Elektrik enerjisinde; üretildiği santrallerden, tüketildiği yüke ulaşıncaya kadar çeşitli elektrik kayıpları meydana gelir. Bu kayıpları azaltıp maksimum derecede elektrik enerjisinden yararlanmak için yapılan işlemlerden bir tanesi de kompanzasyon işlemidir.
Genellikle kompanzasyon şu şekilde tanımlanır: “İndüktif ve kapasitif etki neticesinde oluşan voltaj ve akım arasındaki faz kaymasını sıfıra yakın tutma işlemidir.”
Verimin artması ve şebekenin reaktif güçten kötü etkilenmemesi için endüktif sistemin girişine bir kompanzasyon kondansatörü bağlanarak sistemde üretilen indüktif reaktif güç şebekeye verilmeden kondansatörlerde depolanır.
Elektrik sistemi içerisindeki reaktif akım azaltılırsa, enerji taşıma kapasitesi artacak, enerji iletim sistemlerinin elemanlarının iletkenlerinin kesitleri azalacak, gerilim düşümlerini önlenecek, yüksek gerilim enerji nakil hatlarında ve fabrikaların ana girişlerine bulunan akım taşıyan hatlarda açma kapama yapan disjonktörler büyük seçilmeyerek sistem en verimli hale getirilecektir. Bu sebeple sistemlerde reaktif enerji oluştukları noktada yok edilerek veya düşürülerek (kompanzasyon yapılarak) bu sorun giderilir.
Kompanzasyon Nedir?
Günümüzde elektrik şebekelerinin abone güçlerinde sürekli olarak bir artış gözlemlenmektedir. Bu nedenle reaktif yükler zamanla artış gösterir ve şebekenin de güç katsayısı düşer. Kompanzasyon ise bu durumu önlemek için yapılır. Kompanzasyon yöntemleri akım ile gerilim arasındaki faz farkı en ideal olabilecek açıya getirilir ve sistemi olumsuz etkileyen reaktif güçlerin sıfıra yaklaştırılır. Böylece enerji iletim hatlarının ve şebekenin gereksiz yere yüklenmesine sebep olan ve kayıpları artıran reaktif güç, olabildiğince minimum seviyede tutulur.
Kompanzasyon için mantık ise; cihazların çekmiş olduğu reaktif enerjinin tüketiciye yakın noktalardan oluşturulmasını sağlamaktır. Bu sayede de şebeke gereksiz meşgul edilmiş olmayacak ve şebeke kapasitesinin artırılması sağlanmış olacak.
Kompanzasyon işlemlerinde kompanzasyon panosu kullanılmaktadır. Bu pano, tesisin güç kat sayısını düzeltmek için gerekli cihaz, kondansatör ve ölçü aletlerinin bulunduğu panodur.
Kompanzasyon Nasıl Yapılır?
Akım trafosu
Sigorta
Kontaktör,Tristör
Kondansatör
Şönt reaktör
Reaktif Röle temel elemanları ile yapılan kompanzasyon işlemi şöyle gerçekleşir:
Güç kat sayısını düzeltmekle reaktif güç, dolayısıyla akımın reaktif (Ir) bileşeni küçültülür. Böylece devre akımı (I2) küçülerek aynı iş daha küçük akımla yapılır.
Bu sırada, aktif akım (Ia) bileşeninde ve aktif güçte bir değişiklik olmaz. Ir (reaktif akım) kompanzasyondan önce daha fazladır, kompanzasyondan sonra (Ir) akım küçülmüştür. Kompanzasyon öncesi devre akımı (I1)’nın kompanzasyondan sonra (I2) olarak daha küçüldüğü görülür.
Yükler endüktif özellikte olduğundan reaktif güç de endüktif özelliktedir. Bu endüktif reaktif güç, zıt etkili olan kapasitif reaktif güç çekilerek küçültülür. Kapasitif reaktif güç çeken elemanlardan biri kondansatör olduğundan, kompanzasyon işleminde genellikle kondansatör kullanılır.
Kondansatörler devreye paralel bağlanır. Kondansatörlerin paralel olmalarının sebebi yükün etkilenmemesi içindir. Gerekli kondansatör değerinin belirlenmesi işlemi endüktif yük aktif gücü ve güç katsayısı hesaplamasıyla olur.
Elektrik sistemlerinde kullanılan kondansatörler birer reaktif güç üreticisidirler ve endüktif alıcıların ihtiyacı olan reaktif gücü üretir.
Kompazasyonun Faydaları Nelerdir?
Kompanzasyonun Sisteme Faydaları:
Kompanzasyon sonucu gereğinden fazla reaktif güç sistemde taşınmayacaktır. Buna bağlı olarak;
Şebekedeki güç kayıpları azalacak
Hattan daha fazla aktif enerji iletileceğinden üretim, iletim ve dağıtım sistemlerinin kapasitesi artar ve buna bağlı olarak verim yükselir.
