Güç Faktörü Düzeltme: Kondansatör Bankası Boyutlandırma, Harmonikler ve Koruma

Alçak gerilimli bir güç faktörü düzeltme kondansatör bankasını, boyutlandırmak için, ölçülen güç faktöründen hedef güç faktörüne geçmek için gereken reaktif gücü hesaplayın, ardından bu sonucu minimum yük, harmonik spektrum, anahtarlama görevi, mevcut kısa devre akımı ve pano sıcaklık sınırlarına göre doğrulayın. Hesaplama, teorik bir kvar gereksinimi üretir. Bu hesaplama tek başına güvenli bir kondansatör bankası, kontaktör, reaktör, sigorta veya devre kesici seçimi yapmaz.

Temel hesaplama şöyledir:

Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)

nerede:

• Qc kvar cinsinden gerekli kapasitif reaktif güçtür;
• P kW cinsinden temsilci aktif güçtür;
• phi1 mevcut yer değiştirme güç faktörüne karşılık gelen faz açısıdır;
• phi2 hedef yer değiştirme güç faktörüne karşılık gelen faz açısıdır.

Nihai tasarım, şebeke veya sistem çalışması başka bir davranış gerektirmediği sürece, beyan edilen çalışma aralığında hafif endüktif (lagging) kalmalıdır. Otomatik olarak 1,00 güç faktörünü hedeflemeyin ve rezonans riskini kontrol etmeden harmonik açısından zengin bir şebekeye standart bir kondansatör bankası kurmayın.

Mühendislik Karar Özeti

• Gerekli kvar değerini, sadece bağlı yükten değil, temsil edici çalışma koşullarında ölçülen aktif güç ve yer değiştirme güç faktöründen hesaplayın.
• Sabit veya aşırı boyutlandırılmış kademelerin tesisi kapasitif (leading) güç faktörüne sürüklememesi için minimum yük ve jeneratör çalışma modlarını kontrol edin.
• Standart kondansatörleri, detuned reaktörleri, ayarlı filtreleri veya aktif harmonik iyileştirmeyi seçmeden önce harmonik koşullarını ölçün; her projeyi belirleyen evrensel bir THD yüzdesi yoktur.
• Kondansatörleri, reaktörleri, anahtarlama cihazlarını, koruma cihazlarını, iletkenleri, deşarj bileşenlerini ve havalandırmayı tek bir montaj grubu olarak koordine edin.
• Hesaplamayı ön boyutlandırma olarak değerlendirin. Nihai doğrulama; proje hata akımı verilerini, üretici uygulama tablolarını ve geçerli IEC montaj gerekliliklerini kullanmalıdır.

Boyutlandırma Öncesi Gerekli Tasarım Girdileri

Savunulabilir bir seçim, yalnızca transformatör kVA değeri, bağlı motor beygir gücü veya elektrik faturasında gözlemlenen en düşük güç faktörü ile değil, ölçülen işletme verileriyle başlar.

Giriş	Neden önemli	Tercih edilen kanıt
Sistem gerilimi, frekans, fazlar ve topraklama düzeni	Kapasitör bağlantısı, yalıtım, anahtarlama ve koruma gereksinimlerini tanımlar	Tek hat şeması ve saha ölçümü
kW cinsinden aktif güç profili	Kompanse edilmesi gereken gerçek yükü belirler	Temsili bir döngü boyunca aralıklı sayaç veya güç kalitesi kaydı
Mevcut yer değiştirme güç faktörü	Temel frekans kvar hesaplamasını yönlendirir	Mevcut olduğunda yer değiştirme PF değerini raporlayabilen sayaç
Gerçek güç faktörü ve harmonik spektrumu	Yalnızca kapasitörlerin düzeltemeyebileceği bozulmayı ortaya çıkarır	Öngörülen bağlantı noktasındaki güç kalitesi analizörü
Minimum, normal ve maksimum yük	Düşük yük dönemlerinde aşırı kompanzasyonu önler	Tek bir anlık okuma değil, kaydedilmiş yük profili
Hedef güç faktörü	Düzeltme hedefini belirler	Şebeke tarifesi, bağlantı anlaşması veya proje gereksinimi
Doğrusal olmayan yük envanteri	Rezonans ve harmonik akım riskini gösterir	VFD'lerin, UPS sistemlerinin, doğrultucuların, kaynak makinelerinin, EV şarj cihazlarının ve benzer yüklerin değerleri ve çalışma düzeni
Transformatör değeri ve empedansı	Kısa devre dayanımını ve şebeke rezonansını etkiler	Transformatör etiket ve çalışma verileri
Mevcut kısa devre akımı	Koruma cihazı ve pano koordinasyonu için gereklidir	Arıza analizi veya doğrulanmış tasarım değeri
Kurulum koşulları	Soğutmayı, açıklıkları, muhafaza sınıfını ve bileşen ömrünü etkiler	Ortam sıcaklığı, rakım, havalandırma, kirlilik ve muhafaza verileri

