KOMPANZASYON NEDİR ?
Şebekeden çekilen endüktif gücün, özel bir reaktif güç üreticisinden kapasitif yük çekmek suretiyle dengelenmesine “kompanzasyon” denir.
Tüketicilerin normal olarak şebekeden çektikleri endüktif gücün, özel bir reaktif
güç üreticisinden kapasitif yük çekmek suretiyle dengelenmesidir. Bu tanım; reaktif
enerji kavramının varlığını belirtmektedir.
Kompanzasyonda Reaktif Enerji
- Bu tanım; reaktif enerji,( Kullanımda işe yaramayan- enerji ) kavramının varlığını belirtmektedir.
- Elektrik motorları, civa buharlı lambalar, balastlar, elektrik enerjisini dönüştürürken şebekeden aktif enerjinin yanısıra reaktif enerji de çekerler.
- Reaktif enerji, periyodik olarak şebekeden çekilip yine elektrik enerjisi şeklinde şebekeye verilen enerji olarakta tanımlanabilir.
- Tesis ve işletmelerde reaktif güç harcaması fazlaysa güç katsayısı (Cos φ) düşer ve tesis nominal kapasitesinin altında çalışır; gerilim düşümü ve kayıplar artar.
- İşletmelerde kompanzasyon, tesis elemanlarını reaktif güçten kurtarıp tam güçlerinde çalıştırabilmek, kısacası ekonomik bir işletme yaratabilmek için, reaktif güç dengeleme, tüketim merkezlerinde üretilmesi uygun olmaktadır.
- Ve işte bu noktada da kondansatörlerin önemi ortaya çıkar.
Kompanzasyonda Güç Kondansatörleri Çeşitleri
- Sistemin güç katsayısını düzeltmek amacıyla kullanılan güç kondansatörleri; kullanım yerine göre çeşitli gerilim ve güç değerlerinde üretilmektedirler.
- Alçak Gerilim (220 – 600V AC) devrelerinde kullanılan güç kondansatörleri genellikle metalize polypropylene kuru tip olup; silindirik alüminyum tüplerde, sac kutularda tüketime sunulmaktadırlar.
Güç Kondansatörü Üretimi
- MPP (metalize polypropylene) hammaddede dielektrik kayıpları düşüktür ve malzemenin “self healing” (kendi kendini onarma) özelliğiyle kalıcı kısa devreye girmez; bu avantajları nedeniyle en yaygın kullanımda olandır.
- Ancak bu özellik öte yandan zamanla kapasite değerinin düşmesi şeklinde bu teknolojinin dezavantajı olarak da belirmektedir.
Kompanzasyon Panosu
Güç faktörü önemlidir. Tesisin güç kat sayısını düzeltmek için gerekli cihaz, kondansatör ve ölçü aletlerinin bulunduğu panodur. Endüktif yükler (motorlar, trafolar, balastlar vb.) reaktif güç de çeker.
Reaktif gücün ihtiyaç duyulduğu noktaya en yakın yerde üretilmesinde elektrik sisteminin en iyi şartlarda çalıştırılması açısından büyük yararları vardır.
Elektrik sisteminin ve yüklerin reaktif güç ihtiyaçlarının belirli teknikler kullanılarak karşılanmasına reaktif güç kompanzasyonu denir.
Başka bir deyişle bobinli bir yükün küçük olan güç kat sayısının daha büyük bir değere yükseltilmesi işlemine güç kat sayısının düzeltilmesi veya kompanzasyon denir.
Güç kat sayısının düzeltilmesi ile Cos φ 1’e yaklaştırılır fakat tam 1 yapılması ekonomik
olmadığından genellikle 0,95- 0,98’e çıkartılır.
Güç kat sayısını düzeltmekle reaktif güç, dolayısıyla akımın reaktif (Ir) bileşeni küçültülür. Böylece devre akımı (I2) küçülerek aynı iş daha küçük akımla yapılır.
Bu sırada aktif akım (Ia) bileşeninde ve aktif güçte bir değişiklik olmaz. Ir (reaktif akım) kompanzasyondan önce daha fazladır, kompanzasyondan sonra (Ir) akım küçülmüştür.
Kompanzasyon öncesi devre akımı (I1)’nın kompanzasyondan sonra (I2) olarak daha küçüldüğü görülmektedir.
Yükler endüktif özellikte olduğundan reaktif güç de endüktif özelliktedir. Bu endüktif reaktif güç, zıt etkili olan kapasitif reaktif güç çekilerek küçültülür.
Kapasitif reaktif güç çeken elemanlardan biri kondansatör olduğundan, kompanzasyon işleminde genellikle kondansatör kullanılır.
Elektrik sistemlerinde kullanılan kondansatörler birer reaktif güç üreticisidirler ve endüktif alıcıların ihtiyacı olan reaktif gücü üretir.
Kompanzasyon Pano Özellikleri
Kompanzasyon panoları harici ve dâhili olarak montaj yapılabilir. Harici panoların üstü eğimli olarak çatı yapılmalı ve havalandırma panjurları olmamalıdır.
