Elektrikli cihazların çalışması için gereken aktif enerjiyle birlikte tükenen enerjiye reaktif enerji denir. Enerji verimliliğini düşüren, akım ve gerilim arası faz farkının minimize edilmesi işlemine ise kompanzasyon denir.
Elektrik akımı çeşitlerinden alternatif akım, zamana göre yön ve şiddeti değişken akımdır. Elektrik enerjisi aktarımlarında genellikle alternatif akım kullanılır. Elektrik santrallerinde de alternatif akımla nakil hatlarına iletilir.
Alternatör, trafo gibi alternatif akım elektrik makineleri, manyetik alan kullanırlar. Bu manyetik alan, reaktif enerjiyle meydana gelir. Ancak reaktif enerji tüketilmez. Manyetik alan meydana gelince şebekeye geri verilir.
Kompanzasyon ve reaktif enerji, ne kadar geniş kitleler tarafından anlaşılırsa ülkemiz daha kaliteli zamanlara o kadar çabuk ulaşır. Elektrik şebekesindeki çoğu cihazlar reaktif enerji kullanır.
Jeneratör, motor ve trafolar çok büyük bobinlerdir. Bobinler üzerinden elektrik akımı geçince, bobinler mıknatıs gibi çalışır. Jeneratör ortasına bir mıknatıs yerleştirilirse; mıknatısın sabit hızla dönmesi jeneratör etrafındaki diğer bobinlerdeki yüklerin hareket ettirir. Sonuç itibariyle; cihaz içindeki mıknatıs döndüğünde, cihaz dışındaki tellerde elektrik akımı meydana gelir. Motorlar ise jeneratörlerin tam tersi ilkeyle çalışır. Trafo ise, orta ve çevresi sabit bobinler içeren bir makinedir. Bobinlerin kullandıkları enerjiye endüktif reaktif enerji denir. Elektrik motorları ve floresan lamba balastları endüktif yüktür. Bilinçli endüktif enerji çekilmesi için şönt reaktörler kullanılır.
İki iletken birbirine çok yaklaştırılıp aralarına yalıtkan yerleştirilerek meydana gelen düzene kondansatör denir. Kondansatörlerin kullandığı enerjiye ise kapasitif reaktif enerji denir. Elektronik cihazlar genellikle kapasitif reaktif enerji üretirler. Bilinçli kapasitif enerji çekilmesi için kondansatör kullanılır.
KOMPANZASYONUN AMACI
Kompanzasyon, elektrik gücü faktörünün düzeltilmesi operasyonudur. Güç faktörü, elektrik devresindeki aktif gücün reaktif güce oranı demektir. Düşük güç faktörü, enerji verimsizliği ve ek yüklenmelere yol açabilir. Kompanzasyon, reaktif gücü kondansatörlerle düzenler. Böylece, enerji kayıpları azalarak güç faktörünü iyileştirir, enerji kayıplarını azaltır, enerji verimliliğini arttırır ve elektrik şebekelerini stabilize eder.
Kompanzasyonun Gerekliliği:
Endüktif ve kapasitif yükler, faz farkı oluşturarak reaktif güç tüketimine yol açarlar. Reaktif güç, şebekenin gerilim dengesini bozabilir ve enerji verimliliğini düşürebilir. Kompanzasyonla, reaktif güç dengelenerek enerji kayıplarını azaltır ve cihazlar daha verimli çalışır.
Reaktif güç tüketimi, belirli sınırları aşarsa elektrik faturalarına reaktif enerji ceza bedeli yansır. Büyük işletme ve endüstriyel tesisler için bu maliyetler çok daha fazladır.
Kompanzasyonun Avantajları:
1-Elektrik faturalarına reaktif enerji cezaları yansımaz.
2-Voltaj dalgalanmaları azalır.
3-Trafo ve jeneratörler verimli kullanılır.
4-Elektrik tesisatındaki kablo ve ekipmanlar daha az ısınır ve kullanım ömürleri uzar.
5-Şebekedeki yük azalarak enerji kalitesi artar.
KOMPANZASYON SİSTEMİ
Endüktif güç, kapasitif güç çekilerek dengelendiğinde kompanzasyon gerçekleşmiştir. İkisi arasındaki denge, ihtiyaca göre kompanzasyon sistemiyle ayarlanır.
Kompanzasyon sistemindeki ihmaller;
1-Kullanılan sayaç, reaktif enerji ölçmeye uygun değildir.