Okuyucunun yalnızca terminolojiye ve çalışma prensibine ihtiyacı varsa, mevcut olanı kullanın APFC açılımı ve kullanım kılavuzu. Bu sayfa, o tanımın bittiği yerden başlar: saha verilerinin ön banka şartnamesine dönüştürülmesi.

Yer değiştirme güç faktörü her zaman gerçek güç faktörü değildir

Neredeyse sinüzoidal bir elektrik sistemi için güç faktörü genellikle şu şekilde ifade edilir: cos phi, gerilim ve akım arasındaki faz açısının kosinüsü. Doğrusal olmayan yükleri besleyen bir şebekede, akım bozulması başka bir etki daha ekler.

• Yer değiştirme güç faktörü temel gerilim ile temel akım arasındaki faz ilişkisini tanımlar.
• Gerçek güç faktörü tam RMS dalga formları kullanılarak aktif gücün görünür güce bölünmesidir.

Şönt kapasitör, temel frekansta reaktif güç sağlar ve yer değiştirme güç faktörünü iyileştirebilir. Doğrultucu, değişken frekanslı sürücü, UPS veya anahtarlamalı güç kaynağı tarafından oluşturulan harmonik akımı yok etmez. Bu nedenle bir tesis, yer değiştirme güç faktörü iyileşmiş görünürken, gerçek güç faktörü bozulma nedeniyle sınırlı kalabilir.

Bu ayrım, tasarım kararını değiştirir. Düşük güç faktörü esas olarak endüktif reaktif güçten kaynaklanıyorsa, bir kapasitör bankası uygun olabilir. Eğer bozulma önemli bir etkense, proje ayrıca reaktörler, ayarlı bir filtre, aktif harmonik filtre veya doğrusal olmayan yüklerde değişiklikler gerektirebilir. Çözüm, tek bir toplam PF değerinden ziyade ölçülen dalga formlarını ve bir şebeke çalışmasını takip etmelidir.

Gerekli Kapasitör Bankası kvar değerini hesaplayın

Adım 1: Temsili aktif gücü seçin

Düzeltme sisteminin hizmet etmesi beklenen çalışma durumuyla ilişkili aktif gücü kullanın. Sürekli yüklenen bir motora bağlı sabit bir banka, motor üreticisinin sınırlarına tabi olmak kaydıyla, o motorun beyan edilen çalışma verilerini kullanabilir. Merkezi bir otomatik banka, normalde minimum, normal ve tepe çalışma dönemlerini içeren bir yük profiline dayanmalıdır.

Adım 2: Güç faktörünü reaktif güç faktörlerine dönüştürün

Her bir güç faktörü için:

tan phi = sqrt(1 - PF^2) / PF

Ardından hesaplayın:

Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)

Formül ve ek pano hesaplamaları ayrıca VIOX içinde özetlenmiştir alçak gerilim pano tasarımı için elektriksel formüller.

VIOX aracı ile kondansatör bankası kvar değerini hesaplayın

Kullanın VIOX Güç Faktörü Hesaplayıcı ve Düzeltme aracı aktif güç, mevcut güç faktörü, hedef güç faktörü, gerilim ve faz düzenini girmek için. Ön kompanzasyon gereksinimini hesaplar ve düzeltme öncesi ve sonrası görünür güç ile hat akımını karşılaştırır.

