Bir Güç Sistemine Kurulu En Yaygın 10 Şönt Kapasitör Bank Sistemi
- Hüseyin GÜZEL
- Mar 29
- 8 min read
Şönt kapasitör banklarının kullanımı, hem dağıtım hem de iletim sistemlerinde reaktif güç desteği sağlar, voltaj profilini iyileştirir, hat ve trafo kayıplarını azaltır, güç sistemi kapasitesini artırır ve enerji kayıplarının azalmasıyla maliyet tasarrufu sağlar. Şönt kapasitörler, yerel reaktif güç sağlayarak maksimum kVA talebini düşürür, voltaj profilini iyileştirir, hat ve fider kayıplarını azaltır ve enerji maliyetlerini düşürür. Yüke şönt kapasitör banklarının eklenmesiyle maksimum verimlilik sağlanabilir.
Bu, yükün boyutu, yükün dağılımı ve voltaj seviyesi nedeniyle her zaman pratik değildir.
İhtiyaca göre kapasitör bankları, ekstra yüksek voltaj seviyelerinde (230 kV ve üzeri), yüksek voltajda (66–145 kV) ve 13,8–33 kV aralığında fiderlerde kurulabilir. Endüstriyel ve dağıtım sistemlerinde ise genellikle 4,16 kV seviyesinde uygulanır. Voltaj değerlerinin ülkeden ülkeye farklılık gösterebileceğini unutmamak gerekir.
Şimdi uygulanagelen en yaygın 10 önemli şönt kapasitör bankı ve uygulamalarını tek tek açıklayalım...
İçindekiler Tablosu:
Bu tip kapasitörler, muhtemelen insanlar tarafından en görünür ve yaygın olarak tespit edilenlerdir. Dağıtım sistemlerinde güç faktörü düzeltme kapasitörleri genellikle kutuplara kurulur. Bu kurulumlar, direğe monteli dağıtım trafolarına benzer.
Bağlantılar yalıtımlı güç kabloları kullanılarak yapılır. Direğe monte kapasitör bankları, değişen yük koşullarını karşılamak için sabit üniteler veya anahtarlı üniteler olabilir. Voltaj değeri 460 V–33 kV olabilir.
Kapasitör ünitelerinin boyutu 300–3.000 kVAR olabilir. Bir kapasitör bankasının tipik bir direğe monte kurulumu Şekil 1'de gösterilmektedir.
Kapasitör bankaları durumunda, aşağıdaki bileşenler sabit bir platforma kurulur:
Kapasitör bankaları
Vakumlu veya yağlı anahtarlar
Kapasitör ünitelerini anahtarlamak için kontrolör
Kontrol trafosu
Montajla birlikte sigorta üniteleri
Dağıtım sınıfı parafudr
Bağlantı kutusu
Akım sınırlayıcı veya harmonik filtre reaktörü
Genellikle, uzak üretimlerden yük merkezlerine toplu güç iletmek için ekstra yüksek voltaj (EHV) hatları kullanılır. Bu uzun hatlar, pik yükler sırasında önemli voltaj düşüşleri üretme eğilimindedir. Bu nedenle, reaktif güç sağlamak için EHV trafo merkezlerinde şönt kapasitörler kullanılır.
Bazen bu kapasitör bankaları gerektiğinde değiştirilir. Tipik bir yüksek voltajlı harmonik filtre bankası Şekil 2'de gösterilmiştir.
Orta veya yüksek voltajlarda büyük reaktif güç sağlanacaksa, trafo merkezlerine şönt kapasitör bankaları kurulur. Bu açık yığın şönt kapasitör üniteleri 2,4–765 kV çalışma voltajları için kurulur.
Açık raf yapısı ve açık bağlantı, trafo merkezinde önemli korumaya ihtiyaç duyar. Bu tür kurulumlar kapasitör bankaları, sigortalı kesme üniteleri, devre kesiciler, parafudrlar, kontrol cihazları, yüksek voltajda izolatör üniteleri ve ara bağlantılar içerir.
Tipik bir trafo merkezi tipi kapasitör bankası kurulumu Şekil 3'te gösterilmiştir. Yüksek voltaj seviyelerinde, şönt kapasitör bankaları reaktif güç desteği, voltaj profili iyileştirme, hat ve trafo kayıplarında azalma için kullanılır.
Bu şönt kapasitör bankaları ayrıca dikkatli yük akışı ve kararlılık analizinden sonra seçili trafo merkezlerine kurulu.
Kapasitör bankaları endüstriyel veya küçük trafo merkezlerine iç mekanlarda kurulduğunda, metal muhafazalı kabin tipi yapı kullanılır. Bu tür üniteler kompakt olup daha az bakım gerektirir. Tipik bir metal muhafazalı kondansatör bankası Şekil 4'te gösterilmiştir.
