengujaan motor.

Semasa pengiraan beban elektrik, kuasa reaktif berkompensasi harus disertakan.

2. Mod pensuisan untuk bank kapasitor pampasan dibahagikan kepada manual dan automatik.

Pensuisan manual sesuai untuk bank kapasitor yang mengimbangi kuasa reaktif-voltan rendah asas, serta-bank kapasitor voltan tinggi dengan permintaan kuasa reaktif yang stabil dan pensuisan yang jarang berlaku.

Untuk mengelakkan lebih-pampasan atau voltan berlebihan semasa beban ringan, yang boleh merosakkan peralatan elektrik tertentu, penukaran automatik disyorkan.

Jika kesan peranti pampasan automatik-voltan tinggi dan{1}}rendah adalah serupa,-peranti pampasan automatik voltan rendah harus diutamakan.

3. Kaedah peraturan untuk pampasan kuasa reaktif automatik:

Untuk pampasan yang bertujuan terutamanya untuk penjimatan tenaga, parameter seperti kuasa reaktif boleh digunakan untuk pengawalseliaan.

Untuk beban hentaman, beban berubah secara dinamik-dan beban tidak seimbang tiga-fasa, thyristor (suis elektronik) boleh digunakan untuk kawalan, memastikan operasi lancar tanpa arus masuk, menyediakan prestasi dinamik yang baik dan mendayakan-kesan diasingkan fasa untuk pengimbangan tiga fasa-

4. Apabila mengumpulkan kapasitor, keserasian dengan parameter teknikal peralatan sokongan harus dipastikan. Julat sisihan voltan yang dibenarkan mesti dipenuhi, dan usaha harus dilakukan untuk mengurangkan bilangan kumpulan sambil meningkatkan kapasiti setiap kumpulan dengan sewajarnya.

Penukaran kapasitor berkumpulan tidak seharusnya mendorong resonans.

5.Bank kapasitor-tinggi sebaiknya disambungkan secara bersiri dengan reaktor bersaiz sesuai, manakala bank kapasitor-bervoltan rendah hendaklah meningkatkan kapasiti pensuisan menggunakan penyentuh pensuisan khusus atau thyristor untuk mengurangkan arus masuk semasa pensuisan.

Pada talian yang terjejas dengan ketara oleh harmonik daripada peralatan elektrik, reaktor harus disambung secara bersiri dengan bank kapasitor.

 

(2) Pengiraan Kapasiti Pampasan Kapasitor

 

Objektifnya adalah untuk menentukan kuasa reaktif yang diperlukan Qc (kvar) kepada