Hesaplayıcı, güç üçgeni ilişkisini kullanarak dengeli bir çalışma noktasını modeller. kvar sonucu nihai bir banka spesifikasyonu değildir çünkü yük değişimini, pratik anahtarlama adımlarını, harmonik rezonansı, kondansatör toleranslarını, koruma cihazı koordinasyonunu veya pano sıcaklık artışını modellemez. Ekipman seçiminden önce aşağıdaki kontrolleri tamamlayın.

Çözümlü örnek: 0,75'ten 0,95 PF'ye 400 kW

Şunlara sahip dengeli bir üç fazlı yük varsayın:

• aktif güç: P = 400 kW;
• mevcut yer değiştirme güç faktörü: PF1 = 0.75 endüktif;
• hedef yer değiştirme güç faktörü: PF2 = 0.95 endüktif;
• sistem gerilimi: 400 V fazlar arası;
• harmonik uygunluğu henüz belirlenmemiştir.

tan phi1 = sqrt(1 - 0.75^2) / 0.75 = 0.882
tan phi2 = sqrt(1 - 0.95^2) / 0.95 = 0.329

Qc = 400 x (0.882 - 0.329)
Qc = yaklaşık 221 kvar

Bu nedenle teorik gereksinim yaklaşık 221 kvar belirtilen çalışma noktasında.

Görünür güç ve yukarı yönlü hat akımı da değişir:

Koşul	Görünür güç	400 V'ta yaklaşık hat akımı
Düzeltme öncesi, PF 0.75	400 / 0.75 = 533 kVA	533.000 / (kök 3 x 400) = 770 A
Düzeltme sonrası, PF 0,95	400 / 0.95 = 421 kVA	421.000 / (kök 3 x 400) = 608 A

Bu azalma, kompanzasyon bağlantı noktasının giriş tarafında geçerlidir. Motor sargılarının içindeki akımı azaltmaz veya yükün kendi içindeki kayıpları ortadan kaldırmaz.

221 kvar değerini doğrudan bir satın alma siparişine dönüştürmeyin. Seçilen nominal banka ve kademeleri; yük profiline, mevcut standart değerlere, gerilim toleransına, kapasitör toleransına, harmonik yüklemeye, reaktör tasarımına, kontrolör davranışına ve minimum yükte ileri güç faktörü riskine uygun olmalıdır.

Düzeltme Mimarisini Seçin

Konum ve anahtarlama yöntemi, elektrik sisteminin hangi bölümünün akım rahatlatma avantajından yararlanacağını ve yük değiştikçe bankanın nasıl tepki vereceğini belirler.

Mimari	En uygun	Ana tasarım sınırı
Bireysel sabit kompanzasyon	Uzun süreler boyunca çalışan tek bir kararlı endüktif yük	Yük ile kilitlenmeli ve ekipman üreticisinin izin verdiği kvar değerleri dahilinde kalmalıdır
Grup kompanzasyonu	Birlikte başlayıp duran birkaç yük	Grup çalışma durumu öngörülebilir olmalıdır
Merkezi otomatik kademeli kompanzasyon panosu	Birden fazla çalışma kombinasyonuna sahip değişken tesis yükü	Kontrolör, akım trafosu (CT), kademe çözünürlüğü, anahtarlama hızı, harmonikler ve düşük yük davranışı koordine edilmelidir
Hızlı tristör anahtarlamalı kompanzasyon	Kontaktör anahtarlamasının çok yavaş kaldığı veya aşırı aşınmaya neden olduğu hızla dalgalanan yükler	Uygulamaya özel termal, yarı iletken, harmonik ve koruma tasarımı gerektirir

Merkezi otomatik düzeltme, tüm akış aşağı yükü beslediği ve bakımı tek bir noktada topladığı için genellikle pratiktir. Bankanın akış aşağısında bulunan besleyicilerden reaktif akımı kaldırmaz. Bireysel düzeltme, besleyicinin daha fazla yükünü hafifletebilir ancak her bir yük ile daha yakın koordinasyon gerektirir.

