Kompanzasyon

KOMPANZASYON

İdeal durumlarda voltaj ve akım arasında faz farkı olmaz. Endüktif ve kapasitif yükler neticesinde faz farkı  maksimum (+) (-) 90 derece kayma olur. Bu durumu önlemek ve faz farkı kaymalarını sıfıra yaklaştırmak için Kompanzasyon sistemleri kullanılır.

Kompanzasyonun Faydaları;

Verimin artmasını sağlar

Gerilim düşümü ve kayıpların azalmasını sağlar

Üretim maliyetlerinin düşmesini sağlar

Daha az elektrik enerjisi tüketilmesini sağlar.

İletken kesitlerinin azaltılmasını sağlar.

A-) Reaktif Güç Tespiti

Aktif güç sabit

Şekile göre kompanzasyondan önceki reaktif güç Q₁=P₁*tanø₁                                                                

kompanzasyondan sonra ise Q₂ = P₁ * tan ø₂  dir.  Buna göre kondansatör  gücü için

Q_c = Q₁ - Q₂ = P₁ ( tan ø₁ - tan ø₂ )   elde edilir.

Buradan   tan ø₁ ve tan ø₂  tan ø = kök(1-cos^2ø )  /  cos ø  

bağlantısından yararlanarak cos ø₁ ve cos ø₂ den de tan ø hesaplanabilir.  Denklemde de açıların tan’larının farkı  tan ø₁ - tan ø₂ = k  gibi bir katsayı ile gösterilirse, denklemde yerine

Q₁ = k * P₁ bulunur.

ÖRNEK :

Tüketicinin gücü               S₁ = 714 KVA

Mevcut güç katsayısı       cos ø₁ = 0,70

İstenen güç katsayısı   cos ø₂ = 0,97

1-) Birinci yola göre aktif gücün sabit kalması istenirse

P₁ = S₁ * cos ø₁ = 714 KVA * 0,7 = 500 KW olup, bu durumda çekilen reaktif güç

Q₁ = kök(S1^2-P1^2) = 510 Kvar dir. Güç katsayısının  cos ø₂ = 0,97olması halinde tüketicinin çektiği reaktif güç

S₂ = P₁ / cos ø₂ = 500 KW / 0,97 = 515,5 KVA Değerine düşer. Bu durumda reaktif gücün

Q₂ = kök(S2^2-P2^2 )= 126 Kvar

olması gerekir. Şu halde kondansatör gücü

Q_c  =  Q₁ - Q₂ = 510 – 126 = 384 Kvar olmalıdır.

2-) İkinci yola göre sanal gücün sabit kalması istenmektedir.

Kompanzasyondan önce P₁ = S₁ * cos ø₁ = 714 KVA * 0,7 = 500 KW olup, bu durumda çekilen reaktif güç

Q₁ = kök(S1^2-P1^2 = 510 Kvar  olacaktır.

S₁ sabit kaldığında kompanzasyondan sonra aktif güç

P₂ = S₁ * cos ø₂ = 714 KVA * 0,97 = 693 KW değerine yükselir. Bu durumda reaktif gücün

Q₂ = kök(S2^2-P2^2 ) = 140 Kvar olması gerekir. Buna göre

Q_c  =  Q₁ - Q₂ = 510 – 140 = 370 Kvar gücünde bir kondansatöre ihtiyaç vardır.

Örnekten görüldüğü üzere, tüketicinin aktif güç ihtiyacı sabit kalırsa, şebekeden çekilen  güç, 714 KVA’dan 515,5 KVA’ya düşer bu da % 27,8 kadar bir azalma demektir. Eğer sanal güç sabit tutulursa aktif gücü 500 KW’tan 693 KW’a çıkartmak mümkün olur ki bu da yine %27,8 oranında bir artış demektir. Görülüyor ki kompanzasyon sayesinde  tesiste  yeni bir yatırıma gerek kalmadan bu tesisten çekilebilecek gücü arttırmak mümkün olmaktadır

k katsayısı

Pratikte yukarıda verilen hesabı yapmadan denklem (f) deki k katsayısının veren bir cetvel yardımı ile bir tesisin veya tüketicinin rektif güç ihtiyacı tespit edilir. Bu cetvel,  belirli bir cos ø₁ güç katsayısının, istenilen bir cos ø₂ güç katsayısına çıkartmak için beher KW aktif güç için gerekli reaktif güç miktarını verir.

