القدرة والتوزيع

مكثفات تحسين معامل القدرة: كيف تحسب قدرة لوحة تحسين معامل القدرة APFC بالـ kVAr وفق كود كهرماء وكود الشبكة السعودي

Yang، Entogo

لوحة مكثفات تحسين معامل القدرة الأوتوماتيكية APFC بمنظّم معامل القدرة ومراحل مكثفات لشبكات 400 و415 V في السعودية وقطر

الصورة — Raze Solar · Unsplash · Unsplash License

النقاط الرئيسية

  • قدرة المكثفات Qc = P × (tan φ1 − tan φ2)؛ فحمل 720 kW يُرفع معامل قدرته من 0.78 إلى 0.95 يحتاج 341 kVAr صافية على 415 V.
  • يشترط كود كهرماء للجهد المنخفض (البند 9.1.1) أن يبقى معامل القدرة بين 0.90 متأخرًا والواحد، ويطلب البند 9.1.3 حسابات التصحيح للمباني التجارية من 210 kW / 350 A فأكثر.
  • ينص كود الشبكة السعودي (البند 2.5.6.4) على حدّ أدنى لمعامل القدرة قدره 95% متأخرًا للعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل وحملهم التعاقدي يزيد على 1.0 MVA بعد عشر سنوات من 21-10-1433 هـ.
  • مكثف بجهد مقنن 480 V يعطي على شبكة 415 V نحو 75% فقط من قدرة لوحة بياناته، ومع ملف خانق 7% نحو 80%؛ فمرحلة 50 kVAr تعطي 40.2 kVAr صافية.
  • يرفع الملف الخانق 7% جهد المكثف إلى 473.1 V عند 440 V، ويقع تردد التوليف (tuning frequency) عند 189 Hz في شبكات 50 Hz و226.8 Hz في الشبكة السعودية (60 Hz).

سؤال كم kVAr تحتاج مكثفات تحسين معامل القدرة؟ جوابه معادلة واحدة: Qc = P × (tan φ1 − tan φ2). فمنشأة حملها الأقصى 720 kW بمعامل قدرة 0.78 تحتاج 341 kVAr صافية لترتفع إلى 0.95، فينخفض تيار المحوّل على 415 V من 1,284 A إلى 1,054 A. والحد الأدنى ليس اختياريًا في الخليج: يشترط كود كهرماء للجهد المنخفض في قطر 0.90 متأخرًا على الأقل لكل منشأة، وينص كود الشبكة السعودي على 95% متأخرًا للعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل وحملهم التعاقدي يزيد على 1.0 MVA. والمقصود هنا القدرة غير الفعالة بالكيلوفار (kVAr) لا القدرة الفعلية بالكيلوواط، ولوحة المكثفات الأوتوماتيكية (APFC) على الجهد المنخفض 400 أو 415 V، لا مكثفات الجهد المتوسط في المحطات. يعطي هذا الدليل جدول المعاملات الجاهز، ومتطلبات كهرماء بندًا بندًا، وتصحيح القدرة لجهد المكثف والملف الخانق، ثم مثالًا محلولًا لمستودع تبريد في الدوحة، وما يتغيّر على الشبكة السعودية (60 Hz). وقبل البدء، يُحسب تيار المحوّل نفسه كما في جدول تيار المحولات: محول 1000 kVA كم أمبير.

كيف تُحسب قدرة مكثفات تحسين معامل القدرة بالـ kVAr؟

معامل القدرة هو نسبة القدرة الفعلية إلى القدرة الظاهرية، cos φ = P ÷ S. المحركات وضواغط التكييف تسحب قدرة غير فعالة Q تزيد التيار دون أن تؤدي عملًا، والمكثف يولّد هذه القدرة محليًا بدل أن تأتي من الشبكة:

Q (kVAr) = P (kW) × tan φ

Qc (kVAr) = P (kW) × (tan φ1 − tan φ2)

حيث φ1 زاوية الطور الحالية وφ2 الزاوية المستهدفة. ومن معامل القدرة مباشرة:

tan φ = √(1 − cos² φ) ÷ cos φ

القيمة P هي الحمل الأقصى الفعلي من سجل العداد أو من دراسة الأحمال، لا قدرة المحوّل. وإذا كان لديك التيار فقط، فاحسب P = √3 × U × I × cos φ. الجدول التالي يعطي المعامل (tan φ1 − tan φ2) جاهزًا؛ اضربه في الكيلوواط لتحصل على الكيلوفار:

