Kompanzasyon Nedir ?
Voltaj ile akım arasında, idealde faz farkı
olmaz. İndüktif ya da kapasitif yüklerin oluşturduğu etki
neticesinde, akım sinyalinin, voltaj sinyaline göre maximum
±90 derecelik fazı kayar. İndüktif ve kapasitif etki
neticesinde oluşan voltaj ve akım sinyali arasındaki faz
kaymasını düzelterek, ideale yakın (0 derecede) sabit
tutmaya yarayan işleme KOMPANZASYON denir.
Pratikte ise,
Elektrik sisteminde, elektrik motoru, bobin vb,
mıknatıslanma etkisi ile elektrik enerjisini yine elektrik
enerjisine ya da farklı bir enerjiye çeviren cihazların, bu
mıknatıslanma etkisi ile Şekil1 de görülebileceği gibi faz
akımını geri kaydırmasından (indüktif güç oluşturmasından)
dolayı, şebeke üzerinde yaratmış oldukları indüktif reaktif
gücü dengeleme ve fazın akımını olması gereken konuma geri
çekme işlemine KOMPANZASYON denir. Kompanzasyonu
sağlanmış olan bir sistemin akım gerilim grafiği de
Şekil2'deki gibidir.
|
|
İki şekilde kompanzasyon yapılır
|
Dinamik faz
kaydırıcılar (senkron motor) ile,
|
|
Statik faz
kaydırıcılar (kondansatör) ile,
|
Dinamik Faz Kaydırıcılar
(Senkron Motorlar)
Senkron motorların uyartım akımlarının değiştirilmesi ile
motorun kapasitif veya indüktif olarak çalıştırılması
sağlanabilmektedir. Ayrıca senkron motorun şebekeden çektiği
reaktif gücün miktarı da, uyartım akımı ile
ayarlanabilmektedir. Bundan dolayı, senkron motorlar,
dinamik güç kompansatörü olarak kullanılmaktadırlar. Senkron
motor, güç kompansatörü olarak kullanılırken, üzerinde
herhangi bir yük yok ise, kaynaktan çekeceği aktif güç,
sadece mekanik kayıpları karşılamak için gereklidir.
Senkron motor, eğer kompanzasyon yapılan sitemde başka bir
amaçla kullanılmıyorsa ekonomik değildir. Ekonomik olması
nedeniyle reaktif güç kompanzasyon sistemlerinde
kondansatörler yoğun olarak kullanılmaktadır.
Dinamik faz kaydırıcı olan senkron motorlar, statik faz
kaydırıcı olan kondansatörlerin daha ucuz ve kolay bakımlı
olmaları nedeni ile tercih edilmezler. Dinamik faz
kaydırıcılardan sadece bilginiz olması açısından bahsettik.
Statik Faz Kaydırıcılar
(Kondansatörler)
Kondansatörler, statik faz kaydırıcılardır. Kondansatörlerin
bakım masrafının olmaması, ekonomik olmaları nedeni ile
günümüzde reaktif güç kompanzasyonunda kullanılmaktadırlar.
İleride bahsedeceğimiz kompanzasyon konuları, statik faz
kaydırıcı olan kondansatörler ile yapılan kompanzasyondur.
KOMPANZASYON NEDEN GEREKLİDİR?
Elektrik enerjisinin, santralden en küçük
alıcıya kadar dağıtımında en az kayıpla taşınması
gerekmektedir.
Günümüzde, teknolojinin gelişmesi ile her
evde bulunan buzdolabı, çamaşır makinası, klima, vs. gibi
ısıtma, havalandırma ve soğutma cihazları, elektrik
enerjisine ihtiyacın her geçen gün biraz daha artmasına,
enerji üretiminin gittikçe pahalılaşmasına neden olmakta,
dolaylı olarak ta bu durum şebekede taşınan elektrik
enerjisinin de kaliteli, ucuz ve hakiki iş gören aktif
enerji olmasını daha zorunlu kılmaktadır.
Kompanzasyonun tanımında bahsedildiği gibi, şebekeye bağlı
bir alıcı, eğer bir motor, bir transformatör, bir floresant
lamba ise, bunlar manyetik alanlarının temini için bağlı
oldukları şebekeden indüktif reaktif güç çekerler. İş
yapmayan ve sadece motorda manyetik alan doğurmaya yarayan
indüktif reaktif güç, iletim hatlarında, trafolarda, tablo,
şalterler ve kablolarda lüzumsuz yere kayıplara sebebiyet
vermektedir.
Bu kayıplar yok edilebildiği zaman, şüphesiz trafolar daha
fazla motoru besleyebilecek bir kapasiteye sahip olacak,
keza disjonktörler (disjonktör=Yüksek gerilimli enerji nakil
hatlarına ve fabrikaların ana girişlerine konur.
Disjonktörler akım taşıyan hatlarda açma kapama yapmaya
yarar. Bu elemanlar yüksek gerilimli şebekelerin açma kapama
şalteri olarak da tanımlanmaktadır.) lüzumsuz yere büyük
seçilmeyecek, kullanılan kablolar ise daha küçük kesitte
seçilebilecektir.
