Transcript Reaktif güç - Erciyes Üniversitesi | Elektrik Elektronik Mühendisliği

ELEKTRİK TESİSLERİ
KOMPANZASYON
Transformatörler
1-)Güç Transformatörleri
Düşürücü (Dağıtım)Tip Transformatör : Kullanım alanı en yaygın transformatör
tipidir. Bu tip transformatörlere alçaltıcı tip transformatörler de denir. Primer
sargıya uygulanan alternatif gerilimden daha küçük bir alternatif gerilim
sekonder sargıdan alınıyorsa bu tip transformatörlere düşürücü tip
transformatör denir. Düşürücü tip transformatörler evlerimizdeki gece
lambalarında, şarjlı süpürgelerde, cep telefonlarının şarj aletlerinde vb.
cihazlarda kullanılır.
Yükseltici Tip Transformatör : Primer sargısına uygulanan alternatif gerilimden
daha büyük bir alternatif gerilim sekonder sargıdan alınıyorsa bu tip
transformatörlere yükseltici tip transformatör denir. Televizyonlarda ve enerji
nakil hatlarındaki yüksek gerilim bu tip transformatörler ile oluşturulur.
2-)Ölçü Transformatörleri
Akım ve Gerilim Trafoları
3-)İzolasyon Transformatörleri
4-)Oto Transformatör
OG MODÜLER GİRİŞ/ÇIKIŞ
HÜCRELERİ
Trafodan çıkan sekonder gerilimini kontrol altına almak ve
kumanda etmek için kullanılır. Modüler hücreler şehir
şebekeleri O.G./A.G. dağıtım merkezlerinin O.G.
bölümünde ve O.G. tüketici veya dağıtım merkezlerinde
36kV'a kadar kullanılır. Modüler hücrelerin kullanıldığı
yerleri sıralarsak:
• Enerji üretim tesislerinde
• Trafo merkezleri
• Rüzgar santraları
• Oteller, alış-veriş merkezleri, iş merkezleri
• Enerji kesilmesine tahammülü olmayan hastaneler,
hava alanları vb. yerler için tasarlanmıştır.
AG Ana Pano
Ana dağıtım panosu ile tesisin enerjisi tek bir panodan
kontrol edilebilir. Fabrika, atölye ve iş yerlerinde elektrik
enerjisinin ana dağıtımının yapıldığı panolardır. Trafosuz iş
yerlerinde ana kofradan gelen enerji, dağıtım panosuna
giriş yapar ve oradan tesise enerji dağılır. Bina tipi trafo
merkezli tüketicilerde, trafo alçak gerilim çıkışı direkt
olarak ana dağıtım panosuna gelir, oradan tali panolara
enerji dağıtımı yapılır. Direk tipi trafo merkezli
tüketicilerde, ölçüm panosundan gelen elektrik enerjisi
ana dağıtım panosuna giriş yapar, oradan tali dağıtım
panolarına şalterlerden çıkış yapılır. Büyük tesislerde
kompanzasyon panosu ile birlikte montaj yapılır.
Dağıtım panoları, bir atölyenin veya bir tesisin
dağıtım tablolarının enerji aldığı ana birimdir. Bu
bakımdan dağıtım panoları tesis veya atölyedeki
elektrik enerjisinin tümünü kontrol altında tutar.
Herhangi bir bölüme ait dağıtım tablosunun
enerjisinin
kesilmesi
gerektiğinde
dağıtım
panolarının üzerindeki şalter kapatılarak bu işlem
kısa sürede gerçekleştirilebilir. Tehlikeli bir durumda
tüm birimin enerjisini buradan kesmek mümkündür.
Ayrıca üzerinde bulunan ölçü aletleriyle akım ve
gerilim bilgilerini de okumak mümkündür.
AG dağıtım ve kompanzasyon panosu
REAKTİF GÜÇ NEDİR?
Elektrodinamik prensibine göre çalışan generatör, trafo, bobin,
motor gibi tüketicilerin çalışmaları için gerekli olan manyetik alanı
sağlayan mıknatıslanma akımına Reaktif Akım ve dolayısıyla çekilen
güce Reaktif Güç denir.
Reaktif Gücün, tüketim merkezlerinde özel bir reaktif güç üreticisi tesis
edilerek karşılanmasına kompanzasyon denir.
