Kompanzasyon Nasıl Yapılır?

Kompanzasyon nasıl yapılır: Direnç bazlı devrelerde faz farkı, kapasitif devrelerde akım fazı ileride olmalıdır. Endüktif devrelerde ise akım geride olacak şekilde değişkenlik gösterir.

Faz farkının oluşması, reaktif güç oluşması demektir. Bir sistemin görünür gücü değişmez. Ancak faz farkına bağlı olarak görünür gücün bileşenleri olan aktif ve reaktif güç değişebilir.

Aktif güç görünür güce eş değerdir ve maksimum iş verimi sağlanır. Devrede asıl işi aktif bileşen yapar. Reaktif bileşen her döngüde şebekeden çekilir ve döngü bitmeden geri şebekeye verilir. Saf resistif devrede faz farkı olmaz ve aktif güç maksimum değerini alır reaktif güç de yoktur.

Ama endüktif ve kapasitif devrelerde faz farkına bağlı reaktif güç oluşur. Bu da işe çevrilebilen aktif gücün azalmasına yani verimin düşmesine ve kullanılamayan bir reaktif güç oluşmasına neden olur. İşte gücün en yüksek duruma getirilip, güç faktörünün düzeltilmesi ve verimin en büyük halini alması işlemine kompanzasyon denir. Şebekeden çekilen reaktif gücü düşürmek ve elektrik kayıplarını önlemek amacıyla yapılır.

Kompanzasyon yöntemleri akım ile gerilim arasındaki faz farkı en ideal olabilecek açıya getirilir. Böylece sistemi olumsuz etkileyen reaktif güçleri sıfıra yaklaştırır. Kullanılan kondansatör depolama sistemi ile beraber bunu minimum seviyeye çeker.

Kompanzasyonda Kullanılan Malzemeler

Kompanzasyon yapılırken akım trafosu, sigorta, kontaktör, tristör, şönt reaktör ve reaktif röle gibi elemanlar kullanılır. Besleme kablosu, kesici gibi malzemelerin seçiminin büyük olmasını gerektirir. Tüketiciler reaktif güç ihtiyaçlarını bulundukları yerin trafosundan karşılayamazlar. Bunun yerine senkron motorlar ve kondansatör gibi reaktif güç üreteçlerinden sağlamaları istenir. Kondansatörler reaktif güç üreteçlerinden daha ucuz ve uzun ömürlüdür.

Kompanzasyon kondansatörleri, reaktif güç kontrol rölesini otomatik devreye alır. cosQ ayarını da reaktif güç kontrol rölesi yardımı ile yapar.
Reaktif güç kontrol rölesi, kondansatörleri çabuk anahtarlama elemanları ile devreye alır. Anlık reaktif güç ihtiyacını karşılar.

Reaktif Güç Kompanzasyonu

Tüketicilerin reaktif güç ihtiyaçlarını karşılamak için iki tip araçtan yararlanılır:

Dinamik faz kaydırıcılar, aşırı ikaz edilmiş senkron (senkron kompansatörler).
Statik faz kaydırıcılar, kondansatörlerdir.

Kondansatörlerin kayıpları çok düşük olup nominal güçlerinin % 0,5′ inin altındadır. Bakım masrafları da düşüktür. Tüketicilerin kullanılacak alanın hemen yanına ve istenilen büyüklükte tesis edilebilme kolaylıkları da vardır. Bu sebeple kompanzasyon tesislerinin hemen hemen tamamında güç kondansatörleri tercih edilir.

Dinamik Faz Kaydırıcılar

Reaktif güç üretilirken kullanılan dinamik faz kaydırıcılarda, aşırı uyarılmış senkron motorlar kullanılır. Santrallerden enerji nakil hatlarının sonunda ve tüketim merkezlerinin başında şebekeye paralel bağlanır. Böylece o bölgenin reaktif güç ihtiyacı bağlanan motordan karşılanır.

Şebekeye bağlı motor, boşta çalışma kayıplarını karşılayacak aktif gücü çeker. Yeterli reaktif gücü verip bir reaktif güç üreticisi (genaratör) olarak çalışır. Bunun ayrıca tahrik edilmesi de gerekmez. Senkron motorların uyartım akımları değiştirilerek motor kapasitif veya endüktif olarak çalıştırılabilir.

Senkron kompansatörlerin kayıpları az olup uyartım donanımlarının ayar sınırları geniştir. Nominal uyarlandığı zaman güç katsayıları “cosφ =1”dir. Az veya çok uyarlandıkları zaman reaktif enerji üretirler veya tüketirler. Senkron kompansatörler bir reaktif enerji üreticisidir. Hat yüksüz olduğunda, hat sonu geriliminin yükselmesine mani olmak için reaktif enerjide çekerler. Bu durumda gerilim regülasyonunu da devamlı kontrollerinde bulundururlar.