معامل القدرة الحالي cos φ1إلى 0.90 (kVAr لكل kW)إلى 0.95 (kVAr لكل kW)إلى 0.98 (kVAr لكل kW)إلى 1.00 (kVAr لكل kW)
0.700.5360.6920.8171.020
0.720.4800.6350.7610.964
0.740.4250.5800.7060.909
0.750.3980.5530.6790.882
0.760.3710.5260.6520.855
0.780.3180.4740.5990.802
0.800.2660.4210.5470.750
0.820.2140.3690.4950.698
0.840.1620.3170.4430.646
0.850.1350.2910.4170.620
0.860.1090.2650.3900.593
0.880.0550.2110.3370.540
0.90—0.1560.2810.484

لاحظ أن الانتقال من 0.95 إلى 1.00 وحده يكلّف 0.329 kVAr لكل kW، أي نحو 78% من كلفة الانتقال من 0.80 إلى 0.95 كله (0.421)، ونحو 1.6 ضعف الانتقال من 0.88 إلى 0.95 (0.211). لذلك يُستهدف عادة 0.95 لا الواحد، مع هامش فوق الحد الأدنى للمرفق دون خطر الوصول إلى معامل قدرة متقدّم عند الحمل الخفيف.

كم يجب أن يكون معامل القدرة في قطر والسعودية؟

الحد الأدنى في قطر 0.90 متأخرًا لكل منشأة (كود كهرماء، البند 9.1.1)، وفي السعودية 95% متأخرًا للعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل وحملهم التعاقدي يزيد على 1.0 MVA (كود الشبكة السعودي، البند 2.5.6.4).

قطر. يخصّص كود كهرماء للجهد المنخفض CS-CSI-P1/C1 (الإصدار 0 بتاريخ 16-10-2016، والملف منشور على موقع كهرماء باسم Electricity Wiring Code 2018) القسم 09 كاملًا لتحسين معامل القدرة. أهم بنوده:

البند في كود كهرماءالمتطلبالقيمة
9.1.1معامل القدرة لكل منشأة0.90 متأخرًا إلى 1.00
9.1.3تقديم حسابات التصحيح للمباني التجارية والحكومية والمختلطةحمل 210 kW / 350 A فأكثر
9.1.4مكثفات بملفات خانقة (detuned) حين يكون الحمل غير الخطي كبيرًاأكثر من 15% من الحمل الكلي
9.1.6تصميم اللوحة ومكوناتهاأقصى جهد للنظام 440 V وحرارة محيطة قصوى 50 °C
9.1.7مكثف ثابت على محرك حثّي≤ 90% من القدرة غير الفعالة للمحرك بلا حمل
9.2.2الجهد المقنن لوحدات المكثفات480 V كحد أدنى
9.2.3الفئة الحرارية لوحدات المكثفاتالفئة D
9.2.6التفريغ وإعادة التوصيلأقل من 50 V خلال دقيقة، وإعادة التوصيل بعد 3 دقائق على الأقل
9.4الهدف الأدنى لمنظم معامل القدرة الأوتوماتيكي0.90 متأخرًا
9.7.4شهادات اختبار المصنّعتُقدَّم مع ملف لوحة MDB قبل التركيب

ويطلب البند 9.1.3 الحسابات أيضًا لكل المنشآت الصناعية والمزارع وكبار المشتركين مهما كان الحمل، وللمباني السكنية ذات التكييف المركزي من 210 kW / 350 A فأكثر. وتفصيل لوائح المرافق الأخرى في لوائح التمديدات الكهربائية في الخليج.

السعودية. ينص كود الشبكة السعودي (الإصدار 3، ديسمبر 2021) في البند 2.5.6.4 على أن جهات التوزيع والعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل وحملهم التعاقدي يزيد على 1.0 MVA يحافظون على معامل قدرة 85% متأخرًا، ثم يصبح الحد الأدنى 90% بعد خمس سنوات من 21-10-1433 هـ، و95% بعد عشر سنوات من التاريخ نفسه، أي من 21-10-1443 هـ. وعند المخالفة تُطبَّق تعرفة على القدرة غير الفعالة الزائدة وفق قرار مجلس إدارة هيئة تنظيم المياه والكهرباء (WERA) رقم 2/27/23 بتاريخ 21-10-1433 هـ. ويُلزم البند 2.5.6.5 جهات التوزيع بتوفير التعويض على الجهد المنخفض قرب نقطة الحمل لتقليل فقد القدرة غير الفعالة. هذا النص يخص جهات التوزيع والعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل بحمل تعاقدي فوق 1.0 MVA (نطاق الكود في البند 1.3)؛ أما المشترك على شبكة توزيع SEC فيُرجَع إلى جدول التعرفة الساري لدى الشركة السعودية للكهرباء وإلى خطاب الربط لمعرفة حدّه الأدنى ورسوم القدرة غير الفعالة، وغالبًا ما تُعتمد 0.95 هدفًا تصميميًا لترك هامش فوق أي حد.