Daha az yatırımla motora enerji verme yanında, uygulanan
tarifeler yönünden, her ay daha az elektrik enerjisi ödemesi
yapılacaktır. Görüldüğü gibi, daha ilk bakışta reaktif gücün
santralden alıcıya kadar taşınması, büyük ekonomik kayıp
görünmektedir. Genellikle enerji dağıtım şebekelerinde
lüzumsuz yere taşınan bu enerji, taşınan aktif enerjinin %
75 ile %100'ü arasında olduğu tespit edilmiştir.
Sonuç olarak, bu reaktif enerjinin santral yerine, motora en
yakın bir bölgeden gerek kondansatör tesisleri (statik faz
kaydırıcı), gerekse senkron döner motorlar (dinamik faz
kaydırıcı) tarafından temin edilmesiyle, santralden motora
kadar mevcut bütün tesisler bu reaktif gücün taşınması
yükünden arınmış olacaktır.
KOMPANZASYON YAPILMAZ İSE NE OLUR?
Bu nedenle, aşırı yüklenmeler ve gerilim düşmelerinin
önlenmesi için, kompanzasyon neden gereklidir? sayfamızda
anlatıldığı gibi, şebekeden en verimli şekilde
faydalanılabilmesi için, reaktif yüklerin oluştukları noktada
kompanze edilmesi ve giderilmesi zorunludur.
Bu neden ile, kompanzasyon panosu kurmak ile yükümlü aboneler,
Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu kararı ile belirtilmiş sınırlar
içerisinde kompanze edilmiş şekilde elektrik tüketmek
zorundadırlar. Aksi durumda aboneler, ceza ödemek ile
yükümlüdür.
KOMPANZASYON YAPILMASI ŞART MI?
Daha öncede bahsettiğimiz gibi reaktif enerjinin
kompanze edilmesi ,şebeke taşıma kapasitesini arttırmasından ve
enerjinin israfını önlemesinden dolayı ülke
ekonomisi için vazgeçilmezdir ve Enerji Piyasası Düzenleme
Kurumu'ndan kurul kararı olarak en son alınan karar, Karar
No:284/2 Karar Tarihi: 8/1/2004 olarak zorunlu tutulmuştur. (Bu
kurul kararı 15/01/2004 tarih ve 25347 sayılı Resmi Gazetede
yayımlanarak yürürlüğe girmiştir.)
Özetle aşağıda belirtilmiş şartlara haiz olan
işletmeler kompanzasyon panosu kurmak ve işletmek
zorunluluğundadır. Kompanzasyon panosu yapma ve işletme
zorunluluğundaki bu işletmelerin harcadıkları endüktif enerji,
aktif enerjinin en fazla %33'ü ;kapasitif enerji de aktif
enerjinin en fazla %20'si kadar olabilir. Aksi halde işletme
ceza faturası ödemek ile yükümlüdür.
"5)REAKTİF ENERJİ TARİFESİ
Mesken abonelerine, tek fazla beslenen abonelere, bağlantı gücü
9 (dokuz) kW’a (dahil) kadar olan aboneler ile elektrik enerjisi
satış tarifelerinde reaktif enerji bedeli belirtilmemiş
abonelere reaktif enerji tarifesi uygulanmaz.
Reaktif enerji tarifesi; yukarıda belirtilenler dışında kalan ve
tek veya çift terimli tarifeden elektrik enerjisi alan abonelere
aşağıdaki şartlar dahilinde uygulanır.
A) Endüktif reaktif:
a) Abone, çekeceği (endüktif) reaktif enerjinin ölçülmesi için
gerekli ölçü aletlerini tesis etmek zorundadır. Reaktif enerji
sayaçlarına geri dönmesiz mandal takılması zorunludur.
Sistemden çekilen (endüktif) reaktif enerjiyi ölçen düzeni
olmayan aboneden, o dönemde çektiği aktif enerjinin 0.90 (yüzde
doksan) katı reaktif enerji bedeli alınır. Reaktif enerji ölçü
aletleri olmayan müşterinin talep etmesi halinde, temin
edecekleri reaktif enerji ölçü aletlerinin monte edilmesi
dağıtım şirketince sağlanır.
b) Çekilen reaktif enerjiyi ölçmek üzere gerekli ölçü aletlerini
tesis eden aboneden, çektiği aktif enerjinin 0.33 (yüzde otuz
üç) (dahil) katına kadar reaktif enerji bedeli alınmaz. Bu sınır
aşılırsa, çekilen reaktif enerjinin tamamına (endüktif sayaçta
ölçülen değer) reaktif enerji tarifesi uygulanır.
B) Kapasitif reaktif:
a) Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığınca yayımlanan Elektrik
Projelerinin Hazırlanması ve Elektrik Tesislerinin
Gerçekleştirilmesi Sürecinde Güç Faktörünün İyileştirilmesine
İlişkin Tebliğe göre kompanzasyon tesisi yapma zorunluluğu
bulunan abone, dağıtım şirketince gerekli görülmesi halinde,
aşırı kompanzasyon sonucunda sisteme vereceği reaktif (kapasitif)
enerjiyi ölçmek için 1 (bir) adet geri dönmesiz reaktif (kapasitif)
enerji sayacını şirketçe yapılacak bildirim tarihinden itibaren
1 (bir) ay içinde tesis etmek zorundadır.