14
Reaktif Güç Tüketicileri
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Düşük ikazlı sekron makineler
Asenkron motorlar
Senkron motorlar
Bobinler
Transformatörler
Redresörler
Endüksiyon fırınları, ark fırınları
Kaynak makineleri
Hava hatları
Floresan lamba balastları
Sodyum ve cıva buharlı lamba balastları
Neon lamba balastları
REAKTİF GÜÇ NEDİR?
Aktif güç bileşeni doğrudan ısıya, ışığa veya
harekete dönüşen kısımdır ve görünen gücün, aktif
güç eksenindeki bileşenidir.
Reaktif güç üretimi, aktif güç gibi santrallerde su
kuvveti, akaryakıt, kömür ve benzeri ham enerji
maddesinin sarfını gerektirmez; sadece generatör
uyarmasının ayarlanması ile generatör, reaktif güç
verecek duruma getirilir.
Görünür güç
S  P2  Q2
şeklinde hesaplanır.
16
REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU
Q
Reaktif Güç
S (Görünen Güç)
S P Q
2
2
P (Aktif Güç)
Tek-faz
P
GüçFaktörü   cos 
S
Q
tan  
P
Üç-faz
S  U .I
S  3.U .I
P  U .I . cos 
P  3.U .I . cos 
Q  U .I . sin 
Q  3.U .I . sin 
17
REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU
Kompanzasyon sonunda aynı
görünen güçte daha fazla aktif
güç çekilebilir. Yani tesis yükü
arttırılabilir.
S1=S2
P2>P1
18
REAKTİF GÜÇ NEDİR?
Kompanzasyon sonunda aynı aktif gücü
daha düşük görünen güçle çekmek
mümkündür. Yani daha sınırlı yatırımla
aynı yük çekilebilir.
Daha küçük kesit veya daha küçük
üreteç.
P1=P2 S2<S1
19
Kompanzasyon Çeşitleri
Endüktif devrede akım, gerilim ilişkisi
Kapasitif devrede akım ve gerilim ilişkisi
Endüktif devrede güç üçgeni
Kapasitif devrede güç üçgeni
Güç Katsayısının Düzeltilmesinin
(Kompanzasyon)Yararları
Şebekedeki Yararları
• Kurulacak bir tesiste:
• Generatörr ve transformatörlerin daha küçük güçte seçilmesine,
• İletkenlerin daha ince kesitli, cihazlarının daha küçük olmasına
neden olur.
•
•
•
•
Kurulu bir tesiste:
Üretim, iletim ve dağıtımda kapasite ve verimin artmasına,
İletkenlerde kayıpların ve gerilim düşümünün azalmasına,
Gerilim regülasyonu ve işletmeciliğin kolaylaşmasına neden olur.
• Sonuç: Üretim maliyeti azalır.
Güç Katsayısının Düzeltilmesinin
(Komanzasyon) Yararları
•
•
•
•
•
•
•
Tüketicideki Yararları
Kurulacak bir tesiste:
Alıcı transformatörünün (varsa) kumanda, koruma ve
kontrol donanımının gereğinden daha küçük olmasına,
İletkenlerin daha ince kesitli seçilmesine neden olur.
Kurulu bir tesiste:
Transformatör (varsa), o tesisatın kapasite ve veriminin
artmasına,
Şebekeden daha az reaktif enerji çekilmesine,
Kayıpların ve gerilim düşümünün azalmasına neden olur.
• Sonuç: Görülen hizmet ve üretilen ürünün maliyeti azalır.
GÜÇ SİSTEMLERİNDE HARMONİKLER
23
Harmonikler
Harmonikli akım ve gerilimin güç sistemlerinde bulunması sinüzoidal dalganın
bozulması anlamına gelir. Bozulan dalgalar nonsinüzoidal dalga olarak
adlandırılır. Fourier analizi yardımıyla temel frekans ve diğer frekanslardaki
bileşenler cinsinde ifade edilebilir. Bu analiz ile nonsinüzoidal dalgalar,
frekansları farklı sinüzoidal dalgaların toplamı şeklinde matematiksel olarak
yazılabilir. Harmonik, temel sinüzoidal dalga (50Hz) dışındaki dalga şekillerine
denir.
Buna göre 150Hz üçüncü harmonik, 250Hz beşinci harmonik, 350Hz yedinci
harmonik bileşen olarak adlandırılır.