الإمارات والكويت وعُمان والبحرين. لكل مرفق لائحته (DEWA ودائرة الطاقة في أبوظبي DoE وMEW وNama وEWA)، ويُؤخذ الرقم من الإصدار الساري للائحة أو من خطاب المرفق للمشروع، لا من مقال أو كتالوج.

لماذا تعطي لوحة تحسين معامل القدرة في الموقع أقل من قدرة لوحة بياناتها؟

لأن قدرة المكثف تُذكر عند جهده المقنن، مثل 480 V، فمرحلة 50 kVAr تعطي على شبكة 415 V نحو 37.4 kVAr فقط، و40.2 kVAr مع ملف خانق 7%؛ وهنا تقع أغلب الأخطاء في العروض. والقدرة تتناسب مع مربع الجهد ومع التردد:

Q = Qr × (U ÷ Ur)² × (f ÷ fr)

وحين يوضع ملف خانق على التوالي بنسبة p، يرتفع الجهد على أطراف المكثف وتتغيّر القدرة المسلَّمة إلى الشبكة:

Uc = U ÷ (1 − p)

Q = Qr × (U ÷ Ur)² ÷ (1 − p)

ولأن كود كهرماء يشترط وحدات 480 V على الأقل (البند 9.2.2) على شبكة 415 V، فإن مرحلة مكتوب عليها 50 kVAr تعطي دون ملف خانق 50 × (415 ÷ 480)² = 37.4 kVAr، ومع ملف 7% تعطي 37.4 ÷ 0.93 = 40.2 kVAr. والجدول التالي يجمع أثر نسبة الملف الخانق:

نسبة الملف الخانق p (%)تردد التوليف على 50 Hz (Hz)تردد التوليف على 60 Hz (Hz)رتبة التوليف (× تردد الشبكة)جهد المكثف عند 400 V (V)جهد المكثف عند 415 V (V)جهد المكثف عند 440 V (V)
5.67210.0252.04.20424.0439.9466.4
7189.0226.83.78430.1446.2473.1
14133.6160.42.67465.1482.6511.6

تردد التوليف هو fr = f ÷ √p، فملف 7% يضع تردد التوليف تحت التوافقية الخامسة (250 Hz على 50 Hz) كما يطلب البند 9.3 من كود كهرماء: «تحت أدنى توافقية موجودة». أما ملف 14% فيُختار حين تكون التوافقية الثالثة ملحوظة، لكنه يرفع جهد المكثف إلى 511.6 V عند 440 V، فلا تكفيه وحدات 480 V. ومواصفات لوحة تحسين معامل القدرة الأوتوماتيكية APFC بملفات 7% أو 14% في صفحة المنتج.

مثال محلول: مستودع تبريد في الدوحة بمحوّل 1000 kVA

مستودع تبريد في الدوحة يتغذى من محوّل 1000 kVA، 11/0.415 kV، 50 Hz. الحمل الأقصى من سجل العداد 720 kW بمعامل قدرة 0.78، ونحو 30% من الحمل وحدات VFD لضواغط التبريد. المطلوب: قدرة اللوحة، ونوعها، ومراحلها، والتحقق من النتيجة.

  1. معامل القدرة الحالي: tan φ1 = √(1 − 0.78²) ÷ 0.78 = 0.6258 ÷ 0.78 = 0.8023، فالقدرة غير الفعالة الحالية Q1 = 720 × 0.8023 = 577.6 kVAr.
  2. الهدف 0.95 (فوق حد كهرماء 0.90 بهامش): tan φ2 = √(1 − 0.95²) ÷ 0.95 = 0.3122 ÷ 0.95 = 0.3287.
  3. قدرة المكثفات المطلوبة: Qc = 720 × (0.8023 − 0.3287) = 720 × 0.4736 = 341.0 kVAr.
  4. نوع اللوحة: الحمل غير الخطي 30% أكبر من 15%، فالبند 9.1.4 يفرض ملفات خانقة؛ ملف 7% يعطي جهد مكثف 440 ÷ 0.93 = 473.1 V عند أقصى جهد للنظام، وهو أقل من 480 V، فتفي وحدات 480 V بالحد الأدنى بهامش ضيق (نحو 1.4% قبل إضافة جهد التوافقيات).
  5. تصحيح القدرة: كل kVAr على لوحة البيانات (480 V) يعطي على 415 V مع ملف 7%: (415 ÷ 480)² ÷ 0.93 = 0.7475 ÷ 0.93 = 0.8038، فالقدرة الاسمية اللازمة = 341.0 ÷ 0.8038 = 424.2 kVAr.
  6. المراحل: 9 مراحل × 50 kVAr (عند 480 V) = 450 kVAr اسمية، تعطي 450 × 0.8038 = 361.7 kVAr صافية ≥ 341.0 kVAr، وأصغر خطوة 50 × 0.8038 = 40.2 kVAr.
  7. التحقق: القدرة غير الفعالة الباقية = 577.6 − 361.7 = 215.9 kVAr، فمعامل القدرة = 720 ÷ √(720² + 215.9²) = 720 ÷ 751.7 = 0.958، أي فوق 0.95 ودون الواحد.
  8. أثر التحسين على المحوّل: القدرة الظاهرية تنخفض من 720 ÷ 0.78 = 923.1 kVA إلى 720 ÷ 0.95 = 757.9 kVA، والتيار على 415 V من 923,100 ÷ (√3 × 415) = 1,284.2 A إلى 757,900 ÷ 718.8 = 1,054.4 A، فيتحرر 165.2 kVA من سعة المحوّل.

قدرة المكثفات الصافية لرفع معامل القدرة من 0.78 إلى 0.95

Qc = P * (sqrt(1 - pf1^2) / pf1 - sqrt(1 - pf2^2) / pf2)

Qc = 341 kVAr

القدرة الصافية لمرحلة مكثف مقننة على 480 V بملف خانق 7% على شبكة 415 V

Q = Qr * (U / Ur)^2 / (1 - p)

Q = 40.19 kVAr

ولأن الحمل 720 kW يتجاوز 210 kW، يطلب البند 9.1.3 تقديم هذه الحسابات لكهرماء، وتُقدَّم شهادات اختبار المكثفات مع ملف لوحة التوزيع الرئيسية MDB وفق البند 9.7.4.

مثال ثانٍ: مصنع في الرياض بحمل 1200 kW على 60 Hz

مصنع بحمل أقصى 1200 kW بمعامل قدرة 0.88، والهدف 0.95، وهو هدف تصميمي شائع يطابق الحد الذي يفرضه البند 2.5.6.4 على الموصولين مباشرة بشبكة النقل؛ أما على شبكة توزيع SEC فيُؤخذ الحد من جدول التعرفة الساري وخطاب الربط. من الجدول، المعامل 0.211، فقدرة المكثفات المطلوبة = 1200 × 0.211 ≈ 253 kVAr (253.3 kVAr بالمعادلة الدقيقة) على 400 V. وتُصمَّم اللوحة لتردد 60 Hz: مكثف مقنن لـ 50 Hz يعطي على 60 Hz قدرة أكبر بمعامل 60 ÷ 50 = 1.2، وتيارًا أعلى بالنسبة نفسها، وتردد توليف مرحلة 7% المصممة لـ 50 Hz يبقى 189 Hz، أي 189 ÷ 60 = 3.15 أضعاف تردد الشبكة، قرب التوافقية الثالثة 180 Hz. لذلك تُحسب الملفات لـ 60 Hz فيقع التوليف عند 226.8 Hz. ثم تُحوَّل القدرة إلى قدرة لوحة البيانات كما في مثال الدوحة: وحدات 480 V بملف 7% على 400 V تعطي (400 ÷ 480)² ÷ 0.93 = 0.7467 من قدرتها الاسمية، فالقدرة الاسمية اللازمة = 253.3 ÷ 0.7467 = 339.2 kVAr، أي 7 مراحل × 50 kVAr = 350 kVAr اسمية تعطي 350 × 0.7467 = 261.3 kVAr صافية، وجهد المكثف الاسمي 400 ÷ 0.93 = 430.1 V.