Yapılan bildirime rağmen sisteme vereceği (kapasitif) reaktif
enerji sayacını tesis etmeyen aboneden, o dönemde çektiği aktif
enerjinin 0.90 (yüzde doksan) katı reaktif enerji bedeli alınır.
b) (a) bendi kapsamında sisteme vereceği (kapasitif) reaktif
enerjiyi ölçmek üzere gerekli ölçü aletlerini tesis eden
aboneden, çektiği aktif enerji miktarının 0.20 (yüzde yirmi)
(dahil) katına kadar sisteme verilen (kapasitif) reaktif enerji
için reaktif enerji bedeli alınmaz. Bu sınır aşılırsa, sisteme
verilen reaktif (kapasitif sayaçta ölçülen değer) enerjinin
tamamına reaktif enerji tarifesi uygulanır.
C) Endüktif ve kapasitif sınırların ikisinin birden aşılması:
(A) ve (B) bendinde belirtilen endüktif ve kapasitif sınırların
ikisini birden aşan aboneye, endüktif reaktif ve kapasitif
reaktif sayaçlardan hangisi daha yüksek değer kaydetmişse o
sayaç değerinin tamamına reaktif enerji tarifesi uygulanır.
D) Arıza durumu:
Aboneye ait kompanzasyon tesisinde arıza sonucu oluşan ihlalin
yılda (takvim yılı) bir kez olması halinde reaktif enerji bedeli
faturalamada dikkate alınmaz.
Bu durumun yılda bir defadan fazla olması halinde, o yıl için
daha önceden dikkate alınmayan reaktif enerji bedeli, sistemden
çekildiği aydaki birim fiyat dikkate alınarak ilk çıkacak
faturaya ilave edilerek tahsil edilir. "
KOMPANZASYON TEMEL BİLGİLERİ
Kompanzasyona giriş kısmında, bildiğiniz üzere,
kompanzasyonun anlamını anlatmaya çalıştık. Şimdi ise,
kompanzasyonun nasıl yapılması gerektiğini anlatacağımız için,
bazı terimlerden ve bunların anlamlarından bahsetmek zorundayız.
Buradaki temel amaç, başka kaynaklardan da kompanzasyon ile
ilgili makale ya da bilimsel yayın okuduğunuzda bunların ne
anlama geldiğini anlayabilmenizi sağlamaktır.
Her ne olursa olsun, sizleri mümkün olduğunca matematiksel
işlemlere girmeden, bu işi nasıl yapabileceğiniz konusunda
yardımcı olmaya çalışacağız. Asıl önemli olan kompanzasyonun
temel mantığını kavramanızı sağlamaktır. Hesaplamanın nasıl
yapılacağını, zaten işin temelini anladığınız anda çözmüş
olacaksınız.
Genel olarak bilinmesi gereken terimler ve parantez içinde
birimleri şu şekildedir;
- Akım (Amper),
- Gerilim (Volt),
- Görünen (Sanal) Güç (VA),
- Aktif Güç(Watt),
- Reaktif Güç (VAR),
- Æ (Fi açısı),
- CosÆ (Aktif Güç
Çarpanı),
- SinÆ (Reaktif Güç
Çarpanı),
- TanÆ (Reaktif / Aktif
Güç oranı),
Şimdi bunların ne anlama geldiklerini ve birbirlerine nasıl
dönüştüklerini inceleyeceğiz.
Akım (Amper)
Pratik olarak, elektrik yükünün hareketine elektrik akımı denir.
Daha detaylı incelersek, iletken maddeye elektrik
uygulandığında, elektronlar negatif kutup(-)'tan pozitif
kutup(+) yönüne doğru hareket etmeye başlar. Bu harekete
"Elektrik Akımı" denir.
Birimi ise "Amper" 'dir. "I" harfi ile gösterilir.
Gerilim (Volt)
Elektrik akımının oluşabilmesi için, elektrik yüklü taneciklerin
kutupları arasında fark olması gerekir. Yüksek bir noktadan
aşağı bırakılan bir cisim nasıl aşağı düşüyor ise, elektrik
akımı da akabilmek için, benzer mantık ile potansiyel farka
sahip olması gerekir.
İşte bu farka "Gerilim" denir. Birimi "Volt"'tur. "V" harfi ile
gösterilir.
Zahiri (Sanal) Güç (VA),
Sistemden çekilen elektrik akımının, belli bir voltaj
değerindeki gücüne "Görünen (Sanal) Güç" denir.
Birimi VA (VoltAmper) dir. "S" harfi ile gösterilir.
Görünen (Sanal) güç , fazın akımı ile voltajının çarpımına
eşittir.
Aktif Güç (Watt),
Omik direnç üzerinden geçen elektrik akımının, belli bir voltaj
değerindeki gücüne "Aktif Güç" denir.
Birimi Watt'tır. "P" harfi ile gösterilir.
Aktif güç , fazın görünen gücü ile CosÆ
(Aktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir.
Görünen güç yerine akım ile gerilim çarpımını alırsak aktif güç,
Aktif güç, fazın akım, gerilim ve CosÆ
(Aktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir.
Reaktif Güç (VAr)
Bobin(Xl) ya da kapasitans(Xc) direnci üzerinden geçen elektrik
akımının, belli bir voltaj değerindeki gücüne "Reaktif Güç"
denir.
Birimi VAr'dir. "Q" harfi ile gösterilir. Bobin etkisi ile
oluşan reaktif güce "İndüktif Güç" yani "+Q", kapasitans etkisi
ile oluşan reaktif güce "Kapasitif Güç" yani "-Q" denir
Reaktif Güç , fazın görünen gücü ile SinÆ
(Reaktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir.
