Kompanzasyon Uygulaması

03 Kasım 2021, Çarşamba 2630

Kompanzasyon nedir?

Elektrik sistemlerinde elektrik motoru, bobin vb. mıknatıslanma etkisi ile faz akımının geri kaymasından dolayı şebeke üzerinde yaratılan indüktif reaktif gücü dengeleme ve geri kaymış faz akımını olması gereken konuma getirme işlemine Kompanzasyon denir.

Kompanzasyon neden gereklidir?

Elektrik enerjisinin santralden en küçük alıcıya kadar dağıtımı sırasında en az kayıpla taşınması gerekmektedir. Şebekeye bağlı alıcı eğer bir motor, trafo veya bir floresan lamba ise, bunlar manyetik alanların temini için şebekeden indüktif reaktif güç çekerler. İş yapmayan ve sadece motorda manyetik alan oluşturmaya yarayan indüktif reaktif güç iletim hatlarında, trafolarda, şalterlerde ve kablolarda gereksiz yere kayıplara neden olmaktadır. Bu kayıplar kompanzasyon yapılarak yok edildiğinde elektrik santralleri daha az yüklenir, trafolardan, şalterlerden ve kablolardan çekilen güç azalır; dolayısıyla daha küçük güçte trafo ve şalter, daha küçük kesitte kablo kullanarak maliyet büyük ölçüde düşürülebilir. Enerji dağıtım şebekelerinde gereksiz yere taşınan reaktif enerjinin, taşınan aktif enerjinin %75’ine ulaşabildiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak reaktif enerjinin santral yerine, motora en yakın bölgede kompanzasyon sistemler tarafından temin edilmesi ile birlikte bütün tesisler gereksiz reaktif enerji taşıma yükünden kurtulacaktır.

Kompanzasyon ile nelerin önüne geçmiş oluruz?

Şebeke güç kayıplarının
Üretim ve dağıtım tesislerinin kapasitesini koruma
Enerji taşıma kapasitesinin düşmesini engeller
Enerji iletim ve dağıtımda kullanılan ürünlerin daha büyük değerlerde kullanılmasının önüne geçmiş oluruz.
Kullanılan ürünlerde daha az maliyeti sağlamış oluruz.

Kompanzasyon Yapılmasına İlişkin alınan karar;

Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu'ndan kurul kararı olarak en son alınan kararla, (Karar No: 284/2 Karar Tarihi: 8/1(2004) kompanzasyon zorunlu tutulmuştur. (Bu kurul kararı 15/01/2004 tarih ve 25347 sayılı Resmi Gazete 'de yayımlanarak yürürlüğe girmiştir.) Belirtilmiş şartlara tabi olan işletmeler kompanzasyon kurmak ve işletmek zorunluluğundadır. 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.

Reaktif Ceza

Yukarıda bahsettiğimiz reaktif enerji yükler tarafından tüketilmez. Sürekli olarak çekilip üretim yapan tesise geri gönderilir. Bu döngü sırasında enerji fiziksel iletim hatları üzerinden taşındığı için hatların yüklenmesine neden olur. Bu nedenle reaktif enerji, tüketicinin kullandığı aktif enerjiye göre belli bir oranın üzerine çıkarsa milli kaynaklarımızın tüketilmesine neden olduğundan bu tüketiciye Reaktif ceza olarak yansıtılır.

Kompanzasyon Kontaktörü

Kompanzasyon sistemlerinde kullanılan kondansatörler, ilk devreye alınma anında yüksek frekanslı aşırı akımların çekilmesine sebep olur. Aşırı akım, sisteme bağlı diğer ekipmanların taşıyabileceği akımın üzerinde olduğu için, bu cihazların kullanım ömürlerinin kısalmasına veya arızalanmasına sebep olur. Bu akımları sınırlamak için kondansatörün bağlı olduğu 3 faza da deşarj direnci ilave edilmelidir. Kompanzasyon kontaktörleri bu amaca uygun şekilde dizayn edilirler. Bu kontaktörler devreye bağlı diğer ekipmanların ömürlerinin kısalmasını veya arızalanmasının önüne geçmiş olur.

Kompanzasyon Panosunda Kullanılan Elemanlar

Kondansatör
Şalterler
Kontaktör
Reaktif Güç Kontrol Rölesi
Şönt Reaktörü
Sigorta
Akım Trafosu
Baralar
İletkenler

Kondansatör

Elektrik enerjisini depolayan kondansatör, kompanzasyon işleminde reaktif gücün karşılanmasında, depolanmasında ve kapasitif reaktans sağlanması maksadıyla kondansatörler kullanılmaktadır.

Şalterler

Şalterler panoda elektrik enerjisinin ya da akımının açılmasında ve kesilmesinde kullanılan cihazlardır. Farklı tiplerde şalterler olsa da kompanzasyon panosunda Termik Manyetik Şalterler kullanılır. Kompanzasyon panosunda tercih edilen Termik manyetik şalter işletme gücüne uygun olarak seçilmelidir.

Kontaktör

Devre açıp kapama işlemini elektromanyetik olarak yapan devre elemanıdır. Kompanzasyon panosu içerisinde kondansatörleri veya kondansatör gruplarını devreye alma ve çıkarma işlemini gerçekleştiren pano elemanıdır. Kontaktör akımları kondansatör veya kondansatör grupları akımlarının en az 1,25 katı olmalıdır.

Reaktif Güç Kontrol Rölesi

Reaktif güç kontrol rölesi mikroişlemci bir tabana sahip olup temelde ölçme, karşılaştırma ve değerlendirme, anahtarlama üniteleri olmak üzere 3 üniteden meydana gelmektedir. Kontrol rölesi, kompanzasyon işlemini yerine getirmek için şebekenin akım ve geriliminden örnek alır. Alınan bu akım ve gerilim örneklerine harmonik analizi yaparak temel bileşen üzerinden sistemin aktif, reaktif, görünür güçlerini ve güç faktörünü hesaplar.

Şönt Reaktörü

Şönt Reaktörleri, endüktif yük oluşturan cihazlardır. Kapasitif reaktif enerjinin yüksek olduğu sistemlerde dengeleme (kompanze) yapmak amacı ile kullanılır. Kapasitif yükün yoğun olmadığı yerlerde sadece kondansatör kullanarak kompanzasyon yapmak mümkündür. Ancak elektronik ürünlerinin artması ile kapasitif yük kullanımı artacaktır. Bundan dolayı doğru bir kompanzasyon yapmak için sadece kondansatör kullanımı yetersiz kalmaktadır. Oluşan kapasitif reaktif yükü dengelemek için sistemlerde Şönt reaktörleri kullanılmalıdır.

Sigortalar

Kondansatörlerin korunması, kompanzasyon pano besleme girişinde ve reaktif röle kumandası için kullanılır. Anahtarlı otomatik sigorta veya NH bıçaklı sigortalar kullanılabilir. Anahtarlı otomatik sigorta kullanılacak ise 3 fazlı tip yerine 3 tane ayrı ayrı 1 fazlı sigorta tercih edilmelidir. Bunun sebebi 3 fazlı kondansatörün tamamen devre dışı kalmasını önlemek, hangi kondansatör arızalı ise onun sigortası atarak diğer 2 kondansatörün görevini yapmasına devam etmesini sağlamaktır. NH sigortalar da yüksek kesme kapasitesi özellikleri ile daha hızlı aşırı akım koruması yaparlar.

Akım Trafosu

Akım trafoları panoda bulunan ölçü aletlerinin akım değerlerini doğru bir şekilde ölçmesi için kullanılır. Büyük akımlar daha küçük akımlara dönüştürülür ve ölçü aletlerine girilir. Ana dağıtım panosu ve kompanzasyon panosu birlikte olan panolarda akım trafoları, ana dağıtım panosunda bulunur. Tesis akımına uygun standart değerde akım trafoları seçilmelidir. Akım trafoları üç faz ampermetreleri için veya kullanılacaksa multimetre beslemeleri için kullanılır. Reaktif güç rölesi içinde de bir adet akım trafosu kullanılır.

Baralar

Aynı frekans ve gerilimde ki elektrik enerjisini toplayan ve dağıtan, üretilen enerjinin şalt sahasında bulunan cihazlara iletilmesini sağlayan, pano içerisinde ki teçhizat ve malzemeler arasında irtibat ve kontrolün sağlanmasını temin eden iletken maddelerdir. Bakır baralar pano içerisinde toprak ve nötr iletkeni olarak da kullanılır. Bazı panoların içinde L1 – L2 – L3 (R-S-T) fazlarının bağlandığı bakır baralar sırasıyla sarı, yeşil ve kırmızı (bazı yerlerde mor) renklerde görülebilir. Baralar saf elektrolitik bakırdan imal edilmiş olmalıdırlar. Yasal teknik şartnamesine göre 100 A (amper) üzeri akımlar için bakır bara kullanımı zorunludur.