Dâhili tip panoda havalandırma panjurları bulunmalı, büyük panolarda kondansatörlerin havalandırılması için aspiratörler konulmalıdır. Kondansatörlerin konulacağı yeterli özellikte raflar bulunmalıdır.
Ana dağıtım panosundan bara ile (büyük güçlülerde) veya kablo geçiş yerleri bulunmalıdır. Ana dağıtım panosunda kompanzasyon için termik manyetik şalter konulması tercih edilmelidir.
Dağıtım Ve Kompanzasyon Panosu Özellikleri
- Çelik konstruksiyon, özel tasarımlı pano yapısı bükülmeye karşı mukavemetli ve geçme vida sistemi yapısını sağlayacak şekilde dizayn edilmiştir. Yüksek korozyon direnci ile dış ortam etkilerine karşı cihazlarınızı korur.
- Dış Ebatlar: Harici tip panonun ebadı ve tasarımı proje ihtiyacına göre belirlenmektedir. Panonun alt tarafındaki bazanın dört köşesinde bulunan deliklerden yere sabitlenir. Sabitleme işlemi için istenirse şablon kullanılır.
- Kapılar: 120º açılabilir kapılar, iki noktadan kilitlenir. Açılabilir kapılar pano tasarımına göre ön veya arka tarafta olabilir.
- Boya ve yüzey işlem süreçleri: Demir yüzey işlem sürecinden geçtikten sonra RAL 7035 boya ile boyanmaktadır. Standartta iç parçalar ise tamamı galvaniz sac ile imal edilmektedir. İstendiğinde alüminyum olarak üretilmektedir. Elektro stetik toz boya uygulanır.
- Temel malzemeler ve standartlar: Ana taşıyıcı profiller, kapılar, paneller ve pano tavanı Dkp malzemeden üretilir.Topraklama: Her kapının iç kısmının alt tarafında menteşeye yakın toprak- lama için M6 somun boyasız noktaya tutturulmaktadır.
- Menteşeler: Anti-vandal özellikli demir menteşe, pano kapısının profili içerisinde boydan boya kanal içine sabitlenerek kapının bir uzantısını oluşturmaktadır. Dışardan olası zorlu bir müdahaleye karşı mukavemetlidir.
Kompanzasyonun Önemi
Kompanzasyon niçin önemlidir ? diye soracak olursak eğer; Günümüzde bütün ülkeler, yer üstü ve yer altı enerji kaynaklarını en verimli şekilde kullanma yollarını araştırmaktadır.
Bugün tüm insanlığın en zorlu ihtiyaç maddesi hâline gelen elektrik enerjisi yaygın olarak üretilmektedir.
Kompanzasyon kulanımının faydalarından biri ise şöyle açıklanabilir;üretilen enerjinin ekonomik olması için santralden en küçük alıcıya kadar dağıtımında en az kayıpla taşımanın yolları ve hesapları yapılmaktadır.
Dünyamızda elektrik enerjisine ihtiyacın sürekli artması, enerji üretiminin pahalılaşması, taşınan enerjinin ucuz ve hakiki iş gören aktif enerji olmasını zorunlu kılmaktadır.
Bilindiği gibi şebekeye bağlı bir alıcı; eğer bir motor, bir transformatör, bir floresan lamba ise bunlar manyetik alanlarının temini için bağlı oldukları şebekeden bir reaktif akım çekerler.
Santralde üretilen bir enerji, aktif ve reaktif akım adı altında en küçük alıcıya kadar beraberce almakta, iş yapmayan, motorda manyetik alan elde etmeye yarayan reaktif akım, havai hatlarda, trafoda, tablo, şalterler ve kabloda gereksiz kayıplar meydana getirmektedir.
Bu kayıplar yok edilirse trafo daha fazla alıcıyı besleyecek kapasiteye sahip olacak, devre açıcı kapayıcı şalterler, lüzumsuz yere büyük seçilmeyecek, tesiste kullanılan kablo kesiti küçülecektir.
Kompanzasyon sonucu daha az yatırımla fabrika ve atölyeye enerji verme imkânı elde edilecektir. Elektrik işletmesi tarafından uygulanan tarifeler yönünden de her dönem daha az elektrik enerjisi ödemesi yapılacaktır.
Görüldüğü gibi daha ilk bakışta reaktif akımın santralden alıcıya kadar taşınması, büyük ekonomik kayıp olarak görünmektedir.
İşte bu reaktif enerjinin santral yerine, motora en yakın bir yerden kondansatör tesisleri veya aşırı uyartımlı senkron motorlar ile azaltılması ve böylece tesisin aynı işi, daha az akımla karşılaması mümkündür.
Tesiste harcanan reaktif enerjinin azaltılması amacı ile yapılan kondansatör veya senkron motor tesislere kompansatör, bu işlemin yapıldığı tesislere de kompanze edilmiş tesisler, kısaca kompanzasyon denir.
