بارق - نقش بانک خازنی در شبکه برق: بهینه‌سازی ضریب توان و کاهش هزینه‌ها

بانک خازنی چیست؟

بانک خازنی، یکی از ابزارهای کلیدی در بهینه‌سازی مصرف انرژی الکتریکی و کاهش هزینه‌های برق، علاوه بر ذخیره سازی انرژی، در تنظیم جریان انرژی نیز نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. این بانک‌ها می‌توانند از چندین خازن که به صورت سری یا موازی به یکدیگر متصل می‌شوند، تشکیل شده باشند. هرچه تعداد خازن‌ها در بانک بیشتر باشد، ظرفیت ذخیره انرژی نیز افزایش می‌یابد. (خرید بانک خازنی)

در مفهوم عملی، بانک خازنی به عنوان یک نوع تابلو برق شناخته می‌شود که در محیط‌های صنعتی، تجاری و مسکونی برای بهینه‌سازی مصرف برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. این بانک‌ها به عنوان یک راهکار هوشمندانه به منظور مدیریت بهتر توان اکتیو و راکتیو عمل می‌کنند.

توان در شبکه برق به دو صورت اکتیو و راکتیو مصرف می‌شود. زمانی که دستگاه‌ها انرژی الکتریکی مصرف می‌کنند و توان اکتیو تولید می‌شود، ما به اصطلاح توان اکتیو را از شبکه دریافت می‌کنیم. اما برخی دستگاه‌ها از توان راکتیو نیز استفاده می‌کنند. واحدهای صنعتی به همراه توان اکتیو از توان راکتیو هم بهره‌مند می‌شوند.

استفاده از توان راکتیو از شبکه برق، باعث افزایش هزینه می‌شود. با نصب بانک خازنی، توان راکتیو مصرفی به داخل مدار وارد شده و نیاز به درخواست توان از شبکه برق به حداقل می‌رسد. این اقدام منجر به کاهش هزینه مصرف برق و کاهش فشار به شبکه می‌شود. بدین ترتیب، بانک خازنی به عنوان یک راه‌حل کارآمد در بهینه‌سازی سیستم برق و افزایش بهره‌وری به حساب می‌آید.

اصول طراحی بانک خازنی (تماس با متخصصان)

بانک‌های خازنی با هدف اصلی جبران انرژی راکتیو در مدارهای الکتریکی نصب می‌شوند. به دلیل تغییرات متناوب مصرف انرژی، ضروری است که میزان انرژی راکتیو که توسط خازن‌ها تامین می‌شود، قابل تنظیم باشد. عدم تامین این انرژی راکتیو توسط خازن‌ها می‌تواند منجر به دو شرایط متضاد شود:

· اولاا، در صورت تزریق توان راکتیو کمتر از نیاز مدار: جبران ناقص ایجاد می‌شود و نیاز به تأمین توان راکتیو از طریق شبکه به وجود می‌آید. این موضوع هزینه‌ها و جریمه‌های مصرف انرژی را افزایش می‌دهد.

· دوماً، در صورت تزریق توان راکتیو بیشتر از نیاز: افزایش ولتاژ نیز ممکن است اتفاق بیفتد.

میزان افزایش ولتاژ با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

تزریق بیش از حد توان راکتیو ممکن است باعث افزایش ولتاژ در مدار شود که مشکلات جدی برای تجهیزات الکتریکی ایجاد کند. بنابراین، تنظیم دقیق توان راکتیو توسط بانک خازنی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است تا جلوی مشکلات ممکنه گرفته شود و از هزینه‌های اضافی جلوگیری شود.

نکته مهم در رابطه با طراحی بانک خازنی

استفاده از خازن‌های شنت به عنوان یکی از روش‌های موثر برای کاهش مصرف توان راکتیو و بهبود ضریب توان در سیستم‌های برق معمولی است. این خازن‌ها به صورت موازی در مدار قرار می‌گیرند و وظیفه تزریق توان راکتیو را به دوش می‌کشند.

محل نصب خازن، نوع خازن‌گذاری و ولتاژ انتخابی برای خازن‌گذاری، به تناسب با نوع مصرف، شکل شبکه و گستردگی بار تعیین می‌شود. به طور کلی، بهترین مکان برای نصب خازن الکتریکی نزدیک به بار و برای هر بار به صورت مجزا می‌باشد. اما به دلیل هزینه بالا و تنوع زیاد خازن و مسائل نگهداری، انجام این کار به صورت کامل ممکن نیست. بنابراین، همواره از ترکیب روش‌های مختلف برای نصب خازن استفاده می‌شود.

