Kompanzasyonun Önemi
Dünyadaki bütün ülkelerde enerji kaynaklarını verimli şekilde kullanmanın yolları aranmaktadır.
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 çeker.
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. Bunun 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.
Kompanzasyon Sistemlerinde Düşük Güç Kat Sayısının Sakıncaları
Bilindiği gibi alternatif akım, aktif ve reaktif bileşenlerden meydana gelmektedir.
Aktif bileşen motorlarda mekanik gücü, ısıtıcılarda sıcaklığı, lambalarda ise aydınlatma gücünü meydana getirir. Reaktif bileşen ise bobinli (manyetik) alıcılarda manyetik akının meydana gelmesi için harcanır.
Aktif akımın meydana getirdiği güce aktif (watt) güç, reaktif akımın meydana getirdiği güce reaktif (kör) güç ve bu güçlerin bileşkesine (vektöriyel toplamına) ise görünür (zahiri) güç denir.
Şekil 1.2’deki güç vektöründe;
Aktif güç: P = U. I. cosφ (W)
Reaktif güç: Q = U. I. sinφ (VAR)
Görünür güç: S = U. I. (VA)
Elde edilir. (Formüller bir faz içindir.)
Güçler arasındaki ilişkiyi formül ile açıklarsak;
S=√(P2+Q2 ) şeklinde olur.
Güç vektöründeki aktif güç (P) ile görünür güç (S) arasındaki açının cosinüsüne güç kat sayısı (cosφ) denir. Reaktif güç (Q) ne kadar büyük olursa cosφ küçük, dolayısıyla görünür güç (S) de büyük olur. Bu da şebekeden daha fazla güç çekmek yani akım çekmek demektir.
İşte reaktif gücün azaltılıp güç kat sayısı (cosφ)’nın yükseltilmesi işlemine kompanzasyon (güç kat sayısını düzeltme) denir.
Reaktif gücün de iki etkeni vardır.
Bunlar manyetik alanın oluşumu için bobinlerin harcadığı endüktif reaktif güç (QL) ve kapasitif reaktif güç (QC)’tür. Reaktif gücün bu bileşenleri vektöriyel olarak birbirinin tam tersi yöndedir.
Toplam reaktif güç; Q =
(QL) – (QC) veya Q = (QC) – (QL) şeklinde hesaplanır.
(QC)’nin (QL)’den büyük olması ise cosφ’nin endüktif özellikte olması demektir.
Güç kat sayısını düzeltmek için devredeki yük endüktif reaktif güç ise zıttı olan kapasitif reaktif yük eklenir. Yani devreye kondansatörler bağlanır.
Güç kat sayısını düzeltmek için devredeki yük kapasitif reaktif güç ise zıttı olan endüktif reaktif yük eklenir. Yani devreye şönt reaktör bağlanır.
Kompanzasyon yapılmış (kondansatör bağlanmış) devrenin güç vektör diyagramı şu şekilde çizilir (Şekil 1.3)
Vektör diyagramında görüldüğü gibi kondansatör bağlanmadan önceki cosφ1 değeri daha küçük ve görünür güç (S1) daha büyüktür. Kondansatör eklendiğinde ise cosφ2 büyüyerek görünür güç (S2) azalmıştır. Bu da şebekeden daha az güç ve akım çekmek demektir. Aynı zamanda elektrik enerjisi ücretinden de kâr demektir.
Kompanzasyonun Yararları
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.
Üretici Yönünden Kompanzasyonun 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.
Tüketici Yönünden Kompanzasyonun 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.
Özet
Konunun daha anlaşılabilir hale gelmesi için konuyu özetlersek. Elektrik sistemlerinde tüketilen enerji dağıtım trafolarından aktarılmaktadır. Aktarılan enerjinin ücreti P=Aktif Güç cinsinden ödenmektedir. Özellikle endüstriyel tesislerde kullanılan cihazlardan kaynaklı reaktif enerji tüketiminde olmaktadır. Bu tüketim kullanılan cihazların cinsine göre endüktif reaktif ya da kapasitif reaktif olabilmektedir. Reaktif güçlerin yönetmeliklerde belirtilen sınır değerleri aşması halinde dağıtım şirketinin trafosunu gereğinden fazla yüklenmesinden dolayı cezai işlem uygulanmaktadır. Bu olaya meydan vermemek için Reaktif gücün cinsine göre Kompanzasyon sistemine şönt reaktör yâda kondansatör bağlanarak sınır değerlerin içinde kalması sağlanmaktadır. Bu sebepten dolayı kompanzasyon sistemi kurulması kaçınılmazdır.