Görünen güç yerine akım ile gerilim çarpımını alırsak aktif güç,
Reaktif güç, fazın akım, gerilim ve SinÆ
(Reaktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir.
Sinüs değeri, Cosinüs ve Tanjant değerlerinin çarpımına eşit
olduğu düşünülür ise
Reaktif güç, fazın akım, gerilim, CosÆ
(Aktif Güç Çarpanı) ve TanÆ
(Reaktif Gücün Aktif güce oranı)'nın çarpımına eşittir.
Æ
Açısı
Çekilen görünen güç ile aktif güç arasındaki faz açısına "Æ"
denir. En ideal Æ açısı 0º'dir.
CosÆ
(Aktif Güç Çarpanı)
Aktif Gücün, Görünen Güce Oranına "CosÆ"
denir. CosÆ ile görünen gücün
çarpımı bize aktif gücü verir. Bu neden ile CosÆ
değerine "Aktif Güç Çarpanı" da denir.
SinÆ
(Reaktif Güç Çarpanı)
Reaktif Gücün, Görünen Güce Oranına "SinÆ"
denir. SinÆ ile görünen gücün
çarpımı bize reaktif gücü verir. Bu neden ile SinÆ
değerine "Reaktif Güç Çarpanı" da denir.
TanÆ
(Reaktif/Aktif Güç Oranı)
Reaktif Gücün, Aktif Güce Oranına "TanÆ"
denir. TanÆ ile aktif güç
çarpımı bize reaktif gücü verir. Sadece aktif güç ile TanÆ
değerini ya da görünen güç, CosÆ
ve TanÆ değerlerini biliyorsak
ReaktifGücü bulabiliriz. Bu neden ile TanÆ
değerine "Reaktif/Aktif güç oranı" da denir.
Görüldüğü üzere, basit hesaplama yapılacak olan tüm formüller,
birbiri içerisinden türetilerek, detaylı olarak hesaplama
yapılabilinmektedir. Önemli olan bu hesaplamanın nasıl
yapıldığını bilmek ya da temel olarak kompanzasyonun mantığını
anlamak önemlidir.
Bir sistemin kompanzasyonun hesaplaması nasıl yapılır ve hesap
yapmadan en pratik şekilde bunu nasıl yapabileceğimiz ile ilgili
bilgi kompanzasyon yapılacak işletmenin ölçüm ve analizi
kısmında anlatılmaktadır.
KOMPANZASYONDA RÖLENİN ÖNEMİ
Bilindiği üzere kompanzasyon birkaç şekilde
yapılmaktadır.
- Münferit kompanzasyon,
- Grup kompanzasyon,
- Merkezi Kompanzasyon,
Bunların neler olduğuna bir bakalım;
Münferit Kompanzasyon
Münferit kompanzasyon, sürekli olarak işletmede bulunan büyük
güçlü cihaz ya da abonelerin, reaktif enerji gereksinimini
karşılamak için yapılır. Münferit kompanzasyonda temel mantık,
sadece ve sadece belli cihazların devreye girdikleri zaman,
kendi kompanzasyonlarını sağlamalarıdır. Örneğin floresan
aydınlatma sisteminde, floresan lambalar ile birlikte, çekmede
gecikmeli zaman rölesi ile floresan lambaların reaktif gücüne
denk kondansatör bağlanabilir.
Elbette faydaları olduğu gibi dezavantajı da bulunmaktadır.
Münferit kompanzasyonun faydası, ilgili kısmı kendi içinde
kompanze ediyor olmasıdır. Dezavantajı ise, münferit olarak
kısmi kompanze edilmiş bölümün kondansatörü arızalanırsa,
abonenin durumu geç farketmesi durumunda indüktif cezaya düşme
olasılığı vardır. Aynı şekilde, cihaz ya da cihaz grubunda arıza
olursa ve sistemden indüktif yük çekilmeyeceği için, geç
farkedilmesi ya da farkedilmemesi durumunda, kapasitif reaktif
güç nedeni ile kapasitif sayacınız ileryebilir. Bu neden ile
belli bakım aralıkları ile münferit kompanzasyon kontrol
edilmelidir.
Grup Kompanzasyon
Grup kompanzasyon, bir tesiste birden fazla tüketicinin (su
motoru, aydınlatma gibi) birlikte bulunduğu, ayrı ayrı münferit
kompanze edilmek yerine, birlikte kompanzasyonunun sağlandığı
yapıya denir.
Bu tür kompanzasyon tesis ya da panosunda, kondansatörlerin özel
anahtarla ve gerekli miktarda şebekeye bağlanmaları gereklidir.
Münferit kompanzasyona benzer. Aynı avantaj ve dezavantajlara
sahiptir.
Merkezi Kompanzasyon
Merkezi kopanzasyon, değişen yük koşullarına ayak uydurabilen,
grup kompanzasyonun gelişmiş bir şeklidir.
Bu tür kompanzasyonun yapıldığı tesis ya da panoda, tüketici
sayısı çok olduğu ve bunların sürekli sistemde bulunmalarının
imkansız olduğu durumlarda uygulanır.
