تحسين أداء محطة فرعية 33/11 كيلو فولت، 31.5 ميجا فولت أمبير باستخدام مجموعات المكثفات الثابتة: دراسة مقارنة قائمة على استخدام برنامج محاكاة
DOI:
https://doi.org/10.22153/kej.2026.12.019الكلمات المفتاحية:
Power factor; capacitor bank; active power; reactive power; apparent power; line current; PSIM simulationالملخص
أنظمة نقل وتحويل الطاقة الكهربائية ضرورية في عملية توفير الطاقة من التوليد إلى الاستهلاك. ومع ذلك، فإنها لا تعمل دائمًا الى النحو المنشود. تبحث هذه الدراسة في كيفية أداء محطة فرعية 31.5 ميجا فولت أمبير و33/11 كيلو فولت بكفاءة أكبرعند اضافة مجموعة مكثفات ثابتة 3 ميجا فولت أمبير في علي شكل (نجمة - نجمة ) لتحسين معامل القدرة , تم استخدام حزمة برامج محاكاة لتحليل الاداءعند تغيير النسبة المئوية في سعة التحميل الكاملة من 10٪ إلى 100٪. كانت نتائج تعويض مجموعة المكثفات أكثر وضوحًا، عند تغيير الحمل 40% إلى 10% ؛ وكانت عوامل القدرة 0.77-0.97 على التوالي . أُجري تقييم أكثر تفصيلًا عند 50% من الحمل لدراسة تأثير تركيبات مختلفة من مجموعات المكثفات(نجمة - نجمة و نجمة-نجمة- ارضي ، ∆+ ∆ و∆) على أداء المحطة الفرعية. ووفقًا للنتائج، حسّن تكوين ربط المكثفات على شكل ∆ معامل القدرة من 0.645 إلى 0.962 عند 50% من الحمل، مما يُتيح تصحيحًا أفضل لمعامل القدرة مقارنةً بالتكوينات الأخرى.
التنزيلات
المراجع
[1] M. Y. Mon, “Design and Calculation of 5 MVAR Shunt Capacitor Bank at 33 kV Bus in Distribution Substation,” Int. J. Sci. Eng. Technol. Res., vol. 3, no. 15, pp. 3259–3263,
[2] Matias, “Reactive Power Compensation,” High Voltage Components, ABB High Voltage Products, p.9, Jun. 9, 2013. https://new.abb.com/docs/librariesprovider78/chile-documentos/jornadas-tecnicas-2013---presentaciones/4-jos%C3%A9-matias---reactive-power-compensation.pdf?sfvrsn=2
[3] A. Taye, “Design and Simulation of Automatic Power Factor Correction for Industry Application,” Int. J. Eng. Technol. Manage. Res., vol. 5, no. 2, Feb. 2018.
DOI:10.29121/ijetmr.v5.i2.2018.142
[4] J. J. Grainger and W. D. Stevenson, Power System Analysis. New York, NY, USA: McGraw-Hill, 1994. https://ritwikchowdhury.files.wordpress.com/2017/12/power_system_analysis_john_grainger_1st.pdf
[5] A. Sahib and H. Al-Baidhani, “Power Factor Improvement by Shunt Capacitor Bank at 33 kV Busbar in a Distribution Substation,” in Proc. 2022 3rd Information Technology to Enhance e-learning and Other Application (IT-ELA), Baghdad, Iraq,2022,
DOI: 10.1109/IT- ELA57378.2022.10107963
https://orcid.org/0000-0002-4729-3555
[6] O. D. Montoya, F. D. Moya, and A. Rajagopalan, “Annual Operating Costs Minimization in Electrical Distribution Networks via the Optimal Selection and Location of Fixed-Step Capacitor Banks Using a Hybrid Mathematical Formulation,” Mathematics,vol.10,no.9,2022.
https://www.mdpi.com/2227-7390/10/9/1600
[7] A. Chandra and T. Agarwal, “Capacitor Bank Designing for Power Factor Improvement,” Int. J. Emerg. Technol. Adv. Eng., vol. 4, no. 8, Aug.2014.