قدرة المكثفات لمصنع 1200 kW من 0.88 إلى 0.95

Qc = P * (sqrt(1 - pf1^2) / pf1 - sqrt(1 - pf2^2) / pf2)

Qc = 253.3 kVAr

كيف تختار عدد مراحل لوحة تحسين معامل القدرة ونوع التبديل؟

اللوحة الأوتوماتيكية تقسم القدرة الكلية إلى مراحل يوصلها منظّم معامل القدرة حسب الحمل. ثلاث قواعد عملية:

  • أصغر خطوة يجب أن تكون أصغر من القدرة غير الفعالة للحمل الأدنى، وإلا تذبذب المنظّم بين التوصيل والفصل أو دفع المنشأة إلى معامل قدرة متقدّم ليلًا. في مثال الدوحة، أصغر خطوة 40.2 kVAr صافية.
  • التبديل بالكونتاكتورات يكفي للأحمال التي تتغيّر في دقائق، بشرط كونتاكتورات مخصّصة للمكثفات بمقاومات تخميد لتيار الاندفاع (pre-insertion resistors) كما يطلب البند 9.2.9، ومع زمن إعادة توصيل لا يقل عن 3 دقائق بعد عودة التغذية (البند 9.2.6).
  • التبديل بالثايرستور يناسب الأحمال سريعة التغيّر، مثل الرافعات وآلات اللحام، لأن المكثف يُعاد توصيله دون انتظار التفريغ.

وتُحمى كل مرحلة بمنصهرات HRC ومرحّلات زيادة التيار (البند 9.2.10)، وللوحة مفتاح عزل رئيسي معشّق مع الباب (البند 9.2.11)، ومنظّم حرارة يفصل المكثفات عند ارتفاع الحرارة حين تُبرَّد بالمراوح (البند 9.2.12). وفي غرف الكهرباء الخليجية، حيث تصل الحرارة المحيطة إلى 50 °C في التصميم، تُعد الحرارة من أهم العوامل التي تُقصِّر عمر المكثف؛ وتنص صفحة المنتج على فئة حرارية مثل −25/D بحد أقصى 55 °C حول المكثف.

ما الذي يوفّره تحسين معامل القدرة فعلًا؟

يوفّر تحسين معامل القدرة ثلاثة أشياء: تجنّب تعرفة القدرة غير الفعالة، وخفض فقد النحاس في الكابلات والمحوّل، وتحرير سعة المحوّل. التيار يتناسب عكسيًا مع معامل القدرة للحمل الفعلي نفسه، والفقد في الكابلات والمحوّل يتناسب مع مربع التيار:

فقد النحاس بعد التحسين ÷ قبله = (cos φ1 ÷ cos φ2)²

ففي مثال الدوحة: (0.78 ÷ 0.95)² = 0.674، أي انخفاض 32.6% في الفقد المتغيّر في الكابلات وملفات المحوّل بين المكثفات والمصدر. والأثر الثاني هو السعة: انخفاض الحمل من 923.1 إلى 757.9 kVA يعني أن المحوّل نفسه يستوعب توسعة نحو 165 kVA دون استبداله، وهو ما يغيّر حساب القدرة المقننة للمحوّل بـ kVA في المشاريع القائمة. لاحظ أن هذا الانخفاض يحدث فقط في الجزء من الشبكة الواقع قبل نقطة توصيل المكثفات، ولهذا يُلزم كود الشبكة السعودي (البند 2.5.6.5) جهات التوزيع بالتعويض قرب الحمل.