Merkezi kompanzasyonda, sürekli kondansatör devrede olmayacağı
için, yükün durumuna göre kompanzasyonun gerektirdiği şekilde
devreye kondansatör alıp çıkarabilen, anahtarlamayı sağlayacak
bir düzenek bulunur. İşte bu düzeneğin merkezini de "REAKTİF
GÜÇ KONTROL RÖLESİ" oluşturmaktadır.
STANDART REAKTİF GÜÇ KONTROL
RÖLELERİ'nin KOMPANZE ETME METODU
Reaktif Güç Kontrol Rölesi, bir deyiş ile merkezi kompanzasyonun
beynidir. Seçilen röle, sizin sisteminizin kompanzasyonunu
sağlayacak ünitedir.
STANDART REAKTİF GÜÇ KONTROL
RÖLELERİ'nin YETERSİZ YANLARI
Öncelikle, üç fazından da eşit olmayan yük çekilmesi ya da bir
fazdan hiç yük çekilmemesi durumunda, ölçüm alınacak fazın
seçimi problem yaratacaktır. Temel neden, yük çekilen faz için
kondansatör alınması, sisteminizi kompanze ederken, yük
çekilmeyen faz üzerinde gereksiz kapasitif yük oluşmasına neden
olur. Bu neden ile sisteminizdeki yüklerin %95'i trifaze
değil ise tek faz ve tek akım trafosundan ölçüm alan röle
kullanılmamalıdır.
Sisteminizdeki yükler, birbirinin aynı değil ve farklı farklı
reaktif güç değerlerinde yükler devreye girip çıkıyorlar ise,
kompanzasyon yapılırken, sıra ile kondansatörün alınması ve
çıkarılması da, kompanzasyonda gecikmeye neden olacaktır. Bunun
nedeni, kondansatörlerin sıra ile alınması, çıkarılması
zorunluluğundan ve kondansatörlerin küçük değerli kondansatörden
büyük değerli kondansatöre mecburi sıralı olmasından
kaynaklanmaktadır.
Teorik olarak, sıralı çalışan reaktif güç kontrol röleleri,
kondansatörler küçükten büyüğe doğru sıralanmışlar ise, sıra ile
kondansatör alıp çıkarırken, gerekli reaktif güç değerini
mutlaka temin ederler, bir şekilde güç çarpanı hedef değerine
ulaşırlar. Asıl gözardı edilen faktör zaman faktörüdür. Sıra ile
çalışan reaktif rölelerde amaç, hedef değeri elde etmektir.
Reaktif güç değeri elde edilir, fakat bu zaman dilimi içerisinde
reaktif sayaçlar ilerler. Bu nedenlerden dolayı reaktif güç
kontrol röleniz, üç faz ve üç akım trafosundan kumanda alıyor
olsa bile, eğer sıralı kondansatör alıp çıkarıyor ise,
kompanzasyonu yeterli hız ile sağlayamayabilir.
Ayrıca, standart reaktif güç kontrol rölelerinde, kondansatör
alma ve bırakma kontrolünün dengeye ulaştığı an, alma-bırakma
işleminin kesilmesi ve bulunulan pozisyon korunması
gerekmektedir. Bunu standart reaktif rölelerde C/K ayarı ile
yapabiliyorsunuz. C/K'nın temel mantığı hedef CosÆ'nin
ne kadar indüktif ya da kapasitifini normal bölge kabul
edeceğinizdir. Genel yapılan hata, C/K ayarının yanlış yapılması
ve bu neden ile cezaya girilmesidir. Bu neden ile, C/K ayarı
standart reaktif güç kontrol rölelerinde kritik bir ayardır.
En son olarak ta, devreye alınan ve bırakılan kondansatörler tam
deşarj olamayabilirler. Bu nedenledir ki, kondansatörlerin
deşarj direnci ile desteklenmesi ya da deşarj bobinli kontaktör
tercih edilmesi gerekir ki, kondansatör tekrar alınacağı zaman,
"0" potansiyel ile devreye alınabilsin. Benzer şekilde, sisteme
alınmış kondansatörün de hemen bırakılması iyi olmayacaktır. Çok
kısa zaman aralıkları ile devreye alınıp-bırakılan
kondansatörlerin, hem ömürleri çok kısa olur, hem de sisteminize
zarar verebilirler. Bu nedenden dolayı, standart rölelerde
kondansatör alma bırakma zamanları çok küçük değerler verilemez.
Sonuç olarak standart reaktif güç kontrol rölelerinde,
kondansatör devreye alma ve bırakma zamanını küçültmek,
kondansatörün ömrünü azaltır. Zamanların büyük seçilmesi de
kompanzasyonun gecikmesine neden olur.
REAKTİF RÖLE SEÇMENİN ÖNEMİ
Reaktif röle seçiminin hatalı yapılması sonucunda, birçok
işletmede kompanzasyon tam olarak sağlanamamakta, doğal olarak
ta işletmeler harcadıkları enerjiyi verimli olarak tüketememekte
ve bu neden ile ceza faturaları ile karşılaşmaktadırlar.
Birçok elektrik mühendis, teknisyen ve teknikeri, reaktif
kompanzasyon konusunda müşavirlik yapmakta ve yanlış röle
kullanımı neticesinde, işletmelerin ceza faturalarını ödemek
zorunda kalmaktadirlar. Bu gibi istenmeyen durumların oluşmasını
engelleyebilmek elbette elinizdedir. Doğru sistem için doğru
reaktif güç kontrol rölesinin kullanılması, hem işletmelerin hem
de müşavirlerin zarar etmesini engeller, hem de ülke ekonomisine
katkıda bulunur.