Jeneratör ve transformatör çalışma modlarını kontrol edin

Şebeke işletimi temel alınarak tasarlanmış bir banka, tesisat daha düşük kısa devre gücüne veya farklı reaktif güç kapasitesine sahip bir jeneratöre geçtiğinde uygun olmayabilir. Bankanın jeneratör işletimi sırasında engellenmesi, sınırlandırılması veya farklı şekilde kontrol edilmesi gerekip gerekmediğini tanımlayın. Ayrıca düşük yüklü transformatörleri değerlendirin: ana endüktif yük mevcut olmadığında, kalıcı olarak bağlı bir banka ileri reaktif güç üretebilir.

İleri Güç Faktörü Oluşturmadan Kademe Boyutunu Seçin

Otomatik bir banka için toplam kvar sadece bir tasarım değişkenidir. En küçük kademe çözünürlüğü kontrol ederken, kademe dizisi bankanın yükü ne kadar yakından takip edeceğini kontrol eder.

Dört soruyu yanıtlamak için kaydedilmiş reaktif güç profilini kullanın:

1. Bir kademeyi tetiklemesi gereken, endüktif kvar cinsinden en küçük tekrarlanabilir değişim nedir?
2. Bankanın devrede kalacağı en düşük yük nedir?
3. En küçük bağlı kademe, minimum yükte ileri güç faktörü oluşturacak mı?
4. Normal bir üretim döngüsü sırasında her bir kademe ne sıklıkla anahtarlama yapacak?

Örnek bir 225 kvar bankası eşit veya eşit olmayan kademelere bölünebilir, ancak doğru dizi yalnızca toplam kvar değerine bakılarak seçilemez. Daha küçük bir ilk kademe çözünürlüğü iyileştirir ancak anahtarlama cihazları, koruma, kablolama, ısı, maliyet ve bakım noktalarını artırır. Rotasyonel kademe kullanımına sahip bir kontrolör, işletme yükünü dağıtabilir ancak anahtarlama programı fiziksel kademe değerleriyle eşleşmelidir.

Kontrolörün tepki gecikmesi de önemlidir. Kısa bir gecikme, kısa süreli yük değişimlerini takip edebilir ve kontak aşınmasını hızlandırabilir. Uzun bir gecikme ise hızla değişen bir yükün düzeltilmeden kalmasına neden olabilir. Kontaktör anahtarlamalı bir bankanın takip edebileceğinden daha hızlı değişen yükler için, sadece kontrolör gecikmesini azaltmak yerine statik veya hibrit bir sistemi değerlendirin.

Harmonikler Doğru Bir kvar Hesabını Başarısız Bir Bankaya Dönüştürebilir

Yukarı akış şebeke endüktansı ve eklenen kapasitans rezonanslı bir sistem oluşturur. Doğal frekansı tesisatta mevcut olan bir harmoniğe yakınsa, gerilim ve akım yükseltilebilir. Sonuçlar arasında kapasitör aşırı akımı, atan sigortalar, kontaktör hasarı, reaktör aşırı ısınması, hatalı açma veya aşırı gerilim bozulması yer alabilir.

IEC 61642, harmoniklerden etkilenen endüstriyel AC şebekelerindeki filtreler ve şönt kapasitörler için rehberlik sağlar. ABB'nin mühendislik kılavuzu da benzer şekilde, kapasitör-reaktör kombinasyonunun en düşük önemli harmoniğin altında ayarlanmasıyla şebeke ile rezonans riskini azaltacak şekilde bir seri reaktörün seçilebileceğini açıklamaktadır.

Tek bir evrensel THD sınır değeri kullanmayın

“%5 THD üzerinde reaktör kullanın” gibi bir ifade tam bir seçim kuralı değildir. Risk şunlara bağlıdır:

• bireysel harmonik büyüklükleri ve faz ilişkileri;
• sistem kısa devre dayanımı ve transformatör empedansı;
• kondansatör bankası kvar değeri ve bağlı kademe sayısı;
• doğrusal olmayan yüklerin ve bankanın konumu;
• şebeke topolojisindeki ve jeneratör işletimindeki değişiklikler;
• mevcut filtreler, kablolar ve diğer kondansatörler.

Önerilen bağlantı noktasındaki harmonik spektrumunu temsili işletim durumları altında ölçün. Gerçek-RMS pensampermetre anormal kondansatör akımını tespit edebilir, ancak harmonik derecesini, rezonans riskini ve savunulabilir bir iyileştirme tasarımını belirlemek için bir güç kalitesi analizörü ve sistem çalışması gereklidir.

