اگر برای طراحی، تأمین و اجرای بانک خازنی به دنبال راهکاری متناسب با شرایط واقعی شبکه هستید، آماج ایران از بررسی اولیه و محاسبات فنی تا طراحی، تأمین، نصب و راه‌اندازی در کنار شماست. هدف، انتخاب بانک خازنی مناسب برای اصلاح ضریب توان، کاهش توان راکتیو و جلوگیری از هزینه‌های اضافی ناشی از جریمه راکتیو است.
نیاز به بانک خازنی با پیشرفت صنایع و به موجب آن افزایش مصرف بار راکتیو رو به افزایش است. همچنین استفاده بیشتر از بار راکتیو به معنای مصرف جریان بیشتر از نیروگاهها بوده و در نتیجه آن بالارفتن مبالغ هزینه برق را شاهد خوهیم بود.
حضور خازن همانند باتری برای جریان اکتیو، می تواند تامین جریان راکتیو را در زمان نیاز برآورده کرده و در نتیجه منجر به کاهش جریان مصرفی و هزینه های مربوطه میگردد.
در این مقاله سعی بر آن است که بخشی از مباحث اصلی و اساسی کیفیت توان را به بررسی بنشینیم.
انواع بانک خازنی و انتخاب مناسب برای هر پروژه
خازن ها را بر دو اساس تقسیم بندی میکنند:
1 بر اساس نحوه عملکرد
2- بر اساس سطح ولتاژی
ما در این بخش هر دو دسته بندی را به صورت مختصر به شرح زیر بررسی خواهیم نمود.
انواع بانک خازنی فشار ضعیف و فشار متوسط
بانک‌های خازنی از نظر نحوه عملکرد، به دو گروه اصلی ثابت و اتوماتیک تقسیم می‌شوند. انتخاب بین این دو نوع به میزان و الگوی مصرف توان راکتیو، تغییرات بار و شرایط بهره‌برداری شبکه بستگی دارد.
تابلو خازن ثابت
در بانک خازنی ثابت، ظرفیت مشخصی از توان راکتیو بدون استفاده از رگولاتور به شبکه متصل میشود. این نوع بانک برای بارهایی مناسب است که میزان توان راکتیو آنها تقریباً ثابت است و نیاز به تغییر مداوم ظرفیت جبران وجود ندارد.
تابلو خازن اتوماتیک
بانک خازنی اتوماتیک با استفاده از رگولاتور ضریب توان، میزان توان راکتیو شبکه را پایش کرده و متناسب با تغییرات بار، پله‌های خازنی را به‌صورت خودکار وارد یا از مدار خارج می‌کند. این ساختار برای مجموعه‌هایی که بار و مصرف توان راکتیو آنها تغییر می‌کند، انتخاب مناسب‌تری است.
در طراحی بانک خازنی، صرفاً انتخاب ثابت یا اتوماتیک بودن بانک کافی نیست؛ ظرفیت بانک، تعداد پله‌ها، سطح ولتاژ، تجهیزات حفاظتی و وضعیت هارمونیک‌های شبکه نیز باید متناسب با شرایط واقعی پروژه تعیین شوند.
۲. انواع بانک خازنی بر اساس سطح ولتاژ
بانک ها/ تابلوهای خازن براساس سطح ولتاژ به دو دسته زیر تقسیم می شوند:
- فشار ضعیف:سطوح ولتاژی کمتر از 1000 ولت
- فشار متوسط: سطوح ولتاژی بالاتر از 1000 ولت و کمتر از 33 کیلوولت (در کشور ما)
دسته‌بندی جامع بانک خازنی
با توجه به تقسیم بندی انجام شده، یک سیستم اصلاح ضریب توان می تواند در چهار دسته زیر تقسیم بندی شود:
- تابلو خازنی ثابت فشار ضعیف
- بانک خازنی اتوماتیک فشار ضعیف
- بانک خازنی ثابت فشار متوسط
- بانک خازنی اتوماتیک فشار متوسط
لازم به ذکر است که در هر چهار دسته فوق، ظرفیت بانک خازنی از محدوده چند کیلووار الی چندین مگاوار قابل تغییر است. این میزان با توجه به میزان مصرف بار راکتیو محاسبه می گردد. معمولاً ظرفیت های بالا و در محدوده مگاوار، در سطوح ولتاژی فشار متوسط مورد استفاده قرار می گیرند.
طراحی بانک خازنی
منظور از طراحی در اینجا ، بررسی میزان توان راکتیو لازم برای یک مصرف کننده خاص اعم از شرکت های صنعتی بزرگ و یا مصرف کنندگان سه فاز خانگی می باشد.این مهم باید به نحوی صورت پذیرد که منجر به از بین رفتن هزینه های مربوط به بار راکتیو در قبوض مصرف کننده شود .
به منظور طراحی یک بانک خازنی موارد زیر را به ترتیب انجام می دهند.
- محاسبه ظرفیت بانک خازنی
- بررسی میزان هارمونیک، نیاز و یا عدم نیاز به فیلتر هارمونیک و در صورت نیاز انتخاب فیلتر مناسب
- مشخص کردن نوع وارد شدن بانک خازنی در مدار ( ثابت/سوییچ شونده)
- در نظر گرفتن رنج و میزان حفاظت های لازم
محاسبه ظرفیت بانک خازنی
- برای محاسبه ظرفیت سیستم بهبود کیفیت توان ، بهترین و آسانترین راهکار استفاده از فرمول زیر می باشد.
Qc=P ( tangɸ1 – Tangɸ2 )
که در آن:
Qc: ظرفیت خازن و یا بانک خازنی
P: میزان توان اکتیو مصرفی ( مندرج در قبوض برق)
ɸ1: زاویه ضریب توان فعلی
ɸ2: زاویه، ضریب توان مطلوب که معمولا با در نظر گرفتن یک حاشیه امنیت 0.94 در نظر گرفته میشود.
چگونه ضریب توان فعلی مدار را پیدا کنیم؟
در بخش قبل نحوه محاسبه بار راکتیو مورد نیاز را توضیح دادیم. حال سوالی که مطرح می شود این است که زاویه ضریب توان و میزان مصرف راکتیو فعلی را چگونه ارزیابی کنیم؟
برای این مهم دو گزینه پیشنهاد میگردد که هریک را در اینجا به اختصار توضیح می دهیم.
- استفاده ازقبض برق: این راهکار ساده ترین و در دسترس ترین حالت می باشد. اما ایرادی که در محاسبات به این روش وارد است این است که در این حالت تغییرات ضریب توان و یا توان مصرف کننده و میزان هارمونیک ها مشخص نیست. در نتیجه این موضوع در این روش پله بندی به روش تخمینی خواهد بود و دقت لازم در طراحی وجود ندارد.
- نصب پاور آنالایزر: این روش بهترین و قابل اطمینان ترین روش برای برداشت موارد مجهول می باشد. این روش به خصوص در شرکت های صنعتی با میزان مصرف راکتیو بالا و هارمونیک محتمل موجود تنها روش قابل اعتماد می باشد. همچنین با توجه به مشخص شدن نوسانات بار راکتیو می توان پله بندی صحیح تر و مرتبط با نوسان طراحی کرد.
توضیح این نکته ضروری است که وجود هارمونیک تنها مرتبط به بار مصرفی مجموعه نیست. به این معنی که حتی اگر مجموعه ای فاقد مصرف کنندگان تولید کننده هارمونیک باشد، ممکن است دچار آلودگی هارمونیک باشد. در حقیقت میتوان گفت هارمونیک همچون ویروسی، قادر است مجموعه های مجاور را نیز دچار آلودگی هارمونیکی کند
بانک خازنی برای منازل
سوالی که بسیار مطرح میشود این است که اگر استفاده از خازن باعث کاهش هزینه برق می شود چرا از بانک خازن برای منازل استفاده نمی شود؟
واقعیت این است که اصولا استفاده از خازن برای مصرف کنندگان تک فاز تاثیری در کاهش هزینه برق نخواهد داشت. اما استفاده از خازن در مجتمع های مسکونی که در مشاعات ( آسانسور، موتورخانه وپکیج…) از برق سه فاز استفاده میکنند میتواند منجر به کاهش هزینه راکتیو گردد. امروزه طبق قوانین وزارت نیرو لزوم استفاده از خازن در کنار کنتور برق سه فاز برای مشترکین سه فاز اجباری شده است. گرچه این خازن ها برخی اوقات کافی خواهند بود اما در بیشتر مواقع نیاز به بانک خازنی مجزا احساس می شود.
آماج ایران به منظور تامین نیاز مصرف کنندگان محترم اقدام به ساخت پنل های کوچک پیش ساخته اتوماتیک کرده است. این پکیج ها یه سادگی در کنار کنتور قرار گرفته و هزینه های ناشی از مصرف راکتیو را از بین می برد.
در بخش بعدی سعی بر آن خواهد شد که بخش های دیگری از مباحث ضریب توان را بررسی کرده و سوالات رایج در این بخش را پوشش دهیم