KOMPANZASYONDA ÖLÇÜM ve ANALİZ
Kompanzasyon yapılabilinmesi için, sistemin
öncelikle elden geçirilmesi, sistem üzerindeki yüklerin
karakteristiğinin bilinmesi gereklidir. Sistemin
ölçümlerinin bilinmemesi, kompanzasyonun tamamen hatalı olmasına
neden olabilmektedir.
Genel olarak, elektrik ve pano işleri ile uğraşan
arkadaşlarımızın hatalı davrandıkları bir durum sözkonusudur ki,
kompanzasyonun temelinin yanlış anlaşılmasından
kaynaklanmaktadır. Hatalı olan davranış şekli, sistemden çekilen
akımlara göre tahmini olarak I x V x Cosfi x 0,67 gibi bir
formül uygulayıp buldukları değerin %60'ı ile sistemin gücünü
tahmini olarak bulmaya çalışmaktan kaynaklanır.
Halbuki günümüzde, küçük sistemlerin çoğu monofaze yüklerden
oluşmakta ve bu yükler değişik karakteristikte olabilmektedir.
Örneğin, sistemi inceleyen bir elektrikçi, fazın birini 4 amper,
ötekini 3 amper diğer fazı da 5 amper ise her faz için CosÆ
değeri almamış ise sistemdeki reaktif gücü hesaplayamaz. Çünkü
Æ açısındaki değişiklik,
reaktif ve aktif güçlerin değerlerinin değişmesine neden olur.
Çünkü akım, görünen gücün voltaja oranıdır. Bu nedenden dolayı
doğru kompanzasyonu sağlayabilmek için çekilen reaktif gücün
miktarının tespit edilmesi gerekmektedir. Eğer sistemde omik
yükler var ise, sadece akımı ölçüp tahmini CosÆ
değeri ile yola çıkıldığında bilimsel, olarak ta hata yapılmış
olur.
Bilindiği üzere iki şekilde kompanzasyon
sağlanabilir
|
Değişmeyen reaktif
yüklerde, aktif enerji tüketimini sağlamak, |
|
Belli bir miktar tüketilen
aktif enerjide, reaktif enerji tüketimini engellemek,
|
Bizim yapmamız gereken, belli bir miktar tüketilen aktif
enerjide, reaktif enerji tüketimini engellemek olmalıdır. Çünkü
reaktif oranı düşürmek için aktif enerji harcamanın, ceza ödemekten
farkı kalmayacaktır. Önemli olan, gereken enerji harcanmalı,
harcanırken de reaktif güç dengesi sağlanmalıdır.
Reaktif Güç Hesabı
Reaktif güç hesaplaması şu şekilde sağlanabilir.
Reaktif Güç , fazın görünen gücü ile SinÆ
(Reaktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir.
Görünen güç yerine akım ile gerilim çarpımını alırsak aktif güç,
Reaktif güç, fazın akım, gerilim ve SinÆ
(Reaktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir.
Sinüs değeri, Cosinüs ve Tanjant değerlerinin çarpımına eşit olduğu
düşünülür ise
Eğer sadece aktif ve görünen güç değerleri elde edilebiliyor ise
reaktif güç
Formülü ile de bulunabilir.
Sonuçta bir şekilde ölçümü alınmış olan akım, voltaj, cosÆ,
sinÆ, tanÆ,
S, P değerlerinden Q (reaktif güç) elde edilir.
Her fazın reaktif gücü ayrı ayrı bulunmalıdır ve bu yüklerin hangi
durumlarda oluştuğu mutlaka göz önüne alınmalıdır. Toplam reaktif
güç değeri de üç fazın reaktif güçlerinin toplamına eşit olur.
Ölçüm alırken sistemde kondansatör bulunmadığına özellikle dikkat
etmeniz gerekmektedir. Sistemde bir reaktif güç kontrol rölesi
çalışırken, doğal olarak sisteme kondansatör girer ya da çıkar. Bu
durumda, sistemin çektiği reaktif güç değerlerini bulmak imkansız
olacaktır.
Hesap Yapmak
Zor Derseniz Reaktif Güç Ölçümünü Nasıl Bulacaksınız?
Eğer bu hesaplamalar karışık geliyor, ya da bu hesapları yaparken
aynı anda bütün bu değerleri elde etmekte zorlanıyorum diye
yakınıyor olabilirsiniz.
MULTIMET-01, çoklu ölçeri sisteminize, 3 faz ve 3 akım trafosundan
ölçüm alacak şekilde üzerindeki bağlantı şemasına uygun bir biçimde
bağlayarak ve akım, gerilim trafosu değerlerini cihaza girerek,
sisteminizde anlık olarak çekilen Akım, Gerilim, CosÆ,
şebeke frekansı, aktif güç, reaktif güç, ve görünen güç değerinizin
gerçek ölçümünü alabilirsiniz.
Önemli olan MULTIMET-01'in reaktif güç ölçümünü yapıp, sizi
hesaplama ve ölçüm hatalarından kurtarmasıdır. Böylece çok büyük bir
zahmetten kurtulmuş ve doğruluğu güvenilir reaktif güç ölçüm
değerine ulaşabilirsiniz.
