چکیده :
در صنعت ، از بانکهای خازنی به منظور کاهش بارهای راکتیو استفاده می شود ، نحوه آرایش پله های بانک خازنی و انتخاب ظرفیت پله اول همواره دغدغه تابلو سازها می باشد درمقاله پیش رو سعی شده است نکات اصلی و مهم در این خصوص به اشتراک گذاشته شود تا بهترین و کاربردی ترین روش انتخاب گردد .
مقدمه
در شبکه های توزیع با پس افت جریان از ولتاژ و مصرف بار راکتیو مواجه هستیم،لذا در تمامی مواقع بارگیری بخشی از انرژی مصرفی به صورت بار راکتیو از چرخه مصرف خارج می شود.این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود و در عین حال برای شبکه زیان های بسیاری را در بردارد ، اضافه شدن جریان منبع و در نتیجه نیاز به منابع با توان های بیشتر، با افزایش جریان عبوری، نیاز به سیم و کابل با سطح مقطع بالاتر داریم که موجب افزایش هزینه ها می شود ،اتلاف انرژی در سیم ها و کابل ها باعث افزایش دمای آنها شده و عمر مفیدشان را کاهش میدهد.توان راکتیو موجب افزایش یافتن جریان جاری بین منبع تغذیه و مصرف کنندگان می شود. بدین ترتیب توان ظاهری افزایش و ضریب توان کاهش خواهد یافت.
1- اصلاح ضریب توان : بدین معناست که توان راکتیو مورد نیاز به جای آنکه از منابع برق تامین شود در محل بار تولید گردد در این حالت جریان تغذیه کمترین مقدار را دارد و قادر است توان واقعی را با ولتاژ ثابت تری تغذیه کند و جریان و ولتاژ هم فاز شده و ضریب توان به یک نزدیک باشد .
2- تنظیم ولتاژ : تغییرات توان راکتیو منجر به تغییرات ولتاژ می شود جبران سازها با تولید توان راکتیو موجب تثبیت نسبی ولتاژ در برابر بارهای متغیر می گردد
جبران سازی با خازن یا میکرو خازن :
جهت جبران سازی بار راکتیو و بهبود توان در سیستم از بانک خازنی استفاده می گردد که بصورت موازی با سایر بارها نصب می شود . معمولا در صنعت برای کاهش بارهای راکتیو از بانک خازنی متمرکز (مرکزی) ، در ابتدای ورودی برق یا نزدیک ترانس های توزیع استفاده می شود . نصب و راه اندازی تابلوهای بانک خازنی از یک سو و نحوه نظارت بر عملکرد صحیح آن و نحوه بازدید های دوره ای از تجهیزات نصب شده از سوی دیگر از اهمیت بسزایی در کاهش تلفات انرژی و افزایش ظرفیت ترانس ها و کابل ها خواهد داشت لذا می توان ادعا نمود بعد از ترانس ها ، تابلو های بانک خازنی از اهمیت ویژه ای برخوردارند .
بانکهای خازنی مرکزی
کل جبران سازی در ابتدای ورودی برق مجموعه و بصورت متمرکز نصب و راه اندازی می شود در این روش کلیۀ بارهای راکتیو در یک محل اصلاح می شود و متناسب با بارهای راکتیو و ضریب توان بصورت پله ای خازنها وارد مدار شده و یا از مدار خارج می شوند . این روش معمولا در اکثر کشورها مرسوم بوده و آسانترین راه برای خازن گذاری محسوب می شود .
