Alçak ve Orta Gerilim Tesislerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu

Transkript

1 Alçak ve Orta Gerilim Tesislerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu Uğur YAŞA Enerji Kalitesi Ürün Mühendisi

2 Sunum İçeriği Reaktif Güç Kompanzasyonu Harmonikler Alçak Gerilim Kompanzasyonu ve Sistemleri Orta Gerilim Kompanzasyonu Ürünleri ve Sistemleri Orta Gerilim Kondansatörleri Orta Gerilim Reaktörleri Orta Gerilim Kompanzasyon Sistemleri Orta Gerilim Harmonik Filtreleri Statik Var Kompanzasyon (SVC) Sistemleri

3 Reaktif Güç Kompanzasyonu 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. Kompanzasyon için dinamik ve statik faz kaydırıcılardan yararlanılır. 9 Şubat 003 tarihli ve 505 sayılı Resmi Gazete de yayımlanan reaktif güç tarifesine göre reaktif enerjinin aktif enerjiye oranı sınırları; eski tarife 0,98-0,95 yeni tarife 0,99-0,98 Er r 0,0 0,33 0,5 0, 0 E a E E a

4 Reaktif Güç Kompanzasyonu Reaktif Güç Hesabı Tüketicinin reaktif güç ihtiyacının tespit edilebilmesi için tüketicinin şebekeden çektiği görünür gücün S, buna ait Cos güç katsayısının ve çıkarılması istenen Cos değerinin bilinmesi gereklidir. Bununla beraber bir tesiste kurulacak olan kompanzasyon sisteminin tipi ; Sistemdeki reaktif güç dağılımına, Reaktif güç ihtiyacının değişim hızına, Tesisteki harmonik distorsiyon miktarına, Tesisin yerleşimine bağlıdır.

5 ).(..... tg tg P Q Cos Sin P Cos Sin P Q P P P Cos P S Cos S P Cos P S Cos S P Sin S Sin S Q Q Q Q Sin S Q Sin S Q C C C C Kompanzasyon Genel Formülasyonu AKTİF MÜHENDİSLİK..00

6 Kompanzasyon Çeşitleri

7 Harmonikler Elektrik sistemlerinde enerjinin üretilmesi ve dağıtılması sırasında akım ve gerilimin 50 Hz temel frekansta sinüsoidal dalga şeklinde olması idealdir. Ancak gelişen güç elektroniği teknolojisi ile işletmelerdeki tristör ve IGBT gibi yüksek frekanslarda tetikleme yapabilen tüm yükler elektriksel çalışma karakteristiklerinden dolayı çeşitli frekans seviyelerinde harmonik adı verdiğimiz akımların oluşmasına neden olur.

8 Harmonik Kaynakları Statik AC/DC güç dönüştürücüleri Doğrultucular (Rectifier), Çeviriciler (Inverter) DC motorlar AC hız kontrol cihazları, yumuşak yol vericiler Ark ocakları ve elektroliz üniteleri Kesintisiz güç kaynakları PC, ofis ekipmanları ve TV yayın sistemleri Elektronik balastlı armatürler Diğer dalga değişimli ve faz ayarlı kontrol sistemleri *Tüm bunların yanı sıra, tesislerde kullanılan kondansatörlerin harmonikler üzerine olan etkisi de hesaba katılmalıdır.

9 Harmoniklerden Kaynaklanan Arızalar Elektromekanik cihazlarda ve kablolarda ısınma Makinelerde mekanik titreşimler (vibrasyonlar) Ateşleme devrelerinin anormal çalışması CAD/CAM terminallerinde hafızaların silinmesi Elektronik kart arızaları Güç kondansatörlerinde güç kayıpları, delinmeler ve patlamalar, kompanzasyon sigortalarında atmalar; Kesici ve şalterlerde açmalar; Röle sinyallerinin bozulması ve anormal çalışması; Enerji kayıpları

10 Paralel Rezonans Olayı wc = wl w o = LC I c I L = jwcv - jv = = - wl jwcv Rezonans halinde aralarında 80 derece faz farkı olur I L + Ic = 0 I= IR