2-Tesiste uygun kompanzasyon sistemi yoktur.
3-Kompanzasyon ve sayaç varsa da bunlardan bağımsız, hatalı alan kullanımı veya devre dışı kompanzasyon vardır.
Kullanılan güce uygun kompanzasyon sistemi kurulmazsa tüketilmeyen enerji sarfı vardır ve bunun için, elektrik faturasına cezai bedel yansır.
KOMPANZASYON ÇEŞİTLERİ
Bireysel Kompanzasyon: Endüstriyel tesislerde ve ticari binalarda kullanılır. Her bir endüktif veya kapasitif yük için ayrı kondansatör kullanılır. Kondansatörler, reaktif gücü dengeler ve güç faktörünü iyileştirir. Bireysel kompanzasyon, yük dağılım ve büyüklüğüne göre tasarlanıp kurulur.
Grup Kompanzasyonu: Benzer özelliklerde reaktif yükleri bir arada kompanze eden kompanzasyon sistemidir. Farklı yüklerin reaktif güçleri toplamına göre kondansatör grubu kullanılır. Kondansatör grubu, gruplandırılmış yüklerin reaktif gücünü dengeleyerek güç faktörünü iyileştirir. Grup kompanzasyonu, tesisteki farklı yük gruplarına göre tasarlanıp kurulur.
Merkezi Kompanzasyon: Tesisin ana besleme noktasına kurulan kompanzasyon sistemidir. Büyük endüstriyel tesisler ve karmaşık elektrik sistemlerinde yaygınca kullanılır.Tesisin toplam reaktif gücü, merkezi röle kullanılarak dengelenmeye çalışılır. Merkezi kompanzasyonda, tesisin tüm reaktif yükleri tek noktada kompanze edilir. Böylece, genel güç faktörü iyileştirilir ve enerji verimliliği artar.
Ayrıca; şönt reaktörlü kompanzasyon, statik kontaktörlü kompanzasyon, sürücülü kompanzasyon, orta gerilim referanslı kompanzasyon, harmonik filtreli kompanzasyon, klasik kontaktörlü kompanzasyon ve dinamik tristör ateşlemeli kompanzasyon diye kompanzasyon çeşitleri de mevcuttur.
KOMPANZASYONUN YAPILIŞI
Ekonomik ve maksimum verimle elektrik üretilmeye çalışılır. Burada reaktif güç kompanzasyonu çok önemlidir. Enerji nakil hatlarının en verimli kullanımı, enerji dağıtım ve tüketimi önemli noktalardır. Elektrik kayıplarını önlemek ve reaktif güç minimizasyonu için kompanzasyon yapılır.
Kanunen, 9 kW üzeri güçteki tesislerde kompanzasyon zorunludur. Kompanzasyonda, alet ve malzemeler mutlaka büyük boyutlu seçilmelidir.
*Reaktif güç kontrol rölesi, gereken kondansatörleri otomatik devreye alır.
Gereken güç katsayısı, reaktif güç kontrol rölesiyle sağlanır.
Reaktif güç kontrol rölesi, çabuk anahtarlama elemanları yanında kondansatörleri devreye alır.
Kondansatörler devreye girince, anlık reaktif güç karşılanır.
Sistemsel ihtiyacı gidermek için, ana pano girişine kondansatör takılarak devre sabitlenir.
KOMPANZASYON KONTROLÜ
Reaktif güç minimizasyonu ve enerji verimliliği maksimizasyonu için, belirli ölçüm ve analiz teknikleriyle kompanzasyon kontrolü yapılır. Sırayla;
1-Reaktif Güç Ölçümü: Reaktif güç kontrol rölesi veya enerji analizörleriyle, sistemin reaktif gücü ölçülür.
2-Güç Faktörü İzleme: Güç faktörü, kompanzasyon etkinliği değerlendirmek için önemlidir. İdeal güç katsayısı 1’e yakındır.
3-Kompanzasyon Panosu Kontrolü: Kondansatörler ve reaktif güç kontrol röleleri, belirli eşik değerlere göre devreye girip çıkmalıdır. Kondansatörlerin sağlıklı çalışması düzenli kontrol edilmelidir.
4-Harmonik Ölçümü ve Filtre Kullanımı: Yüksek harmonik seviyeleri, kompanzasyon sisteminin verimliliğini düşürebilir. Bunun için, gerektiğinde harmonik filtreler kullanılmalıdır.
