روش های اصلاح ضریب توان 

 


اهداف مقاله

  • ضریب توان جیست ؟
  • مفهوم اصلاح ضریب قدرت به زبان ساده
  • محاسبه ضریب توان در تابلو برق
  • طراحی بانک خازنی
  • انواع خازن صنعتی
  • تجهیزات مورد نیاز جبران سازی ضریب توان

یکی از سیاستهای وزارت نیرو در جهت اعمال مدیریت مصرف انرژی الکتریکی، در قالب وضع قوانین و مقررات مرتبط با اصلاح ضریب توان و همچنین تعرفه های مرتبط با انرژی مصرفی است.

   به هر میزان که ضریب توان مصرف کننده ها افزایش یابد، مقدار جریان عبوری ازشبکه (به ازای توان مصرفی ثابت) کاهش خواهد یافت که این موضوع باعث کاهش تلفات و کاهش افت ولتاژ و افزایش ظرفیت خطوط،ترانسفورماتورها و غیره می شود. از طرف دیگر با اعمال مدیریت بر تعرفه های برق، می توان مصرف کننده ها رابه سمت مصرف در ساعاتی که هزینه انرژی مصرفی کمتر باشد (کم باری) هدایت نمود.

   در اینجا لزوم و روش های اصلاح ضریب توان و همچنین تعرفه های برق را به منظور آزادسازی ظرفیت شبکه های توزیع و انتقال و همچنین کاهش هزینه انرژی مصرفی مشترکین، مورد بررسی قرار میدهیم.

   اغلب دستگاهها و مصرفکنندگان الکتریکی برای انجام کار مفید نیازمند مقداری توان راکتیو برای مهیا کردن شرایط لازم برای انجام کار هستند. به عنوان مثال، یک الکتروموتور برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، نیازمند تولید شار مغناطیسی در فاصله هوایی موتور است و نمی تواند بدون توان راکتیو، نیروی الکتروموتوری ایجاد کنند.

   همچنین سیستم های الکترونیک قدرت، تثبیت کننده های ولتاژ، کوره های القایی و قوس الکتریکی، سیستم های جوشکاری AC و DC، متعادل سازهای بارهای نامتعادل، تجهیزات دارای مشخصه غیرخطی و غیره، نیازمند توان راکتیو هستند. اما این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افت ولتاژ و همچنین افزایش تلفات توان در مسیر به صورت حرارت می شود. ازجمله زیان های وارد شده به شبکه در این حالت عبارتند از:

  • اضافه شدن جریان مولد و نیاز به مولدهای با توان بیشتر
  • افزایش جریان شبکه (نیاز به کابل های با سطح مقطع بزرگتر)
  • اتلاف توان در شبکه های توزیع (تولید حرارت و افت ولتاژ)

پس باید بدانیم که ضریب توان دقیقا به چه معنی است و چه تاثیری در سیستم دارد. سپس روش های اصلاح ضریب توان و تجهیزات مورد نیاز برای جبران سازی را بشناسیم. 

سوال الیکا الکتریکضریب توان چیست ؟

   یک مدار با بار مقاومتی دارای شکل موج جریان و ولتاژ هم فاز است، اما در مداری با بار راکتیو (خازنی یا سلفی)، سلف و خازن توان مصرف نمی کنند اما ظرفیت شبکه را اشغال می کنند، چون جریان می کشند. خازن جریان پیش فاز می کشد یعنی جریان پس فاز (برای سلف) تولید می کند. سلف جریان پس فاز را مصرف می کند. در شکل موج بار خازنی جریان نسبت به ولتاژ پیش فاز است.

 

نمودار-ولتاژ-و-جریان-بار-وقاومتی-سلفی-خازنی

 

در مصرف کننده ها، سه نوع توان، شامل توان ظاهری (S)، توان اکتیو (P) و توان راکتیو (Q) تعریف می شود.

توان اکتیو

توان اکتیو همان توان حقیقی و توان بارهای مقاومتی است که با واحد وات W نشان داده می شوند.

توان راکتیو

توان راکتیو یک توان فرضی است که برای مقایسه قدرت سلف ها و خازن ها تعریف می شود. توان راکتیو خازن بیشتر شود، انرژی لازم برای شارژ و دشارژ آن بیشتر می شود ولی در نهایت مصرف نمی کند. این توان با واحد KVAR معرفی می شود.

توان ظاهری

در سیستم های الکتریکی که ترکیبی از بارهای مقاومتی و راکتیو هستند، ترکیب مؤلفه های توان اکتیو و راکتیو به عنوان توان کل یا توان ظاهری معرفی می شود و با کیلو ولت آمپر (KVA) نشان داده می شود.

توان-ظاهی-توانه-اکتیو-راکتیو-روابط-و-فرمول-ضریب-توان

   اگر زاویۀ بین ولتاژ و جریان مصرف کننده کمتر شود (ضریب توان افزایش یابد)، مقدار توان اکتیو مصرفی به توان ظاهری نزدیک شده و لذا مقدار توان راکتیو مصرفی کاهش مییابد. یکی از روش های اصلاح این زاویه استفاده از بانک خازنی است که در ادامه بیشتر درباره آن صحبت می کنیم. 

 


برای بررسی، دریافت لیست قیمت و خرید بانک خازنی اشنایدر کلیک کنید.

