نحوه طراحی بانک خازنی؟

چرا بانک خازنی؟

همان‌طور که می‌دانید مجموع‌هایی از موتورها و پمپ‌های آب ، چک های مهتابی ، ترانس های لامپ‌ها و پروژکتورها ، آسانسورها در اکثر مراکز صنعتی ، کارخانجات بزرگ و کوچک، مجتمع‌های اداری، تجاری، هتل‌ها، بیمارستان‌ها و موارد مشابه مورداستفاده قرار می‌گیرند . موتورها به دلیل خاصیت ذاتی سلفی بودنشان باعث به وجود آمدن اختلاف‌فازی بین جریان و ولتاژ در شبکه می‌شود که باعث به وجود آمدن هزینه‌هایی در صدور قبض برق مشترکان تحت عنوان جریمه توان راکتیو می‌گردد .

به‌منظور اصلاح ضریب توان شبکه از مجموعه‌ای از خازن‌های کنار یکدیگر استفاده می‌شود که در اصطلاح به آن‌ها بانک خازنی Capacitor Bank گفته می‌شود. و مجموعه‌ای که بتواند از طریق آن می‌توان راکتیو را کنترل کرد تابلو بانک خازنی Capacitor Bank نام دارد.بانک‌های خازنی معمولاً در شبکه‌های انتقال انرژی، در پست‌های سوئیچینگ، شبکه توزیع و مراکز صنعتی و غیره استفاده فراوانی دارد.

تابلوهای بانک خازنی Capacitor Bank برای جبر آنتوان راکتیو و افزایش ضریب قدرت (ضریب توان) در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف بکار برده می‌شوند.بانک‌های خازنی اتوماتیک مجهز به یک رگولاتور (کنترل‌کننده) ضریب قدرت هستند. این رگولاتور مقادیر شکل موج ولتاژ و جریان و اختلاف‌زمانی آن‌ها را اندازه‌گیری کرده و خازن موردنیاز را تعیین و وارد شبکه می‌نماید.

عمل سوئیچ کردن خازن‌ها توسط کنتاکتورهایی که به‌وسیله رگولاتور کنترل می‌شوند، انجام می‌گیرد. تابلوهای بانک خازنی Capacitor Bank در توان های راکتیو مختلف و بنا بر نیاز مشتریان طراحی و ساخته می‌شوند. لازم به ذکر است که بانک‌های خازنی اتوماتیک رایج‌ترین و کاربردی‌ترین وسیله جهت اصلاح ضریب توان شبکه می‌باشند

 طراحی بانک خازنی؟

در طراحی بانک‌های خازنی سه موضوع زیر مدنظر قرار می‌گیرند:

- محاسبه ظرفیت موردنیاز خازن

- تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله‌ها

- گزینش تجهیزات بانک خازنی

محاسبه ظرفیت موردنیاز خازن:

بهترین روش برای محاسبه ظرفیت بانک خازنی استفاده از منحنی تغییرات توان اکتیو و ضریب توان برحسب زمان است. در شرایطی که چنین منحنی‌هایی در دست نباشد, معمولاً با استفاده از میزان قدرت قراردادی و ضریب توان نامی بر اساس فرمول زیر مقدار راکتیو موردنیاز را به دست می‌آورند.

تعیین ظرفیت پله اول:

در صورت در دست داشتن منحنی تغییرات توان اکتیو برحسب زمان با استفاده از شیب منحنی می‌توان ظرفیت اولین پله را تعیین کرد.در صورت در دست نبودن این منحنی از دو قانون زیر می‌توان استفاده کرد:
الف) درصورتی‌که لازم باشد رگولاتور به ۵% تغییرات بار پاسخ دهد,پله اول را ۵% ظرفیت کل تابلو انتخاب می‌نمایند, مثلاً 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 می‌شود (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 میز آنتوان ۲۰ کیلوار به مدار وارد یا خارج می‌گردد.

آرایش پله‌ها:

شرایط قانون (الف) را در نظر می‌گیریم.پله اول برابر ۱۰کیلووار می‌باشد 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 تمام‌شده می‌شود,روش دیگر استفاده از توالی…۱:۲:۲:۲است, در این صورت تعداد پله‌ها به ۱۰ کاهش می‌یابد ولی نمی‌توانیم به ظرفیت ۲۰۰ کیلوار برسیم.تنها راه‌حل نصب یک پله ثابت ۲۰ کیلووار است.این روش,روش مناسبی نمی‌باشد. محدودیتی که مشاهده شد انگیزه‌ای برای ایجاد دیگر آرایش‌ها و توالی‌های پله خازنی گشت و آرایش‌هایی مانند: …۱:۲:۲:۴:۸ و ۱:۲:۴:۸:۸:۸ به وجود آمد.اخیراً رگلاتورهایی طراحی گشته‌اند که می‌توانند آرایش ۱:۲:۴:۸:۱۶:۳۲:۶۴را پشتیبانی کنند که با چنین رگلاتورهایی می‌توان بانکی به ظرفیت ۱۲۷۰ کیلووار با پله اول ۱۰ کیلووار ایجاد نمود.

گزینش تجهیزات بانک خازنی:

خازن برخلاف دیگر تجهیزات برقی همیشه تحت اضافه‌بار است.حضور تنها درصد ناچیزی هارمونیک یا اعوجاج در ولتاژ محل تغذیه باعث اضافه جریان در خازن می‌گردد.بر این اساس در استاندارد تعیین‌شده است که خازن‌ها باید حداقل ۳۵% اضافه جریان را به‌صورت دائمی تحمل کند با توجه به این مطلب که خازن همیشه تحت اضافه‌بار (به‌ویژه اضافه جریان است)و جریان خازن از فیوز و شینه و کنتاکتور عبور می‌کند لازم است تمامی تجهیزات خازن بر اساس ۳۰% اضافه جریان انتخاب گردند.