11 Harmoniklerin Tespiti Kurulu bir tesiste Harmoniklerin Tespiti Kurulu bir tesiste harmonikleri analiz edilebilmenin en doğru yolu tesiste harmonik ölçümü yapılmasıdır. Ölçümden önce mutlaka tesisin elektriksel yapısı ayrıntılı olarak incelenmelidir. Harmoniklerin bulunduğu sistemlerde, belli başlı harmonik kaynakları tespit edilmeli ve gerekirse kaynak başından ölçüm alınmalıdır. Yeni Kurulacak Bir Tesiste Harmoniklerin Tespiti Tesisin yapısı incelenerek harmoniklere karşı baştan önlem alınması mümkündür. Tesisin projelendirilmesinde kompanzasyon gücünün tesisin paralel rezonans gücünden küçük olmasına dikkat edilmelidir. Tesisin trafo gücü, kurulu gücü, fiili gücü, ve tüm harmonik kaynaklarının model ve güçleri tespit edilmelidir

12 Alçak Gerilim Kompanzasyonu kv ve altı nominal gerilim seviyesi Alçak Gerilim olarak nitelendirilir, bu tesislerde uygulanan kompanzasyon uygulamalarına da genel olarak Alçak Gerilim Kompanzasyonu denir. Alçak Gerilim Kompanzasyonu, özel olarak imal edilen alçak gerilim kondansatörleri ile gerçekleştirilir. Kompanzasyon sistemleri, şebekeye paralel bağlanan güç kondansatörlerinden oluşurlar. Alçak Gerilim Kompanzasyonu, işletmelerin belirlenen sınır değerler altında reaktif enerji tüketmesini sağlamak amacı ile uygulanan çözümlerdir. Alçak gerilim kompanzasyon sistemleri ile, harmonik filtreleme de gerçekleştirilebilir.

13 Orta Gerilim Kompanzasyonu kv ve üzeri gerilim seviyelerinde uygulanan kompanzasyondur. Orta gerilim kompanzasyonu, alçak gerilime göre daha yüksek miktarlarda reaktif enerjinin kompanzasyonu için uygulanan, hassasiyeti daha az, kurulum maliyeti daha yüksek olan kompanzasyon sistemleridir. Orta gerilim kompanzasyon ve filtre ürünlerinin, uygulama gerilim seviyesinin yüksek olmasından dolayı, gerilim izolasyonu seviyesi daha yüksek ürünlerdir.

14 Orta Gerilim Güç Kapasitörleri All-film dielectric teknolojisi ile üretilmiştir. Doğal açıdan güvenli ve klorin atomu içermeyen yalıtkan sıvı emdirilmiştir. Her kondansatör birimi üzerinde ayrı bir dahili sigorta mevcuttur. Ek olarak, her kondansatörde dahili deşarj direnci bulunmaktadır. Tek fazlı yada üç fazlı yapı Standart ürün bandı; 3 kv /,...4 MVAr

15 Orta Gerilim Güç Kapasitörleri Kondansatör üniteleri birleştirici tip porselen bushinglerle donatılır. Müşteri isteğine göre özel amaçlar için kondansatör tasarım ve imalatı gerçekleştirilebilir. İsteğe bağlı olarak harici sigorta uygulanabilir. IEC e uygun olarak dahili deşarj direnci kullanılır.

16 OG Kondansatörlerinde Sigorta Koruması Paralel bağlı kondansatörlerin deşarj akımı ve şebeke frekansındaki aşırı akım, sigortanın koruma alanı içindeyse, sigorta en küçük kapasite kayıplarında bile hızlı ve güvenilir şekilde çalışmaktadır. Deşarj akımına dayanımı, şebeke frekansındaki akımla çalışma ve dengesizlik korumasındaki zorluklar nedeniyle harici sigortalarla sigorta koruması genellikle yeterli bulunmaz. Dahili sigortalarla koruma, ünitelerin ve bankların çalışması ve korunması açısından daha tatmin edici sonuçlar vermektedir.

17 OG Kondansatörlerinde Sigorta Koruması

18 Orta Gerilim Hava Nüveli Reaktörleri Genel Bilgiler Dahili ve harici uygulama Kuru tip, hava soğutmalı, hava nüveli yapıdadır. Tek fazlı ya da üç fazlı Alüminyum iletken Alüminyum yassı bağlantılar Mesnet izolatörü Aşırı yük tıkacı

19 Orta Gerilim Hava Nüveli Reaktörleri Kullanım Alanları: Kondansatör banklarında damping reaktörler Harmonik reaktörler Şönt Reaktörler Akım sınırlayıcı reaktörler Tristör kontrollü reaktörler Nötr Toprak reaktörleri

20 Orta Gerilim Kompanzasyon Sistemleri Açık tip ya da muhafazalı tip konstrüksiyonlu kompanzasyon sistemleri Büyük veya küçük güçlerde kompanzasyon uygulaması Sabit veya otomatik kompanzasyon seçeneği Lokal (OG Motor) ya da merkezi kompanzasyon sistemleri

21 Orta Gerilim Kompanzasyon Sistemleri Orta gerilim kondansatör banklarının geri ödeme süresi 3 yıl arasındadır. Kondansatör bankları yıldız, üçgen, çift yıldız ve diğer bağlantı şekillerine uygundur. Kondansatörlerin dahili sigortalarının haricinde kondansatör bankalarının korunması için aşırı akım ve dengesiz akım koruması da uygulanabilir.

