Reaktif güç elektrik tesislerine istenmeyen bir şekilde etki eder; generatörleri, transformatörleri, hatları, bobinleri gereksiz yere meşgul eder. Ayrıca bunların üzerinde ilave ısı kayıplarına ve gerilim düşümlerine yol açar. Reaktif güç kompanzasyonu ile reaktif güç minimum seviyeye indirilir ve elektrik enerjisi en az kayıpla en verimli şekilde kullanılmış olur.
2.1 Reaktif Güç
Elektrik şebekelerinden çekilen alternatif akımın, aktif ve reaktif olmak üzere iki bileşeni bulunmaktadır. Alternatif akım şebekelerinde gerilim ve akımın reaktif bileşenlerinin çarpımları reaktif gücü vermektedir ve bu bağıntı denklem (2.1)’ deki gibi ifade edilmektedir.
Q = V.I.sin ? (2.1)
Denklem 2.1’de:
Q : Reaktif güç, birimi Volt-Amper Reaktif (VAR),
V : Şebeke geriliminin etkin değeri, birimi Volt,
I : Şebeke akımının etkin değeri, birimi Amper,
? : Akım ve gerilim arasındaki açı, radyan veya derece olarak ifade edilir.
Şebekeye bağlı yükler endüktif veya kapasitif karakterlerde bulunabilirler. Şekil 2.1’ de endüktif karakterli yüke ait devre ve bu devreye ilişkin akım-gerilim fazör diyagramı verilmiştir.
Şekil 2.1’deki yük; direnç ve endüktif reaktanstan oluşan bir omik endüktif yükten oluşmaktadır. Böyle bir devrede, fazör diyagramından da görüleceği gibi akım gerilimden ? açısı kadar geridedir. Yani bu devrede, reaktif güç endüktif karakterdedir. Endüktif bir yükün kaynaktan çektiği reaktif güç pozitif, kapasitif bir yükün çektiği reaktif güç ise negatiftir.
Tüm AA (Alternatif Akım) elektrik şebekelerinde tüketilen aktif güç ve reaktif güç arasında Şekil 2.2’deki vektörel ilişki mevcuttur. Şekil 2.2’de P aktif ve S; aktif ve reaktif gücün vektörel bileşkesi olan görünür gücü belirtmektedir. ? açısının kosinüs değeri şebekeye ait güç faktörünü (P/S) verir [17].
2.2 Reaktif Güç Kompanzasyonu
Senkron ve asenkron motorlar, bobinler, transformatörler, redresörler, ark fırınları, kaynak makineleri, flüoresan ve neon lambaların balastları gibi manyetik veya statik alanla çalışan elektrikli cihazlar, şebekeden hem aktif güç hem de reaktif güç çeker. Fiziksel anlamda iş yapmayan bu reaktif güç, iletim hatlarını gereksiz yere meşgul etmekte ve gereksiz kayıplara neden olmaktadır [18]. Şekil 2.3’te şebeke içinde güç dolaşımı blok şema ile gösterilmiştir.
Reaktif güç şebekenin güç kalitesini olumsuz yönde etkileyen temel güç kalitesi problemlerindendir. Bu problem giderilmediği takdirde; sistemin güç katsayısının düşmesi, enerji kayıplarının azalması, verimin düşmesi, nötr akımı fazlalığı, trafo, bara ve kablolar gibi sistem elemanlarının aşırı ısınmaları, rezonans olayları gibi birçok olumsuzluğa da neden olmaktadırlar. Bahsedilen olumsuzlukların giderilmesi için reaktif güç kompanzasyonu işlemi yapılmaktadır. Enerji sistemindeki endüktif ve kapasitif yüklerin dengelenmesi ile reaktif gücün tekrar kaynağa iade edilmesi için gereken ve yapılan sistemler ya da şebekenin ve yükün ihtiyacı olan reaktif gücün belli teknikler kullanılarak karşılanması işlemi reaktif güç kompanzasyonu olarak adlandırılır [19]. Yapılan kompanzasyon işlemi şebekenin güç kapasitesinin artmasını, ısı kayıplarının, gerilim dalgalarının ve faz gerilim uyumsuzluklarının azalmasını sağlamaktadır [20]. Ayrıca:
- Şebekenin güç kapasitesinin artmasıyla birlikte ülke ekonomisi için önemli bir kazanç sağlaması,
- Akımın azalmasıyla ısı kayıplarının da beraberinde azalması,
- Tesisattaki gerilim düşümlerinin azalması,
- Harmoniklerin azalması,
- Tüketicinin elektrik faturasından tasarruf etmesi,
- İletken kesitlerinin azalması ile birlikte montaj boyutlarının azalması,
- Yüksek güç faktörü yardımıyla, bileşenlerin daha iyi kullanılması ve dolayısıyla elektrik tesisatının uygun hale getirilmesi,
- Elektrik enerjisinin kalitesizliği sebebiyle doğabilecek olan arıza risklerinin en aza indirgenmesi gibi başka faydaları da bulunmaktadır [17]
NOT: Bu paylaşım Ali Osman Gökcan'ın "Reaktif güç kompanzasyonu eğitimi için sanal bir laboratuvarın oluşturulması" isimli yüksek lisans tezinden alınmıştır. Yapılan çalışmada FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems, Esnek Alternatif Akım İletim Sistemleri) olarak adlandırılan aygıtların geleneksel kompanzasyon sistemlerine göre çok daha esnek ve kontrol edilebilir olması anlatılmaktadır. Ayrıca FACTS aygıtlarının öğreniminde kullanılabilecek Matlab Simulink ve Matlab GUI tabanlı bir sanal laboratuvar oluşturulmuştur.
TEZİN TAMAMINA ULAŞMAK İÇİN TIKLAYINIZ
