بانک خازنی (کنترل توان راکتیو)

مقدمه

در این فایل آموزشی به معرفی بانک خازنی و کاربرد آن در شبکه های برق می پردازیم. مطالعه این فایل آموزشی را به شما توصیه می نماییم.

مصرف کننده های صنعتی، کشاورزی و حتی مصرف کننده های خانگی، علاوه بر توان راکتیو، نیاز به تأمین توان راکتیو دارند چون اینگونه مصارف الکتریکی در دوره هایی از زمان قسمتی از انرژی الکتریکی را به صورت انرژی مغناطیسی ذخیره نموده و سپس در زمان های بعد آن را به سیستم باز می گردانند.

تأمین این انرژی اضافی هر چند که بازگردانده شود باعث افزایش جریان در شبکه الکتریکی خواهد شد و بنابراین سطح مقطع هادی ها و استقامت مکانیکی برجهای نگهدارنده این هادی ها بایستی افزایش یابند. در غیر اینصورت جریان الکتریکی که بدین شکل افزوده می شود افت انرژی بیشتری بصورت اتلاف حرارتی در شبکه الکتریکی ایجاد می نماید و نیز باعث افت ولتاژ بیشتر در مسیر عبور جریان خواهد شد.

جبران توان راکتیو

هر چه بار مصرفی در شبکه الکتریکی بیشتر اندکتیو باشد توان راکتیو بیشتری در شبکه بایستی جاری شود و اختلاف فاز بین شدت جریان و فشار الکتریکی بیشتر می شود البته در ایده آل ترین شرایط این اختلاف فاز صفر بوده و نتیجتاً توان ظاهری، یعنی حاصل ضرب شدت جریان الکتریکی و فشار الکتریکی، با توان حقیقی یا توان اکتیو برابر می شود اما در حالت کلی همواره توان ظاهری از توان حقیقی بیشتر بوده و نسبت این دو ضرب قدرت (cosФ) است .

علاوه بر آنچه در مورد شبکه های توزیع و انتقال گفته شد افزایش توان راکتیو در نیروگاه ها نیز باعث ایجاد مشکلاتی خواهند شد هر چند افزایش تحریک در ژنراتورهای سینکرون باعث تولید راکتیو می شود اما از نقطه نظر ظرفیت ژنراتور این افزایش تحریک نمی تواند بدون محدودیت و کاملاً تحت تأثیر نیاز بار صورت پذیرد. زیرا قسمتی از ظرفیت تولید ژنراتور که بایستی صرف تولید توان اکتیو شود صرف تولید توان راکتیو می شود .

با توجه به آنچه گفته شد توان راکتیو مصرف کننده ها بایستی تأمین شود و از سوی دیگر بایستی آن دسته از مشکلات تولید و انتقال انرژی الکتریکی را که در اثر این نیاز مصرف کننده ها ایجاد می شود مرتفع نمود. این مهم با کمک بانک خازنی انجام می شود.

استفاده از خازن ها برای جبران توان راکتیو

مناسب ترین روش جبران توان راکتیو ، استفاده از بانک خازنی است که امروزه در شبکه های برق به علت سادگی سیستم و هزینه بری کم بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. نزدیک بودن خازن ها به بار مصرفی تا آن اندازه امکان پذیر است که حتی چراغ های دارای لامپ فلورسنت خود دارای خازن تصحیح ضریب قدرت هستند و نیز بر روی بعضی از موتورهای القائی خازن تصحیح ضریب قدرت نصب می شود و در مدار الکتریکی آنها بکار می رود.

با توجه به اینکه اقتصادی ترین سطح ولتاژ برای تولید خازن، سطوح ولتاژ شش تا پانزده کیلووات است بنابراین می توان نتیجه گرفت که نصب خازن در شبکه  های بیست کیلووات (ولتاژ فاز به زمین حدود یازده کیلووات) و سی و سه کیلووات (با ولتاژ فاز به زمین حدود نوزده کیلووات) مناسب ترین روش خواهد بود البته همانطور که در بخش های بعد خواهد آمد حتی در این سطوح ولتاژ هم دو و یا چند واحد خازن با هم بطور سری قرار می گیرند .