https://www.academia.edu/33380279/Capacitor_Bank_Designing_for_Power_Factor_Improvement
[8] P. Mysore, “Tutorial on Shunt Capacitor Banks Design, Application and Protection Considerations,” HDR, Minnesota Power Syst. Conf.,p.47,Nov.12,2015.
https://studylib.net/doc/18031312/shunt-capacitor-banks-design--application-and-protection
[9] A. Jeraldine Viji and M. Sudhakaran, “Three Phase Active Shunt Power Filter with Simple Control in PSIM Simulation,” Journal of Information Engineering and Applications, vol. 5, no. 2, pp. 1–7, 2015. https://www.iiste.org/Journals/index.php/JIEA/article/view/20338
[10] A. Mahmood, “Evaluation of Centralized Reactive Power Compensation in Medium Voltage Substations Using Fixed Capacitor Banks,” M.Sc. thesis, Univ. of Baghdad, 2023.
[11] S. Ivković, A. Bosović, and M. Musić, “Optimal capacitor placement in real distribution network with reactive power support of distributed generation,” B&H Electrical Engineering, vol. 18, no. 1, pp. 12–23, Jun. 2024, doi: 10.2478/bhee-2024-0002.
https://doi.org/10.2478/bhee-2024-0002
[12] B. L. Theraja and A. L. Theraja, A Textbook of Electrical Technology, vol. 1, S. Chand, pp. 672, 679, 2005.
[13] Ministry of Electricity, General Directorate Basrah Electricity Distribution Substation Division, “Technical Specification of 33/11 kV Substation 2 × 31.5 MVA,” Specification No. D-01B, p. 16, 2001–2010.
[14] SARI/Energy, “Power Factor of Various Industries,” USAID South Asia Regional Initiative for Energy, New Delhi, India, pp. 20–21, 2002.
[15] Schneider Electric,“PowerFactor Correction and Harmonic Filtering Solutions“, MV Catalogue, p.15,2010.
https://www.scribd.com/document/177123493/Schneider-Power-Factor-Correction
[16] M. Y. Naqash and Z. Rashid, “PI controller based automatic power factor correction (APFC) using capacitor bank,” Electrical, Control and Communication Engineering, vol. 19, no. 1, pp. 40–48,
2023, DOI: 10.2478/ecce-2023-0006.
[17] S. Ivković, A. Bosović, and M. Musić, “Optimal capacitor placement in real distribution network with reactive power support of distributed generation,” B&H Electrical Engineering, vol. 18, no. 1, pp. 12–23, Jun. 2024, doi: 10.2478/bhee-2024-0002. https://doi.org/10.2478/bhee-2024-0002
[18] R. Ibrahim, “Modeling and Simulation of Fixed Capacitor Banks in 33/11 kV Substations for Loss Reduction and Power Factor Improvement,” M.Sc. thesis, Middle Technical University, Baghdad, Iraq, 2022.
[19] C. Z. Zangpo, T. Jamtsho, W. Tshering, S. Nethagani, and T. Tobgay, “Optimal capacitor placement for minimizing power losses and improving voltage profile on distribution system of Dewathang feeder,”Zorig Melong: A Technical Journal of Science, Engineering and Technology, vol. 8, no. 2, 2025, Doi: 10.17102/zmv8.i2.016.
https://publication.cst.edu.bt/index.php/zm/article/view/162
[20] M. Ahmadi Kamarposhti, R. Ghandour, M. Abdel-Aty, M. Hafez, M. Alfiras, S. Alkhazaleh, I. Colak, and A. Solyman, “Optimizing capacitor bank placement in distribution networks using a multi-objective particle swarm optimization approach for energy efficiency and cost reduction,” Scientific Reports, vol. 15, Art. no. 12332, Apr. 2025, doi: 10.1038/s41598-025-96341-8. https://doi.org/10.1038/s41598-025-96341-8
[21] K.Liu et al., “Harmonic current variation characteristics of shunt capacitors based on full-phase FFT algorithm ,”Applied Mathematics and Nonlinear Sciences, vol. 8, no. 1, pp. 2893–2910,2023,
Doi: 10.2478/amns.2023.1.00008
https://www.researchgate.net/publication/370391735
[22] I. Hadzhiev, D. Malamov, I. Balabozov, and I. Yatchev,
[23] “Analysis of higher harmonics during reactive power compensation by a capacitor bank,”in 2019 II International Conference on High Technology for Sustainable Development (HiTech), Sofia, Bulgaria, 2019, doi: 10.1109/HiTech48507.2019.9128122.