22 OG Harmonik Filtreli Kompanzasyon Sistemleri Sanayide kullanılan motor sürücüleri, AC-DC konverterler gibi cihazlar, harmonik akımları üretirler. Bu harmonik akımları, sistem bileşenlerine ve diğer yüklere çeşitli zararlar verebilir. Harmonik filtreler harmonik bozulma ( distorsiyon) problemlerinin optimum çözümleridir. Kondansatörler Reaktörler Dirençler oluşan harmonik filtre devresi harmonikleri sistemden uzaklaştıracak düşük empedansı oluşturur.

23 OG Harmonik Filtreli Kompanzasyon Sistemleri Harmonik bozulma istenen kademelerde azaltılabilir. Tek ayarlı ( Single tuned) Çift ayarlı ( Double tuned ) Yüksek geçiren ( High pass ) harmonik filtreler oluşturmak mümkündür. Temel frekansta ( 50 Hz ) harmonik filtre kondansatör gibi davranır ve işlevsel olarak bilinen kompanzasyon grupları gibi sisteme reaktif güç sağlar.

24 OG Harmonik Filtreli Kompanzasyon Sistemleri En iyi sonuç için, kondansatör ve reaktör mutlaka en uygun şekilde bir araya getirilmelidir. Harmonik Filtreli Kompanzasyon Sistemleri yalnızca 36 ayda kendi kendini amorti edebilir.

25 Harmonik Filtre Tasarımı İçin Gerekli Bilgiler. Nominal gerilim, işletme gerilimi ( çalışma gerilimi) ve sistemdeki gerilim değişimlerinin sürekliliği. Temel frekanstaki reaktif güç ihtiyacı 3. Şebekede akan harmonik akımları ( normal ve en kötü durum için) 4. Mevcut şebekenin kısa devre gücü ve değişim aralığı (değişik frekanslardaki empedansların hesaplanabilmesi için) 5. İzin verilen harmonik akım ve gerilim sınır seviyesi 6. İstenen harmonik filtre izolasyon seviyesi 7. Çevresel koşullar ( dahili / harici uygulama, ortam sıcaklığı)

26 Statik VAR Kompanzasyonu (SVC) Kullanılan gücün kesintisiz olmasına dayanan endüstriyel proseslerde, reaktif gücün değişiminden ve gerilim dalgalanmalarından kaynaklanan enerji kalitesi bozukluklarını azaltmak zorunlu hale gelmiştir. Bozukluklar, hatların anahtarlanmasından, hat arızalarından, tristör gibi non-lineer elemanların kontrolünden ve hızlı değişen aktif veya reaktif yüklerden ya da elektrikli ark fırınları ve hadde tezgâhları gibi endüstriyel bozuculardan kaynaklanır. Bundan dolayı harmonikler oluşur, şebekeyi yüklerler ve gerilim dalgalanmalarına sebep olurlar. Değişken yükler ayrıca faz dengesizliği ve gerilim flikerleri şeklinde de bozukluklar yaratabilir.

27 Statik VAR Kompanzasyonu (SVC) SVC nin Başlıca Faydaları Fliker azaltımı Gerilim stabilizasyonu Reaktif güç kompanzasyonu Güç faktörü artırımı Yük barasında gerilim artışı Harmoniklerin sönümlendirilmesi Üretimde verimliliğin artması

28 Statik VAR Kompanzasyonu (SVC) Tasarım için gerekli temel veriler;. Kompanzasyonun uygulanacağı sistemin tek hat şeması. Nominal gerilim ve frekans 3. Ana kuplaj noktasının kısa devre gücü ve değişim oranı 4. Reaktif güç değişimi ve ilgili yük hakkında bilgi 5. Harmoniklere sebep olan yük ve mevcut bozulma hakkında detaylar 6. Performans talebi, örneğin izin verilen gerilim değerleri ve harmonik yüzdesi, reaktif güç ihtiyacı ve mümkün olan kontrol hızı 7. Kompanzasyonla ilgili ek veya özel istekler 8. Ortam koşulları

29 SVC Örnek Tek Hat Şeması

30 Teşekkürler.. Uğur Yaşa Enerji Kalitesi Ürün Mühendisi