Harmonikler, genel olarak nonlineer elemanlar ile nonsinüzoidal
kaynaklardan herhangi birisi veya bunların ikisinin sistemde bulunmasından
meydana gelirler.
Efektif Akım:
n
Irms  I  I  I  ...  I  I   I
2
1
2
2
2
3
2
n
2
1
2
h
h2
I 22  I 32  ...  I n2
Toplam Harmonik Akım Distorsiyonu: THDI rms 
I1
Efektif Gerilim:
n
Vrms  V  V  V  ...  V  V   V
2
1
2
2
2
3
2
n
2
1
2
h
h2
Toplam Harmonik Gerilim Distorsiyonu:
V22  V32  ...  Vn2
THDV rms 
V1
27
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Nonlineer elemanlar (Harmonik
Kaynakları)
Demir çekirdekli bobinler,
Yarıiletken malzeme içeren elemanlar,
Elektronik balastlar,
Transformatörler,
Endüktif balastlar,
Bobinler,
TV, bilgisayar,
Statik VAr kompanzatörleri,
Tristör anahtarlamalı güç kaynakları,
Kontrollü motor hız ayar devreleri,
Işık dimmerleri,
Kesintisiz güç kaynakları,
Frekans dönüştürücüler,
Akü şarj devreleri,
Fotovoltaik sistemler,
Kaynak makineleri,
Konverterler,
Ark fırınları,
Gaz deşarj aydınlatma elemanları,
Gerilim veya sıcaklıkla dirençleri değişen elamanlar
Harmoniklerin Güç Sistemlerinde Yol Açtığı
Problemler
• Generatör ve şebeke geriliminin dalga şeklinin bozulması,
• Elektrik güç sistemi elemanlarında ve yüklerde ek kayıplar
oluşması,
• Güç üretiminde, iletiminde ve dağıtımında verimin düşmesi,
• Gerilim düşümünün artması,
• Toprak kısa devre akımlarının daha büyük değerlere
ulaşması,
• Kondansatörlerin düşük kapasitif reaktans göstermesi
sebebiyle aşırı yüklenmeleri ve zarar görmeleri,
• Senkron ve asenkron motorlarda salınımların oluşması
nedeniyle aşırı ısınmalar
Harmoniklerin Güç Sistemlerinde Yol
Açtığı Problemler
• Koruma sistemlerinin hatalı çalışmaları,
• Kesintisiz güç kaynaklarının veriminin düşmesi,
• Aydınlatma elemanlarında ve monitörde görüntü titreşimi meydana
getirmesi,
• Elektrikli cihazların ömrünün kısalması,
• Sesli ve görüntülü iletişim araçlarının parazitli ve anormal çalışması,
• Mikroişlemcilerin hatalı çalışması,
• Harmoniklerden kaynaklanan gürültü nedeniyle kontrol
sistemlerinin hatalı işletimi,
• Yalıtım malzemesinin zorlanması ve delinmesi
• Şebekede rezonans olaylarının meydana gelmesi ve aşırı gerilim ve
akımların oluşması,
• Endüksiyon tip sayaçların yanlış ölçüm yapması
Sıralama :
Harmonik derecesi bileşenin
frekansını belirler ve bu frekans
temel frekansın katları şeklindedir.
Örneğin ; Temel bileşen = 50 Hz için,
5. Harmonik bileşen değeri;
5 X 50 = 250 Hz olur.
Temel bileşenin yüzdesi olarak harmonik spektrum
100
50
0
1
2
3 4
5
6
7
8
9 10 11
Spektrum :
Bir sinyalin değişik harmonik
bileşenlerinin büyüklüklerini ilgili
frekansların bir fonksiyonu olarak
gösteren grafiktir.
Uluslararası Harmonik Standartları
Uluslararası IEC 519 – 1992’ ye göre kabul edilebilen harmonik bozulma
sınır değerleri;
Gerilim için : %3
Akım için : %5
olarak belirlenmiştir. Bu limit değerlerin üzerinde bulunan harmonik
oranlarında, elektrik sistemleri için tehlikeli ve büyük maddi zararlar
oluşturabilecek problemler meydana gelmektedir.
32
HARMONİK FİLTRASYON SİSTEMLERİ
Harmoniklerin iyileştirilmesine veya giderilmesine yönelik
çözümler şunlardır.
 Orta Gerilim Kompanzasyonu
 Pasif Filtreler
 Aktif Filtreler
33