بانک خازنی
اتصال خازن به شبکه:
خازنهای اصلاح ضریب توان باید در شبکه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینکار در شبکه های تکفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبکه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند .
این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند که بتوانند دایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبکه را تحمل کنند در محاسبه خازن از انواعی استفاده می شود که ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبکه باشد .
▪ مزایای استفاده از خازن:
خازنهای مورد استفاده در شبکه های برق دارای اثرات مختلفی هستند که از جمله میتوان به این موارد اشاره کرد:
ـ کاهش مولفه پس فاز جریان مدار
ـ تنظیم ولتاژ و ثابت نگهداشتن آن به منظور جلوگیری از وارد آمدن خسارت به دستگاهها
ـ کاهش تلفات سیستم به دلیل کاهش جریان (R*I²)
ـ کاهش توان راکتیو در سیستم به دلیل کاهش جریان
ـ بهبود ضریب توان شبکه
ـ به تعویق انداختن و یا به طور کلی حذف کردن هزینه های لازم برای ایجاد تغییرات در سیستم
ـ افزایش درآمد ناشی از افزایش ولتاژ و جبران بار راکتیو
انواع خازنهای قدرت:
1) خازن روغنی: که برای استفاده در MV مناسب است. از ایرادات این خازن می توان به سنگینی، نشت روغن و تلفات بیشتر (3 تا 4 درصد ظرفیت خازن) اشاره نمود.
2) خازن گازی: که می توان از آن در LV و MV استفاده کرد ولی قیمت بالائی دارد.
3) خازن خشک یا سیلندری: که دارای مزیتهای زیر می باشد:
a. طول عمر زیاد
b. حجم کم
c. تلفات کم
d. سیستم خود ترمیمی
e. غیر قابل انفجار و اشتعال
f. سازگار با محیط زیست.
4) خازن موتوری و روشنائی: از جمله مزایای این خازنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
a. افزایش گشتاور کاری در موتورها
b. بهبود ضریب توان لامپهای تخلیه گازی و کاهش جریان الکتریکی
نکات:
- خازنها دارای مقاومت تخلیه هستند که بصورت موازی با آن بسته می شوند.
- ظرفیتهای متعارف موجد عبارتند از: 7.5، 15، 30و ... KVAR و نیز 12.5، 25، 50 و ... KVAR
تعیین ضریب توان ( (cosφ
روشهای تعیین میزان ضریب توان عبارتند از:
الف) توسط دستگاه ضریب توانسنج: در این حالت ضریب توان مستقیماً قابل خواندن است.
ب ) با استفاده از مقدار مصرف ماهانه: ضریب توان در این روش با تقسیم توان راکتیو مصرفی به توان اکتیو مصرف شده در یک دوره کنتور خوانی، قابل محاسبه است.
ج) به کمک سنجش تعداد دور کنتورهای اکتیو و راکتیو: در این روش تعداد دور کنتورها در یک زمان معین، شمارش شده و سپس با داشتن عدد ثابت کنتورها ( تعداد دور به ازای یک کیلووات ساعت یا یک کیلو وار ساعت) ضریب توان متوسط محاسبه میشود.
برای دقت در اندازه گیری، آزمایش چندبار، تکرار و در نهایت حد وسط، محاسبه و ملاک عمل قرار میگیرد.
محاسبه توان خازن:
پس از مشخص شدن مقدار ضریب توان موجود، محاسبه خازن برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب توان، انجام میشود. معمولاً این جبرانسازی برای ضریب قدرت بین 0.85 تا 0.95 انجام میشود. از جبرانسازی ضریب قدرت بیش از 0.95 باید اجتناب شود. زیرا در این شرایط علاوه بر نیاز به میزان قابل ملاحظه ای از خازن برای تامین قدرت راکتیو، هادیها به دلیل عبور جریان زیاد راکتیو تحت تنش قرار گرفته و نیز ممکن است در شبکه مصرف کننده افزایش ولتاژ نامطلوبی ایجاد شود.
روشهای متداول برای محاسبه توان خازن مورد نیاز به این شرح است:
الف) روش ضریب قدرت تصحیح شده:
در این روش با استفاده از جدول و به کمک فرمول (توان خازن مورد نیاز=fXpXФC)، محاسبه میشود. مقدار( Cos(φ1 ضریب قدرت فعلی سیستم است که قبلاً روش محاسبه آن ذکر شد و (Cos(φ2ضریب قدرت مورد انتظار است.
ـ : ФC توان خازن مورد نیاز [KVAR]
ـ P: توان اکتیو مصرف کننده [KW]
ـ f: ضریب تبدیل (که از جدول به دست میآید)
ب) روش دوم محاسبه:
(Q=Px(tgφ1-tgφ2
در این فرمول، 1φ ضریب فعلی و 2φ ضریب است که میخواهیم به آن برسیم، همینطور P توان اکتیو میباشد.
ج ) روش استفاده از نمودار:
در این روش به کمک نمودار و با معلوم بودن توان اکتیو مصرف کننده و ضریب توان مورد انتظار، مقدار توان خازن مورد نیاز مشخص می شود.
روشهای جبرانسازی:
1- انفرادی:
در این روش، خازن موازی با load قرار می گیرد. از این روش عمدتا برای جبرانسازی توان رآکتیو بی باری ترانسفورماتور، موتورهای دائم کار و موتورهای کم بار و یا با کابل طولانی استفاده می شود.
از مزایای آن می توان به پاک شدن شبکه داخلی از توان رآکتیو و مخارج کمتر اشاره کرد.
در عین حال معایب زیر نیز وجود دارند:
- جبران سازی در تمام کارخانه پخش می شود.
- نصب پیچیده تری دارد.
- نظر به عدم توجه به ضریب همزمانی خازن بیشتری مورد نیاز است.
2- گروهی:
برای دستگاههایی استفاده می شوند که بصورت گروهی (مصارف سلفی سنگین درصورت بکار گرفته شدن همزمان) نصب می شوند. در این روش بجای استفاده از خازنهای مختلف کوچک، از یک خازن بزرگ استفاده می شود.
این نوع جبران سازی، مشابه انفرادی، ولی اقتصادی تر می باشد. ولی تنها برای مصرف کننده های گروهی قابل استفاده می باشند.
3- جبران سازی مرکزی:
در این روش، خازنها در ورودی برق اصلی قرار داده می شوند و تمام توان رآکتیو را پوشش می دهند. با این کار،کل توان خازن به پله های متعددی تقسیم شده و بوسیله یک رگولاتور و چند کنتاکتور، متناسب با توان مورد نیاز، خازنها وارد مدار می شوند.
از جمله مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کل سیستم قابل دید و کنترل می باشد.
- از خازنها به نحو درستی استفاده می شود.
- بدلیل توجه به ضریب همزمانی، از خازنهای کمتری استفاده می شود.
- هارمونیک شبکه، با افزودن رآکتور به خازنها، کنترل می شود.
از معایب آن نیز قیمت بالاتر (بدلیل استفاده از رگولاتور) و نیز کم نشدن بار داخلی شبکه می باشد.
4- مختلط:
در برخی موارد بهتر است بنا به دلایل اقتصادی، از هر سه روش فوق استفاده گردد.
رگولاتور تصحیح ضریب قدرت:
از آنجا که هدف از نصب خازن، حذف بار راکتیو متغیر مصرف کننده در هر شرایط است، برای کنترل آن از رگولاتور تصحیح ضریب قدرت استفاده می شود.
رگولاتور، ترتیب به مدار آمدن و یا از مدار خارج شدن خازنها در یک بانک خازنی را تعیین کرده و متناسب با بار راکتیو مورد نیاز، فرمان قطع و وصل به کنتاکتور ها صادر می کند. از جمله نکات قابل توجه در رگولاتور ها تنظیم مربوط به نسبت (C/K) است.
مقدار (C/K) عبارت است از نسبت تبدیل توان اولین پله خازن © به نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان (K) متصل به رگولاتور.
لذا پس از مشخص شدن توان راکتیو مورد نیاز باید آن را به نسبت مصارفی که در هر لحظه وارد مدار میشود پله بندی و رگولاتور مناسب با این مجموعه را انتخاب کرد .
نحوه پله بندی خازنها در مشخصات فنی رگولاتور ها ذکر میشود و بطور عمومی به یکی از سه روش زیر و متناسب با رفتار بار راکتیو مصرف کننده انتخاب میشود:
ـ (۱) ۱:۱:۱ …
ـ (2) ۱:۲:۲ …
ـ (۳) ۱:۲:۴:۸ …
از مشخصه های مهم دیگر رگولاتور ها مراحل عملکرد آنهاست. بعنوان نمونه در رگولاتور نوع ۵/۳ تعداد سه عدد خازن در پنج حالت مختلف میتوانند در مدار گیرند. بنابراین برای مقدار معینی از توان راکتیو خازنی، انتخابهای متنوعی می تواند صورت گیرد که میزان بار راکتیو که در هر مرحله وارد مدارد میشود و نیز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحی بانکهای خازنی خواهد بود.
با سلام خدمت دوستان عزیز