https://www.researchgate.net/publication/342578006
[24] T. E. Atuchukwu et al., “Harmonic Mitigation and Energy Savings in 13.2 kV Distribution Networks Using an Active Power Filter,” Energies, vol. 18, no. 21, 2025. https://doi.org/10.3390/en18215582 J. F.
https://www.researchgate.net/publication/342578006_
[25] J. F. Mudaheranwa “Reducing of Harmonics using Active Power Filter in Electric Power System,” Conference: 2021 IEEE Southern Power Electronics Conference (SPEC)
DOI:10.1109/SPEC52827.2021.9709462 https://www.researchgate.net/publication/358648876
[26] IEEE Std 519-2014, IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems, IEEE, 2014.DOI. 10.1109/TIE.2008.2008771.
[27] Ö. Gül and T. Gündoğdu, “Harmonic Contributions of Utility and Customer Based on Load Model Using Field Measurements,” J. Power Energy Eng., vol. 3, pp. 11–28, 2015.
DOI:10.4236/jpee.2015.35002
https://www.researchgate.net/publication/276422133
[28] P. Mysore, “Tutorial on Shunt Capacitor Banks Design, Application and Protection Considerations,” HDR, Minnesota Power Syst. Conf., p. 47, Nov. 12, 2015.
https://studylib.net/doc/18031312
[29] A. Taye, “Design and Simulation of Automatic Power Factor Correction for Industry Application,” Int. J. Eng. Technol. Manage. Res., vol. 5, no. 2, Feb. 2018.
https://doi.org/10.29121/ijetmr.v5.i2.2018.142
[30] Y. Fan, Y. Yang, and F. Wu, “Coordinated Reactive Power–Voltage Control in Distribution Networks with High-Penetration Photovoltaic Systems Using Adaptive Feature Mode Decomposition,”
[31] Energies, vol. 18, no. 11, p. 2866, May 2025.DOI:10.3390/en18112866. https://www.mdpi.com/1996-1073/18/11/2866
[32] Y. Fan, Y. Yang, and F. Wu, “Coordinated Reactive Power–Voltage Control in Distribution Networks with High-Penetration Photovoltaic Systems Using Adaptive Feature Mode Decomposition,”
[33] Energies, vol. 18, no. 11, p. 2866, May2025.DOI: 10.3390/en18112866.
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 مجلة الخوارزمي الهندسية
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
حقوق الطبع والنشر: يحتفظ مؤلفو الوصول المفتوح بحقوق الطبع والنشر لاعمالهم، ويتم توزيع جميع مقالات الوصول المفتوح بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License، والتي تسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط، بشرط ذكر العمل الأصلي بشكل صحيح. إن استخدام الأسماء الوصفیة العامة، والأسماء التجاریة، والعلامات التجاریة، وما إلی ذلك في ھذا المنشور، حتی وإن لم یتم تحدیدھ بشکل محدد، لا یعني أن ھذه الأسماء غیر محمیة بموجب القوانین واللوائح ذات الصلة. في حين يعتقد أن المشورة والمعلومات في هذه المجلة صحيحة ودقيقة في تاريخ صحتها، لا يمكن للمؤلفين والمحررين ولا الناشر قبول أي مسؤولية قانونية عن أي أخطاء أو سهو قد يتم. لا يقدم الناشر أي ضمان، صريح أو ضمني، فيما يتعلق بالمواد الواردة في هذه الوثيقة.
كيفية الاقتباس