Sadece kondansatör gerilimini değil, harmonik tepkisini seçin

Şebeke durumu	Ön talimat	Doğrulama gerekli
Ağırlıklı olarak doğrusal yükler, düşük ölçülen bozulma, rezonans endişesi tespit edilmedi	Standart kapasitör bankası uygun olabilir	Kapasitör, anahtarlama, koruma ve montaj değerlerini doğrulayın
Önemli doğrusal olmayan yük ve rezonans riski	Detuned (harmonik filtreli) kapasitör-reaktör bankası	Harmonik spektrumu, ayarlama, kapasitör gerilim gerilimi, reaktör termal değeri ve topoloji çalışması
Bir veya daha fazla harmonik derecesi kasıtlı olarak sönümlenmeyi gerektirir	Ayarlı pasif filtre	Bileşen toleransları ve şebeke değişikliklerini içeren duruma özel filtre çalışması
Reaktif kompanzasyon ve distorsiyon kontrolünün ayrı ihtiyaçlar olduğu geniş veya değişken harmonik spektrumu	Aktif veya hibrit çözüm uygun olabilir	Güç kalitesi çalışması, dinamik gereksinimler ve ekipman uyumluluğu

A detuned reaktör otomatik olarak bir harmonik filtre değildir. Bir PFC bankasındaki birincil amacı, genellikle seri rezonansı en düşük önemli harmoniğin altına kaydırmak ve yükselmeyi sınırlamaktır. Ayarlı pasif filtre, seçilen bir harmonik derecesi civarında düşük empedans sağlayacak şekilde kasıtlı olarak tasarlanmıştır. Bu işlevler birbirinin yerine kullanılacak şekilde belirtilmemelidir.

Bir reaktör eklemek, kapasitör üzerindeki temel frekans gerilimini de yükseltir. Bu nedenle kapasitörün anma gerilimi; reaktör ayarı, sistem gerilimi, toleranslar ve harmonik koşulları ile koordine edilmelidir. Bir kapasitörü yalnızca nominal bara gerilimine göre seçmek, detuned (ayarı bozulmuş/ayarlanmış) bir kompanzasyon panosunda yetersiz kalabilir.

Komple PFC Panosunu Koordine Edin

Dengeli bir üç fazlı grup için nominal kapasitör akımı şöyledir:

Ic = 1000 x Qc / (sqrt 3 x U)

225 kvar, 400 V örneği için:

Ic = 1000 x 225 / (sqrt 3 x 400)
Ic = yaklaşık 325 A

Bu, nominal temel frekans akımıdır; devre kesici, sigorta, kontaktör, kablo veya bara değeri değildir. Bileşen değerleri; geçerli kapasitör toleranslarını, gerilim değişimini, harmonik akımı, anahtarlama geçişlerini, ortam koşullarını, gruplandırmayı ve test edilmiş veya doğrulanmış montaj tasarımını dikkate almalıdır.

Kapasitörler ve reaktörler

Kapasitör standardını, anma gerilimini, gerçek çalışma gerilimindeki anma kvar değerini, frekansı, toleransı, izin verilen maksimum akımı, deşarj düzenini, sıcaklık kategorisini ve kullanım ömrü sonu güvenlik mekanizmasını belirtin. Harmonik filtreli bir kompanzasyon panosu için, eşleştirilmiş kapasitör-reaktör kombinasyonunu, filtreleme verilerini, reaktör kayıplarını, termal sınıfı, sıcaklık korumasını ve gerekli havalandırmayı belirtin.

Anahtarlama cihazları

Kapasitörün enerjilenmesi, yüksek frekanslı bir kalkış geçici akımı oluşturur. Sadece sürekli durum amper değerine göre seçilen genel amaçlı bir kontaktör uygun olmayabilir. Kapasitör tipi bir kontaktör veya beyan edilen kapasitör anahtarlama kapasitesine, uygun kalkış akımı kontrolüne ve kısa devre koruma cihazı ile koordinasyona sahip başka bir anahtarlama cihazı belirtin. IEC kontaktör kullanım kategorisi AC-6b, kapasitör bankı anahtarlaması ile ilişkilidir; VIOX kontaktör kullanım kategorisi kılavuzu kullanım kategorisinin neden önemli olduğunu açıklar.