Gerilim düşümü nedeniyle sınırlı gücün taşındığı hatlarda enerji taşıma kapasitesi artar.
Isı kayıpları azalacak
Elektrik Üreticisi Yönünden Faydaları:
İletkenler daha az akım taşıyacağından ince kesitte seçilir.
Aynı iletim hattından daha fazla aktif enerji iletileceğinden üretim, iletim ve dağıtım tesislerinde kapasite – verim yükselir.
Enerjinin üretim ve satış maliyeti azalır.
Alternatör ve transformatörlerin gücü daha küçük tutulur.
Dağıtım hatlarında kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
Elektrik Tüketici Yönünden Faydaları:
İletkenler daha ince kesitte seçilir.
Besleme transformatörü, kumanda, kontrol ve koruma elemanları daha küçük değerlerde seçilir.
Besleme transformatörünün ve tesisin kapasitesi ile verimi yükselir.
Kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
Şebekeden daha az reaktif enerji çekilir.
Harcanan enerji azalacağından enerji ücreti de azalır.
Kompanzasyon Neden Yapılır?
Herhangi bir sebepten dolayı kompanzasyon yapılmaması durumunda şebekelerde kayıplar oluşur, iletim hatları ve kablolar çok daha fazla akım çeker. Bundan ötürü de büyük gerilim düşümleri peşi sıra gelir. Enerji taşıma kapasitesi düşüş gösterir.
Tesis ve işletmelerde reaktif güç harcaması fazlaysa güç katsayısı (Cos φ) düşer ve tesis nominal kapasitesinin altında çalışır; gerilim düşümü ve kayıplar artar.
Düşük (cosθ) değeri yani Reaktif Güç değerinin Aktif Güç değerinden yüksek olmasının sebep olduğu başlıca sorunları şöyle sıralayabiliriz:
Transformatörlerin ısınması.
İşletme ömürlerinin azalması.
Trafo ve jeneratörlerin tam yüklenmesi, yeni yüklerin eklenemez oluşu.
Gerilimin düşmesi.
Kablolarda ısınma
Reaktif ceza
Aşağıdaki durumlara sahip kişiler kompanzasyonla ilgili yükümlülük taşımaktadırlar:
*Kurulu gücü 250 KVA ve üzerinde olan elektrik tesislerinde kompanzasyon sistemi yapılması zorunludur.
*Üç fazlı sanayi tüketicilerinin, kompanzasyon tesislerinin de proje kapsamına almaları gerekmektedir.
*Tüketicilerin kendi kompanzasyon tesislerini kurması durumunda, transformatörlerde sadece sabit kondansatör gurubunun bulundurulması yeterlidir.
*Kompanzasyon yönetmeliklere uygun yapılmalıdır.
Kompanzasyon ve Reaktif Ceza
İdeal şebekelerde; güç katsayısının 1 olması yani Reaktif Güç ile Aktif Gücün eşit miktarda olması istenir. Gerçekte böyle olmadığı için, elektrik şebekelerinde Reaktif Güç ile Aktif Güç arasındaki dengeyi (ihtiyaç duyulan kadar Reaktif Güç üretilmesini) sağlayarak mevcut elektrik enerji sisteminin en iyi şekilde kullanılabilmesi için kompanzasyon işlemi yapılmaktadır.
9 Ocak 2007 tarihinde yayımlanan Resmi Gazete’de “Elektrik Piyasası Müşteri Hizmetleri Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik” ile Reaktif Güç üretme sınırları şunlardır:
Bu sınırları aştığınız takdirde tarifede belirlenen ceza miktarı elektrik faturanıza yansıyacaktır. Elektrik faturanıza aktif sütunu dışındaki endüktif ve kapasitif sütunlarında bedel görüyorsanız bu size kesilen ceza miktarını temsil etmektedir.
Diğer yandan TEDAŞ, enerjinin verimsiz kullanımını önlemek için trafo gücüne bakılmadan %5 ile %10 arası kondansatör gücü ile kompanzasyon yapılmasını önermektedir.
Tesisleri reaktif güçten kurtarıp tesis elemanlarını tam güçlerinde çalıştırabilmek, kısacası ekonomik bir işletme yaratabilmek için, reaktif gücün tüketim merkezlerinde üretilmesi uygun olmaktadır.
Kompanzasyon Çeşitleri Nelerdir?