İletkenler

Kompanzasyon panosu içinde ki otomat, kontaktör, kondansatör, Şönt reaktörü/reaktörleri ve endüktif yük sürücü gibi tüm teçhizatlar arasında ki bağlantının kurulabilmesi için ‘NYA’ veya ‘NYAF’ niteliğinde olan bakır kablolardır. Ölçü aletleri ve reaktif güç rölesi için çok telli (1,5- 2,5- 4- 6- 10- 16 mm²) kablolar kullanılır. Kondansatörler için en az 2,5 mm² kesitinde H07V-K (NYAF) kablolar ve kondansatör gücü arttıkça kalın kesitli kablolar kullanılmalıdır.

Kompanzasyon Hesabı

Yöntem

Örnek:

Bir tesisin aktif gücü 50 kW, cosq = 0,65'dan 0,90'a yükseltilerek 5 kademeli kompanzasyon yapılmak istenmektedir. Bunun için gerekli olan kondansatör gücünü bulunuz.

Çözüm:

cosq1 = 0,65 ise, buradan q1 = cos değeri 49,45

tanq1 değeri = tan49,45 = 1,17 bulunur.

cosq2 = 0,90 ise, buradan q2 = cos değeri 25,84

tanq2 değeri = tan25,84 = 0,48 bulunur.

Qc = P * (tanq1 - tanq2)

Qc = 50 * (1,17 - 0,48)

Qc = 50 * 0,69 = 34,5 kVAr (uygun görülen güç 35,5 kVAr)

kademe = 0,5 kVAr
kademe = 5 kVAr
kademe = 10 kVAr
kademe = 10 kVAr
kademe = 10 kVAr

Örnek:

Trafo gücü 1000kVA, cosq = 0.7, istenilen cosq = 0.95. 12 kademeli kompanzasyon istenmektedir. Proje aşamasında ki tesisin kompanzasyon sistemi için gerekli olan toplam kondansatör gücünü bulunuz.

Çözüm:

Talep Gücü = Trafo gücü * İstenilen cosq

Talep Gücü = 1000 * 0,95

Talep Gücü = 950 kW

k faktörü kat sayısı = 0,69 (Aşağıda ki tablodan alınmıştır.)

Qc = Talep Gücü (P) * k faktörü katsayısı

Qc = 950 * 0,69

QC ≌ 660 kVAr

kademe = 20 kVAr
kademe = 20 kVAr
kademe = 40 kVAr
kademe = 40 kVAr
kademe = 40 kVAr
kademe = 40 kVAr
kademe = 40 kVAr
kademe = 80 kVAr
kademe = 80 kVAr
kademe = 80 kVAr
kademe = 80 kVAr
kademe = 80 kVAr

2. Yöntem

Örnek:

1250 kVA trafo gücüne sahip bir tesis için hesaplama yapınız.

Çözüm:

kVA değerinden kW değerine dönmek için 0,8 ile çarpılır.

1250 * 0,8 = 1000 kW gücümüz.

1000 * 0,7 = 700 kVAr kondansatör kullanılmalıdır.

P = √3 * U * I * 0,8

1000 * 1000 = 1,73 * 380 * I * 0,8

1000000 = 525,92 * I

I = 1000000 / 525,92

I = 1901,42 A 2000 A kullanılması gerekn ana şalter

2000/5 ise kullanılması gereken akım trafosudur.

Çevirme Oranı

2000/5 (2000A geçerken akım trafosundan 5A akım okunur)

1500/5 (1500A geçerken akım trafosundan 4A akım okunur)

1000/5 (1000A geçerken akım trafosundan 3A akım okunur)

80/5 (80A geçerken akım trafosundan 0,2A akım okunur)

Akım trafoları için %1 hassasiyet değerinden dolayı 0,2A kadar inilmesi gerekmektedir.

5A değeri 2000A de alıyorsak

0,2A değeri I

0,2 * 2000 = 5 * I

I = 80A

40A * 0,7 = 28 kVAr (en düşük yüklü kompanze edebilmek için gerekli kademe değeri)

28 kVAr için bir alt değer 25 kVAr dan başlanabilir.

Kademe = 25 kVAr
Kademe = 25 kVAr
Kademe = 25 kVAr
Kademe = 25 kVAr
Kademe = 50 kVAr
Kademe = 50 kVAr
Kademe = 50 kVAr
Kademe = 50 kVAr
Kademe = 100 kVAr
Kademe = 100 kVAr
Kademe = 100 kVAr
Kademe = 100 kVAr

KAYNAKLAR

Kontaktör Seçimi

Makine Emniyeti Acil Durdurma Fonksiyonu Tasarım ilkeleri