الف) مدار بدون خازن
ب) مدار با خازن
ج) دیاگرام فازوری بدون خازن
د) دیاگرام فازوری با خازن
شکل (۱-۱): دیاگرام فازوری ولتاژ با ضریب قدرت پسفاز
الف) بدون خازنهای سری
ب) با خازنهای سری
شکل (۱-۲): دیاگرام فازوری ولتاژ با ضریب قدرت پیشفاز
روش دیگر برای غلبه بر نیاز به توان القائی راکتیو، تزریق مقدار معادل توان خازنی راکتیو مورد نیاز در قالب بارها با بهره گرفتن از نصب خازنهای شنت است. خازنهای سری، جریانهای پسفاز مورد نیاز برای بارهای القائی را میکشد. این مفهوم در شکل (۱-۳) نشان داده شده است. از این شکل میتوان دریافت که خازنهای شنت منجر به تغییر در زاویه بین ولتاژ سمت فرستنده (VR) و جریان میشود که آن را به اصلاح ضریب توان مینامند [۳].
الف) مدار بدون خازن
ب) مدار با خازن
ج) دیاگرام فازوری بدون خازن
د) دیاگرام فازوری با خازن
شکل (۱-۳): دیاگرام فازروی یک مدار با ضریب قدرت پسفاز
ترجیحا از خازنهای سری در شبکه های توزیع، بدلیل نیاز به مطالعات مهندسی زیاد و حفاظت آن، استفاده نمیشود. بعلاوه، احتمال داشتن فرورزونانس در ترانسفورماتورهای توزیع و افزایش ولتاژ ناشی از جریان پسفاز بالا حاصل از راهاندازی موتورهای القائی بزرگ وجود دارد. خازنهای سری، از نظر حفاظت در مقابل موج جریان خطای ولتاژهای زیاد، به خوبی حفاظت نمیشوند. به عبارت دیگر، خازنهای شنت یا جبرانسازی راکتیو، جریان راکتیو مورد نیاز بارهای القائی را فراهم میآورند.
در نتیجه، جریان خالص سیستم کاهش یافته و ضریب توان نیز افزایش مییابد. تلفات کل توانهای اکتیو و راکتیو کاهش یافته و به دنبال آن توان ظاهری نیز کم میشود. اصلاح ضریب توان برآیند منتج به افزایش صرفهجوئی سیستم و کمینهسازی تلفات میشود.
مزایای نصب بانک خازنی اقتصادی امری اثبات شده است [۴]، که سبب آزادسازی ظرفیتهای تولید، انتقال و توزیع سیستم میگردد. این امر روی افزایش ظرفیت سیستم تاثیر گذاشته و از این رو، امکان کاهش هزینه های آیند را فراهم میآورد. علاوه بر کاهش تلفات انرژی، تلفات تجهیزات و خط نیز کمینه میشود.
ضریب توان اقتصادی، زمانیکه هزینه نصب بانک خازنی برابر با مزایای اقتصادی نصب آن است، حاصل میشود. ضریب توان اقتصادی را با اجراهای مکرر برنامهی پخش بار به صورت زیر میتوان بدست آورد [۴]:
تنظیم ضریب توان سیستم در حد ۹۰%، با اعمال خازنهای شنت در هر شین.
محاسبهی سود و هزینه ضریب توان جریان.
به ازای ۱% افزایش ضریب توان سیستم، افزودن بانکهای خازنی به شینهها و محاسبهی ضریب توان اقتصادی.
توقف فرایند در زمانیکه سودها و هزینه ها با هم برابرند.
۱-۲-۱ کاربرد بانک خازنی
اگر واحدهای خازن انفرادی به صورت موازی نصب شوند، ظرفیت kVAr مجموعه افزایش مییابد، در حالیکه اگر به صورت سری نصب شود، مقدار KV مجموعه بیشتر میشود. مطالعهای روی منحنی طول مدت بار راکتیو فیدر میتوان انجام داد، به گونهای که کمترین توان راکتیو مورد نیاز (رخ داده در دوره های بارگذاری سبک، مشهور به حالت پایدار) میتواند با اعمال بانکهای خازنی شنت حاصل شود، در حالیکه بانکهای خازنی کلیدزنی را میتوان در دوره های پیک بار بکار گرفت .
روش های مختلفی را میتوان برای محاسبهی میزان اصلاح بانک خازنی کلیدزنی بکار گرفت. همانگونه که در [۴] ذکر شده، شرکتهای برق معمولا افزودن بانکهای خازنی را تحت ارضاء شرایط زیر، انجام میدهند:
(۱-۲) (KVAr of capacitor ≥ ۰.۷ (Total KVAr of feeder at peak load
اگر تعدادی بانک خازنی نصب شود، اندازهی هر بانک بایستی دارای تناسب یکسان نسبت به مکان آن باشد، این مفهوم به صورت زیر نشان داده میشود:
(۱-۳)
اندازهگذاری خازنها را میتوان برحسب افزایش درصد معقول ولتاژ تعیین کرد، که آن را میتوان با بهره گرفتن از رابطه زیر بیان کرد:
(۱-۴)
که در آن:
Qc : ظرفیت بانک خازنی (برحسب KVAr)
VR% : افزایش درصد معقول در ولتاژ
VLL: ولتاژ خط به خط
X: راکتانس خط (اهم بر مایل)
L: فاصلهی بانک خازنی از پست (مایل).
۱-۲-۲ مکان بانک خازنی بهینه
تلفات توان اکتیو و راکتیو و بهبود ولتاژ، و همچنین سود اقتصادی نصب بانک خازن را با بهینه سازی تعیین مکان برای هر بانک خازنی روی فیدر میتوان تعیین کرد. برای سودمندی اقتصادی جایابی بهینه خازن، سه عامل زیر را باید در نظر داشت:
مکان بانک خازنی روی فیدر
ظرفیت بانک خازنی
الگوی بار راکتیو فیدر
الگوی بار راکتیو فیدر میتواند یکی از موارد زیر باشد:
الگوی بار توزیع شده به صورت یکنواخت