Yukarıda hesabı yapılan tesiste güç katsayısının 0,7 den 0,97’ye çıkarılması istenilmektedir.. Buna göre cetvelden beher KW başına  reaftif güç ihtiyacı olarak  k = 0,77 bulunur. Tesisin aktif gücü 500 KW olduğuna göre gerekli kondansatör gücü olarak

Q_c   = 500 * 0,77 = 385 Kvar  bulunur, bu da yukarıda hesaplanan değerlere uyar.

Bir tesise ait güç değerlerinin tespiti

Bir tüketici tesiste kompanzasyon gücünü tespit edebilmek için  bu tesisin sanal, aktif ve reaktif güçlerinden herhangi ikisinin veya bunlardan biri ile güç katsayısının bilinmesi gerekir

1-) Tesis proje aşamasındadır ve herhangi bir ölçü değeri yoktur.

Örnek olarak  tesisin 500 KW kurulu gücü olduğunun dışında başka bir bilgi yoktur.

Talep güç, eş zamanlılık katsayısı 0,60 alınarak  P = 500 KW * 0,60 = 300 KW bulunur.

Güç katsayısı 0,7 den 0,97 ye çıkarılacağından

Birinci Yol Olarak

S₁ = P / cos ø₁ = 300 KW / 0,7 = 429 KVA   bulunur. Reaktif güç ise

Q₁ = kök(S1^2-P^2) = 307 Kvar      olarak bulunur.

S₂ = P / cos ø₂ = 300 KW / 0,97 = 310 KVA   bulunur. Reaktif güç ise

Q₂ =kök(S2^2-P^2)   = 78 Kvar      olarak bulunur.

Sistemim ihtiyacı olan kondansatör gücü ise

Q_c  =  Q₁ - Q₂ = 307 - 78  = 229 Kvar olarak bulunur.

İkinci Yol olarak

k katsayısı cetvelinden 0,7ile 0,97 hanelerinden  k = 0,77 olarak bulunur.

Q_c   = 300 * 0,77 = 231 Kvar  bulunur, bu da yukarıda hesaplanan değerlere uyar.

1-) Tesis işletmededir ve çeşitli ölçü aletleri mevcuttur.

1-) Bir ampermetre ve bir voltmetre yardımı ile hat akımı ve hat gerilimi ölçülerek tesisin sanal gücü hesaplanır. Aktif ve reaktif gücün hesaplanması için güç katsayısına da gerek vardır. Tesisin  cosø’ sini ölçmek için tesise cosø metre bağlanabilir. Akımın 125 A. Gerilimin 380 V, cos ø₁ in 0,82 olarak ölçüldüğünü varsayalım. Güç katsayısı nında 0,96 olmasını isteyelim.

S₁ = kök3* U_n * I_n  =  kök3 * 380 V * 125 A =  82 KVA           

P₁ = S₁ * cos ø₁ = 82 KVA * 0,82 = 67,24  KW olup, bu durumda çekilen reaktif güç

Q₁ = S₁ * sin ø₁ = 82 KVA * 0,57 = 46,74  Kvar           olarak bulunur.

sin ø₁  cetvelden cos ø₁ karşıtı olarak bulunur veya hesap yapılır.

Hesap için          sin ø = kök(1-cos^2fi)   ifadesi kullanılır.

P₂ = S₁ * cos ø₂ = 82 KVA * 0,96 = 78,72  KW olup, bu durumda çekilen reaktif güç

Q₂ = S₁ * sin ø₂ = 82 KVA * 0,28 = 22,96  Kvar           olarak bulunur.

