نقشه مدار فرمان بانک خازنی

در سیستم‌های قدرت و توزیع، یکی از رایج‌ترین مشکلات، پایین بودن ضریب توان به دلیل وجود بارهای القایی می‌باشد. ای بارهای القایی نتیجه عملکرد دستگاه‌هایی مانند موتورهای القایی، ترانسفورماتورها و خطوط انتقال می‌باشد. بهترین راه‌حل جبران اثرات کاهش ضریب توان که بر شبکه تحمیل می‌شود، استفاده از مدار فرمان بانک خازنی در تابلو برق‌ها می‌باشد. در این مقاله به شرح مونتاژ تابلو برق بانک خازنی و شرح نقشه این مدار می‌پردازیم.

معرفی بانک خازنی

بانک خازنی مجموعه‌ای از خازن‌های قدرت می‌باشد که به صورت موازی و یا پله‌ای در شبکه نصب می‌شوند. هر پله از بانک خازنی توسط یک کنتاکتور، فیوز و تجهیزات حفاظتی کنترل می‌شود. با توجه به میزان توان راکتیو مورد نیاز، مدار فرمان تصمیم می‌گیرد کدام پله‌ها وارد مدار شوند. در ادامه به معرفی انواع بانک خازنی پرکاربرد در تابلو برق‌ها می‌پردازیم.

• بانک خازنی ثابت: به صورت دائم در مدار فرمان قرار دارد و مقدار مشخصی از ضریب توان راکتیو را جبران می‌کند.
• بانک خازنی اتوماتیک: دارای رگولاتور هوشمند که مقدار توان راکتیو را با نیاز شبکه تنظیم می‌کند.
• بانک خازنی سری: این نوع خازن به صورت سری با خط جریان قرار می‌گیرد و جهت پایداری ولتاژ شبکه در ایستگاه‌های برق‌رسانی بزرگ کاربرد دارد.
• بان خازنی موازی: این بانک خازنی به صورت موازی با ابرهای الکتریکی قرار می‌گیرد و تامین کننده توان راکتیو برای بارهای القایی می‌باشد.
• بانک خازنی هارمونیکی: این بانک‌های خازنی دارای فیلتر هارمونیکی هستند و علاوه بر تنظیم ضریب توان راکتیو، هارمونیک‌های (نوسانات ولتاژ) سیستم را نیز کنترل می‌کند.

اجزاء اصلی مدار فرمان بانک خازنی

به طور کلی مدار فرمان بانک خازنی، وظیفه کنترل و مدیریت دقیق قطع و وصل پله‌های خازنی را برعهده دارد. عملکرد صحیح بانک خازنی در مدار، باعث می‌شود شبکه در شرایط بهینه از نظر کیفیت توان عمل کند. در ادامه به معرفی اجزاء یک مدار فرمان بانک خازنی و وظیفه هریک می‌پردازیم.

• خازن‌های قدرت: تجهیز اصلی مدار، جهت جبران توان راکتیو
• کنتاکتور خازنی: جهت قطع و وصل پله‌های خازنی طراحی شده است، که دارای مقاومت جهت کاهش جریان‌های هجومی می‌باشد.
• فیوزهای حفاظتی: جهت حفاظت خازن‌ها در برابر اتصال کوتاه
• رله حفاظتی: جهت حفاظت در برابر اضافه جریان، هارمونیک و اضافه ولتاژ
• رگولاتور توان راکتیو: مهم‌ترین بخشس مدار فرمان بانک خازنی که ضریب توان شبکه را اندازه‌گیری می‌کند و براساس نیاز سیستم، فرمان وصل یا قطع پله‌های خازنی را صادر می‌کند.
• کنتاکتورهای کمکی و رله‌ای: جهت فرمان‌های کمکی و ایمنی مدار استفاده می‌شوند.
• چراغ سیگنال و نمایشگر: برای نمایش وضعیت پله‌های فعال و ضریب توان لحظه‌ای

شرح نقشه مدار فرمان بانک خازنی

مدار فرمان بانک خازنی در واقع سیستم کنترلی و حفاظتی این تجهیز است که به‌طور مستقیم مسئول مدیریت عملکرد بانک خازنی می‌باشد. وظیفه اصلی این مدار، کنترل هوشمند ورود و خروج پله‌های خازنی به شبکه قدرت بر اساس شرایط بار و ضریب توان لحظه‌ای است.

