Kondansatör Banklarının Fonksiyonu, Çalışma Prensibi ve Kapasite Hesabı

1. Temel Çalışma Prensibi

Endüstriyel güç sistemlerindeki elektrik yüklerinin çoğu, asenkron motorlar, transformatörler, kaynak makineleri, floresan lambalar ve elektromıknatıslar gibi endüktif yüklerdir. Elektriksel olarak bu yükler seri bağlı direnç ve endüktansın birleşimi olarak kabul edilebilir. Sonuç olarak yük akımı voltajın gerisinde kalır ve büyük miktarda endüktif reaktif akım ve reaktif güç üretir.

 

Bir devredeki toplam akım iki bileşenden oluşur:

Aktif akımvoltajla aynı fazda olan ve motorları sürmek ve ısı üretmek gibi faydalı işler yapan;

 

Reaktif akımGerilimi 90 derece geride bırakan ve etkili iş üretmeden yalnızca elektromanyetik alanları oluşturmak ve sürdürmek için kullanılan.

Reaktif akım faydalı çıkış gücü üretmese de trafo ve hat kapasitesini işgal eder, sistem kayıplarını artırır ve genel güç kalitesini düşürür. Bu, endüstriyel güç sistemlerinde enerji israfının ana nedenlerinden biridir.

 

Buna karşılık, bir kapasitörün akımı, voltajın 90 derece ilerisindedir; bu, endüktif reaktif akımın zıt fazındadır. Kapasitörler endüktif yüklere paralel bağlandığında, kapasitif reaktif akım, endüktif reaktif akımın bir kısmını veya tamamını dengeler, böylece reaktif güç kompanzasyonu sağlanır. Bu bir kapasitör bankasının temel çalışma prensibidir.

2. Kondansatör Bankalarının Temel Fonksiyonları

Kapasitör bankalarıalçak gerilim endüstriyel güç dağıtım sistemlerinde güç faktörünü iyileştirmek, reaktif güç kayıplarını azaltmak, güç kalitesini artırmak ve enerji tasarrufu sağlamak amacıyla yaygın olarak kullanılır.

 

Ana işlevleri şunları içerir:

• Güç Faktörünün İyileştirilmesi

Kapasitörler tarafından üretilen kapasitif reaktif güç, yükün endüktif reaktif gücünü telafi ederek voltaj ve akım arasındaki faz farkını azaltır ve sistem güç faktörünü etkili bir şekilde iyileştirir.

 

• Hat Kayıplarının Azaltılması ve Aşırı Yükün Önlenmesi

Sistemdeki gereksiz reaktif akımın azaltılmasıyla toplam hat akımı da buna bağlı olarak azalır, bu da kablolarda ve transformatörlerde güç kayıplarını azaltır ve aşırı reaktif gücün neden olduğu aşırı yükün önlenmesine yardımcı olur.

 

• Şebeke Geriliminin Stabilizasyonu

Ağır endüktif yükler sıklıkla voltaj düşüşlerine ve dalgalanmalara neden olur ve bu da elektrikli ekipmanın normal çalışmasını etkileyebilir. Kapasitör telafisi, terminal voltajının dengelenmesine ve güç kaynağı güvenilirliğinin artırılmasına yardımcı olur.

 

• Trafo Kapasitesinin Serbest Bırakılması

Reaktif güç, transformatörün nominal kapasitesinin bir kısmını kaplar ve aktif güç sağlama yeteneğini sınırlar. Reaktif güç kompanzasyonu transformatör kapasitesini serbest bırakır ve ekipman kullanım verimliliğini artırır.

 

3. Kabine Yapısı ve İşleyişi Özellikler

3.1 Ana Bileşenler

Standart bir düşük-voltajlı kapasitör bankası temel olarak aşağıdakilerden oluşur:

• Dolap muhafazası
• Baralar
• Devre kesiciler
• Yalıtım anahtarları
• AC kontaktörler
• Termal röleler
• Paratonerler
• Kompanzasyon kapasitörleri
• Seri reaktörler
• Otomatik güç faktörü kontrolörleri
• Ölçüm aletleri
• Birincil ve ikincil kablolama sistemleri
• Terminal blokları

 

3.2 Çalışma Özellikleri

Kapasitör bankası normal koşullar altında otomatik olarak çalışır ve genellikle rutin manuel müdahale gerektirmez. Ana güç kaynağı sistemiyle birlikte başlar ve durur.

 

Yerleşik-akıllıdenetleyiciYük koşullarını ve sistem güç faktörünü gerçek zamanlı olarak sürekli olarak izler. Reaktif güç talebine göre, optimum kompanzasyon durumunu korumak ve reaktif güç kayıplarını en aza indirmek için kapasitör gruplarını otomatik olarak açar veya kapatır.

 

Rutin bakım için aşağıdakileri kontrol etmek amacıyla düzenli denetimler yapılmalıdır:

• Kondansatör yağı sızıntısı veya şişmesi
• Anormal gürültü veya aşırı ısınma
• Gevşek kablo bağlantıları
• Eskiyen kablolar veya hasarlı bileşenler

 

4. Düşük Güç Faktörünün Tehlikeleri (Aşırı Reaktif Güç)

Büyük endüktif yüklerin olduğu sistemlerde reaktif güç kompanzasyonu yapılmazsa güç faktörü önemli ölçüde azalacak ve aşağıdaki sorunlara yol açacaktır:

• Daha yüksek hat akımı, kablolardaki ve transformatörlerdeki termal kayıpları artırarak daha fazla enerji tüketimine ve elektrik israfına neden olur;
• Aşırı voltaj düşüşü, elektrikli ekipmanın normal çalışmasını etkileyebilecek dengesiz ve düşük şebeke voltajına neden olur;
• Reaktif güç, transformatör kapasitesini kaplar ve mevcut aktif güç çıkışını sınırlandırarak güç dağıtım ekipmanının kullanım verimliliğini azaltır.

 

5. Gerekli Kompanzasyon Kapasitesi Hesaplama Yöntemi

Endüstriyel Uygulamalar için Ampirik Boyutlandırma Yöntemi

Pratik mühendislik uygulamalarında, gerekli dengeleme kapasitesi genellikle transformatörün nominal kapasitesinin (birim: kVAR) kabaca-üçte biri olarak alınır.

Gerçek yük özelliklerine ve çalışma koşullarına bağlı olarak dengeleme kapasitesi genellikle transformatörün nominal kapasitesinin %30 ila %40'ı aralığındadır.

 

Örnek

200 kVA dağıtım transformatörü için:

Önerilen telafi kapasitesi:

200 × (%30 ~ %40)=60 ~ 80 kVAR

Bu nedenle, sahadaki reaktif güç kompanzasyon gereksinimlerini karşılamak için genellikle 60 kVAR ile 80 kVAR arasında kapasiteye sahip bir kapasitör bankası önerilir.