برای پشتیبانی فنی با شرکت الیکا الکتریک تماس بگیرید: 

۰۳۱-۳۲۶۶۴۵۵۰

۰۳۱-۳۲۶۶۳۸۳۶

۰۳۱-۳۲۶۶۳۸۳۷



 
  • مفهوم اصلاح ضریب قدرت به زبان ساده

اصلاح ضریب قدرت ، تکنیکی برای کم کردن آثار منفی بارهای راکتیو در یک شبکه با برق متناوب است. اما همان طور که گفته شد بار مصرفی نیاز به توان راکتیو دارد. لذا توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده از راهی غیر از شبکه باید تأمین شود؛ چرا که افزایش توان راکتیو تولیدی در نیروگاه ها، جریان تحریک ژنراتور را افزایش می دهد که با محدودیت های دینامیکی روبه رو میشود.

مقدار توان معمولاً عددی بین صفر تا یک است، که مقادیر یک و نزدیک به آن مقادیر مطلوب محسوب می شوند. اصلاح یا کاهش ضریب قدرت، افزایش تلفات را به دنبال دارد.

توان از دست رفته در ضریب توان کمتر از یک نشان دهنده توان راکتیو است. توان راکتیو، افزایش اضافه بار و افزایش هزینه برق را به دنبال دارد. بارهای سلفی و هارمونیک ها از دلایل کاهش ضریب توان است.

 در هنگام اصلاح ضریب قدرت به جای این که شبکه جریان سلف (جریان پس فاز) را تأمین کند، با استفاده از خازن به طور موازی، جریان مورد نیاز توسط خازن تأمین می شود.

همان طور که گفته شد خازن جریان پیش فاز می کشد یعنی جریان پس فاز تولید می کند و سلف جریان پس فاز را مصرف می کند. به این عمل اصلاح ضریب توان می گویند.

اصلاح-ضریب-توان-با-خازن

زمانی که خازن شارژ می شود، سلف دشارژ می شود و برعکس. سلف و خازن جریان یکدیگر را تأمین می کنند.

شکل مثلث اصلاح ضریب توان نمایش داده شده در زیر، مقدار ظرفیت خازنی مورد نیاز برای تغییر زاویه اصلاح ضریب توان و یا به عبارتی زاویه PF از Φ۱ به Φ۲ را نشان می دهد.

 

مثلث-اصلاح-ضریب-توان

 

در شکل زیر تأثیر موازی کردن خازن به منظور اصلاح ضریب توان در جریان کل و بهبود زاویه PF نمایش داده شده است. cos Φ۱ > cos Φ۲

 

تأثیر-خازن-در-جریان-کل-در-مدار-اصلاح-ضریب-توان-با-خازن

جریان در خازن متصل به برق متناوب، بر خلاف سلف، ۹۰ درجه تقدم فاز دارد و لذا ضمن خنثی نمودن اثر سلفی مصرف کننده، هیچ گونه توان حقیقی نیز از شبکه دریافت نمی کند.

یکی از وسایلی که در روش اصلاح ضریب توان به کمک خازن استفاده میشود، رگولاتور ولتاژ است. این وسیله با اندازه گیری ضریب توان بار، به مقدار مورد نیاز (به صورت پله ای) خازن واردمدار می کنند. به عبارت دیگر، با اندازه گیری ولتاژ و جریان مصرف کننده، مقدار ضریب توان محاسبه شده و با توجه به ضریب توان موردنظر (معمولاً ۰٫۹) میزان توان راکتیو مورد نیاز محاسبه شده و خروجی رگولاتور، متناسب با این مقدار توان راکتیو، پله های مناسبی را وارد (و یا از مدار خارج)  می کند. 

رگولاتور-هوشمند-اشنایدر-الکتریک

 


برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد رگولاتورهای هوشمند اشنایدر الکتریک، از پیج زیر بازدید نمایید. 

رگولاتور هوشمند اشنایدر الکتریک


 

اگر کل بار راکتیو خازنی برابر Q باشد، می توان آن را به پله های کوچک q تقسیم نمود. البته افزایش پلهها به دقت نتیجه کمک میکنند اما تعداد کنتاکتورها و دیگر تجهیزات، افزایش یافته و موجب بالا رفتن هزینه می شود.

 

  • محاسبه ضریب توان در تابلو برق

   همان طور که گفتیم از کسینوس زاویۀ اختلاف فاز جریان و ولتاژ می توان اجزای ظاهری و مؤثر توان ها، ولتاژها و جریان ها را محاسبه کرد. در دستگاه های الکتریکی اغلب ضریب توان برای بار کامل نوشته می شود. از آن جایی که شبکه برای توان ظاهری خاصی طراحی شده است، لذا سعی بر این است که مقدار توان ظاهری حتی الامکان پایین نگه داشته شود. در صورتی که خازن های مناسب به صورت موازی و در کنار مصرف کننده نصب شوند، بخشی از توان راکتیو بین خازن و مصرف کننده نوسان کرده، باقی مانده از شبکه کشیده می شود که میزان بارگذاری راکتیو شبکه را کاهش می دهد. در صورتی که به وسیلۀ جبران سازی، ضریب توان به یک برسد در شبکه فقط جریان مؤثر خواهد داشت.

   آمپرمتر و دستگاه اندازه گیری توان اغلب در تابلو اصلی نصب شده اند. هم چنین می توان از دستگاه های اندازه گیری چنگکی استفاده نمود. اندازه گیری های مورد نیاز در فیدر ورودی و یا فیدرهای خروجی پست اصلی انجام می گیرد.