1-Bireysel Kompanzasyon:
Bireysel kompanzasyonda reaktif güç kaynağı olan motor, lamba veya transformatör gibi alıcıya paralel bağlı belli güçte kondansatör bağlanarak alıcı tekil kompanze edilir. Kondansatör alıcı ile beraber devreye girip çıktığından kondansatörü devreye almak için ayrı bir kontrol sistemine gerek yoktur. Büyük güçlü motor ve balastlı fluoresan armatürlerde kullanılır.
Kompanzasyon Çeşitleri Nelerdir?
Avantajları:
Reaktif güç tüketim cezalarını en aza indirir.
Görünen güç ihtiyacını düşürür.
Transformatörün daha çok yüklenmesini engelleyerek, gerektiğinde daha fazla aktif yüke izin verir.
Kablo boyutları ve kablo kaybı azaltılır.
Dezavantajları:
Yatırım daha uzun vadede geri döner.
2-Grup Kompanzasyonu:
Aynı kontaktör veya şalter üzerinden devreye girip çıkan yük gruplarının kompanzasyonu yapmak için kullanılır.
Grup Kompanzasyonu
Avantajları:
Reaktif güç tüketim cezalarını en aza indirir.
Görünen güç ihtiyacını düşürür.
Trafonun daha çok yüklenmesini, engelleyerek gerektiğinde daha fazla yüke izin verir.
Ana dağıtım panosu ile tali dağıtım panosu arasındaki kablonun çapı azaltılabilir veya mümkün olabilecek ilave yükler için ek kapasiteye sahip olunur.
Kablolardaki kayıplar azaltılır.
Dezavantajları:
Kondansatör bloklarının güçlerini dağıtmada zorluklar,
Reaktif akım tali dağıtım panosunun altındaki bütün kablolarda akmaya devam ettiği için, kayıplar tam olarak yok edilememiştir.
3-Merkezi Kompanzasyon:
Devredeki yüklere ve cinsine göre kompanzasyon gücünü ayarlayabilen bir sistemdir.
Merkezi Kompanzasyon
İşletmeler içinde en çok kullanılan kompanzasyon çeşididir. İşletmelerde hiçbir zaman yükler aynı anda devreye girip aynı zamanda aynı güçleri tüketemeyeceği için genelde reaktif güç kompanzasyonu bireysel ve grup kompanzasyon ile sağlanamaz. Alt kademelere kadar inip tek tek veya grup halinde kompanzasyom yapmaktansa tek merkezden kompanzasyon gerek kontrolü gerekse sistem kalitesi için en uygun yöntemdir
Avantajları:
İşletmenin güç faktörü bir yerden denetlenir.
Bu yöntem en ucuz yöntemdir.
Aşırı ve düşük kompanzasyon önlenmiş olunur.
Dezevantajları:
Reaktif akım, baradan sonra kullanılan bütün iletkenlerden akmaya devam eder: Kayıplar tam yok edilememiştir.
Bunlar dışında kompanzasyon işlemi aşağıdaki gibi de isimlendirilebilmektedir:
1-Şönt Rekatörlü Kompanzasyon:
Kapasitif yüklerin bulunduğu işletmelerde (UPS, Led aydınlatma) yapılan kompanzasyondur. Reaktif Güç Kontrol Rölesi, kondansatör ve Şönt Reaktör kullanılarak yapılan bir metodudur.
2-Statik Kontaktörlü Kompanzasyon:
Hızlı devreye girip çıkan yükler bazı klasik kontaktörler ile verimli kompanze edilemez.
Bu tip işletmelerde statik kontaktör kullanılır
20 milisaniye (ms) tepki süresi
Düşük işletme maliyeti
Yüksek yatırım maliyeti
3-Sürücülü Kompanzasyon:
Kaynak makinesi, ark ocağı, punto makinesi gibi yüklerin çok hızlı değiştiği işletmeler için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, dengesiz yüklerin olduğu işletmelerin kompanzasyon uygulaması için de kullanılır.
Bu uygulamada sürücü bağlı olan şönt reaktörü, sistemin kapasitif yük durumuna göre çok küçük parçalara bölerek devreye alır.
4-Orta Gerilim Referanslı Kompanzasyon:
Sanayileşmenin yoğun olduğu Kompanzasyon Panosu ve sezonluk işletmelerin bulunduğu bölgelerde Trafo kayıplarının önemi artmakta olduğu için OG kompanzasyon kullanımı çoğalmaktadır.
Akım bilgisini OG trafosunun Primer ucundan, gerilim bilgisini ise sekonder den almaktadır.
5-Harmonik Filtreli Kompanzasyon:
Harmoniklerin yüksek olduğu işletmelerde harmonik filtreli kompanzasyon sistemi dizayn edilir.