أخطاء شائعة عند طلب مكثفات تحسين معامل القدرة

  • حساب القدرة على جهد لوحة البيانات. لوحة «400 kVAr» بوحدات 480 V تعطي على 415 V مع ملف 7% نحو 400 × 0.8038 = 321.5 kVAr فقط، لا 400 kVAr. يكشف ذلك حساب Q = Qr × (U ÷ Ur)² ÷ (1 − p) قبل قبول العرض.
  • مكثفات بلا ملفات خانقة مع أحمال VFD. منشأة بحمل غير خطي 30% تحتاج ملفات خانقة وفق البند 9.1.4 من كود كهرماء (العتبة 15%)؛ والمكثف دون ملف خانق يكوّن رنينًا مع محاثة المحوّل يضخّم التوافقيات ويتلف المكثفات.
  • وحدات 440 V مع ملف 7%. جهد المكثف يصل إلى 473.1 V عند 440 V، فوحدات 440 V تعمل فوق جهدها المقنن؛ والبند 9.2.2 يشترط 480 V حدًا أدنى، ومع ملف 14% لا تكفي حتى 480 V لأن الجهد يصل إلى 511.6 V.
  • لوحة 50 Hz لمشروع في السعودية. القدرة ترتفع 20% وتردد التوليف 189 Hz يصبح 3.15 أضعاف تردد الشبكة بدل 3.78؛ الصواب 226.8 Hz بملفات محسوبة لـ 60 Hz.
  • استهداف معامل قدرة 1.00. من 0.78 يحتاج الوصول إلى 1.00 نحو 0.802 kVAr لكل kW مقابل 0.474 للوصول إلى 0.95، أي زيادة 69% في القدرة، مع خطر معامل قدرة متقدّم عند الحمل الخفيف.
  • وضع المكثفات داخل لوحة MDB. ملاحظة البند 9.6 من كود كهرماء تشترط خلية مستقلة؛ والحل الصحيح خلية APFC بجانب لوحة الجهد المنخفض الرئيسية.

ما يجب تحديده في طلب عرض سعر لوحة تحسين معامل القدرة

  • الحمل الأقصى بالكيلوواط ومعامل القدرة الحالي من سجل العداد لمدة لا تقل عن أسبوع، أو من دراسة الأحمال للمشاريع الجديدة.
  • معامل القدرة المستهدف والمرجع الملزم: 0.90 في كود كهرماء (البند 9.1.1)، أو 95% في البند 2.5.6.4 من كود الشبكة السعودي (للموصولين مباشرة بشبكة النقل)، أو رقم خطاب المرفق.
  • قدرة المكثفات المطلوبة بالـ kVAr عند جهد الشبكة (400 أو 415 V)، لا عند جهد المكثف، مع جهد المكثف المقنن (480 V حدًا أدنى في قطر) وأقصى جهد للنظام (440 V).
  • نسبة الحمل غير الخطي ونتيجة قياس التوافقيات في الموقع، لاختيار ملف 7% أو 14% أو لوحة بلا ملفات.
  • التردد: 60 Hz في السعودية، و50 Hz في الإمارات وقطر والكويت وعُمان والبحرين، مع تردد التوليف المطلوب بالهرتز.
  • عدد المراحل وأصغر خطوة ونوع التبديل (كونتاكتور أو ثايرستور)، وفق تغيّر الحمل.
  • ظروف الموقع: الحرارة المحيطة التصميمية (50 °C في كود كهرماء)، ودرجة الحماية IP وفق IEC 60529، والتهوية القسرية مع منظّم حرارة.
  • المعايير والاختبارات: IEC 60831-1/-2 للمكثفات، وIEC 61921 للوحة، وIEC 60076-6 للملفات الخانقة، مع الاختبارات ووثائق الاختبار التي يطلبها المرفق للمشروع (البند 9.7.4 في قطر)، وتُحدَّد في عرض السعر.

دور Entogo

Entogo Inc. شركة كندية مقرّها تورنتو، وهي الطرف المتعاقد والمسؤولة عن الدعم الهندسي والضمان، وتصنّع معداتها في مصنعها الخاص المتكامل رأسيًا في الصين، ويُذكر بلد المنشأ (الصين) بوضوح منذ البداية. تُصمَّم لوحة تحسين معامل القدرة الأوتوماتيكية لشبكات 400 / 415 V بقدرة 50–600 kVAr على مراحل، بمكثفات وفق IEC 60831-1/-2 ولوحة وفق IEC 61921 وتجميعة وفق IEC 61439، وبملفات خانقة 7% أو 14% وتردد 50 أو 60 Hz حسب بلد التركيب، وتُضبط القيم وفق مواصفة المشروع أو المرفق. وتُورَّد بجانب لوحة الجهد المنخفض الرئيسية ضمن معدات التوزيع.

ويمكن استخراج الشهادات التي يتطلبها السوق أو المرفق عند الطلب، ومتطلبات اعتماد المرفق والاختبارات المطلوبة للمشروع تُحدَّد في عرض السعر. مهلة التسليم في المتوسط نحو 12 أسبوعًا لمعدات الكتالوج وفق IEC/CE المصنّعة لأسواق التصدير، ومنها دول الخليج، وتُؤكَّد المدة لكل مشروع في عرض السعر، والضمان لا يقل عن 36 شهرًا تُؤكَّد مدته الدقيقة لكل منتج في العقد. أرسل الحمل ومعامل القدرة والتردد عبر صفحة التواصل، ويأتي الرد خلال يوم عمل واحد.