کاربرد :
اصلاح ضریب توان اول خط
مزایا :
1- کل سیستم قابل کنترل می باشد و نصب آن آسان می باشد
2- استفاده بهینه از توان خازنهای نصب شده
3- کاهش تعداد خازنها بعلت عدم وجود ضریب همزمانی
معایب :
این روش بعلت سهولت نصب طرفدار زیادی دارد ولی معایب بسیار برای شبکه دارد
اول اینکه می بایستی از همان کابلی که توان اکتیو جابجا می شود و به مصرف کنندگان می رسد ، توان راکتیو نیزجابجا شود در نتیجه سایز کابلهای انتقال انرژی افزایش یافته و موجب افزایش هزینه ها می شود . ضمن آنکه در هنگام استارت اولیه موتورها ، رگلاتور بانک خازنی توانائی وارد کردن پله های مناسب با بار راه اندازی را ندارند پس عملاً می توان گفت کلیه استارت های اولیه موتورها بدون حضور خازن صورت می پذیرد
بطور مختصر می توان گفت :
1- عدم جبران سازی داخل شبکه و تحمیل تلفات کابلی به شبکه توزیع
2- مخارج اضافی برای طراحی و ساخت بانک خازنی اتوماتیک در سیستم
3- عدم اصلاح ولتاژ انتهای خط
4- عدم اصلاح ولتاژ و ضریب توان موتورها هنگام استارت اولیه
5- عدم کاهش جریان عبوری از کابلها و کلیدها و کنتاکتورها به هنگام استارت اولیه موتورها و شرایط عادی
با این حال بعلت فراگیر بودن استفاده از این نوع بانک های خازن ، نحوه انتخاب پله های خازنی و انتخاب پله اول برای آرایش خازنها ضرورت خواهد داشت
تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها
در صورت دستیابی به اطلاعات مصرف بار اکتیو و راکتیو مجموعه یا منحنی تغییرات ضریب توان ، می توان با استفاده از شیب منحنی ظرفیت اولین پله و ضرایب پله های بعدی را بدست آورد در غیر اینصورت طبق دستورالعمل ها و توصیه نامه ها ، به دو صورت می توان عمل نمود
الف) در صورت نیاز به دقت بالا با تغییرات سریع که معمولاً در بارهای کوچک با تغییرات بار زیاد صورت می گیرد پله اول را با 5% ظرفیت کل تابلو خازنی می توان شروع نمود .
ب) در صورت عدم نیاز به تنظم دقیق (دقت متوسط) یا تغییرات بزرگ بار که معمولاً در توان های بالا با الکتروموتورهای سنگین اتفاق می افتد پله اول با 10% ظرفیت کل انتخاب می شود .
پله های بعدی با در نظر گرفتن 5 یا 10 درصد کل بانک خازنی ، حداقل می تواند برابر پله ماقبل خود و حداکثر برابر مجموع پله های قبل بعلاوه پله اول باشد. لازم به ذکر است که بهتر است در ساخت بانکهای فشار ضعیف از پله هایی با ظرفیت بیش از 100 کیلووار استفاده نشود.
آرایش پله ها
البته این شیوه برای پیدا کردن ظرفیت اولین پله میکرو خازنها همانند خازنهای معمول در بازار برای بانکهای خازنی با توان کم مناسب می باشد ولی برای بانکهای خازنی با توان بالا عملا ناکارآمد خواهد بود به عنوان مثال : برای تعیین ظرفیت اولین پله از بانک خازنی با ظرفیت کل 900 کیلو وار با احتساب 5 درصد ، پله اول با ظرفیت 45 کیلو وار خواهد بود و با احتساب 10 درصد ، پله اول به 90 کیلوار خواهد رسید با عنایت به نوع آرایش بانک خازنی این ارقام نامتعارف می باشد لذا بهترین روش برای انتخاب پله اول ، مشخص شدن آرایش پله های خازنی است با مشخص شدن پله های خازنی و با عنایت به ضرایب مطرح شده در زیر ، بهترین گزینه برای انتخاب پله اول ، استفاده از ضرایب آرایش پله ها خواهد بود . با عنایت به این نکته که (( در انتخاب خازن ها باید توجه شود که حتی المقدور از خازن های کوچکتر استفاده شود. مقدار خازن 12.5 کیلووار مقدار بهینه ای است )) می توان پله های خازنی را بر این اساس طراحی نمود . به عنوان مثال :
در صورت انتخاب روش 1.1.1.1 بهترین گزینه انتخاب خازنهای 12.5 کیلو واری است
در صورت انتخاب روش 1.2.4.4 نیز با احتساب خازن 12.5 به عنوان پله اول ، ترتیب پله ها به اینگونه خواهد بود . 50 / 50 / 25 / 12.5
در صورت انتخاب آرایش 1.2.4.8 ترتیب پله ها به شکل 100 / 50 / 25 / 12.5 خواهد بود .
با عنایت به مطالب ارائه شده و معایب و مزایای هر کدام از آرایش های پله های بانک خازنی به نظر می رسد بهترین روش و متداول ترین روش انتخاب پله های خازنی ، آرایش 1.2.4.4 می باشد .