اندازه گیری هم زمان ولتاژ شبکه دقت محاسبه را بهتر می کند. البته می توان ولتاژ نامی را ۳۸۰ یا ۴۰۰ ولت در نظر گرفت. از ولتاژ (U) ، جریان ظاهری (Is)  و ضریب توان می توان، توان اکتیو را محاسبه کرد.

اصلاح-ضریب-قدرت

برای بدست آوردن Qc توان راکتیوی که از خازن گرفته می شود، از اختلاف توان اکتیو Q1 قبل از جبران سازی و بعد از جبران سازی Q2 به دست می آید. بنابراین :       

(Qc = Q1 – Q2)

  • طراحی بانک خازنی 

در هنگامی که قرار است طرح خازن های اصلاح ضریب قدرت انجام شود باید لیستی از بارها تهیه کرد و مقدار ضریب قدرت هر یک از بارها را به همراه توان اکتیو مصرفی که به طور معمول در همۀ دستگاه‌ها نوشته شده است خواند. سپس مقدار کیلو ولت آمپر مصرفی را محاسبه نمود و از تقسیم مقدار مجموع توان اکتیو بر مقدار توان ظاهری ضریب قدرت کل را به دست آورد سپس مقدار خازن را با توجه به جداول موجود در کاتالوگ محاسبه کرد. به طور معمول بانک خازنی ۲۰ درصد بالاتر از عدد به دست آمده طراحی می شود.

جدول محاسبه توان خازن در ضریب قدرت های مختلف و با توجه به نوع CT

 

الف) با در دست داشتن ضریب قدرت های موجود و مورد نظر و توان راکتیو داریم:

  • Qc: قدرت خازن بر حسب کیلووار
  • P: توان اکتیو تجهیزات بر حسب کیلووات
  • tanᴓ۱: ضریب زاویه توان موجود
  • tanᴓ۲: ضریب زاویه توان مطلوب

 

ب) از طریق قبض برق مصرفی واحد:

اطلاعات موجود در روی قبض عبارتند از: توان اکتیو مصرفی و مقدار توان راکتیو مصرفی.

منطق عملکرد خازن: ترتیب وارد کردن به مدار یا خارج کردن خازن ها از مدار توسط رگولاتور منطق عملکرد نامیده می شود.

مثال: منطق ۱۲۲ برای خازن ۵ پله

مثال: منطق ۱۱۱ برای خازن سه پله

                   

  • ضریب C/K در رگولاتور چیست ؟

این ضریب برای تنظیم فاصله وارد کردن خازن تا خارج کردن آن از مدار به رگولاتور داده می شود. در واقع این نسبت نشان دهنده نسبت تبدیل توان اولین پله خازن (C) به نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان متصل به رگولاتور (K) است.

به عنوان مثال اگر ضریب قدرت از ۸۹ درصد کمتر شد پله ای از خازن را وارد مدار کرده و در صورتی که کسینوس فی از ۰٫۹۳۵ بیشتر شد پله ای را از مدار خارج نماید. C ظرفیت اولین پله خازن نصب شده در مدار و K ضریب نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان است.

  • قدرت خازن اگر کمتر از ۵۰۰ وار باشد مقدار آن بر حسب ظرفیت خازن (C) بیان می شود.
  • قدرت خازن اگر بیش از ۵۰۰ وار باشد مقدار آن بر حسب KVAR (کیلووار) بیان می شود.
  • باید دقت شود که QC<QL باشد تا از افزایش ولتاژ شبکه جلوگیری شود. (QC توان خازن مورد نیاز، QL توان راکتیو اندازه گیری شده)

 

  • اثر هارمونیک در خازن های اصلاح ضریب قدرت

 دستگاه پاور آنالایزر وقتی سیستم راه اندازی شده و مشغول به کار است، می تواند مقدار مورد نیاز خازن را مشخص و هارمونیک های موجود در سیستم را اندازه گیری ‌کند. محاسبه از طریق قبض و خواندن ضریب زیان که به محاسبۀ مقدار ضریب قدرت می انجامد باتوجه به دیماند قراردادی بانک خازن مورد نیاز طراحی می شود.

                                                                            ۱ – (ضریب قدرت / ۹۰درصد) = ضریب زیان       

پاورمتر-اشنایدر-الکتریک-اندازه گیری-هارمونیک-سیستم
                                                                   پاورمتر اشنایدر الکتریک

 

 خازن‌های اصلاح ضریب قدرت نسبت به هارمونیک‌ها حساس اند. این هارمونیک‌ها شامل هارمونیک‌ های پنجم، هفتم، یازدهم، سیزدهم و … هستند. بسته به طراحی ساختار اساسی بانک‌های خازنی، حدود پایداری در مقابل اضافه ولتاژ، اضافه جریان و هارمونیک‌ها برای دور کردن خازن از خرابی بسیار مهم است. علاوه بر این مشکل، مشکلات زیر نیز موجب خرابی بانک‌های خازنی می شود:

·    تشدید

·    اضافه ولتاژ

·    امواج کلید زنی

·    جریان هجومی

·    ولتاژ آنی بارگیری جرقه

·    تخلیه/ بازبست ولتاژ

 


بیشتر بخوانید

انواع هارمونیک در برق

 


  • امواج کلید زنی در بانک خازنی

   اساساً خازن‌ها امواج کلید زنی تولید می کنند که عموماً به عنوان جریان هجومی و اضافه ولتاژ آنی دسته بندی می شوند.