5-Düzenli Bakım ve Güncelleme: Kompanzasyon sistemleri zamanla eskidiğinden, düzenli bakım yapılmalı ve gerektiğinde modern ekipmanlarla yenilenmelidir.
KOMPANZASYON KONTAKTÖRÜ
Kompanzasyon kontaktörü, kondansatörleri anahtarlar. Yüksek akımlara dayanıklı, IEC / EN 60947-1 ve IEC / EN 60947-5-1 standartlarında üretilir.
Kondansatörler, kompanzasyonda anlık yüksek akımlara maruz kalabilir. Anlık yüksek akımlar, cihazlarda arızalara yol açar, elektrik sistemlerine zararlıdır. Sorunsuz ve düzenli enerji için kondansatör üzerinden üç fazlı sisteme deşarj direnci eklenir.
REAKTİF GÜÇ KONTROL RÖLESİ
Reaktif güç kontrol rölesi, elektrikten maksimum fayda için geliştirilen bir elektronik cihazdır. Üretilen elektrik, alternatif güç sistemidir.
Yüke sağlanan gerçek güç, alternatif güçtür. Bu güçle lamba ve motor çalıştırılabilir. Reaktif güçte ise direkt güç yoktur. Alternatif güç sistemlerine manyetik güç verilir. Motorların ilk çalışma anlarında gereken elektromanyetik alan için reaktif güç gerekir.
REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU
Reaktif güç kompanzasyonu, reaktif güç ve kompanzasyon arasındaki ilişkidir. Kondansatör gruplarıyla reaktif güç çekilir. Reaktif güç minimizasyonu ve temiz aktif güç sağlama operasyonuna reaktif güç kompanzasyonu denir.
Reaktif güç kompanzasyonu, güç faktörünü etkiler. Bu etkiyle güç kalitesi ve enerji verimliliği artar ve elektrik şebekesindeki yük azalır. Sonuçta, elektrik maliyeti azalır.
Reaktif güç kompanzasyonuyla verimli elektrik elde edilir. Enerji, ne kadar temiz ve aktif iletilirse verimlilik o kadar artar. Kaliteli enerji, en uzak noktaya kadar iletilebilir. İletimin noktasında daha fazla yük besler.
REAKTİF ENERJİ TÜKETİMİ
Yüksek güç tüketen cihazlar kullanılan yerler, elektriğe doğrudan bağlanma yerine şebekeden özel akım çekerler. Bu akım, doğrudan tüketilmese de üretilmelidir. Tüketilmeden üretim verimsizlik nedenidir. Reaktif enerji tüketilmiş sayılır.
Reaktif enerji, doğrudan tüketilmez. Şebekeye bağlı aktifleşir. Gereken manyetik alan sağlanır ve şebekeye geri verilir. Bu işlemin sakıncaları da vardır. Reaktif enerji fazla tüketildikçe şunlar görülür;
*Fazla enerji tükenir.
*Elektrik üretim, iletim ve dağıtım maliyetleri artar.
*Şebekede güç kayıpları artar.
*Hattın enerji taşıma kapasitesi azalır.
KOMPANZASYONLA ENERJİ VERİMLİLİĞİ
Kompanzasyon ve reaktif güç tasarrufu, enerji verimliliğini için en önemli stratejilerdendir. Düşük güç faktörü, enerji kayıpları ve fazla yüklerin nedenidir. Kompanzasyonla reaktif güç, kondansatörlerle düzeltip güç faktörü optimize edilir. Reaktif güç tasarrufu, enerji tüketimini etkili düzenleyerek elektrik faturalarını azaltır.
Bu iki strateji, elektrik sistemlerini sağlıklı, verimli ve çevre dostu hale getirerek enerji kaynaklarının sürdürülebilirliğini sağlar.
REAKTİF ENERJİ KULLANIM BEDELİ
Mevcut güç tüketimi sınırlanmıştır. Bu sınırlar aşıldığında, güç dengesizlikleri görülebilir ve sistem zarar görebilir. Zarardan dolayı, enerji tüketiminde reaktif ceza bedeli ödenir. Sistemin mevcut gücünden fazla kullanılan reaktif enerji tüketim bedelidir.
Reaktif enerji kullanım bedelleri, kVARh başına 3 aylık dönemlerde açıklanır. Veriler EPDK elektrik tarife tablolarında yayınlanır. Faturaya bu bedelin yansımaması için reaktif güç kompanzasyonu yapılmalıdır.
Yazar: Halil İbrahim ARİK