الخلاصة: احسب القدرة من الحمل الأقصى بالكيلوواط بالمعادلة Qc = P × (tan φ1 − tan φ2) أو من جدول المعاملات، ثم صحّحها لجهد المكثف والملف الخانق قبل اختيار المراحل: في قطر الحد الأدنى 0.90 مع ملفات خانقة إذا تجاوز الحمل غير الخطي 15% ووحدات 480 V على الأقل، وفي السعودية 95% للعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل وحملهم التعاقدي يزيد على 1.0 MVA، مع تصميم اللوحة لتردد 60 Hz. وللحمل الذي تغذيه اللوحة، راجع تيار المحول بالأمبير ومكونات لوحة MDB.

المصادر

  1. KAHRAMAA — كود التمديدات الكهربائية للجهد المنخفض CS-CSI-P1/C1، القسم 09: تحسين معامل القدرة (Electricity Wiring Code، الإصدار 0، 16-10-2016)
  2. كود الشبكة السعودي The Saudi Arabian Grid Code (منشور على موقع الشركة السعودية للكهرباء)، الإصدار 3، ديسمبر 2021، البند 2.5.6.4
  3. IEC 60831-1:2014 — مكثفات القدرة التفرعية ذاتية الالتئام لأنظمة التيار المتردد حتى 1000 V
  4. IEC 61921:2017 — مكثفات القدرة: لوحات تحسين معامل القدرة للجهد المنخفض
  • لوحات التوزيع
  • مكثفات تحسين معامل القدرة
  • معامل القدرة
  • السعودية
  • قطر
  • IEC 60831
  • طلب عرض السعر RFQ

مسرد المصطلحات: معامل القدرة ولوحات تحسينه الأوتوماتيكية APFCالقدرة المقنّنة kVA وتيار المحوللوائح التمديدات الكهربائية في الخليج: DEWA وKAHRAMAA وEWR أبوظبيلوحة التوزيع الرئيسية MDB

أسئلة وأجوبة

الأسئلة الشائعة

كيف أحسب قدرة مكثفات تحسين معامل القدرة بالـ kVAr؟
اضرب القدرة الفعلية بالكيلوواط في الفرق بين ظل زاوية الطور قبل التحسين وبعده: Qc = P × (tan φ1 − tan φ2). فحمل 720 kW بمعامل قدرة 0.78 يُرفع إلى 0.95 يحتاج 720 × 0.474 = 341 kVAr صافية. ثم صحّح القدرة لجهد الشبكة والملف الخانق قبل اختيار المراحل.
كم يجب أن يكون معامل القدرة في قطر؟
يشترط كود كهرماء للجهد المنخفض CS-CSI-P1/C1 في البند 9.1.1 أن يكون معامل القدرة لكل منشأة بين 0.90 متأخرًا والواحد، ويحدد البند 9.1.2 قياسه عند لوحة MSB/MDB. ويحدد البند 9.4 قيمة 0.90 متأخرًا هدفًا أدنى لمنظم معامل القدرة الأوتوماتيكي.
كم معامل القدرة المطلوب في السعودية؟
ينص كود الشبكة السعودي (الإصدار 3، ديسمبر 2021، البند 2.5.6.4) على أن الحد الأدنى لجهات التوزيع والعملاء الموصولين مباشرة بشبكة النقل وحملهم التعاقدي يزيد على 1.0 MVA هو 90% متأخرًا بعد خمس سنوات من 21-10-1433 هـ، و95% متأخرًا بعد عشر سنوات، مع تعرفة على القدرة غير الفعالة الزائدة.
متى أحتاج مكثفات بملفات خانقة detuned؟
يشترط كود كهرماء (البند 9.1.4) المكثفات المزودة بملفات خانقة حين تشكّل الأحمال غير الخطية جزءًا كبيرًا من الحمل، ويضع قاعدة إرشادية: أكثر من 15% من الحمل الكلي. وكثير من الأبراج والمصانع ذات وحدات VFD والمكيّفات ذات العاكس (inverter) تتجاوز هذه النسبة.
هل تصلح لوحة مكثفات 50 Hz للعمل على شبكة 60 Hz في السعودية؟
لا. قدرة المكثف تتناسب مع التردد فترتفع 20% على 60 Hz، والأخطر أن تردد التوليف لمرحلة 7% المصممة لـ 50 Hz يبقى عند 189 Hz، أي 3.15 أضعاف تردد الشبكة السعودية وقرب التوافقية الثالثة 180 Hz. لذلك تُصمَّم اللوحة لتردد بلد التركيب.
لماذا لا تعطي لوحة 400 kVAr قدرة 400 kVAr في الموقع؟
لأن قدرة لوحة البيانات تُذكر عند جهد المكثف المقنن، مثل 480 V. والقدرة تتناسب مع مربع الجهد، فعلى 415 V تنخفض إلى (415 ÷ 480)² = 74.8%، ومع ملف خانق 7% تصبح 80.4%. فلوحة 400 kVAr مقننة على 480 V تعطي نحو 321.5 kVAr صافية.
أين تُركَّب لوحة تحسين معامل القدرة؟
يطلب كود كهرماء (البند 9.1.1) توصيل مكثفات الجهد المنخفض بلوحة MDB، لكن ملاحظة البند 9.6 تمنع وضعها داخل لوحة MDB أو MCC أو اللوحة الفرعية الرئيسية (SMDB)؛ فتُركَّب في خلية مستقلة بجانبها مع مسافات الخلوص التي يحددها المصنّع.
ما الذي يحدد سعر مكثفات تحسين معامل القدرة؟
يتحدد سعر لوحة تحسين معامل القدرة بالقدرة الاسمية بالـ kVAr عند جهد المكثف لا عند جهد الشبكة، وبوجود ملفات خانقة 7% أو 14%، ونوع التبديل (كونتاكتور أو ثايرستور)، وعدد المراحل، ودرجة الحماية IP والتهوية لحرارة 50 °C. لذلك تُقارن العروض بالقدرة الصافية المسلَّمة على 400 أو 415 V.