Statik Faz Kaydırıcılar (Kondansatör)

Kondansatör iki iletken levha arasındaki yalıtkan malzemeden oluşur. Elektrik enerjisini depolayan devre elemanıdır. Kondansatörler, statik faz kaydırıcılar olarak tanımlanır. Bunların bakım masrafları yoktur. Ekonomik olmaları sebebi ile günümüzde reaktif güç kompanzasyonunda kullanılmaktadırlar.

Senkron Kompansatörlerle, Statik Kondansatörlerin Karşılaştırılması

Kondansatörler yalnızca reaktif enerji üretirler. Ama senkron kompansatörler gerilim regülasyonunu düzenlerler. Yalnız reaktif enerji üretir ve tüketirler.
Kondansatörler yalnızca gerilim düşmelerinde etkili olabilir.
Senkron kompansatörler kısa devre akımlarını besler.
Gerilim düşük olduğu zaman kondansatörlerin reaktif üretimleri az olur. Senkron kompansatörlerde artar.
Devre açılıp kapandığında kondansatörlerde gerilim ve akım darbeleri oluşabilir. Senkron kompansatörlerde problem olmaz.
Senkron kompansatörlerin kayıpları vasati %2 civarında olup, kondansatörlerde % 0,5’in altına düşer.
Küçük güçlerde senkron kompansatörler, ekonomik değildir, kondansatörler ekonomiktir.
Senkron kompansatörlerin bakım ve işletme güçleri bulunur.
Kondansatörler, çok yer kaplamazlar. Bir yere yerleştirilirken problem olmazlar. İstenilen gerilimde ve büyüklükte kullanılabilirler. Ekonomiktir ve bakım masrafları yoktur. Bundan dolayı reaktif güç kompanzasyonunda kullanılmaktadırlar.
Senkron kompansatörlerin kayıpları az olup uyartım donanımlarının ayar sınırları geniştir. Nominal uyarlandığı zaman güç katsayıları “cosφ =1”dir. Az veya çok uyarlandıkları zaman reaktif enerji üretirler veya tüketirler. Bu kompansatörler bir reaktif enerji üreticisidir. Hat yüksüz olduğunda, hat sonu geriliminin yükselmesine mani olmak için reaktif enerjide çekerler. Bu durumda gerilim regülasyonunu da devamlı kontrollerinde bulundururlar.

Aşırı Kompanzasyon

Genellikle yüksek güç katsayısı ile çalışmakta olan tesislerde aşırı kompanzasyon oluşur. Bireysel kompanzasyonda kondansatör, alıcının ihtiyacına cevap verecek biçimde şekilde seçilerek, alıcıya paralel bağlanır. Beraber devreye girip-çıktığında, reaktif güç ihtiyacıyla üretim birbirini karşılar. Güç katsayısını istenilen değerde sabit tutmaya çalışır.

Grup kompanzasyon ve merkezi kompanzasyonda böyle olmaz. Reaktif güç ihtiyacı devamlı değişim halindedir. Kompanzasyon kondansatörün gücü sabit kaldığı için, reaktif güce ihtiyaç arttığında bunu karşılayamaz. Eksilen reaktif gücün tamamlanması için şebekeden ihtiyacı karşılarlar. Durum böyle olunca güç katsayısı (cosφ) düşer ve kompanzasyon görevini yerine getiremez.

Düşük yükle çalıştığı zaman, paralel bağlı kondansatör reaktif güç ihtiyacını karşıladıktan sonra, güç fazlası oluşur. Bu durumda, işletmenin bağlı olduğu trafo da gerilim yükselir, buna aşırı kompanzasyon adı verilir. Böylece alıcı geriliminde bir artış oluşur.

Aşırı Kompanzasyon Etkisi

kompanzasyon nedir — Aşırı kompanzasyon fazör diyagramı.

I₁ Yük akımı , I_cKondansatör akımı
I₂Şebeke akımı
U₁Besleme gerilimi
U₂Tüketici gerilimi
R Hat ve trafo direnci
X Hat ve trafo reaktansı
DU Tüketici gerilim yüklenmesi

ΔU gerilimi , kondansatör gücüyle trafo oranına bağlıdır. Gerilim artışının yüzde cinsinden değeri , yaklaşık olarak;

(%) = ΔU / U = Ux / 100 . Qc / Sτ formülü ile hesaplanır.

Burada;

Q_c , kVAR cinsinden kondansatör gücü ,
S_t , kVA cinsinden trafo gücü
U_x , yüzde cinsinden kondansatör yerine bağlı olarak trafo akımına indirgenmiş reaktans üzerindeki gerilim düşümüdür.

Aşırı kompanzasyon sonucunda gerilim artışı büyük boyutlara çıkar. Tesisler bundan büyük zarar görür. Bunu önlemek için, kondansatör bataryasının şebekeye reaktif akım verilmeyecek şekilde ayarlanmalıdır. Bu nedenle kompanzasyon için kullanılan kondansatörler, farklı sayılarda gruplandırılır. Yani ihtiyaca göre devreye girip çıkarılması uygun görülür.

Büyük tesislerde, kompanzasyonu uygun bir şekilde yapmak için, bir sistem kurulur. Otomatik olarak, hassas ve güvenilir bir şekilde ayarı yapılmış olur.