ضرورة أجهزة تصحيح معامل القدرة في التصميم الكهربائي الحديث

تواجه أنظمة الطاقة الحديثة خصائص أحمال متزايدة التعقيد، ولذا أصبح استخدام بنوك المكثفات لتحسين معامل القدرة جزءًا لا غنى عنه في التصميم الهندسي. تنبع أهمية هذا التكوين التقني من قوانين تشغيل شبكة الطاقة، فضلًا عن الاعتبارات الاقتصادية.

تستخدم المباني الحديثة على نطاق واسع أحمالًا غير خطية، مثل مكيفات الهواء متغيرة التردد، وإضاءة LED، ومعدات الحاسوب، والتي تولد قدرة تفاعلية كبيرة أثناء التشغيل. يمكن تعويض القدرة التفاعلية المتأخرة الناتجة عن الأحمال الحثية عن طريق تبديل بنوك المكثفات أو استخدام تقنية التعويض النشط، مما يؤدي إلى تزامن طور التيار والجهد في الشبكة.

يؤدي انخفاض معامل القدرة غير المُعوَّض إلى زيادة التيار الظاهري في خطوط إمداد الطاقة. يجب اختيار محولات التوزيع والكابلات وقواطع الدائرة وغيرها من المعدات بناءً على قيمة هذا التيار المتزايدة، مما يرفع تكاليف المشروع بشكل مباشر. يمكن لتحسين معامل القدرة من 0.7 إلى 0.95 أن يقلل تيار الخط بنسبة 26% تقريبًا، مما يُحسِّن من سعة المعدات وتكاليف الاستثمار.

تُطبّق شركات الطاقة نظامًا لتقييم معامل القدرة للمستخدمين الصناعيين والتجاريين. فعندما ينخفض ​​متوسط ​​معامل القدرة الشهري عن القيمة القياسية، تُفرض رسوم إضافية على استهلاك الكهرباء؛ وعلى العكس، تُمنح تخفيضات إذا كان المعامل أعلى من القيمة القياسية. تتراوح فترة استرداد تكلفة أجهزة تصحيح معامل القدرة المستخدمة في أنظمة الطاقة الصناعية عادةً بين 12 و18 شهرًا، مما يجعلها وسيلة فعّالة للشركات لخفض تكاليف الكهرباء.

تتناسب خسائر خطوط توزيع الطاقة طرديًا مع مربع التيار؛ لذا فإن تحسين معامل القدرة يُقلل هذه الخسائر بشكل ملحوظ. بالنسبة للمستخدمين الذين يتجاوز استهلاكهم السنوي من الكهرباء مليون كيلوواط/ساعة، يمكن أن تصل وفورات الطاقة الناتجة عن خفض خسائر الخطوط إلى ما بين 2% و5% من إجمالي تكاليف الكهرباء، وتتجاوز القيمة الاقتصادية طويلة الأجل المُتحققة الاستثمار الأولي في المعدات بكثير.