Tesise gereken kondansatör gücü

Q_c  =  Q₁ - Q₂ = 46,74 – 22,96  = 24 Kvar

Olarak bulunur.

k katsayısından gidersek;

0,82 ve 0,96 ya denk düşen k katsayısı cetvelden  0,40 olarak bulunur.

Q_c   = 67,24 KW * 0,40 = 27 Kvar  bulunur, bu da yukarıda hesaplanan değerlere uyar.

2-) Tesiste aktif ve reaktif güç ölçümü için iki yazıcı watmetre bulunabilir ve bu halde aktif ve reaktif watmetrelerin  gösterdikeri ortalama P ve Q değerleri okunur. İstenirse buradan

tan ø₁ = Q / P    ve     cos ø₁ = 1 /kök(1+tan^2ø1)   değerleri hesaplanabilir. Veya trigonometrik cetvelden birbirlerine denk düşen değerleri alınabilir. İstenilen güç katsayısı  cos ø₂ değerinden cetvel yardımı ile veya  tan ø = kök(1-cos^2 ø) /  cos ø   formülünden hesap yolu ile  tan ø₂ bulunur. 

Okunan  P ve Q ortalama değerlerine göre  kondansatör gücü

Q_c = Q – P * tan ø₂  İfadesine göre hesaplanır.

Eğer tesiste bir aktif ve bir de reaktif  güç sayacı varsa, bir kronometre yardımı ile bir dakikada diskin dönme sayısı olarak aktif sayaç üzerinde n_p (d/d) ve reaktif sayaç üzerinde  n_q (d/d) okunur. Ayrıca aktif sayaç üzerindeki sabite  c_p (d/kWh), reaktif sayaç üzerindeki sabite  c_q (d/kWh) ise aktif ve reaktif güçler şu şekilde hesap edilirler.

P = n_p * 60 /  c_p (kWh)

Q = n_q * 60 /  c_q (kvar)

Sonra kondansatör gücü

Q_c = Q – P * tan ø₂  

ifadesinden hesaplanır.

3-) Aktif ve reaktif güç sayaçları bulunan bir tesiste elektrik faturasına göre de kondansatör gücü tayini yapılabilir. Eğer belirli bir işletme t_i (h) süresi içinde aktif enerji sarfiyatı A_p (kWh) ve reaktif enerji sarfiyatı A_q (kvarh) ise

Q_c = Q – P * tan ø₂ denklemine benzer şekilde

Q_c = (A_q (kvarh) – A_p (kWh) * tan ø₂ )  / t_i (h)

İfadesi ile kondansatör gücü hesaplanır.

B-)  AKIM TRAFOSU SEÇİMİ

I=P/(kök3x380) formülünden bulunur;

Örneğin;  60x10^3/(kök3x380)= 91,161 A

Bulunduğunda bu durumda 100/5’lik akım trafosu seçilir.

C-)  REAKTİF GÜÇ KONTROL RÖLESİ

a)             C/K Ayarı: 0,05 ile 1,2 arasından seçilir. Kondansatörün devreye alınması ve çıkması zaman ayarlarını sağlar.

C: İlk Kademedeki kondansatör gücü

K: Akım trafosu dönüştürme oranı

Eğer yanlış akım trafosu takılmış ise;  zxC/k ayarı için seçim tablosuna bakılır.

Z: röle çarpanıdır.

b)             Bağlantı

Akım trafoları kondansatör gruplarından önde olmalıdır.

Kontakların akım değerleri kondansatör akımının 1,25 ila 1,8 arasında olmalıdır.

Sigorta akımları kondansatör akımlarının 1,7 katı olmalıdır.

Kondansatör sıralaması;

0 modunda  C-2C-2C-2C…

1 modunda  C-2C-2C-2C…

2 modunda C-2C-2C-2C…

Gibi olması uygun olur.