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. -)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 P Q şeklinde hesaplanır. 16
REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU Q Reaktif Güç S (Görünen Güç) S P Q P (Aktif Güç) Tek-faz Üç-faz GüçFaktörü tan Q P P S cos S U. I P U. I.cos Q U. I.sin S P Q 3. U. I 3. U. I.cos 3. U. I.sin 17
REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU Kompanzasyon sonunda aynı görünen güçte daha fazla aktif güç çekilebilir. Yani tesis yükü arttırılabilir. S 1 =S P >P 1 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. P 1 =P S <S 1 19
Kompanzasyon Çeşitleri Endüktif devrede akım, gerilim ilişkisi Endüktif devrede güç üçgeni Kapasitif devrede akım ve gerilim ilişkisi 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 3
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, 50Hz 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.
7 n h h 1 n 3 1 rms I I I... I I I I Efektif Akım: Toplam Harmonik Akım Distorsiyonu: 1 3... I I I I THDI n rms Toplam Harmonik Gerilim Distorsiyonu: n h h 1 n 3 1 rms V V V... V V V V Efektif Gerilim: 1 3... V V V V THDV n rms
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 = 50 Hz olur. Temel bileşenin yüzdesi olarak harmonik spektrum 100 50 0 1 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 519 199 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. 3
HARMONİK FİLTRASYON SİSTEMLERİ Harmoniklerin iyileştirilmesine veya giderilmesine yönelik çözümler şunlardır. Orta Gerilim Kompanzasyonu Pasif Filtreler Aktif Filtreler 33