การวิเคราะห์เปรียบเทียบ SVG และ TSC สำหรับชดเชยกำลังรีแอกทีฟ

ในการเลือกอุปกรณ์ ลูกค้าจำเป็นต้องก้าวข้ามการเปรียบเทียบเฉพาะอุปกรณ์แต่ละชิ้น และพิจารณาการปรับปรุงระบบไฟฟ้าโดยรวม โดยคำนึงถึงปัจจัยสำคัญ เช่น ข้อกำหนดการตอบสนองแบบไดนามิก สภาพแวดล้อมฮาร์มอนิก ต้นทุนการดำเนินงานและบำรุงรักษาระยะยาว และข้อจำกัดด้านพื้นที่ อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานที่มีโหลดกระแทก ควรให้ความสำคัญกับการติดตั้ง SVG (Static Var Generator)

I. ข้อได้เปรียบหลักของ SVG เมื่อเทียบกับ TSC

1. การตอบสนองแบบไดนามิกระดับมิลลิวินาที
SVG ซึ่งใช้ IGBT power devices มีเวลาตอบสนอง <10ms สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของโหลด (เช่น โหลดกระแทกของเตาอาร์คไฟฟ้าและเครื่องรีด) ได้แบบเรียลไทม์
TSC อาศัยสวิตช์เชิงกล (การสลับคอนแทคเตอร์/ไทริสเตอร์) มีความเร็วในการตอบสนอง 10-40 รอบ (200ms-800ms) และไม่สามารถระงับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็วได้

2. การชดเชยแบบต่อเนื่องไร้ขั้นตอน ไม่มีกระแสกระชาก
SVG สามารถปรับแอมพลิจูด/เฟสของกระแสเอาต์พุตได้อย่างแม่นยำ ทำให้ได้กำลังรีแอกทีฟเอาต์พุตที่ต่อเนื่องและราบรื่น

TSC ใช้การสลับตัวเก็บประจุแบบกลุ่ม ส่งผลให้มีโซนบอดในการชดเชยแบบขั้นบันได เกิดกระแสกระชาก 5-20 เท่าของกระแสพิกัดระหว่างการสลับ ซึ่งเป็นอันตรายต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์

3. เอาต์พุตไม่ได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้า
SVG ยังคงสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟ/อินดักทีฟตามพิกัด (เช่น โทโพโลยี STATCOM) ได้แม้ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำถึง 20%Un

TSC กำลังรีแอกทีฟเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า (Q∝U²) ความสามารถในการชดเชยจะลดลงอย่างรวดเร็วที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ

4. ความสามารถในการชดเชยแบบสองทิศทาง

SVG สามารถจ่ายกำลังรีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟ (+Q) และแบบอินดักทีฟ (-Q) ได้พร้อมกัน แก้ปัญหาการชดเชยเกินภายใต้โหลดเบาได้อย่างสมบูรณ์แบบ

TSC โดยทั่วไปจะจ่ายเฉพาะกำลังรีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟ ต้องใช้รีแอกเตอร์เพิ่มเติมเพื่อชดเชยกำลังรีแอกทีฟแบบอินดักทีฟ ทำให้ระบบมีความซับซ้อนมากขึ้น

5. การระงับการกะพริบของแรงดันไฟฟ้าและฮาร์มอนิก

SVG สามารถรวมฟังก์ชันตัวกรองกำลังงานแอคทีฟ (AHF) ระงับฮาร์มอนิกเฉพาะ เช่น ลำดับที่ 5, 7 และ 11 พร้อมกับการชดเชยกำลังรีแอกทีฟ (เช่น เมื่อเชื่อมต่อกับโหลดของตัวแปลงความถี่)

TSC ขาดความสามารถในการลดฮาร์มอนิก และอาจขยายฮาร์มอนิกให้รุนแรงขึ้น (จำเป็นต้องติดตั้งรีแอกเตอร์ดีจูน)

II. ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือก SVG

1. การคำนวณความจุและความสามารถในการโอเวอร์โหลด

การเลือกความจุ: ขึ้นอยู่กับการขาดดุลกำลังรีแอกทีฟสูงสุดบวกกับส่วนเผื่อการชดเชยฮาร์มอนิก (แนะนำส่วนเผื่อ 20%) ตัวอย่างเช่น หากความผันผวนของโหลดทำให้ความต้องการกำลังรีแอกทีฟสูงสุดอยู่ที่ 4 Mvar ควรเลือก SVG ขนาด 5 Mvar

ความสามารถในการโอเวอร์โหลด: ให้ความสำคัญกับความสามารถในการโอเวอร์โหลดระยะยาว 1.1 เท่า และโอเวอร์โหลดระยะสั้น (1 นาที) 1.5 เท่า เพื่อรับมือกับผลกระทบชั่วคราว

2. ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อมของกริด

ระดับแรงดันไฟฟ้า: ยืนยันแรงดันไฟฟ้าของระบบ (เช่น 6kV/10kV/35kV) และค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาต (±10%)

พื้นหลังฮาร์มอนิก: หาก THDv > 3% (เช่น ในโรงงานเหล็ก โรงงานเคมี) ต้องเลือก SVG ที่มีฟังก์ชันระงับฮาร์มอนิก และต้องคำนวณความสามารถในการจ่ายกระแสฮาร์มอนิก

3. การออกแบบระบบระบายความร้อนและการป้องกัน

วิธีการระบายความร้อน:

ความจุขนาดเล็ก (<2Mvar): ระบายความร้อนด้วยอากาศ (IP41)

ความจุขนาดกลางและใหญ่ (>2Mvar): ระบายความร้อนด้วยน้ำ (IP54) เหมาะสำหรับโรงงานที่มีฝุ่น

อุณหภูมิแวดล้อม: ต้องลดพิกัดเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 40℃ (ลดพิกัด 1% ทุกๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 1℃)

4. กลยุทธ์การควบคุมและฟังก์ชันการป้องกัน

อัลกอริทึมหลัก: เลือกรุ่นที่ใช้ทฤษฎีกำลังรีแอกทีฟทันที (วิธี p-q หรือ ip-iq) เพื่อรับประกันความแม่นยำในการชดเชย

การป้องกันที่สำคัญ: การป้องกันหลายระดับต่อแรงดันเกิน DC, กระแสเกิน IGBT, และความร้อนสูงเกินของฮีตซิงก์; MTBF (Mean Time Between Failures) ควร >100,000 ชั่วโมง

5. การใช้งานแบบไฮบริดกับ TSC

การออกแบบโซลูชัน: โหลดพื้นฐานถูกชดเชยโดย TSC ในขณะที่ความผันผวนถูกติดตามแบบไดนามิกโดย SVG (เช่น ระบบชดเชยแบบไฮบริด “TSC+SVG”) เพื่อลดต้นทุนโดยรวม

การประสานงานการควบคุม: การควบคุมร่วม TSC/SVG ทำได้ผ่านคอมพิวเตอร์หลักเพื่อหลีกเลี่ยงการแกว่งของการสลับ