اقرأ أيضًا

تحليلات ذات صلة

لوحة توزيع كهرباء رئيسية MDB من Entogo بثلاثة أقسام، قسم دخل بقاطع هوائي ACB وقسم مخارج بأدراج قابلة للسحب وقسم مكثفات لتحسين معامل القدرة

القدرة والتوزيع

لوحة توزيع كهرباء رئيسية MDB: المكونات والمقاسات (800–5000 A) وكيف تطلب عرض سعر وفق IEC 61439

لوحة توزيع الكهرباء الرئيسية MDB تستقبل الجهد المنخفض من المحول عبر قاطع هوائي ACB وتوزّعه بقواطع MCCB على لوحات SMDB وDB. يُختار القاطع الرئيسي من تيار المحول: 1600 A لمحول 1000 kVA على 400 V، و2500 A لمحول 1500 kVA، مع تصنيف قصر وشكل فصل Form 3b أو 4b وفق IEC 61439-2.

عرض

محطة توزيع تابعة لشركة مرافق تضم محوّلات طاقة ثلاثية الطور — اختيار القدرة المقنّنة (kVA) الصحيحة لحمل كهربائي في أمريكا الشمالية

الطاقة والتوزيع

كيفية اختيار حجم المحوّل: دليل عملي لاختيار القدرة بـ kVA

كيفية حساب حجم المحول: تحويل الحمل الكهربائي الفعلي إلى القدرة الصحيحة بوحدة kVA والعكس بالأمبير (kVA = √3 × V × I ÷ 1000)، مع سلّم التصنيفات القياسية وفق ANSI/IEEE، والهوامش الخاصة بالتشغيل المستمر والنمو المستقبلي ودرجة الحرارة المحيطة والارتفاع التي تقع بين الحمل المحسوب وبيانات اللوحة.

عرض

صفّ من لوحات الجهد المنخفض وخلايا التوزيع في مستودع مصنع Entogo قبل الشحن

القدرة والتوزيع

المحطة الفرعية المدمجة ووحدة الحلقة الرئيسية RMU في السعودية: المواصفات والسعر وقائمة طلب العرض

تعني «المحطة الوحدوية» في مواصفة SEC رقم 56-SDMS-09 محوّلًا ولوحة جهد منخفض على قاعدة واحدة بقدرات 500 و1000 و1500 kVA ودون وحدة RMU، بينما تضم المحطة المدمجة وفق IEC 62271-202 خلايا الجهد المتوسط أيضًا. هذا ما يحدّد السعر، ومثال محلول لقدرة 1500 kVA، وقائمة طلب العرض.

عرض

استفسار عن مشروع

حوّل احتياجك إلى نظام محدّد المواصفات.