Kompazasyon Sistemleri çeşitleri ise şunlardır:
1-Klasik (Kontaktörlü) Kompanzasyon:
Klasik (Kontaktörlü) kompanzasyon sistemi kurulumunda kontaktörler, kondansatörler, reaktif güç kontrol rölesi ve sigorta kullanılır. Reaktif güç kontrol rölesi akım trafosundan aldığı bilgilere göre cos φ değerini hesaplayarak ilgili kontaktörlerin açmasını veya kapamasını sağlar. Bu sayede kondansatörler devreye alınıp çıkarılmış olur.
2- Dinamik (Tristör Ateşlemeli) Kompanzasyon:
Bu sistemler isteğe göre tristörlü veya triyaklı olmak üzeri 2 çeşittir. Triyaklar 25A i aşmayan monofaze yükler için kullanılırlar. Tristörler ise aşırı yükleri olan işletmelerde kullanılırlar. A1, A2 ve Gate uçlarına sahiptir.
İndüktif ve kapasitif etkiler elektrik kullanımındaki güçlerin durumu ile meydana gelir. Elektrik iletiminde ve dağıtımında karşımıza üç çeşit güç ortaya çıkmaktadır. Şebekeden çekilen bu güçler:
Aktif Güç:
Üretilen elektrik enerjisinden bir iş yapmak için kullanabildiğimiz kısımdır. Rezistif (Omik/Saf dirençlerin) yüklerin harcadığı güçtür. Yani “kullanılabilir güçtür”. Birimi “Watt”’tır. P ile sembolize edilir.
Reaktif Güç:
Endüktif yüklü (manyetik enerji taşıyan/isteyen yüklü) devrelerde, manyetik devrenin uyartımı için çekilip bir sonraki döngüde geri iade edilen güçtür. “Q” harfi ile gösterilir. Birimi “VAR”’dır.
Reaktif Güç, Aktif Güç gibi kendisinden yararlanılmayan fakat sistemdeki endüktif yüklerin çalışması için ihtiyaç duyulan enerjiyi sağlayan bir güçtür. Reaktif Güç, endüktif yük içeren tüm şebekelerde ihtiyaç kadar bulunmak zorundadır. Aksi takdirde elektrik şebekemiz sağlıklı bir şekilde çalışmaz.
Diğer yandan, Reaktif Güç endüktif yük üzerinde harcanmaz. Sadece depo edilir ve tekrar kaynağa gönderilir. Dolayısıyla, kaynakla endüktif yük arasında sürekli olarak reaktif güç alışverişi yapılır. Sistemde bu gücün fazla olması, Aktif Güç ve Görünür Güç değerlerini yani asıl yapacağımız iş için gerekli olan enerji miktarının artmasına sebep olur. Örneğin, normal şartlarda 1 kW ile çalışmaya başlayan bir fan, şebekede aşırı Reaktif Güç birikmesi ile daha fazla elektrik enerjisini şebekeden çeker. Çünkü, güç üçgenindeki durumdan ötürü 1 kW aktif enerji oluşması için şebekeye daha fazla elektrik enerjisi verilmesi gerekir.
Reaktif Güç talep eden sistemlere; Asenkron ve senkron motorlar, trafolar, bobinler, endüksiyon ve ark fırınları, lamba balastları örnek olarak verebiliriz.
Reaktif Güç, bir elektrik şebekesinde iki farklı şekilde kendini gösterir:
–Endüktif Güç:
Reaktif Güç eğer şebeke herhangi bir kompanzasyon yapılmadan kullanılıyorsa burada var olan Endüktif Güç’tür. Endüktif güç, ideal bir bobine ait akım ve gerilimin etkin değerlerinin çarpımına denir. Bobinde depolanan ve tekrar devreye geri verilen enerji ile ilgili büyüklüktür.
Bir sistemin bilinçli olarak endüktif enerji çekmesini sağlamak için şönt reaktörler kullanılır.
–Kapasitif Güç:
Eğer şebekede kompanzasyon var ise Reaktif Güç burada Kapasitif Güç olarak kendini gösterir. Kapasitif güç, ideal bir kondansatöre ait akım ve gerilimin etkin değerlerinin çarpımına eşittir.
Elektronik cihazlar ve LED aydınlatma sistemleri kapasitif reaktif enerji üretirler. Bir sistemin bilinçli olarak kapasitif enerji çekmesini sağlamak için kondansatörler kullanılır.
–Görünür Güç:
Aktif ve Reaktif güçlerin vektörel olarak toplanmasıyla elde edilen güçtür. Birimi “VA”dır. S ile sembolize edilir.
Güç Katsayısı (cosθ): Güç üçgeninde akım ile gerilim arasındaki faz farkını gösteren değerdir. Bir başka deyişle, şebekedeki Reaktif Güç fazlalığının, elektrik enerjisinin kalitesizliğinin bir göstergesidir. Reaktif Güç değerinin Aktif Güç değerine bölünmesiyle elde edilir.
