Kompanzasyon Hesaplama
Kompanzasyon hesabı, modern enerji yönetiminin vazgeçilmez bir unsuru olarak karşımıza çıkmaktadır. Elektrik enerjisinin verimli kullanımı, yalnızca ekonomik açıdan değil, aynı zamanda çevresel sürdürülebilirlik bakımından da büyük bir öneme haizdir.
Bu bağlamda, kompanzasyon hesabı, enerji maliyetlerini düşürmekte ve şebeke üzerindeki yüklerin optimize edilmesini sağlamaktadır. Özellikle büyük endüstriyel tesislerde güç faktörünün düşük olması, şebekeden çekilen akım miktarını artırarak enerji kayıplarına yol açar. Tam da bu noktada, doğru yapılmış endüktif ve kapasitif hesaplama devreye girerek reaktif gücü dengelemekte, enerji verimliliğini artırmakta ve işletmelerin reaktif enerji cezası ödemelerinin önüne geçmektedir.
Kompanzasyon Panosu Nedir?
Kompanzasyon panosu, güç faktörünü belirli bir hedef seviyeye getirmek amacıyla kullanılan elektriksel cihazların bir araya getirildiği özel bir elektrik panosudur. Bu panolar, genellikle kondansatör bankları ve reaktif güç kontrol röleleri gibi bileşenlerden oluşur. Şebekede yer alan yüklerin çoğu endüktif karakterde olduğundan, bu yükler, belirli bir seviyede reaktif güç tüketir. Şebeke üzerindeki bu reaktif güç yükünün artması, sistemin daha fazla enerji tüketmesine sebebiyet verir. Kompanzasyon panosu, bu reaktif gücü dengeleyerek güç faktörünü 1’e yaklaştırmayı ve dolayısıyla şebekenin daha verimli çalışmasını sağlar.
Kompanzasyon panoları, özellikle endüstriyel tesislerde büyük bir öneme sahiptir. Yüksek reaktif güç tüketimi, sadece şebekenin performansını düşürmekle kalmaz, aynı zamanda işletmelerin elektrik faturalarında reaktif enerji bedeli ödemesine yol açar. İşte bu yüzden kompanzasyon panosu, işletmelerin enerji maliyetlerini minimize etmek için kritik bir araçtır.
Kompanzasyon Hesabı Nasıl Yapılır?
Kompanzasyon hesabı, bir elektrik sisteminin mevcut güç faktörünü (cosφ₁) belirli bir hedef güç faktörüne (cosφ₂) yükseltmek için gerekli olan reaktif gücü (Qc) hesaplama işlemidir. Bu işlem, elektrik mühendisleri tarafından dikkatlice yapılmalı; zira yanlış yapılan hesaplamalar aşırı kompanzasyona veya yetersiz kompanzasyona yol açabilir. Aşırı kompanzasyon, sistemde gereğinden fazla kondansatör kullanımı ile sonuçlanırken, yetersiz kompanzasyon ise istenilen güç faktörünün elde edilememesi anlamına gelir. Dolayısıyla, kompanzasyon hesabı işletmelerin enerji verimliliğini ve maliyetlerini doğrudan etkileyen bir mühendislik işlemidir.
Endüktif ve kapasitif hesaplama yapılırken temel hedef, mevcut güç faktörünü belirli bir hedef seviyeye yükseltmek için gerekli olan reaktif gücü bulmaktır. Bu hesaplamalar aşağıdaki formül ile yapılır:
$$
Qc = P \times \left( \tan(\cos^{-1}(cosφ_1)) – \tan(\cos^{-1}(cosφ_2)) \right)
$$
Bu formülde:
- Qc: Gerekli kompanzasyon gücü (kVar),
- P: Aktif güç (kW),
- cosφ₁: Mevcut güç faktörü (örneğin 0.8),
- cosφ₂: Hedef güç faktörü (örneğin 0.99).
Bu formül, reaktif güç ihtiyacını hesaplayarak, işletmenin ihtiyacı olan kompanzasyon miktarını belirler. Örneğin, 100 kW aktif güce sahip bir işletmede mevcut güç faktörü 0.8 ise ve bu güç faktörünü 0.99 seviyesine çıkarmak istiyorsak, gerekli reaktif güç şu şekilde hesaplanır:
$$
Qc = 100 \times \left( \tan(\cos^{-1}(0.8)) – \tan(\cos^{-1}(0.99)) \right)
$$
Bu hesaplama sonucunda gerekli kompanzasyon gücü 60.75 kVar olarak bulunur. Bu reaktif güç, kompanzasyon panosuna bağlı uygun kapasitörler ile sisteme dahil edilir.