Ölçülen
Reaktif Gücün Analizi
Ölçmüş olduğunuz reaktif güç değerini, analiz edebilmek için
ölçümleri şu şartlar altında almanız gerekmektedir,
- Sistemde sadece trifaze yükler çalışırken sistemin reaktif
gücünün ölçülmesi,
- Sistemin sadece monofaze yükler çalışırken sistemin reaktif
gücünün ölçülmesi,
Eğer sisteminizde ölçmüş olduğunuz, trifaze reaktif güç toplam
büyüklüğü, genel reaktif güç toplamının en az %95'ini oluşturuyor ve
trifaze yükler sürekli devrede çalışacak ise monofaze yükler
kompanzasyonda etkisi çok az hatta etkisiz sayılabilecek elemanlar
haline gelir. Bu durumda tek faz ve tek akım trafosundan kumanda
alarak sistemi kompanze edebilmek mümkündür.
Eğer sisteminizde ölçmüş olduğunuz, trifaze reaktif güç toplam
büyüklüğü, genel reaktif güç toplamının en az %85'ini oluşturuyor
ise monofaze yüklerin baskın olabileceği asla unutulmamalıdır. Eğer
trifaze yükler genellikle çalışacaklarını varsayarsak bile, tek faz
tek akım trafosundan kumanda alan reaktif röle yetersiz kalacaktır.
Kesinlikle üç faz ve üç akım trafosundan kumanda alan reaktif güç
kontrol rölesi seçilmelidir.
Monofaze yüklerin %50 den fazla olması durumunda, hatta ve hatta
monofaze yükler eş zamanlı olarak devreye giriş çıkış yapmıyorlar
ise, mekanik sayaçlarda 3 faz 3 akım trafosundan kumanda alan
reaktif rölelerde, bileşke güçlerin hesaplaması
yapılıyor olduğu için, gereken miktar, kondansatör ile üç faz
kompanze edilir. Elektronik sayaçlar için ise münferit kompanzasyon
çözümleri ile üç fazın arasında kondansatörler kullanılmalı ya da
monofaze(faz-nötr), iki fazlı(faz-faz) ve trifaze(rst)
kondansatörler ile uyumlu çalışabilen VARkombi-12 rölenin
kullanılması gerekebilir.
Sisteme uygun reaktif rölenin seçimi? kısmında reaktif röle
seçiminin ince ayrıntıları daha detaylı anlatılmaktadır.
Yine sistemdeki güç dengesinin dağılımına göre ve sistemdeki
cihazların çektikleri güçlere ve bunların yineleme sıklığına göre
kondansatör seçilmelidir. Örneğin yüklerin anlık olarak sürekli
girmesi ve çıkması durumunun olduğu işletmelerde, birim zaman
içerisinde devrede olan yük kadar kondansatör seçilmeli ve arka
arkaya gerektiğinde alınması ve çıkarılması işlemi gerçekleşeceği
için yük miktarına göre 3-4 adet aynı değerde kondansatör
kullanılmalıdır.
Stabil sistemlerde, yani sistemin belli yük yoğunluğunu sürekli
olarak koruduğu, anlık yüklerin bulunmadığı sistemlerde,
kondansatörlerin küçükten büyüğe doğru belli bir minimum aralık
olarak belirlenmiş KiloVAr değeri aralıkla yerleştirilmesi en iyi
kompanzasyonu sağlayacaktır.
Sisteme uygun kondansatör seçimi kısmında sisteminiz ve reaktif
rölenize en uygun kondansatör seçme yöntemleri detaylı olarak
anlatılmaktadır.
KOMPANZASYON SİSTEMLERİNİN TASARIMI
NASIL YAPILIR?
Alternatif akımın
endüstride kullanımının yaygınlaşması neticesinde aktif güç yanısıra
reaktif güç kavramında ortaya çıkmıştır. Endüksiyon prensibi ile
çalışan alıcılar için manyetik alan ve bu alanın oluşumu için
reaktif güç gereklidir. Omik alıcılar faz gerilimi ile aynı fazda
olan aktif akımı çekerler iken endüktif alıcılar aktif akımın
yanısıra, manyetik alanların oluşması için faz geriliminden 90° geri
fazda reaktif akım çekerler.
Aktif ve reaktif
akım birleşerek görünür (zahiri) akım oluşturur.
S =
Görünür Güç
Q = Faz açısı
Uf = Faz gerilimi
olduğunda
Ip = I.Cosj…
(A) Iq: I Sinj…(A)
I² = Ip²+Iq²… (A)
P = S.Cosj
… (W) Q= S.Sin j …. (VAr)
S² = p² +
j² … (VA)
Olarak bulunur.
Endüktif alıcılar
için gerekli reaktif gücün jeneratörlerden temin edilmesi durumunda
a)
Enerji nakil hatları ve trafoların yüklenmeleri artar
b)
Tesislerdeki toplam gerilim düşümü artar
Bunun yerine
reaktif güç endüktif alıcının yanında üretilir. Bu işlem için
a)
Dinamik faz kaydırıcıları
b)
Statik faz kaydırıcıları kullanılır.
Genelde tercih
edilen statik faz kaydırıcılarıdır. Kayıpları son derece az bakım
gerektirmeyen az yer kaplayan ve değişik güçlerde kolaylıkla temin
edilebilen statik faz kaydırıcılarına kondansatör de denilmektedir.