Bu tip ünitelerin kullanım ömrü daha uzundur çünkü şiddetli ısı, soğuk, nem ve toz gibi dış çevresel faktörlere maruz kalmazlar.
Dağıtım kapasitörleri yüke yakın, direklere veya trafo merkezlerine monte edilir. Bu kapasitör üniteleri yerel yüke reaktif güç desteği sağlasa da, besleyici ve trafo kayıplarını azaltmaya yardımcı olmayabilir.
Düşük voltajlı kapasitör üniteleri yüksek voltajlı kapasitör bankalarından daha ucuzdur. Dağıtım kapasitör bankalarını her türlü arıza durumundan korumak zordur.
Bazen düşük veya orta voltajlı dağıtım kapasitörleri için ped montajlı kurulumlar kullanılır. Tipik bir ped montajlı kapasitör bankası Şekil 5'te gösterilmiştir. Ped montajlı kapasitörler dış mekan kurulumları olsa da, dış ortamdan metal muhafazalarla korunurlar ve ped montajlı trafo kurulumlarına benzerler.
Ped monteli kapasitör bankaları genellikle 15-25kV değerlerinde mevcuttur.
Ped monteli kapasitör bankaları, kamu hizmeti olmayan tesisler de dahil olmak üzere endüstri genelinde geniş bir uygulama alanına sahiptir. Kapasitörler, voltajı sistemin çalışma toleransı dahilinde tekrar yükseltmek ve böylece voltaj kararlılığı sağlamak için kurulur.
Kapasitörler olmadan, yük devreleri düşük voltajda çalışacak, motorlar daha yavaş çalışacak ve aşırı ısınacak, ışıklar o kadar parlak yanmayacak, proses endüstrilerindeki röleler düşecek, vb. son kullanıcı sisteminde bozulmalara neden olacaktır.
Kapasitörler, besleme devrelerinin daha uzun kablolara sahip olmasını sağlayarak trafo merkezlerinin menzilini genişletir. Trafo merkezlerinin menzilini genişletmek, aynı zamanda kondansatörlerin ağ kapasitesini artırmaya hizmet ettiği anlamına gelir. Bireysel müşteri tesisleri için, kurulumda iyileştirilmiş voltaj regülasyonu sağlamak gerekli veya istenebilir.
Bu amaçla, müşteri yüklerinin yakınındaki yerinde ped monteli kondansatör bankaları güç faktörü düzeltmesi sağlar.
Ped Monteli kapasitör bankaları, saha kurulumlarına estetik bir görünüm kazandırır, havai direklerdeki karmaşayı ortadan kaldırırken aynı zamanda bileşenlerin çevreye maruz kalmamasını sağlar.
Pad-montajlı kapasitör bankalarının üç (3) büyük avantajı vardır:
Gerilim kararlılığı,
Arttırılmış ağ kapasitesi ve
Güç faktörü düzeltmesi.
Bunların hepsi daha düşük sistem kayıpları yoluyla maliyet tasarrufu sağlamak için bir araya gelir. Elektrik endüstrisindeki uygulamalar için, bireysel kapasitör üniteleri kvar (kilovars-amper reaktansı) olarak derecelendirilir ve şönt-kapasitör bankaları adı verilen bankalarda uygulanır.
Yeraltı dağıtım sistemleri için, kapasitör bankaları, trafo merkezinden önemli bir mesafede ana primer besleme devrelerine bağlanan küçük, dağıtılmış kurulumlar olarak pad-montajlı muhafazalara kurulur. Bu dağıtılmış bankalar devreye sabitlenebilir veya sistem kararlılığı için dikte edildiği gibi açılıp kapatılabilir.
Pad-montajlı kapasitör bankalarının yeraltı dağıtım sistemi için değerli avantajları vardır:
Güç kaynağı sisteminin yüke daha uzun hatları destekleme yeteneğini artırırlar.
Daha yeni gelişmelere doğru büyüyen sistemler genellikle yeraltında servis edilir ve ped monteli kapasitör bankaları bu büyüme segmentine uygundur.
Kapalı bileşenler, açıkta bulunan üst bileşenlere göre daha estetik bir görünüm sunar ve bu da onları kamu hizmeti, endüstriyel, ticari ve kurumsal kurulumlar için uygun hale getirir.
Kapalı yapı, çevresel flora ve faunaya karşı önemli bir koruma sağlar.
Bileşenlere erişim, bir direğe göre zemin seviyesinde daha kolaydır.
Bileşen entegrasyonu oldukça düşük profilli bir muhafazada düzenlenebilir.