Reaktif Güç, Aktif Güç ve Görünür Güç İlişkisi
Elektrik sistemlerinde üç temel güç bileşeni bulunur: aktif güç (P), reaktif güç (Q) ve görünür güç (S). Bu güçler arasındaki ilişki, elektrik enerjisinin nasıl kullanıldığını ve şebekeden çekilen enerjinin ne kadarının işe dönüştüğünü anlamamıza yardımcı olur.
- Aktif Güç (P): İş yapan gerçek güçtür ve cihazların çalışması için kullanılan enerjidir. Birimi Watt (W) olup, tek fazlı ve üç fazlı devrelerde şu formüller ile hesaplanır: Tek fazlı devrelerde:
$$
P = U \times I \times \cosφ
$$ Üç fazlı devrelerde:
$$
P = \sqrt{3} \times U \times I \times \cosφ
$$ - Reaktif Güç (Q): Endüktif yüklerin (örneğin motorlar) manyetik alan oluşturmak için kullandığı güce denir. Reaktif güç, iş yapmayan ancak devrelerde manyetik alan oluşturan güçtür. Birimi Volt-Amper Reaktif (VAR) olup, şu formüllerle hesaplanır: Tek fazlı devrelerde:
$$
Q = U \times I \times \sinφ
$$ Üç fazlı devrelerde:
$$
Q = \sqrt{3} \times U \times I \times \sinφ
$$ - Görünür Güç (S): Aktif ve reaktif güçlerin vektörel toplamıdır. Görünür güç, sistemde var olan toplam gücü temsil eder ve birimi Volt-Amper (VA) olarak ifade edilir. Formülü:
$$
S = U \times I
$$
Bu güçlerin birbiriyle olan ilişkisi şu şekilde özetlenebilir: Aktif güç, elektrik enerjisinin iş yapma kapasitesini gösterirken, reaktif güç bu işi gerçekleştirmek için gerekli manyetik alanı oluşturur. Görünür güç ise bu iki güç bileşeninin vektörel toplamıdır. Bu ilişki, güç üçgeni adı verilen bir grafikle gösterilir ve güç faktörünü iyileştirmek için reaktif gücün azaltılması gerektiğini açıkça ortaya koyar.
Güç Faktörü ve Kompanzasyon
Güç faktörü (cosφ), aktif gücün görünür güce oranını gösterir. Düşük güç faktörü, sistemin verimsiz çalıştığını ve şebekeden daha fazla reaktif güç çekildiğini işaret eder. Güç faktörü 1’e yaklaştıkça, sistemdeki reaktif güç azalır ve şebekeden daha az enerji çekilir. Güç faktörü şu formülle hesaplanır:
$$
\cosφ = \frac{P}{S}
$$
Bir elektrik sisteminde güç faktörünün 1’den uzaklaşması, şebekeden daha fazla akım çekilmesine ve dolayısıyla enerji kayıplarının artmasına neden olur. Bu durum, enerji maliyetlerini artırırken aynı zamanda sistemin daha büyük kapasiteli trafolar ve iletim hatlarına ihtiyaç duymasına yol açar. Kompanzasyon sistemleri, bu olumsuz etkileri engelleyerek güç faktörünü iyileştirir ve sistemin daha verimli çalışmasını sağlar.
Örnek Olarak:
Bir işletmede güç faktörü 0.7 ise, bu işletmenin reaktif güç kullanımı fazladır ve şebekeden çekilen toplam güç (görünür güç) yüksektir. Güç faktörünü 0.95 seviyesine yükseltmek, şebekeden daha az reaktif güç çekilmesini sağlayacak ve enerji maliyetlerini düşürecektir. Kompanzasyon işlemi, reaktif güç yüklerini dengeleyerek işletmenin güç faktörünü iyileştirir ve şebeke üzerindeki yükü hafifletir.
Kompanzasyon, elektrik enerjisi yönetiminde kritik bir rol oynar. Doğru endüktif ve kapasitif hesaplama ile yapılan kompanzasyon, işletmelerin enerji maliyetlerini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda şebeke üzerindeki yüklerin azalmasına ve enerji kalitesinin artmasına da katkı sağlar. Güç faktörünü iyileştirmek için kullanılan kompanzasyon sistemleri, doğru projelendirilmediği takdirde aşırı kompanzasyon gibi sorunlara yol açabilir. Bu nedenle, kompanzasyon hesabı uzman mühendisler tarafından dikkatlice yapılması büyük önem arz eder.
İlginizi Çekebilecek Diğer Teknik Hesaplar
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Gerilim Düşümü Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