   جریان هجومی پدیده ای است که هنگام به مدار وصل کردن خازن‌ها رخ می دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبیعتاً بسیار کم و مقاومتی است. این امر منجر به جریان هجومی به بزرگی ۵۰ تا ۱۰ برابر جریان اسمی می شود که  از خازن عبور می کند، دلیل این عمل این است که امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن کردن خازن‌ها فقط در مقابل شار جریان مقاومت می کند.

جریان هجومی در خازن ها
                                                            جریان هجومی در خازن ها

   این امر هنگامی پیچیده می گردد که در ترکیب موازی بانک خازنی ممکن است جریان هجومی کلید زنی به سطحی بالاتر از ۲۰۰ تا ۳۰۰ برابر جریان اسمی برسد. این جریان هجومی نتیجه تخلیه خازن‌های از پیش شارژ شده موازی با آن است.

   در هنگام خاموش کردن (از مدار خارج کردن) خازن‌ها، بسته به شارژ ذخیره شده در آن، اضافه ولتاژ ناگهانی بالاتری در این زمان به وجود خواهد آمد که ممکن است موجب پدید آمدن جرقه در پایه ها شود. هنگامی که خازن خاموش می شود شار الکتریکی در خود نگه می دارد و به وسیله مقاومت‌های تخلیه، دشارژ می شود. مدت زمان تخلیه عموماً بین ۶۰ تا ۱۸۰ ثانیه است.

   تا زمانی که تخلیه به شکل موثری صورت نگرفته نمی توان خازن‌ها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخلیه کامل دوباره موجب افزایش جریان هجومی می شود.

 به همین منظور در مواردی که بارهای متغیر جبران سازی می شود پیشنهاد می گردد از بانک‌های خازنی اشنایدر الکتریک همراه با رگولاتور هوشمند اشنایدر الکتریک استفاده شود و  همچنین در خازن گذاری به صورت ثابت برای مینینم بار خازن در نظر گرفته شود.

 

  • تعرفه های قیمت انرژی

   در محاسبه قیمت انرژی، حداکثر مصرف و انرژی اکتیو و راکتیو به صورت مجزا در نظر گرفته می شوند. در اغلب قراردادها حداکثر مصرف راکتیو برابر ۵۰% مصرف اکتیو در نظر گرفته می شود.

مصرف راکتیو در صورتی مشمول هزینه می شود که بیش از ۵۰% مصرف اکتیو باشد که این مصرف متناظر با ضریب توان ۰٫۹ است. توصیه می شود که برای محاسبه، عدد بالاتری مثل ۰٫۹۲ در نظر گرفته شود تا توان رزرو خازنی داشته باشیم.

 

  • تعرفه های میزان تقاضای انرژی

   در این حالت مبنای مصرف، حداکثر توان مصرفی مشتری در طول یک ماه خاص است. در صورتی که توان ظاهری و نه توان اکتیو مبنا باشد، متذکر می شود که میزان خازن را به نحوی انتخاب کنید که Cosɸ = ۱ شود.

 

  • انواع خازن های صنعتی

خازن های صنعتی در دو دسته خازن های فشار ضعیف و فشار متوسط قرار می گیرند.

خازن های صنعتی فشار ضعیف در دسته های زیر قرار می گیرند:

  • خازن هایی با ولتاژ کمتر از ۱۰۰۰ ولت
  • خازن خشک
  • اتصال تک فاز یا سه فاز به صورت اتصال مثلث

 

خازن های فشار متوسط در دسته های زیر قرار می گیرند:

  • خازن هایی با ولتاژ بیش از ۱۰۰۰ ولت 
  • خازن های روغنی 
  • خازن با اتصال تک فاز یا سه فاز به صورت اتصال مثلث

 

  • مشخصات خازن های فشار ضعیف 

  • استاندارد IEC70, VDE0560-Din4800-isir2781
  • ولتاژ اسمی، جریان اسمی، توان اسمی (ظرفیت VAR)، تلفات اکتیو، دمای محیط، دمای خنک کننده، حداکثر و حداقل دمای کار خازن، نوع اتصال به شبکه.
  • رده بندی دمای حداکثر و حداقل دمای کار خازن به شرح زیر است:

۴۰+ / ۴۰- و ۴۰+ / ۲۰- و ۴۰+ / ۱۰- و ۴۵+ / ۱۰-

  • خازن سه فاز می تواند به یکی از صورت های زیر به مدار متصل شود:

Y (ستاره)، ∆ (مثلث)، Y (ستاره با نقطه صفر) ، lll (سه بخش بدون اتصالات داخلی).

  • توان واحد خازنی سه فاز باید به صورت مجموع توان سه فاز ذکر شود.
  • ظرفیت کلید فیوز نصب شده در مسیر تغذیه خازن باید ۱٫۵ برابر جریان خازن باشد.
  • در صورت استفاده از کنتاکتور، ظرفیت آن (پس از اعمال ضرایب حرارتی) ۱٫۲۵ برابر حداکثر جریان حاصل است.
  • برای حفاظت مطمئن تر خازن در برابر اتصال کوتاه از فیوزهای HRC یا ضریب ۱٫۵ برابر جریان نامی خازن استفاده می شود.
  • در ولتاژ فشار ضعیف و بارهای خیلی کوچک، تنظیم توان با کنترل دستی امکان پذیر است.
  • برای کنترل و تنظیم توان اکتیو به صورت خودکار می توان از رله های اندازه گیر توان اکتیو، حساس به جریان و یا تایمر استفاده کرد.
  • در مصرف کننده های صنعتی کوچک و نیز جبران کننده های گروهی استفاده از رله جریان بهتر است.
  • در بار یکنواخت و قابل پیش بینی می توان از رله زمانی بهره گرفت. بهترین روش کنترل رله حساس به توان راکتیو است. مراحل پله خازن از ۳ الی ۱۹ مرحله می تواند برنامه ریزی شود. مقدار هر پله و تعداد پله ها به شرایط بار بستگی دارد.
  • قدرت خازن های رایج بر حسب KVAR  به شرح زیر است:

۵-۱۰-۱۲٫۵-۱۵-۲۰-۲۵-۳۰-۴۰-۵۰-۶۰-۱۰۰                                         

 

  • قطعات مورد استفاده در جبران سازی ضریب توان همراه با خازن

    • نقش فیوزها در جبران سازی توان

   با توجه به سطح اتصال کوتاه در بانک های خازنی باید از فیوزهایHigh Rupture current)  HRC ( برای محافظت در مقابل اضافه جریان استفاده شود مقدار جریان دهی فیوزها طبق استاندارد از ۴.۱ تا ۵.۱ برابر جریان نامی خازنها انتخاب شود این نوع فیوزها دارای قدرت قطع بالایی هستند. برای حفاظت بانک های خازنی از فیوزهایی استفاده می شود که نسبت به اتصال کوتاه و اضافه بار سریع واکنش نشان داده و قطع شوند به همین دلیل از فیوز کاردی یا سکسیونر استفاده می شود.

 

    • عملکرد مقاومت های تخلیه در اصلاح ضریب توان

   به منظور کاهش ولتاژ دو سرخازن های اصلاح ضریب قدرت پس از خارج شدن آنها از مدار از مقاومتهایی که به ترمینالهای خازن، بسته شده است استفاده می کنند. مقدار این مقاومتها متناسب با توان خازنها متفاوت است.

   این مقاومت باید بتواند میزان ولتاژ را در مدت ۳ دقیقه پس از قطع خازنها به میزان کم خطر (پایین تر از ۷۵ ولت) کاهش دهد. در حالت‌های خاصی که خازن مستقیماً به سیم پیچ‌های الکتروموتور وصل می شود نیازی به مقاومت تخلیه نبوده و باید تا توقف کامل موتور از تماس با قسمت‌های برقدار خازن، اجتناب شود. طبق استاندارد خازن‌ها باید برای وصل مجدد به مدار حداکثر تا ۱۰ درصد ولتاژ نامی شارژ باشند.

 

خازن اشنایدر

   مقاومت تخلیه توسط سازنده بر حسب توان خازن محاسبه می شود و در هنگام ساخت یونیت به خازن متصل می گردد. همچنین روی پلاک خازن مدت زمان تخلیه را مشخص می‌کنند. در مواردی که نیاز به تخلیه سریع خازن جهت سوئیچینگ به مدار باشد به جای مقاومت از مدار تخلیه سریع استفاده می شود. 

    • استفاده از تریستور سوئیچ در مدار اصلاح ضریب توان

   در مواردی که تغییرات ضریب قدرت سریع است باید از تریستور سوییچ به جای کنتاکتور خازنی استفاده نمود این قطعات به همراه مدار تخلیه سریع به خازن متصل شده و در ۵ میلی ثانیه می توانند بعد از خروج خازن به مدار می توانند خازن را به مدار وارد کنند.

خازن اشنایدر
                   خازن اشنایدر

 

  • استفاده از رگولاتور هوشمند در بانک خازنی

علاوه بر این می توان با استفاده از رگولاتور هوشمند خیلی ساده تر اطلاعات زیادی از مدار بدست آورد.  رگولاتور هوشمند برای مدیریت بانک های خازنی در دو مدل ۶ و ۱۲ پله طراحی و ساخته شده است. از مزایای رگولاتور هوشمند کنترل و اندازگیری ولتاژ، توان، جریان بار، جریان راکتیو، اعوجاج هارمونیک ولتاژ، کسینوس فی، گام های اتصال خازن ها، تعداد دفعات قطع و وصل خازن ها، ثبت تاریخ هشدارها و سنجش دمای محیط داخل تابلو برق است.

Powe-Factor-Controller-Schneider-Elwctric
                             رگولاتور خازنی ۱۲ پله اشنایدر الکتریک
 

تماس با شرکت الیکا الکتریک

برای بررسی، دریافت لیست قیمت و خرید رگولاتور هوشمند اشنایدر کلیک کنید.

برای پشتیبانی فنی با شرکت الیکا الکتریک تماس بگیرید: 

۰۳۱-۳۲۶۶۴۵۵۰

۰۳۱-۳۲۶۶۳۸۳۶

۰۳۱-۳۲۶۶۳۸۳۷

 


 

  • کنتاکتور خازنی در تابلو خازنی

از تجهیزات مهم دیگری که در این روش از اصلاح ضریب توان میتوان نام برد، کنتاکتور خازنی است. با توجه به جریان بسیار زیاد خازن ها (در هنگام وصل) لذا در صورت استفاده از کنتاکتور های معمولی باعث از بین رفتن کنتاکت ها در مدت زمان کمتر از طول عمر مفید آنها می شود.