Yeraltı devreleri fırtına hasarına daha az eğilimlidir.
Dağıtım ve bazı endüstriyel yüklerde, gerekli güç faktörünü karşılamak için reaktif güç gereksinimi sabittir.
Bu tür uygulamalarda sabit kapasitör bankaları kullanılır. Bazen bu tür sabit kapasitör bankaları yük ile birlikte anahtarlanabilir. Yük 24 saatlik süre boyunca sabitse, kapasitör bankaları açılıp kapanmaya gerek kalmadan açık olabilir.
Sabit OG kapasitör bankaları genellikle 50 ila 4800 kvar kapasitelidir ve yalıtım seviyeleri 7,2 ila 36 kV arasındadır.
En yaygın yapılandırmalar, üç fazlı ünitelerin paralel bağlantısı (dahili yıldız bağlantısı ve dahili sigortalar) ve tek fazlı kapasitörler kullanılarak izole edilmiş nötr ile çift yıldız yapılandırmasıdır. Diğer yapılandırmalar da mevcuttur.
Yüksek voltaj ve besleyici uygulamalarında, pik yük koşulları sırasında reaktif güç desteği gereklidir. Bu nedenle, kapasitör bankaları pik yük sırasında açılır ve düşük pik yük sırasında kapatılır.
Anahtarlama şemaları reaktif güç seviyelerini az çok sabit tutar, istenen güç faktörünü korur, hafif yük koşulları sırasında aşırı voltajı azaltır ve transformatörlerdeki ve besleyicilerdeki kayıpları azaltır.
Anahtarlama kontrolleri aşağıdaki sinyallerden biri kullanılarak çalıştırılır:
Voltaj: voltaj yüke göre değiştiğinden.
Akım: yük açıldığında.
kVAR: kVAR talebi arttıkça, kapasitör bankaları açılabilir ve tam tersi.
Güç faktörü: güç faktörü önceden belirlenmiş bir değerin altına düştüğünde, kapasitör bankaları açılabilir.
Zaman: bazen kapasitör bankaları bir zamanlayıcı kullanılarak açılabilir ve fabrika vardiyasının sonunda kapatılabilir.
Genel uygulama, büyük voltaj değişikliklerine uyum sağlamak için kapasitörü adımlarla açmaktır. Şekil 6(a) – 6(e)'de kondansatör bankalarını değiştirmek için çeşitli düzenler gösterilmiştir.
Şekil 6(a)'da, bir kapasitör bankası bir devre kesici tarafından anahtarlanmıştır. Şekil 6(b)'de bir sabit kapasitör ve iki otomatik anahtarlı kapasitör bankası gösterilmiştir. Devre kesiciler, enerjilendirme ve arka arkaya anahtarlama gereksinimlerini karşılamak için uygun kısa devre değerlerine sahip olmalıdır.
Tablo 1– Güç faktörü kontrolü için ikili düzende kapasitör seçimi
Öğe | Bit 1 | Bit 2 | Bit 3 | Açıklamalar |
1 | 0 | 0 | 0 | Tüm anahtarlar açıktır. |
2 | 1 | 0 | 0 | Anahtar 1 kapalıdır. |
3 | 0 | 1 | 0 | Anahtar 2 kapalıdır. |
4 | 1 | 1 | 0 | Anahtar 1 ve 2 kapalıdır. |
5 | 0 | 0 | 1 | Anahtar 3 kapalıdır. |
6 | 1 | 0 | 1 | Anahtar 1 ve 3 kapalıdır. |
7 | 0 | 1 | 1 | Anahtar 2 ve 3 kapalıdır. |
8 | 1 | 1 | 1 | Tüm anahtarlar kapalıdır. |
Şekil 6(c), bir otomatik ve iki otomatik olmayan devre kesiciye sahip kapasitör bankası anahtarlama düzenlemesini göstermektedir.
Reaktif güç gereksinimlerinde rastgele değişimler olan belirli uygulamalarda, kapasitörler ikili bir düzenleme kullanılarak açılıp kapatılmalıdır. Böyle bir şema Şekil 6(d)'de gösterilmiştir. Kapasitörlerin ilgili seçimi yukarıdaki Tablo 1'de listelenmiştir.
Bu düzenleme, üç kapasitör bankası ve üç devre kesici kullanarak yedi kapasitör bankası adımını değiştirmek için kullanılabilir.
Şekil 6(d), İkili bir düzenleme kullanarak kapasitörleri içeri ve dışarı değiştirme düzenlemesini göstermektedir.
Seçim dikkatli programlama gerektirir ve programlanabilir denetleyiciler kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Şekil 6(e), bir otomatik devre kesicinin sigortalar ve otomatik olmayan devre kesicilerle donatılmış üç kapasitör bankasını değiştirebildiği başka bir şemayı göstermektedir. Kapasitör bankaları eşit büyüklükte olabilir.