به عنوان مثال، در شبکه‌های مجهز به چهار موتور فشار متوسط، موتورها به صورت محلی توان راکتیو را جبران می‌کنند و برای شبکه فشار ضعیف، خازن‌ها به صورت گروهی یا مرکزی نصب می‌شوند. در ادامه به مرور سه روش معمول خازن‌گذاری پرداخته و مزایا و معایب هرکدام و محل استفاده آنها را به طور خلاصه توضیح داده می‌شود، اما ابتدا جداول تجهیزات راه اندازی بانک خازنی را مشاهده کنید.

طراحی بانک خازنی در شرایط بدون هارمونیک

همواره طراحی بانک‌های خازنی مجتمع نیازمند درک دقیق از اجزا و متغیرهای مرتبط است تا بتوان به بهترین شکل ممکن از این تجهیزات برای جبران انرژی راکتیو در شبکه برق استفاده کرد. در ادامه به بررسی موارد مهم طراحی بانک خازنی مجتمع می‌پردازیم:

1. نحوه اتصال خازن:

باید به دقت تعیین شود که خازن‌ها به صورت موازی یا سری متصل شوند و نحوه اتصال بر اساس نیازهای شبکه و جبران انرژی راکتیو تعیین گردد.

2. محاسبه ظرفیت مورد نیاز:

با توجه به نوع بارها و تغییرات مصرف توان در زمان، ظرفیت مورد نیاز برای جبران انرژی راکتیو باید محاسبه شود.

3. تعیین ظرفیت پله اول و آرایش پله‌ها:

انتخاب ظرفیت پله اول و ترتیب و آرایش پله‌ها باید به گونه‌ای باشد که توان جبران انرژی راکتیو به بهترین شکل توزیع شود.

4. گزینش تجهیزات بانک خازنی (فیوز و کابل برق):

انتخاب فیوز و کابل برق باید با توجه به ظرفیت و نیازهای بانک خازنی صورت گیرد.

5. حفاظت‌ها:

سیستم حفاظت بانک خازنی باید مواردی نظیر حداکثر ولتاژ، جریان و دما را در نظر بگیرد.

6. انتخاب CT جهت نمونه برداری:

انتخاب صحیح CT (ترانسفورماتور جریان) برای نمونه‌برداری توان راکتیو از اهمیت ویژه برخوردار است.

7. رله کنترل توان راکتیو:

استفاده از رله‌های کنترلی برای مدیریت و کنترل توان راکتیو ضروری است.

8. خازن و شبکه‌های آلوده به اعوجاجات هارمونیکی:

مطالعه و بررسی تأثیر خازن‌ها بر شبکه و مقابله با مشکلات احتمالی آلودگی به اعوجاجات هارمونیکی.

در کل، طراحی بانک خازنی مجتمع نیازمند تحلیل دقیق و شناخت عمیق از نیازهای شبکه برق و ویژگی‌های مختلف خازن‌ها و تجهیزات مرتبط است تا به نحو احسن از این فناوری در بهینه‌سازی مصرف انرژی الکتریکی استفاده شود.

در رابطه با گزینش تجهیزات بانک خازنی بیشتر بدانید

در مقایسه با سایر تجهیزات برقی، خازن همواره زیر فشار بوده و حتی حضور ناچیزی از هارمونیک یا اعوجاج در ولتاژ تغذیه، می‌تواند باعث ایجاد اضافه جریان در خازن شود. بر اساس استاندارد، خازن‌ها باید توانایی تحمل 30% اضافه جریان را به صورت دائمی داشته باشند. این موضوع مشکلاتی را در انتخاب تجهیزات جانبی خازن ایجاد می‌کند، زیرا این اضافه جریان از فیوزها، شین‌ها و کنتاکتورها عبور می‌کند.

خازن فشار ضعیف (خرید خازن)

خازن‌های فشار ضعیف قابلیت تحمل 10% افزایش ولتاژ را بدون کاهش طول عمر دارند. همچنین، استاندارد افزایش 10% ظرفیت خازن را در هنگام ساخت مجاز می‌داند. از این رو، با ضرب این پارامترها، اضافه جریانی حدود 57% برابر جریان نامی را در بر دارد. بنابراین، در هنگام انتخاب کلید و باسبار، اضافه جریان 50% لازم می‌باشد.