کنتاکتور خازنی اشنایدر
      کنتاکتور خازنی اشنایدر

   برای ورود هر یک از خازن های بانک خازنی به مدار از یک کنتاکتور خازنی استفاده می شود. کنتاکتور خازنی را می توان توسط رگولاتور هوشمند وارد مدار کرد. به عنوان مثال در صورتی که تعداد ۹ خازن۲۵ کیلووار داشته باشیم، به ۹ کنتاکتور خازنی و یک رگولاتور ۸ پله استفاده می شود. برای هر خازن باید از فیوز جداگانه استفاده شود و تنها از یک مدار فرمان برای بانک خازنی می توان بهره برد.

   ابتدا دو خازن وارد مدار می شود و خازن های بعدی جفت جفت اضافه می شود و پس از ورود خازن ۱ و ۲ به مدار، به ترتیب خازن های سوم تا هشتم یکی یکی وارد مدار می شوند.

 

بانک خازنی همراه با کنتاکتورهای خازنی اشنایدر الکتریک و رگولاتور هوشمند اشنایدر الکتریک
                         تابلوی بانک خازنی و کنتاکتور خازنی اشنایدر الکتریک

 

  • روش های اصلاح ضریب توان

   اصلاح ضریب توان به دو روش فعال و غیرفعال انجام میشود. روش اصلاح غیر فعال، یک روش ساده برای اصلاح ضریب توان در بارهای خطی است که معمولاً با استفاده از بانک های خازنی صورت میگیرد.

   اما این روش به اندازۀ اصلاح ضریب توان فعال مؤثر نیست. گرچه این روش به دلیل سادگی و کم هزینه بودن، در سطح وسیعی مورد استفاده قرار میگیرد.

   اما در این روش، وارد و خارج کردن خازن ها از مدار موجب به وجود آمدن جریان های هارمونیکی میشود و این عیب، یکی از دلایلی است که تمایل برای استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت و یا کندانسورهای سنکرون (اصلاح ضریب توان فعال) هنوز وجود دارد.

   اصلاح ضریب توان فعال، یک سیستم الکترونیک قدرت است که میزان جریان کشیده شده توسط هر بار را به منظور نزدیک کردن هرچه بیشتر ضریب توان به یک کنترل می کند.

 
از مهمترین روش های جبران سازی ضریب توان می توان به چهار روش اصلاح ضریب توان انفرادی، مرکزی و گروهی و مختلط اشاره کرد:

جبران سازی ضریب توان انفرادی

 جبران سازی انفرادی توان راکتیو برای ترانسفورماتورها، تجهیزات جوشکاری، موتورهای کم بار یا با کابل طولانی و موتورهای بزرگ که به طور مداوم درحال کار هستند، اقتصادی تر است. در این حالت خازن ها به طور مستقیم یا به وسیله سوئیچگیرها به بار متصل هستند. حذف توان راکتیو از شبکه داخلی از مزایای این روش به حساب میآید. اما تعداد بیشتر خازن برای یک مجموعه به دلیل عدم داشتن ضریب همزمانی و لذا هزینه بیشتر از معایب این روش محسوب می شود.

در ساده ترین مدل، یک خازن با مقدار مناسب، موازی هر مصرف کنندۀ سلفی نصب می شود. بدین وسیله به صورت چشم گیری از بار سیم ها و کابل ها کم می شود. باید دقت کرد که خازن فقط در محدودۀ زمانی فعالیت دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در ضمن نصب خازن برای جبران سازی انفرادی دستگاه ها ساده نیست.

 

اصلاح ضریب توان انفرادی
                                                         اصلاح ضریب توان انفرادی

 

کاربرد

    • برای موتورهای دائم کار
    • برای موتورهای کم بار یا با کابل طولانی
    • جهت جبران سازی توان راکتیو بی باری ترانسفورماتورها

 

مزایای جبران سازی ضریب توان انفرادی

    • مخارج کم تر بر حسب KVAr
    • شبکه داخلی کاملاً از جریان راکتیو پاک می شود.

 

معایب جبران سازی ضریب توان انفرادی

    • جبران سازی در تمام کارخانه پخش شده است.
    • نصب پیچیده
    • به طور کلی به خازن بیش تری نیاز است چون که توجهی به ضریب هم زمانی نمی شود.

             

جبران سازی ضریب توان مرکزی (متمرکز)

زمانی که تعداد زیادی بارهای کوچک و متوسط که دائم در مدار نباشند نیاز به اصلاح داشته باشند، خازن ها به طور مرکزی در شین اصلی وصل می شوند که به صورت دستی یا اتوماتیک کنترل می شوند. این روش مشابه جبران سازی انفرادی، ولی اقتصادی تر از آن است؛ همچنین برای تمام ولتاژها قابل استفاده است. اما در خطوط توزیع، بین شین و نقاط مصرف سیستم حفاظتی در مقابل جریان اتصال کوتاه وجود دارد، هر خازن نیاز به یک فیوز HRC دارد. همچنین در ترانسفورماتورهای ولتاژ با اتصال مثلث باز، تخلیه خازن ها پس از هر بار قطع ضروری است.

   کل جبران سازی به صورت متمرکز در ورودی فشار ضعیف نصب می شود. بدین طریق تمام توان راکتیو مورد نیاز پوشش داده می شود. کل توان خازن به پله های متعدد تقسیم شده و به وسیله یک رگولاتور توان راکتیو از طریق کنتاکتورها، بسته به وضعیت بار به مدار وارد یا خارج می شوند.