Kapasitör bankası, yerel olarak reaktif güç sağlamak için yüke yakın bir yere kurulur. Çok sayıda küçük ekipmanın telafi edildiği bir sistemde, reaktif güç talebi yüke bağlı olarak dalgalanabilir.
Düşük yük koşullarında, kapasitör bankası voltajı yükselebilir ve bu nedenle aşırı telafi önlenmelidir. Bu, istenmeyen sigorta çalışmasına ve kapasitör ünitelerinin arızalanmasına neden olabilir. Bu nedenle, transformatörün düşük voltajlı tarafında anahtarlanmış bir kapasitör bankası iyi bir seçim olabilir.
Sistemdeki harmonikler, kapasitörün ve güç transformatörünün reaktansının seri olup olmadığını ve rezonans yaratıp yaratmadığını belirlemek için kontrol edilmelidir. Tipik bir şema Şekil 7'de gösterilmiştir.
Bu tip kurulum, düşük voltajlı bir kapasitör bankası ile aynı türde reaktif güç kompanzasyonu sağlar. Reaktif güç gereksinimine bağlı olarak açılıp kapatıldığında kurulum aşırı voltajdan korunabilir. Yüksek voltajlı kapasitör kurulumunun başlıca avantajlarından biri, düşürücü trafodaki kayıpların azaltılmasıdır.
Yüksek voltajlı bir kapasitör şemasının maliyeti daha yüksek olacaktır. Düşük voltajlı kapasitör şemasında olduğu gibi, aşırı kompanzasyon ve rezonans sorunları olasılığı kontrol edilmelidir.
Tipik bir şema Şekil 8'de gösterilmiştir. Bazen güç faktörünü bireysel yük konumunda düzeltmek mümkün olabilir. Göreceli avantajlar ve dezavantajlar Tablo 2'de sunulmuştur.
Tablo 2 – YG tarafında ve yük konumunda güç faktörü düzeltmesi
Trafo Primer Tarafında | Yük Konumundaki Kapasitör |
Bir kapasitör bankasına ihtiyacınız var. | Üç kapasitör bankasına ihtiyacınız var. |
Tek bir fiziksel konum. | Üç fiziksel konum. |
Dış mekanlarda raf tipi veya iç mekanlarda metal kasalı. | Metal muhafazalı iç mekan veya direğe monteli. |
Bakımı kolaydır. | Birden fazla konum daha fazla bakım gerektirir. |
Ayarlı filtre olarak tasarlanabilir. | Transformatör ile filtreleme. |
Kontrollü rezonans noktası. | Çoklu rezonans noktaları. |
Filtre konumundan itibaren kararlı sistem empedansı. | Sistem empedansı, empedans modunda rezonans noktalarını görür. |
Tek lokasyonda olması nedeniyle maliyeti nispeten düşüktür. | Birden fazla lokasyonda bulunması nedeniyle maliyeti yüksektir. |
Yük değişimlerine bağlı olarak geçiş yapılamayabilir. | Yük değişiklikleri ele alınabilir. |
Kondansatör anahtarlamasını idare etmek için bir adet devre kesiciye ihtiyaç vardır. | Kondansatör anahtarlama işlemini yapabilmek için devre anahtarlarına ihtiyaç vardır. |
Dağıtım sistemlerinde aşırı yüklenen tesisleri kalıcı değişiklikler yapılana kadar rahatlatmak için şönt kapasitörleri uygulanması gerektiğinde, taşınabilir kapasitör bankaları kullanılabilir. Bu bankalar üç fazlı ve tek fazlı ünitelerde mevcuttur.
Bir kamyona monte edilmiş tipik bir mobil kapasitör bankası Şekil 9'da gösterilmiştir.
Mobil kapasitör bankaları benzersizdir ve özellikle müşterinin gereksinimlerini karşılamak için tasarlanmıştır. Mobil kapasitör bankaları genellikle müşterinin iletim veya dağıtım sisteminin herhangi bir yerine yerleştirilmek üzere tasarlandığından, bankalar tamamen kendi kendine yetecek şekilde tasarlanmıştır.
Buna bir koruma ve kontrol sistemi, SCADA, otomatik ve uzaktan anahtarlama, koruyucu çit, kritik yedek bileşenler, depolama sırasında yerel güç için manuel transfer anahtarı, servis kontrolü ve DC pil sistemi dahil olabilir.
Müşteri gereksinimlerine bağlı olarak, mobil kapasitör bankaları tek veya çok römorklu bir platformda tasarlanabilir.
Kaynaklar:
Comments