فیوز (خرید فیوز)

در انتخاب فیوز، باید به این نکته توجه شود که وظیفه فیوز در بانک‌های خازنی تنها قطع اتصال کوتاه می‌باشد و حفاظت در برابر اضافه جریان را بر عهده نمی‌گیرد. حفاظت در مقابل اضافه جریان می‌تواند در تنظیمات رگولاتور لحاظ شود. بنابراین، ضریب 1.5 تا 2 برابر محدوده جریان نامی باید در انتخاب فیوز در نظر گرفته شود تا مشکلاتی رخ ندهد.

کنتاکتور (خرید کنتاکتور)

در انتخاب کنتاکتورهای بانک خازنی نیز باید از کنتاکتورهای خازنی AC6-b استفاده شود. اگر از کنتاکتورهای AC3 استفاده شود، ضریبی حداقل 1.5 برای انتخاب هر کنتاکتور باید در نظر گرفته شود.

کنتاکتورهای AC6-b نشان داده شده‌اند. در این کنتاکتور، کنتاکت‌های کمکی حدود 1 الی 2 میلی ثانیه زودتر از کنتاکت اصلی بسته می‌شوند و باعث کاهش جریان هجومی می‌شوند. پس از گذشت 2 میلی ثانیه، مدار اصلی بسته شده و مدار کمکی اتصال کوتاه می‌شود.

در مدل‌های جدید، پس از اتصال کنتاکت اصلی، کنتاکت‌های کمکی از مدار خارج می‌شوند. این باعث می‌شود که مقاومت‌های محدود کننده جریان هجومی به صورت دایم در مدار نباشند. این اقدام در جلوگیری از سوختن مقاومت‌ها و افزایش عمر آنها مؤثر است.

حال بهتر است کمی با جدول اصلاح ضریب توان و بانک خازنی مورد نیاز آشنا شوید:

با انواع بانک خازنی بیشتر آشنا شوید

انواع بانک خازنی عبارت‌اند از:

بانک خازنی محلی

بانک خازن محلی (نقطه‌ای) یک روش جبران‌سازی است که در آن هر بار از یک خازن مخصوص استفاده می‌کند. این نوع بانک خازنی به خوبی برای بارهای صنعتی بزرگ مناسب است. از مزایای این روش می‌توان به هزینه کم بر کیلووار، جبران‌سازی کامل توان راکتیو و کاهش تلفات داخلی شبکه اشاره کرد. اما از معایب آن می‌توان به هزینه نصب بالا، هزینه نگهداری بالا و تنوع زیاد در رنج خازن اشاره کرد.

بانک خازنی گروهی

بانک خازنی گروهی در مواردی که بارها در شیفت‌های مختلف روشن و خاموش می‌شوند یا بارها در یک پروسه تولید باید همزمان روشن باشند، کاربرد دارد. این نوع بانک خازنی باعث کاهش تلفات در مدار داخلی کارخانه می‌شود اما تأثیر زیادی بر تلفات موجود در پروسه مختص خود ندارد. مزایای آن شامل هزینه کم به دلیل عدم نیاز به عناصر سوئیچینگ و کنترلر است، اما هزینه نصب و نگهداری بالا می‌باشد.

بانک خازنی مرکزی

بانک خازنی مرکزی برای شرکت‌ها یا کارخانه‌هایی با بارهای توزیع‌شده مناسب است. این روش از رله کنترل توان راکتیو برای قطع و وصل خازن‌ها استفاده می‌کند. این روش مزایای زیادی از جمله نگهداری آسان، هزینه نصب کم، و کاهش میزان خازن نصب شده مخصوصا در مکان‌هایی با ضریب همزمانی پایین دارد. از معایب آن می‌توان به عدم کاهش تلفات در شبکه داخلی کارخانه و قیمت بالا بر کیلووات بانک خازنی اشاره کرد.

سخن پایانی

بانک خازنی یک سیستم جبران‌سازی است که از خازن‌ها به منظور اصلاح ضریب توان در شبکه‌های برق استفاده می‌کند. این بانک‌ها می‌توانند به صورت محلی، گروهی یا مرکزی طراحی شده و با استفاده از خازن‌ها، توان راکتیو را جبران کرده و تلفات شبکه را کاهش دهند. روش طراحی بانک خازنی باید با توجه به نوع و نیازهای بارها، انتخاب محل نصب، ولتاژ و ظرفیت خازن‌ها، و تنظیمات کنترلی باشد.