   این روش امروزه در بیش تر مواقع مورد توجه قرار می گیرد، چرا که جبران سازی مرکزی بدین طریق می تواند به آسانی تحت کنترل قرار گیرد. تنظیم کننده های راکتیو مدرن می توانند دائماً وضعیت کلیدها، ضریب توان و جریان راکتیو و نیز هارمونیک های موجود در شبکه را تحت نظارت قرار دهند. به طور کلی با این روش به دلیل در نظر گرفتن هم زمانی در تمام کارخانه، توان خازنی کم تر نسبت به جبران سازی انفرادی یا گروهی نیاز است.

در این روش جریان راکتیو سیم ها و کابل های به کار رفته در شبکه درونی از طریق جبران سازی کم نمی شوند. یعنی اگر سطح مقاطع کابل ها و سیم های بار به اندازه کافی بزرگ باشد، دیگر مزیتی به شمار نمی رود.

 

اصلاح ضریب توان مرکزی
                              اصلاح ضریب توان مرکزی

 

کاربرد

    • در صورتی که مقاطع سیم ها و کابل های داخل کارخانه ایجاد مشکل نکنند جبران سازی صریب توان مرکزی همیشه قابل استفاده است.

 

 

مزایای جبران سازی ضریب توان مرکزی

    • نصب ساده در اغلب اوقات
    • استفاده مفید از توان خازن نصب شده
    • کل سیستم مقابل دید بوده، به آسانی کنترل می شود.
    • مصرف کم تر خازن چون ضریب هم زمانی در نظر گرفته می شود.
    • در صورت وجود هارمونیک در شبکه، دارای مخارج مناسب تری است زیرا خازن ها آسان تر به سلف مجهز می شوند.

 

معایب جبران سازی ضریب توان مرکزی

    • بار داخلی شبکه کم نمی شود.
    • مخارج اضافی برای تنظیم اتوماتیک سیستم نیاز است.

                                              

جبران سازی ضریب توان گروهی

 درتأسیسات بزرگ مثل کارخانه های صنعتی که دارای موتورخانه مرکزی هستند، خازن ها را به صورت گروهی، نزدیک به پست برق یا تابلوی اصلی نصب میکنند که کنترل آنها توسط رگولاتورهای اصلاح ضریب توان صورت میگیرد. مزایای این روش، سیستم کنترل ساده استفاده مفید از خازن های نصب شده و توجه به ضریب همزمانی است. 

   تحمل هزینه اضافی مانند نصب رگولاتور، از معایب این سیستم گروهی است. در برخی موارد بنا به دلایل اقتصادی ممکن است از هر سه روش فوق استفاده گردد که به آن اصلاح ضریب توان به روش مختلط گویند. دستگاه هایی که به صورت گروهی نصب شده اند، به صورت جمعی جبران سازی می شوند. به جای خازن های مختلف کوچک یک خازن مناسب بزرگ نصب می شود.

اصلاح ضریب توان گروهی
                            اصلاح ضریب توان گروهی

کاربرد

    • برای مصارف سنگین سلفی در صورتی که با هم به کار گرفته شوند.

 

مزایای جبران سازی ضریب توان گروهی

    • جبران سازی ضریب توان گروهی شبیه جبران سازی انفرادی است ولی اقتصادی تر.

 

معایب جبران سازی ضریب توان گروهی

    • جبران سازی ضریب توان گروهی فقط برای مصرف کننده های گروهی که باهم کار می کنند قابل استفاده است.

 

  •  

جبران سازی ضریب توان مختلط

   به دلیل اقتصادی، اغلب مقرون به صرفه است که هر سه روش فوق الذکر را با یکدیگر به کار برد که به آن جبران سازی ضریب توان مختلط گفته می شود.

 

  • تابلوی خازنی 

بدنه تابلوی خازنی از ورق با ضخامت حداقل ۱٫۵ میلی متر ساخته می شود. نوع تابلو (ایستاده – دیواری) با توجه به ظرفیت خازن های منصوبه تعیین می شود. تابلوهای خازنی با ظرفیت کم ﺑﻪ ﺻﻮرت دﻳﻮاري و ﺑﺎ ﻇﺮﻓﻴﺖ زﻳﺎد ﺑه صورت اﻳﺴﺘﺎده ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ. این تابلو ها یک درب برای دسترسی راحت تر به داخل تابلو دارند. تابلو خازنی از دو سلول جداگانه که به هم مرتبط هستند ساخته می شود. یک سلول برای تعبیه خازن ها، ﻛﺎﺑﻞ ﻫﺎ ﻳﺎ ﺷﻴﻨﻪ های قدرت، کلید یا کنتاکتورهای خازنی، مقاومت تخلیه خازن و در سلول دیگر کلید اصلی، رگولاتور هوشمند، فیوز، چراغ های سیگنال و اندازه گیرها نصب می شوند.

 

بانک خازنی
                                                           تابلوی خازنی

با توجه به میانگین دمای خازن که در طول یک ساعت نباید ۵ درجه بیش از دمای محیط باشد، خازن ها در داخل تابلو باید طوری نصب شوند که حرارت ایجاد شده داخل تابلو به راحتی به بیرون منتقل شود و خود تابلو دارای دریچه تهویه و در صورت لزوم سیستم تهویه مناسب باشد. در صورتی که فراهم کردن امکانات مقدور نباشد باید از خازن با دمای کار بالاتر استفاده گردد. دمای خنک کننده در گرمترین نقطه از یک بانک خازنی اندازه گیری می شود.