در شکل زیر مدار فرمان بانک خازنی با شش پله شامل یک پله 20Kvar و پنج پله 40Kvar که به کمک نرم‌افزار eplan طراحی شده است را مشاهده می‌کنید. هدف اصلی این مدار، بهبود ضریب توان، کاهش تلفات و افزایش بهره‌وری انرژی در شبکه صنعتی می‌باشد. درنتیجه در این نقشه مدار، توان راکتیو شبکه باید به صورت مرحله‌ای و کنترل شده جبران شود.

پایش و اندازه‌گیری شرایط شبکه

مدار فرمان با استفاده از رله یا رگلاتور توان راکتیو، به صورت پیوسته ضریب توان، جریان بار و ولتاژ شبکه را اندازه‌گیری می‌کند. در صورتی که ضریب توان از مقدار تعیین شده ( معمولا 0.95 یا بالاتر) کمتر شود، مدار فرمان تصمیم به وارد کردن پله‌های خازنی می‌گیرد. جهت کنترل نرم شبکه، ابتدا پله کوچک 20 کیلووار متصل می‌شود و سپس در صورت نیاز، پله‌های بزرگتر که 40 کیلووار هستند یکی یکی وارد سیستم می‌شوند.

فرمان قطع و وصل پله‌های خازنی

مدار فرمان از طریق کنتاکتورهای مخصوص خازنی، واحدهای خازنی را به صورت مرحله‌ای وارد مدار یا خارج می‌کند. این عمل باعث تزریق توان راکتیو به شبکه می‌شود و به تدریج ضریب توان به حد مطلوب می‌رسد تا از اعمال شوک الکتریکی و کاهش عمر خازن‌ها و تجهیزات جلوگیری ‌شود.

ایجاد تعادل در شبکه

یکی از وظایف کلید مدار فرمان، جلوگیری از تزریق بیش از حد توان راکتیو می‌باشد. بنابراین مدار فرمان علاوه بر وارد کردن پله‌ها، موظف است در زمان کاهش بار و یا تغییر شرایط شبکه، پله‌های اضافی را نیز از مدار خارج نماید.

حفاظت از خازن‌ها و تجهیزات

یکی از وظایف مدار فرمان، حفظ تجهیزات سیستم و نگهداری از آن‌ها می‌باشد. مدار فرمان باید دارای تجهیزات حفاظتی مانند فیوزهای حفاظتی، رله حرارتی و سیستم‌های پایش خطا باشد. استفاده از این تجهیزات باعث می‌شود که در صورت بروز اضافه بار، افزایش دما و اختلالات هارمونیکی از آسیب به خازن‌ها و سایر اجزاءد بانک جلوگیری کند.  همچنین در صورت بروز خطا پله مربوطه به صورت اتوماتیک از مدار خارج می‌شود تا آسیبی به تجهیزات وارد نشود. پیشنهاد می‌شود در صورت مشاهده کوچکترین خطا در عملکرد این سیستم، سریعا جهت تعمیر تابلو برق اقدام نمایید.

بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی

با عملکرد صحیح مدار فرمان، توان راکتیو به صورت بهینه جبران می‌شود. این امر علاوه بر کاهش تلفات و افزایش رانمان شبکه، موجب کاهش هزینه‌های مربوط به جریمه ضریب توان از سوی شرکت برق نیز می‌گردد.

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، مدار فرمان بانک خازنی با شش پله یک سیستم هوشمند و خودکار است که می‌تواند توان راکتیو شبکه را مرحله‌ای جبران می‌کند، عملکرد خازن‌ها را بهینه و ایمن نگه می‌دارد، ضریب توان شبکه را در محدوده مطلوب حفظ می‌کند و به کاهش هزینه‌های انرژی و افزایش بهره‌وری شبکه کمک می‌کند.