Reaktif güç
ihtiyacını tespit edebilmek, sistemin zahiri ve gücünü ve bu güce
ait güç katsayısını ve yükseltilmek istenen güç katsayısını bilmek
gerekir. Şartname gereği yükseltilmek istenen güç katsayısı Cos
j² 0,95 ile 1 arası değerde
olması gerekir. Bu sınırlar aşılırsa ceza uygulanır.
Güç katsayısını Cos
j² değerine ulaştıracak
kondansatör gücü için iki yol uygulanır.
a)
Aktif güç sabit tutulur görünür güç arttırılır
b)
Görünür güç sabit tutulup aktif güç arttırılır
Gerekli kondansatör
gücü
Qc = Pı-P2 veya Qc
= Pı (tan jı-
j2) …. kVAr olarak bulunur.
Örneğin:
Kurulu bir tesiste wattmetreden ölçülen aktif güç 1000 kw tır.
Cosinüs fimetre 0,7 göstermektedir. Kompanzasyon sonrası güç
katsayısı 0,95 yapılmak isteniyor.
Çekilen görünür güç
S1 = Pı =
1000 kW = 1428,5 kVA
Cosj1
0,7
Çekilen reaktif güç
Q1 =
Ö (Sı² - Pı²) =
Ö 1428,5² - 1000² = 1020,2
kVAr
Aktif güç sabit
tutulursa Cosj = 0,95 için
yeni görünür güç
S2 = Pı =
1000 kW = 1052,6 kVAr
Cosj1
0,95
Yeni Reaktif Güç
Q2² =
Ö (S2² - Pı²) =
Ö(1052,6²-1000²) = 328,5
kVAr
Gerekli kondansatör
gücü
Qc = Qı-Q2 Qc=1020,2-328,5
= 691,7 kVAr
Görünür güçsabit
tutulup aktif güçte arttırılabilir.
Örnekte Cosj1
= 0,7 Pı = 1000 kW Sı = 1428,5 kVA olarak bulunmuştu. Cosj
= 0,95 için
Yeni aktif güç
P2 = Sı Cosj2
= 1428,5x0,95=1357 kW
Yeni reaktif güç
Q2² = S2²-P2² Q2 =
1428,5²-1357 P2 =446,27 kVAr
Gerekli kondansatör
gücü
Qc = Qı-Q2
Qc = 1020,2 –
446,27
Qc = 573,93 kVAr
Kompanzasyon
yapılacak tesisler
a)
Proje aşamasındadır.
b)
Çalışır vaziyettedir
Tesis proje
aşamasında olduğu zaman güç katsayısı 0,7 olarak dikkate alınır
Gerekli kondansatör gücü Qc=Px0,67 kVAr olarak bulunur.
İşletmede olan
tesisler için
a)
Ampermetre, Voltmetre ve Cosinüsfimetre var ise
S= Ö (3) Uh.Ih P= S. Cosj
Q² = S²-P²
Qc= Q-(Px tg Q2) ….. kVAr ile bulunur.
b) Ampermetre, Voltmetre ve bir aktif sayaç var ise
S= Ö (3) Uh.I P=
saatteki led yanma sayıs Q² = S²-P²
ledin yanma sabitesi
Qc= Px(tgQ1-tg Q2) …… kVAr olarak bulunur
c) Tesiste aktif ve reaktif sayaç var ise
Sayaç sabiteleri ve saatteki tur sayısı dikkate alınıp P ve Q
güçleri bulunur.
Qc= Q-P.tg Q2 ……. kVAr
d) Aktif, reaktif sayacın olduğu işletmeye işletme süresi belirli
aktif ve reaktif tüketim faturası geliyor ise;
Qc = Aktif Tüketim – Reaktif tüketim x tg Q2) …… kVAr
İşletme Süresi
Alıcılar üç şekilde kompanze edilebilir.
a. Bireysel b. Grup c. Merkezi
Bireysel kompanzasyonda transformatörler ve motorlar gibi sürekli
işletmede bulunan alıcılar tek tek kompanze edilebilir. Müşterek bir
anahtar alıcı ile beraber kondansatörü devreye alır veya çıkartır.
Asenkron motorlar kompanze edilecekse motorun başta çalışma
kriterleri göz önüne alınır.
Gerekli kondansatör gücü Qc=0,9x Ö
(3) x Un.Io ….. kVAr
Transformatörlerin bireysel kompansazyonunda trafo gücünün %3-5 i
arası değerde kondansatör kullanılır.
Grup kompanzasyonunda tüketici sayısının fazla olduğu tesislerde
müşterek bir Kompanzasyon yapmak yararlı sonuçlar verir. Ancak bir
deşarj direnci ile anahtarlar topraklanmalıdır.
Merkezi Kompanzasyon alıcı sayısının fazla ve alıcıların değişik
zamanlarda devreye girdiği yerlerde tercih edilir. Bunun için akım
trafosu, Kontaktör, reaktif röle kullanılır. Merkezi kompanzasyonda
gruplardaki kondansatör değerleri küçükse çıkar. Yıpranma oranı
artar. Ancak hassas ayarlar yapılabilir. Gruplar büyük seçilirse
aşırı kompansazyon boy gösterebilir. |