آموزش نصب آنتن مرکزی همراه نقشه
2016-01-13
پلاک خوانی موتور های تکفاز و سه فاز الکتریکی
2016-01-17

بانک خازنی چیست؟

%d8%a8%d8%a7%d9%86%da%a9-%d8%ae%d8%a7%d8%b2%d9%86%db%8cدر صنعت بیشتر بارها از نوع سلفی مقاومتی هستند.موتورها ،ترانسها،کوره های القایی و حتی مبدلهای قدرت مثل یکسو سازهای تریستوری که مدار کموتاسیون نیز دارند این خاصیت سلفی- مقاومتی را دارند.

خاصیت سلفی باعث ایجاد توانی با نام توان راکتیو در شبکه برق می شود.این توان راکتیو که توسط یک کارگاه تولیدی از شبکه برق درخواست می شود یکسری مشکلات برای شبکه برق مثل افزایش جریان،افزایش تلفات و افزایش مقطع سیم ها و کابلها را ایجاد می کند.راه حلی که وجود دارد اضافه کردن خازن به مدار است.کاری که خازن انجام می دهد این است که خازن توان مورد نیاز سلف را تامین می کند به این صورت که سلف با شبکه این تبادل توان راکتیو را ندارد بلکه با خازن این تبادل توان را انجام می دهد.به عملکرد خازن در این حالت اصلاح ضریب توان می گویند.در اصطلاح ما   کارگاه را با خازن اصلاح می کنیم.

روشهای مختلفی برای اتصال خازن در شبکه این کارگاه وجود دارد ولی چون موتورها و ترانسهای این واحد صنعتی به صورت مداوم خاموش و روشن می شوند و نیاز به مقدار خازن متفاوت است بهترین روش ، روش متمرکز است.

در این روش به کمک دستگاهی با نام رگولاتور خازنی تشخیص می دهیم چه مقدار خازن بر حسب بارهای سلفی کارگاه مورد نیاز است.

مزاياي تابلوهاي بانك خازني به زباني ساده :

با پيشرفت تكنولوژي استفاده از ترانس ها، سيم پيچ ها و موتور ها رونق بسيار گرفته است.هر عنصري كه از سيم پيچ تشكيل شده باشد علاوه بر قدرت اكتيو،قدرت راكتيو نيز مصرف ميكند .

وجود مصرف كننده هايي مثل انواع موتور ها ، پمپ هاي آب ، چك هاي مهتابي ، ترانس هاي لامپ ها و پرژكتور ها ، آسانسورها و … باعث افزايش مصرف قدرت راكتيو شده است .

انرژي مصرف شده توسط اين عناصر را ميتوان با نصب خازن موازي در مدار جبران و خنثي كرد.

نصب خازن در نزديك محل مصرف انرژي علاوه بر تخليه شبكه از انتقال اين توان باعث صرفه‎جويي هاي بسياري نيزمي گردد :

كاهش افت ولتاژ : خازن ها به دليل خنثي كردن جريان پيش فاز عناصر القايي جريان مصرف شده كل را كم مي كنند و كم شدن اين جريان باعث كم شدن تلفات در سيم ها و كاهش افت ولتاژ در سيم ها ميشود.

استفاده كردن از كل آمپراژ برق خريداري شده : بدليل كاهش جريان مصرفي توضيح داده در بند ۱ مي توان جريان بيشتري از شبكه برق درخواست كرد بدون آنكه هزينه اضافي جهت خريداري كردن اين جريان پرداخت شده باشد.

كاهش بيش از نيمي از هزينه قبوض برق : هنگامي كه خازن در محل مصرف وجود نداشته باشد كنتور راكتيو اداره برق علاوه بر كنتور اكتيو شروع به محاسبه هزينه برق مي كند.

هزينه محاسبه شده توسط كنتور راكتيو تقريبا برابر كنتور اكتيو و در بعضي موارد از آن نيز بيشتر ميباشد.

يعني بدون وجود تابلوهاي بانك خازني هزينه برق مصرفي تقريبا ۲ برابر بيشتر از زماني است كه تابلو هاي بانك خازني وجود دارند.

با توجه به مطالب فوق مشخص ميشود كه استفاده از تابلوهاي بانك خازني امري بهينه از نظر اقتصادي بوده و حتي ميتوان گفت كه نصب اين تابلوها در محيط هاي صنعتي لازم و واجب است.

شايان ذكر است كه هزينه اي كه جهت تهيه تابلوهاي بانك خازني صرف ميشود در كمتر از يك سال از طريق صرفه جويي اي كه در پرداخت هزينه برق بوجود مي آيد به كار فرما باز گردانده ميشود.

نقشه اتصالات یک تابلوی بانک خازنی به صورت شکل زیر است.

bankekhazeni1

رگولاتور موجود در نقشه یک نمونه جریان به کمک ترانس CT از شبکه و یک نمونه ولتاژ از خط اصلی گرفته و از این دو پارامتر جهت محاسبه ضریب توان استفاده می کند.این رگولاتور دارای ۶ خروجی است که به ۶ عدد کنتاکتور متصل شده اند این کنتاکتورها توسط فیوزها به خط اصلی جریان کارگاه متصل شده اند.رگولاتور بر اساس ضریب توان موجود و ضزیب توان مطلوب دستور قطع و وصل کنتاکتورها را صادر کرده تا خازنها وارد مدار شده و ضریب توان مطلوب حاصل شود

برای ساخت بانک خازنی به تجهیزات زیر نیاز داریم:

  • خازن
  •  کنتاکتور خازنی
  • فیوز
  • رگولاتور
  • کلید اصلی
  • سری پوش باتن ها
  • لامپ سیگنال
  • فن خنک کننده
  • ترمینال و قفل ترمینال
  • سکسیونر فشار ضعیف(برای حفاظت).
  • شین و لوله خرطومی و مقره

– توان راکتیو کمتری نسبت به آنچه مورد نیاز است به مدار تزریق می شود,که باعث جبران سازی ناقص توان راکتیو مصرفی بار می شود. به ناچار کمبود توان راکتیو از طریق شبکه تامین می شود که هزینه ها و جریمه های مصرف راکتیو را در برخواهد داشت.

– توان راکتیو بیشتری نسبت به آنچه مورد نیاز است به مدار تزریق می شود که اضافه ولتاژ را به همراه خواهد داشت.

درصد اضافه ولتاژی که با وارد شدن Q کیلووار به مدار بدون حضور هیچ باری پدید می آید از رابطه زیر بدست می آید:

۱۱۱۱-e1417033929122

که در آن Uk درصد ولتاژ ترانسفورماتور و St قدرت ترانسفورماتور است.

مثال:

باری با قدرت ۳۰۰ کیلووات و ضریب توان ۰٫۷ به وسیله ترانسفورماتوری با ولتاژ اتصال کوتاه  ۴% و قدرت ۶۳۰ کیلو ولت آمپر تغذیه می گردد. توسط بانک خازنی به ظرفیت ۲۰۰ کیلووار ضریب توان بار به ۰٫۹۵ اصلاح می گردد تا قبل از جبران سازی ولتاژ محل مصرف برابر ۳۸۹٫۷ ولت و پس از جبران سازی ولتاژ به ۳۹۵ ولت افزایش می یابد حال اگر بار به نصف کاهش یابد ولی رگولاتور صحیح عمل نکرده و ۲۰۰ کیلووار خازن در مدار باقی بماند ولتاژ محل تغذیه به ۴۰۰ ولت افزایش می یابد. اگر ترانسفورماتور تحت بار کامل بود و با جبران سازی مناسب ضریب توان به ۰٫۹۵ اصلاح می گشت و به دلیل خرابی یا تنظیم ناصحیح رگولاتور با نصف شدن بار, پله ای از مدار خارج نمی گردید اضافه ولتاژ حاصل برابر ۲٫۸%  معادل ۱۱ ولت می بود.

در طراحی بانک های خازنی سه موضوع زیر مد نظر قرار می گیرند:

– محاسبه ظرفیت مورد نیاز خازن

– تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها

– گزینش تجهیزات بانک خازنی

محاسبه ظرفیت مورد نیاز خازن:

بهترین روش برای محاسبه ظرفیت بانک خازنی استفاده از منحنی تغییرات توان اکتیو و ضریب توان بر حسب زمان است. در شرایطی که چنین منحنی هایی در دست نباشد, معمولا با استفاده از میزان قدرت قراردادی و ضریب توان نامی بر اساس فرمول زیر مقدار راکتیو مورد نیاز را بدست می آورند.

۱۱۱۱۱-e1417035263288

۱۱۱۱۲-e1417035474284

تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله ها:

در صورت در دست داشتن منحنی تغییرات توان اکتیو بر حسب زمان با استفاده از شیب منحنی می توان ظرفیت اولین پله را تعیین کرد.در صورت در دست نبودن این منحنی از دو قانون زیر می توان استفاده کرد:

الف) در صورتی که لازم باشد رگولاتور به ۵% تغییرات بار پاسخ دهد,پله اول را ۵% ظرفیت کل تابلو انتخاب می نمایند, مثلا در یک بانک ۲۰۰ کیلواری با پله اول ۱۰ کیلووار که باری با ضریب توان ذاتی ۰٫۷ را جبران میکند, به ازای هر ۱۵کیلووات تغییر در بار,یک پله وارد یا خارج می شود (ضریب توان مطلوب ۰٫۹۵ فرض شده است).

ب) در صورت عدم نیاز به تنظیم دقیق یا تغییرات دقیق بزرگ بار برای آنکه رگولاتور به ۱۰% تغییرات بار پاسخ دهد لازم است پله اول ۱۰% ظرفیت کل انتخاب گردد.بدین معنی که در شرایطی مانند حالت (الف) به ازای هر ۳۰ کیلووات تغییر در میزان توان ۲۰ کیلوار به مدار وارد یا خارج می گردد.

آرایش پله ها:

شرایط قانون (الف) را در نظر می گیریم.پله اول برابر ۱۰ کیلووار می باشد برای رسیدن به ظرفیت ۲۰۰ کیلووار به ۲۰ عدد پله ۱۰ کیلووار نیاز داریم که تعداد بسیاری است و در هنگام ساخت بانک باعث افزایش قیمت تمام شده می شود,روش دیگر استفاده از توالی…۱:۲:۲:۲است, در این صورت تعداد پله ها به ۱۰ کاهش می یابد ولی نمی توانیم به ظرفیت ۲۰۰ کیلوار برسیم.تنها راه حل نصب یک پله ثابت ۲۰ کیلووار است.این روش,روش مناسبی نمی باشد. محدودیتی که مشاهده شد انگیزه ای برای ایجاد دیگر آرایش ها و توالی های پله خازنی گشت و آرایش هایی مانند: …۱:۲:۲:۴:۸ و ۱:۲:۴:۸:۸:۸ به وجود آمد.اخیرا رگولاتورهایی طراحی گشتهاند که می توانند آرایش ۱:۲:۴:۸:۱۶:۳۲:۶۴را پشتیبانی کنند که با چنین رگولاتورهایی می توان بانکی به ظرفیت ۱۲۷۰ کیلووار با پله اول ۱۰ کیلووار ایجاد نمود.

گزینش تجهیزات بانک خازنی:

خازن بر خلاف دیگر تجهیزات برقی همیشه تحت اضافه بار است.حضور تنها درصد ناچیزی هارمونیک یا اعوجاج در ولتاژ محل تغذیه باعث اضافه جریان در خازن می گردد.بر این اساس در استاندارد تعیین شده است که خازن ها باید حداقل ۳۵% اضافه جریان را بصورت دایمی تحمل کند با توجه به این مطلب که خازن همیشه تحت اضافه بار (به ویژه اضافه جریان است)و جریان خازن از فیوز و شینه و کنتاکتور عبور می کند لازم است تمامی تجهیزات خازن بر اساس ۳۰% اضافه جریان انتخاب گردند.

به عنوان مثال برای انتخاب کنتاکتور و فیوز برای یک پله ۱۲٫۵ کیلووار به صورت زیر عمل می شود:

جریان نامی خازن ۱۲٫۵ کیلووار=۱۸ آمپر

جریان معیار طراحی ۲۳٫۴=۱٫۳×۱۸ آمپر

کنتاکتور، سیم و فیوز مناسب اولین رنجی است که جریان نامی آن برابر یا بیشتر از ۲۳٫۴ آمپر باشد.

چندنکته: 

الف) برای افزایش طول عمر یک بانک خازنی قویا توصیه می گردد که از کنتاکتورهای تیپ AC6-b استفاده شود. در صورت استفاده از کنتاکتورهای AC3 در لحظه وصل خازن پیک جریان هجومی از رابطه زیر محاسبه می گردد.

۱۱۱۱۳-e1417035981884

که در آن St قدرت ترانسفورماتور, In جریان نامی پله خازن Uk، ولتاژ اتصال کوتاه ترانسفورماتور و Q ظرفیت نامی پله خازنی است.

مثال:

یک خازن ۵۰ کیلوار در سمت ۴۰۰ ولت یک ترانسفورماتور ۲۰ به ۶٫۴ کیلووات نصب شده است. اگر مشخصات ترانسفورماتور ۶۳۰ کیلو ولت آمپر و K= 4% باشد, در لحظه وصل جریانی با پیک ۳۱٫۵ کیلوآمپر معادل ۶۳۰ برابر جریان نامی به داخل خازن جاری می شود, حال اگر به جای یک ۵۰ کیلووار از چهار عدد ۱۲٫۵ کیلووار که به صورت موازی وصل شده اند استفاده شود, پیک جریان هر خازن به ۷٫۹ کیلوآمپر معادل ۴۳۷ برابر جریان نامی به داخل خازن جاری می شود. در جدول ذیل مقایسه ای بین حالت های متفاوت در گزینش تجهیزات جانبی انجام پذیرفته است.

۱۱۱۱۴-e1417036089157

ب) براساس استاندارد وظیفه فیوز در بانک های خازنی تنها قطع اتصال کوتاه است و نمی تواند وظیفه حفاظت در برابر اضافه بار(جریان) را برعهده بگیرد و حفاظت در مقابل اضافه بار(جریان) بر عهده رگولاتور است.

از موارد دیگر مطرح در طراحی بانک خازنی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

– گزینش فیورهای حفاظتی که به صورت سری در یک بانک خازنی قرار می گیرند

– حداکثر ظرفیت مجاز یک پله رگولاتور

– تنظیم رله های هارمونیکی تعبیه شده در رگولاتور

– اصول تنظیم رله اضافه جریان

– حفاظت در برابر اعوجاجات

– هماهنگی بین سیستم مخابراتی و بانک خازنی

– مساله انتفال حرارت در بانک های خازنی

– قدرت اتصال کوتاه تابلو

– بانک های خازنی با سرعت بسیار بالا Thyristor Capacitor Bank

– جبران سازی بارهای موتوری

نرم افزار محاسبه بانک خازنی

این نرم افزار برای شما مقدار خازن مورد نیاز برای رسیدن به PF یا ضریب قدرتی که نیاز دارید را محاسبه میکند.

کار با این نرم افزار بسیار ساده می باشد .این  نرم افزار توسطEXCEL طراحی شده است.در زیر نحوه مقدار دهی به نرم افزار را توضیح میدهیم.این نرم افزار به دو روش مقدار خازن مورد نیاز را محاسبه میکند.اولین روش محاسبه خازن به وسیله قبض میباشد.

Calculation-of-capacitor-banks

 دانلود نرم افزار بانک خازنی

یک دیدگاه