Reaktif güç kompanzasyonu için senkron motor yerine daha ekonomik olan kondansatörler kullanılır.
Kompanzasyonun Faydaları
Güç kat sayısının düzeltilmesi hem elektrik enerjisini üretenler hem de tüketenler bakımından çok faydalıdır. Bu nedenle “kompanzasyon” sisteminin orta ve büyük boy işletmelerde, işletme sahibi tarafından yapılması zorunlu hâle getirilmiştir.
Kompanzasyon yapılan tesiste elde edilen avantajları şu şekilde sıralayabiliriz:
- Şebekeden çekilen reaktif enerji minimuma indirilir.
- Enerji miktarı düşeceğinden ödenecek ücret azalır.
- Kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
- İletken kesitleri düşük seçilebilir.
- İletim ve dağıtım tesislerinin kapasite ve verimi yükselir.
- Transformatörlerin gücü daha düşük seçilebilir.
Kompanasyonun Üretici Yönünden Faydaları
- İletkenler daha az akım taşıyacağından ince kesitte seçilir.
- Aynı iletim hattından daha fazla aktif enerji iletileceğinden üretim, iletim ve dağıtım tesislerinde kapasite – verim yükselir.
- Enerjinin üretim ve satış maliyeti azalır.
- Alternatör ve transformatörlerin gücü daha küçük tutulur.
- Dağıtım hatlarında kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
Kompanasyonun Tüketici Yönünden Faydaları
- İletkenler daha ince kesitte seçilir.
- Besleme transformatörü, kumanda, kontrol ve koruma elemanları daha küçük değerlerde seçilir.
- Besleme transformatörünün ve tesisin kapasitesi ile verimi yükselir.
- Kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
- Şebekeden daha az reaktif enerji çekilir.
- Harcanan enerji azalacağından enerji ücreti de azalır.
Kompanzasyonda Riskler
Kondansatörler, kullanıldıkları amaçlara bağlı olarak, zaman zaman sorunlara maruz kalır, zarar görür veya kullanıldıkları devredeki kontaktör, sigorta, röle gibi diğer devre elemanlarına zarar verebilirler.
Çarpıcı birkaç örnek vermek gerekirse;
- Tasarlandığı gerilim frekans değerlerinden farklı şebeke şartlarına maruz kalması;
- 400V olarak tasarlanmış kondansatörün 525V devrede kullanılması hasara yol açar.
- Kondansatörlerde bulunması gerekli deşarj dirençlerinin herhangi bir nedenle sökülüp kullanılmamış olması;
- Kondansatörün, tasarlandığı gerilimin çok üstünde gerilimlerde çalışmasına yol açar.
- Dahili ortamlarda kullanılmak üzere üretilmiş kondansatörün harici şartlarda kullanılması
Kompanzasyon ve Harmonikler
Temel dalga dışındaki sinüsoidal dalgalara “harmonik” adı verilir.
Harmonikli akım ve gerilimin güç sistemlerinde bulunması sinüsoidal dalganın bozulması anlamına gelir.
- Elektrik sistemlerindeki elemanlar, genellikle (kondansatör dahil) sinüs şeklinde ve 50Hz frekanslı akım ve gerilim için üretilirler.
- Bazı devrelerde bulunan cihazlar ‘’doğrusal olmayan yükler ‘’ devre akımının dalga şeklinin bozulmasına ve harmonik adını verdiğimiz kirliliğin oluşmasına yol açar.
Harmoniklerin sebep olduğu olumsuz durumlar:
- –Enerji kalitesi düşüşü
- –Kompanzasyon tesislerinin aşırı yüklenmeleriyle dielektrik delinmeleri
- –Rezonans riskleri (şebekede aşırı akım ve gerilim oluşumu)
- Elektromekanik cihazların ısınması
- Kondansatör kademelerinin sigortalarının atması
- Termik magnetik şalter ve rölelerin stop edişi
Harmonik oluşumuna sebep olan başlıca cihazlar:
- Ark fırınları
- Floresan lambalar
- UPS (statik konvertörler)
- Kaynak makinaları
- Elektronik hız kontrol cihazları
- Tristör kontrollu doğrultucular
Harmoniklerin Kondansatörlere Etkisi
Kondansatörler doğrusal yük olup, kendileri harmonik üretmezler, ancak şebekede var olan harmoniklerin genliklerini arttırır ve aşırı akım çekerek aşırı yüklenirler.
Kompanzasyon sistemi tasarlanırken bu etki mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır.
HARMONİK ÇÖZÜMLERİ :
- THD < %15 durumunda ise; standart tip (400V) kondansatörler kullanılırlar.
- THD %15 – %25 arasında ise; 480 – 525V güçlendirilmiş kondansatörler kullanılmalıdır.
- THD > %25 durumunda ise; mutlaka güçlendirilmiş kondansatörler (480-525V) reaktörle birlikte kullanılmalıdır.
- THD nin iyileştirilmesi amaçlanıyorsa; çözüm filtre kullanmaktır.