این نقطه در وسط دو واحد خازنی قرار دارد. اگر خازن تک واحدی باشد این دما در نقطه ای به فاصله حدوداً ۳۰ سانتی متر از محفظه خازن و در ارتفاعی برابر ۲٫۳ قد خازن بالاتر از کف آن خواهد بود. مجموعه بانک خازنی (تابلوی اتصال کابل تغذیه، رگولاتور و تابلوی خازن) به وسیله سازنده تابلو بر روی یک شاسی سوار شده شده و به صورت مجموعه ای واحد به محل استفاده حمل می شود.

 

تابلوی خازنی روی فونداسیون
                                                                                                       تابلوی خازنی روی فونداسیون

 

تابلوهای با ظرفیت بالا برای نصب بر روی فونداسیون آماده می شوند ولی تابلوهای با ظرفیت کم را می توان به صورت تابلوی دیواری نیز ساخت. اتصال بدنه تابلو و کلیه اجزای تابلو خازنی باید مطمئن باشد در تابلوهای خازنی با ظرفیت بالا حتی الامکان سیستم اینترلاک مناسبی بین درب تابلو و کلید اصلی نصب شود تا بدون قطع کلید اصلی امکان دسترسی به درون سلول خازنی مقدور نباشد.

 

  • جبران سازی تکی ترانسفورماتور

   مقادیری که از سوی سازندگان برای مقدار خازن های جبران سازی ترانس، پیشنهاد می شود یکسان نیست. بدین علت قبل از نصب یک چنین سیستم جبران سازی، مشاوره یا پیشنهاد دهندگان توصیه می شود. ترانس های مدرن دارای ورقه های هسته ای هستند که برای تغییر میدان مغناطیسی احتیاج به توان کمی دارند. در صورت بالا بودن توان خازن، زمان بی بار بودن ترانس امکان بروز اضافه ولتاژهای بزرگ وجود دارد.

خازن هایی با فیوز قدرت داخلی برای اتصال مستقیم به ترمینال ترانس مناسب هستند فقط در موقع اتصال خازن باید در نظر داشت که کابل اتصال خازن برای یک قدرت اتصال کوتاه مناسب باشد.

   توجه: نباید خازن های دارای فیوز قدرت داخل رایزر بار بیرون کشیده شوند، زیرا به علت مصرف بار خازنی خالص، موجب تشکیل قوس الکتریکی می شود. در صورت نیاز به قطع خازن از ترانس برق دار لازم است تا از کلید اتوماتیک به جای کلید فیوز استفاده شود.

 

  • جبران سازی انفرادی موتورها

   توان خازن باید در حدود ۹۰% توان ظاهری موتور را در زمان بی باری تأمین نماید. بدین وسیله در بار کامل ضریب توان ۰٫۹ و در حالت بی باری ضریب توان بین ۰٫۹۵ تا ۰٫۹۸ خواهد بود.

   ماشین هایی که جبران سازی انفرادی شده اند و دارای خازنی هستند که به ترمینال های موتور متصل اند توان خازن شان به هیچ وجه نباید بزرگ انتخاب شود. به ویژه در دستگاه هایی که دارای گشتاور بالایی هستند و پس از خاموش شدن هنوز دوران می کنند.

خازنی که به صورت موازی با دستگاه قرار دارد می تواند موتور را مشابه ژنراتور تحریک نماید و بدین وسیله ولتاژهای بالای خطرناک به وجود می آید که در این صورت به احتمال زیاد خساراتی به خازن و موتور وارد می کند.

   در ساده ترین فرم خازن مستقیماً به ترمینال های موتور متصل می شود. در این حالت می توان از حفاظت خازن صرف نظر کرد چون فیوز موتور از خازن حفاظت می کند.

   در صورتی که کلید حفاظ موتور نصب شده باشد، توصیه می شود که جریان آستانه قطع (Trip) کمتری انتخاب شود.

   پس از قطع ولتاژ خازن ها مستقیماً بوسیلۀ سیم پیچ های با مقاومت پایین مستقیماً تخلیه می شود. بنابراین مقاومت های تخلیه زیاد ضروری نیستند.

 

 

 در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

4 نظرات

  1. کاشی شایان

    پاسخ دادن

    سلام
    در یک بانک خازنی برای رسیدن به ۳۰ کیلووار در یک پله آیا می توان از چند خازن (دو خازن ۱۲.۵ کاوا یک خازن ۵ کاوا) موازی استفاده کرد؟ اگر رگلاتور ۶ پله شبانه روز فعال باشد، چه مشکلی برای بانک به وجود می آید؟

    ۱۹ آذر ۱۳۹۸
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      سلام. بله می توان چند خازن را با هم موازی نمود که ظرفیت آنها با هم جمع می شود. کار رگولاتور این است که مدام خازن ها را قطع و وصل نماید. هیچ مشکلی برای رگولاتور به وجود نمی آید. خازن ها را از جنس روغنی انتخاب کنید تا عمر بالاتری داشته باشند. رگولاتور خازنی بعد از دو سال نیاز دارد تا تنظیم دوباره شود. این نکته را مد نظر داشته باشید.

      ۱۹ آذر ۱۳۹۸
  2. رضا

    پاسخ دادن

    ایا در حفاظت بانک خازنی بجای استفاده فیوزهای HRC می توان از کلیدهای MCCB استفاده نمود و با چه قدرت قطع مجاز خواهد بود . (ka )

    ۱۸ اسفند ۱۳۹۸
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      بله می توان چنین کرد. تنها کافیست به این نکته توجه نمایید که شارژ اولیه خازن که با کیلو آمپر مشخص می شود از کلید کمتر باشد.

      ۲۰ اسفند ۱۳۹۸

نظرات