Yükün hızlı anahtarlama gerektirdiği durumlarda, tristörlü anahtarlamanın gerekçeli olup olmadığını doğrulayın. Yarı iletken anahtarlama; termal, izolasyon, hata ve kontrol tasarımını değiştirir; sadece bir kontaktörün daha hızlı bir yedeği değildir.

Kısa devre ve aşırı yük koruması

Koruma sistemi, mevcut hata akımını ve kapasitör bankının sürekli ve geçici davranışını ele almalıdır. Şunları doğrulayın:

• banka bağlantı noktasındaki muhtemel kısa devre akımı;
• koruma cihazının kesme ve kapama kapasitesi;
• iletken ve bara termal kapasitesi;
• beyan edilen harmonik spektrumu altında kapasitör ve reaktör RMS akımı;
• hatalı açma olmaksızın anahtarlama ani akımı;
• her bir kademe ve giriş banka cihazı ile koordinasyon;
• izolasyon ve güvenli bakım gereksinimleri;
• üretici koordinasyon tabloları veya doğrulanmış montaj kanıtı.

Seçilen kapasitör, reaktör, anahtarlama cihazı, koruma cihazı eğrisi ve ilgili standardı kontrol etmeden evrensel bir devre kesici veya sigorta çarpanı uygulamayın. VIOX, şunlar için ayrı ürün kaynakları sağlar: MCCB'ler ve alçak gerilim sigortaları, ancak nihai değer, genel bir blog oranından ziyade mühendislik ürünü kombinasyondan gelmelidir.

Deşarj ve depolanmış enerji kontrolü

Kapasitörler, bağlantı kesildikten sonra tehlikeli gerilimi koruyabilir. Deşarj cihazlarını belirtin ve ilgili standart ve proje tarafından gerekli görülen beyan edilen artık gerilim ve deşarj süresi performansını doğrulayın. Tasarım ayrıca, artık gerilim izin verilen seviyeye düşmeden önce yeniden bağlantıyı önlemelidir. Bir kontrolör gecikmesi, doğrulanmış bir deşarj düzenlemesinin yerini tutmaz.

Kontrolör ve akım trafosu (CT) düzenlemesi

Otomatik bir kontrolör, hem yükü hem de kapasitör bankasının etkisini temsil eden gerilim ve akım bilgisine ihtiyaç duyar. Yaygın bir merkezi düzenlemede, akım trafosu, kontrolörün kaynak ile net reaktif güç alışverişini görmesi için yük ve banka bağlantısının giriş tarafına (upstream) monte edilir. Tam yerleşim, faz ataması, oran, polarite ve kontrolör faz referansı üreticinin şemasına uygun olmalıdır.

Yanlış akım trafosu (CT) polaritesi veya faz ilişkilendirmesi, kontrolörün kapasitans kaldırması gerekirken eklemesine neden olabilir. Ölçüm prensiplerini şurada inceleyin: Akım Trafoları ve Gerilim Trafoları ve devreye alma sırasında kontrolör ekranını bilinen bir yük durumuyla karşılaştırarak doğrulayın.

Muhafaza ve termal tasarım

Kapasitörler, reaktörler, kontaktörler, koruyucu cihazlar, iletkenler ve baraların tümü ısı üretir. Reaktörler, özel hava akışı veya sıcaklığa duyarlı kapasitörlerden fiziksel olarak ayrılmayı gerektirebilir. Pano tasarımı şunları doğrulamalıdır:

• ortam sıcaklığı ve rakım;
• iç sıcaklık artışı ve havalandırma yolu;
• bileşen aralığı ve üretici yönlendirme kuralları;
• bara ve iletken akım kapasitesi;
• dielektrik açıklıklar ve yüzeysel kaçak mesafeleri;
• muhafaza giriş koruması ve kirlilik koşulları;
• reaktör termostatı, pano termostatı, fan kontrolü ve kullanıldığı yerlerde alarm stratejisi;
• muayene, güvenli deşarj doğrulama ve değişim için erişim.

IEC Odaklı Bir Şartname için Standartlar Haritası

Standart	Bu tasarımdaki ilgili kapsam
IEC 61921	Güç faktörü düzeltmesi için alçak gerilim AC şönt kapasitör bankaları, dahili anahtarlama ve kontrol ekipmanına sahip bankalar dahil
IEC 60831-1	Self-healing shunt capacitor units and banks for AC systems up to and including 1,000 V; performance, rating, safety, installation, and operation
IEC 61642	Harmoniklerden etkilenen endüstriyel AC şebekelerinde pasif filtrelerin ve şönt kapasitörlerin uygulaması
IEC 61439-1 ve ilgili pano bölümü	Uygulanabilir olduğu durumlarda komple alçak gerilim şalt ve kumanda panosunun doğrulanması
IEC 60947 serisi	Ürün kapsamlarına göre ilgili anahtarlama, kumanda, ayırma ve koruma cihazları

IEC referansı taşıyan bir bileşen, tamamlanmış panoyu uyumlu hale getirmez. Pano üreticisi, komple tasarımı geçerli pano standardı ve beyan edilen işletme koşulları altında doğrulamalıdır. Bölgesel şebeke kuralları, ulusal tesisat yönetmelikleri ve proje şartnameleri ek gereklilikler getirebilir.

Devreye Alma Sıralaması

Devreye alma işlemi, sadece tüm adımların tamamlanabildiğini göstermekten ziyade; ölçüm zincirini, anahtarlama mantığını, elektriksel tepkiyi ve termal davranışı kanıtlamalıdır.

1. Paneli izole edin, gerilimin olmadığını doğrulayın ve incelemeden önce tüm kapasitörlerin deşarj edildiğinden emin olun.
2. Bileşen değerlerini, iletken kesitlerini, tork kayıtlarını, topraklamayı, açıklıkları, reaktör-kapasitör uyumunu ve koruyucu cihaz koordinasyonunu kontrol edin.
3. Kontrolör gerilim referanslarını, CT oranını, CT polaritesini, faz atamasını ve jeneratör veya harici kilitleri doğrulayın.
4. Kontrol devresine enerji verin ve otomatik kademe anahtarlamasına izin vermeden önce alarmları ve sıcaklık girişlerini onaylayın.
5. Her kademeyi ayrı ayrı anahtarlayın ve faz akımlarındaki, kvar, güç faktörü yönündeki ve kontrolör göstergesindeki beklenen değişimi doğrulayın.
6. Hiçbir kademenin beyan edilen minimum işletme yükünde kapasitif (leading) güç faktörüne neden olmadığını kontrol edin.
7. Kapasitör ve reaktör akımlarını true-RMS cihazlarla kaydedin ve bunları beyan edilen değerler ve tasarım çalışması ile karşılaştırın.
8. Temsili doğrusal olmayan yükler çalışırken gerilim ve akım harmoniklerini ölçün.
9. Anahtarlama frekansını, kademe rotasyonunu, deşarj/yeniden bağlantı gecikmesini, havalandırmayı ve anormal sıcaklık alarmlarını doğrulayın.
10. Sistem kararlı çalışma koşullarına ulaştıktan sonra yüklü termal inceleme gerçekleştirin ve temel sonuçları bakım için saklayın.

Açıklanamayan herhangi bir aşırı akım, hızlı sigorta atması, kontaktör titremesi, anormal reaktör gürültüsü, aşırı ısınma veya gerilim bozulmasındaki artış, otomatik çalışmaya devam etmeden önce inceleme gerektirir.

Kapasitör Bankası RFQ Kontrol Listesi

Tedarikçiye veya pano üreticisine aşağıdaki bilgileri sağlayın:

• sistem gerilimi, frekans, fazlar, topraklama düzeni ve bağlantı noktası;
• minimum, normal ve maksimum kW/kvar yük profili;
• mevcut ve hedeflenen deplasman ve gerçek güç faktörü;
• harmonik spektrumu ve ölçüm noktası;
• doğrusal olmayan yük envanteri ve çalışma programı;
• transformatör kVA, empedans ve jeneratör çalışma modları;
• mevcut kısa devre akımı ve gerekli pano kısa devre dayanım değeri;
• hesaplanan kompanzasyon kvar değeri ve tercih edilen sabit/otomatik/hızlı mimari;
• gerekli kademe çözünürlüğü ve beklenen anahtarlama frekansı;
• standart, detuned, filtreli, aktif veya hibrit tasarım kararı;
• kapasitör ve reaktör değerleri, tuning verileri ve termal koruma;
• anahtarlama cihazı görevi ve kısa devre koordinasyon kanıtı;
• giriş ve kademe koruması, yalıtım ve deşarj gereksinimleri;
• kontrolör fonksiyonları, akım trafosu (CT) detayları, haberleşme, alarmlar ve kilitlemeler;
• pano IP derecesi, ortam sıcaklığı, rakım, havalandırma, kablo girişi ve mevcut alan;
• uygulanabilir IEC standartları, ulusal kurallar, dokümantasyon, rutin doğrulama ve devreye alma kayıtları.

Seçim desteği için VIOX'a sistem gerilimini, ölçülen yük profilini, mevcut ve hedeflenen güç faktörünü (PF), harmonik raporunu, transformatör verilerini, hata seviyesini, kademe gereksinimlerini ve pano koşullarını sağlayın. Bu girdiler; kontaktörlerin, devre korumasının, dağıtım bileşenlerinin ve pano donanımının koordinasyonundan önce gereklidir.

Sıkça Sorulan Sorular

Bir kondansatör bankası 1,00 güç faktörüne ulaşacak şekilde boyutlandırılmalı mıdır?

Varsayılan olarak hayır. Yük ve ölçüm değişkenliği, daha hafif çalışma koşullarında birim hedefi ileri güç faktörüne dönüştürebilir. Bir sistem çalışması aksi belirtilmedikçe, şebeke veya proje hedefini kullanın ve uygun bir endüktif (lagging) marjı koruyun.

Kapasitörler harmonik güç faktörünü düzeltebilir mi?

Kapasitörler temel frekanslı reaktif gücü düzeltir. Doğrusal olmayan yüklerden kaynaklanan harmonik akımı yok etmezler. Bu nedenle, düzeltme sonrasında gerçek güç faktörü, yer değiştirme güç faktörünün altında kalabilir.

Otomatik kapasitör bankası ne zaman sabit bir bankadan daha iyidir?

Otomatik kademeli bir banka, genellikle endüktif kvar çalışma döngüsü sırasında önemli ölçüde değiştiğinde daha uygundur. Sabit bir banka ise yalnızca kompanse edilen yük ve çalışma durumu yeterince kararlı olduğunda ve banka bu yük olmadan bağlı kalamayacağında uygundur.

Detuned reaktör harmonikleri giderir mi?

Her zaman değil. Bir PFC bankasında, detuned reaktör genellikle kapasitör-reaktör rezonansını en düşük önemli harmoniğin altına kaydırmak ve yükseltme riskini azaltmak için kullanılır. Ayarlı pasif bir filtre ise seçilen bir harmonik derecesi etrafında kasıtlı olarak tasarlanır.

APFC kontrolör akım trafosu (CT) nereye kurulmalıdır?

Konumu, kontrolörün net yükü ve kapasitör bankası etkisini ölçmesine olanak sağlamalıdır. Yaygın bir merkezi düzenlemede bu, hem yükün hem de bankanın akış yönünün yukarısı anlamına gelir; ancak tam faz, polarite ve kablolama, kontrolör üreticisinin şemasına uygun olmalıdır.

Kaynaklar ve Standartlar

• IEC 61921:2017 – Güç kondansatörleri: Alçak gerilim güç faktörü düzeltme panoları
• IEC 60831-1:2014 – Self-healing shunt power capacitors up to 1,000 V
• IEC 61642:1997 – Harmoniklerden etkilenen endüstriyel AC şebekeleri
• ABB – Elektrik Tesislerinde Güç Faktörü Düzeltme ve Harmonik Filtreleme
• Eaton – Güç Faktörü Düzeltme: Tesis Mühendisi İçin Bir Kılavuz
• Schneider Electric – AG Güç Faktörü Düzeltme Panolarının Tasarımı ve Üretimi İçin Kılavuz