اگر چه سطوح ولتاژ توزیع فشار متوسط برای نصب تأسیسات خازنی مناسب است ولی هنوز این سؤال مطرح است که کدام محل برای نصب تأسیسات خازنی ارجح است آیا بانک خازنی بایستی در پست های فوق توزیع ۲۰/۶۳ کیلووات ، ۲۰/۱۳۲ کیلووات ، ۳۳/۱۳۲ کیلووات نصب شوند و یا در پست های توزیع ۴/۰/۲۰ کیلووات و یا ۴/۰/۳۳ کیلووات ؟ به دلایل زیر توصیه می گردد که خازن ها و تجهیزات وابسته به آنها در پست های فوق توزیع نصب گردند:

۱ – سطح دانش فنی بالاتر تکنسین های مسئول راهبری، نگهداری و تعمیرات

۲ – امکان مراقبت پیوسته

۳ – امکان ورود و خروج خازن ها از شبکه در زمان های مختلف شبانه روز وجود دارد برخلاف پست های توزیع ۲۰/۰.۴ کیلووات و یا ۳۳/۰.۴ کیلووات که استفاده از وسایل کلید زنی برای ورود و خروج خازن ها هم به دلیل هزینه بری و هم به دلیل نیاز به نظارت و انجام عمل قطع و وصل چندان مطلوب نیست.

۴ – امکان رسیدگی به موقع و در زمان های مناسب جهت خدمات نگهداری و نیز در صورت لزوم انجام تعمیرات

۵ – کاهش هزینه های راهبری ، نگهداری و تعمیرات تأسیسات متمرکز نسبت به تأسیسات پراکنده

۶ – کاهش هزینه های خرید و نصب تأسیسات مذکور بصورت مجتمع نسبت به حالت پراکنده آنها، به خصوص برای تجهیزات حفاظت و کنترل مانند رله های سنجش توان راکتیو که برای ورود و خروج خودکار بانک خازنی از شبکه مورد استفاده قرار می گیرند.

بایستی توجه به این نکته داشت که با نصب خازن در پست های فوق توزیع، علیرغم بدست آوردن کلیه امکانات فوق، هنوز تلف توان بصورت حرارتی و افت فشار الکتریکی در شبکه های توزیع و فوق توزیع موجود هستند و بنابراین این روش جبران سازی در پایین آوردن سطح مقطع مورد نیاز هادی های خطوط در شبکه های بیست کیلووات و سی و سه کیلووات تأثیرگذار نمی باشد. زیرا همانطور که قبلاً نیز گفته شد خازن ها حتی المقدور بایستی به بارهای مصرفی نزدیکتر باشند.

برای کاهش در هزینه های نصب تأسیسات خازنی و صرفه جویی در هزینه های کلید خانه خازن ها معمولاً قسمتی از خازن ها بایستی تأمین کننده توان راکتیو مورد نیاز برای حداقل بار باشد اما چنانچه این حداقل بار به نسبت بار ماکزیمم ناچیز باشد نصب خازن ها به صورت ثابت پیش بینی نمی شود و چنانچه ظرفیت «وار» خازن بیش از توان راکتیو مورد نیاز در زمان حداقل بار انتخاب شود ممکن است در همان زمان باعث ایجاد اضافه ولتاژ ناخواسته گردد .

بنابراین نصب و یا عدم نصب خازن های ثابت و نیز  تصمیم گیری در مورد ظرفیت « وار» آنها بایستی با در نظر گرفتن حداقل بار و نیز ضریب قدرت موجود انجام شود از آنجا که معمولاً بار در محدوداً وسیعی تغییر می کند بنابراین معمولاً خازن ها به صورت مرحله ای وارد مدار می شوند به این صورت که خازن ها به چند دسته (bank) تقسیم می شوند و هر دسته توسط یک سویچ مستقل تغذیه خواهند شد.

اگر تصحیح ضریب قدرت برای بیش از  ۰/۸۵ مورد لزوم نباشد معمولاً از یک مرحله استفاده می شود هر چه محدوده تغییر بار و نیز محدوده تغییر ضریب قدرت وسیعتر باشند و یا تصحیح ضریب قدرت برای بیش از ۰/۹ مورد نیاز باشد تقسیم تأسیسات خازنی به تعداد بیشتری از دسته ها لازم خواهد بود البته بایستی در نظر داشت که افزایش تعداد مراحل کنترل و تقسیم تأسیسات خازنی به دسته های جداگانه باعث افزایش هزینه های اولیه می شوند هرگونه تصمیم گیری در موارد ظرفیت و تعداد دسته ها علاوه بر در نظر گرفتن نیازهای فنی بایستی با توجه به ملاحظات اقتصادی انجام شود.

اطلاعات فایل آموزشی

  • فرمت فایل: PDF
  • زبان: فارسی
  • تعداد صفحات: ۴۰
رایگان

Contact us

با ما در ارتباط باشید.

  • powerengineering.ir@yahoo.com

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *