Kompanzasyon nedir sorusu genellikle faturada “reaktif enerji bedeli” satırını gören işletmelerden gelir. Kısaca kompanzasyon, motorların ve trafoların şebekeden çektiği reaktif gücü tesisin kendi içinde, kondansatörlerle karşılamaktır. Böylece şebekeden çekilen akım azalır, kablolar ve trafo rahatlar, reaktif ceza riski düşer. Bu yazıda işin temelini, kompanzasyon panosunun yapısını, kondansatör hesabını ve sahada en çok karşılaşılan arızaları anlatıyoruz.
Bu yazıda (9 başlık)
Aktif, reaktif ve görünür güç
Bir motor şebekeden iki tür güç çeker:
- Aktif güç (P, kW): Mile, ısıya, ışığa dönüşen gerçek iş. Sayaçta kWh olarak faturalanır.
- Reaktif güç (Q, kvar): Motorun ve trafonun manyetik alanını kurmak için şebeke ile yük arasında gidip gelen güç. İş yapmaz ama kablodan akım olarak geçer.
- Görünür güç (S, kVA): İkisinin bileşkesi. Trafo, kablo ve şalter seçimi buna göre yapılır.
Üçü bir dik üçgen oluşturur: S² = P² + Q². Aradaki açı φ’dir ve cos φ = P / S güç faktörünü verir. cos φ 1’e ne kadar yakınsa, aynı iş için çekilen akım o kadar azdır.
Bir örnek: 400 V’ta 100 kW çeken bir tesis düşünelim. cos φ 0,75 iken akım yaklaşık 192 A’dir. cos φ 0,98’e çıkınca aynı 100 kW için akım yaklaşık 147 A’e düşer. Kablo ve trafo kayıpları akımın karesiyle arttığı için bu fark ısı olarak da hissedilir.
Reaktif ceza neden gelir?
Reaktif güç şebekede akım taşıdığı için dağıtım şirketinin hatlarını ve trafolarını yükler. Bu yüzden Türkiye’de belirli büyüklüğün üzerindeki aboneler için, fatura döneminde çekilen reaktif enerjinin aktif enerjiye oranı izlenir. Oran sınırı aşarsa reaktif enerji bedeli faturaya yansır.
Sınırlar EPDK’nın tarife uygulamalarına ilişkin usul ve esaslarında endüktif ve kapasitif reaktif enerji için ayrı ayrı tanımlanır. Kurulu gücü 50 kVA ve üzeri tüketicilerde sınır endüktifte aktif enerjinin %20’si, kapasitifte %15’idir; 50 kVA altında bu oranlar %33 ve %20’dir. Mesken, aydınlatma, tek fazlı beslenen ve kurulu gücü 15 kW’a kadar olan tüketicilere reaktif enerji tarifesi uygulanmaz. Oranlar ve kapsam yıllar içinde değiştiği için tesisinize uygulanan güncel sınırı yürürlükteki yönetmelik metninden ve dağıtım şirketinizden teyit edin.
Bu oranların cos φ karşılığını kendiniz hesaplayabilirsiniz. Reaktif/aktif oranı tan φ’ye eşittir. %20 endüktif oran cos φ ≈ 0,98’e, 50 kVA altı tesisler için geçerli %33 oran ise cos φ ≈ 0,95’e karşılık gelir. Yani tesisin ortalama cos φ değeri 0,98’in altına düştüğünde endüktif sınır aşılmaya başlar. Önemli bir ayrıntı: EPDK düzenlemesine göre sınır aşıldığında bedel yalnızca aşan kısım için değil, ölçülen reaktif enerjinin tamamı için hesaplanır. Yani sınırın biraz üstüne çıkmak bile pahalıya gelebilir.
Kompanzasyon panosu nasıl çalışır?
Tipik bir kompanzasyon panosunda şunlar bulunur:
- Kondansatör grupları (kademeler): Örneğin 5, 10, 20, 40 kvar gibi farklı büyüklüklerde kondansatörler.
- Reaktif güç rölesi: Ana besleme üzerindeki bir akım trafosundan (CT) akımı, baradan gerilimi okur. cos φ’yi hesaplar ve hedef değere ulaşmak için kademeleri sırayla devreye alır veya çıkarır.
- Kondansatör kontaktörleri: Kondansatör devreye girerken çok yüksek bir ani akım çeker. Bunun için ön dirençli (ön şarj kontaklı) özel kondansatör kontaktörleri kullanılır. Normal motor kontaktörü bu darbeyle kısa sürede kontak yakar. Kontaktör yapısı için: kontaktör nedir.
- Sigortalar veya şalterler, deşarj dirençleri, havalandırma: Kondansatör ısıya duyarlıdır; pano sıcaklığı ömrünü doğrudan etkiler.
Rölenin ayarlarında kademe bekleme süresi önemlidir. Kondansatör devreden çıktıktan sonra deşarj olmadan tekrar devreye alınırsa hem kondansatör hem kontaktör zorlanır.
Kondansatör hesabı: Qc = P × (tan φ1 − tan φ2)
Gereken kompanzasyon gücü şu formülle bulunur:
Qc = P × (tan φ1 − tan φ2)
Burada P aktif güç (kW), φ1 mevcut, φ2 hedeflenen güç faktörü açısıdır.
Örnek: 400 kW yükü olan bir tesiste mevcut cos φ 0,75, hedef 0,98 olsun.
- cos φ1 = 0,75 → tan φ1 ≈ 0,882
- cos φ2 = 0,98 → tan φ2 ≈ 0,203
- Qc = 400 × (0,882 − 0,203) ≈ 400 × 0,679 ≈ 272 kvar
Pratikte bu değer tek seferde kurulmaz; yük gün içinde değiştiği için kademelere bölünür. Örneğin küçük bir ince ayar kademesi ile birkaç büyük kademe, rölenin hedefi yakalamasını kolaylaştırır. Hesabı hızlıca yapmak için mühendislik hesaplayıcıları sayfamızdaki aracı kullanabilirsiniz.
Hesabın girdisi de önemlidir. Tek anlık ölçüm yerine birkaç günlük aktif ve reaktif enerji kaydı almak daha doğru sonuç verir. Bunun için enerji izleme sistemi ya da bir enerji analizörü işe yarar.
Harmonik filtreli (detuned) kompanzasyon
Tesiste çok sayıda frekans konvertörü, doğrultucu veya UPS varsa, şebekede harmonik akımlar dolaşır. Düz kondansatör bankası, şebekenin endüktansıyla birlikte bu harmoniklerden birine yakın bir frekansta rezonansa girebilir. Sonuç: kondansatörlerde aşırı akım, ısınma, şişme ve kısa ömür.
Çözüm, her kondansatör kademesine seri bir reaktör eklemektir. Buna detuned (harmonik filtreli) kompanzasyon denir. Reaktör, kademenin rezonans frekansını en düşük önemli harmoniğin altına çeker:
- %7 reaktör → yaklaşık 189 Hz (50 Hz şebekede). 5. harmoniğin (250 Hz) altında kaldığı için en yaygın seçimdir.
- %14 reaktör → yaklaşık 134 Hz. 3. harmoniğin belirgin olduğu tesislerde tercih edilir.
Hesap basittir: rezonans frekansı = 50 / √p. p = 0,07 için 50 / 0,265 ≈ 189 Hz.
Dikkat edilecek nokta: reaktör kondansatör üzerindeki gerilimi yükseltir. %7 reaktörde bu kabaca 400 / (1 − 0,07) ≈ 430 V eder. Bu yüzden detuned sistemlerde 400 V şebeke için daha yüksek anma gerilimli (ör. 480 V veya 525 V) kondansatörler kullanılır ve reaktör ile kondansatör birbirine uyumlu seçilmelidir. Var olan düz bir panoya sonradan reaktör eklemek, kondansatörler buna uygun değilse arızayı hızlandırır. Harmonik konusunun ayrıntısı: harmonik nedir.
Statik kompanzasyon ve SVC
Kaynak makinesi, pres, vinç gibi saniyeler içinde değişen yüklerde kontaktörlü kademeler yetişemez. Burada kondansatörler kontaktör yerine tristörlü (statik) anahtarlarla devreye alınır. Anahtarlama gerilimin uygun anında yapıldığı için ani akım darbesi büyük ölçüde ortadan kalkar ve tepki süresi kısalır. Daha büyük ve dinamik sistemlerde SVC veya aktif kompanzatörler kullanılır; bunlar reaktif gücü kademesiz ve hızlı ayarlar. Seçim yükün davranışına göre yapılır.
Bakım ve sık görülen arızalar
- Kapasitesi düşmüş kondansatör: Zamanla, özellikle sıcak panoda kondansatör kapasite kaybeder. Röle kademeyi devreye aldığı halde cos φ yükselmez. Kademe akımları pens ampermetreyle ölçülüp etiket değeriyle karşılaştırılmalıdır. Şişmiş gövde, kondansatörün değişmesi gerektiğini gösterir.
- Yanlış CT yeri veya yönü: Akım trafosu, kompanzasyon panosu dahil tüm tesis yükünü görecek noktada, ana beslemede olmalıdır. Kondansatörlerin akımı CT’den geçmezse röle yaptığı düzeltmeyi göremez ve tüm kademeleri devreye alır. CT ters bağlıysa veya röleye giden gerilim fazı CT’nin fazıyla uyumsuzsa röle yanlış cos φ okur.
- Aşırı kompanzasyon (kapasitif ceza): Yük düştüğünde, özellikle hafta sonu ve gece, kondansatörler devrede kalırsa tesis kapasitife geçer. Büyük sabit kondansatörler, hatalı röle ayarı veya takılı kalmış kontaktör sık nedendir.
- Yapışmış kontaktör: Röle kademeyi çıkardığı halde kondansatör devrede kalır. Kontak yüzeyleri ve ön dirençler kontrol edilmelidir.
- Sık devreye girip çıkma: Kademe çok büyük veya röle hassasiyeti çok dar ayarlıysa sistem sürekli salınır; kontaktör ömrü hızla tükenir.
Periyodik kontrolde kademe akımları, sigortalar, kontaktör kontakları, fan ve filtreler, bara bağlantılarının sıkılığı gözden geçirilmelidir. Pano elemanları hakkında genel bilgi için: elektrik pano elemanları.
Sıkça Sorulan Sorular
Reaktif ceza neden gelir?
Fatura döneminde çekilen endüktif veya verilen kapasitif reaktif enerjinin aktif enerjiye oranı, mevzuattaki sınırı aştığında reaktif enerji bedeli uygulanır. En sık nedenler bozuk kondansatörler, yanlış ayarlı röle, yanlış yerdeki akım trafosu ve yük düştüğünde devrede kalan kondansatörlerdir.
Kompanzasyon panosu kaç kvar olmalı?
Gerekli güç Qc = P × (tan φ1 − tan φ2) formülüyle bulunur. Örneğin 400 kW yükte cos φ’yi 0,75’ten 0,98’e çıkarmak için yaklaşık 272 kvar gerekir. Hesap için birkaç günlük gerçek tüketim kaydı kullanmak daha güvenilirdir.
Kapasitif ceza neden olur?
Tesis ihtiyacından fazla kondansatör devrede kaldığında şebekeye kapasitif reaktif enerji verilir. Bu çoğunlukla gece ve hafta sonu, yük düştüğünde görülür; sabit bağlı kondansatörler, takılı kontaktörler ve hatalı röle ayarları kontrol edilmelidir.
Harmonik filtreli kompanzasyon ne zaman gerekir?
Tesiste frekans konvertörü, doğrultucu, UPS gibi harmonik üreten yükler yoğunsa ve düz kondansatörler sık bozuluyorsa gerekir. Kademelere seri reaktör eklenir; en yaygın seçim 50 Hz şebekede yaklaşık 189 Hz’e ayarlı %7 reaktördür.
Reaktif güç rölesi neden tüm kademeleri devreye alıyor?
En sık neden akım trafosunun yanlış yerde olmasıdır: kondansatör akımı CT’den geçmiyorsa röle düzeltmeyi göremez. CT yönünün, röle gerilim fazının ve CT oranı ayarının da kontrol edilmesi gerekir.
Eskişehir’de kompanzasyon panosu ve reaktif ceza desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerdeki tesislerde kompanzasyon panolarının kontrolü, kademe ve röle ayarı, harmonik filtreli kompanzasyon ihtiyacının değerlendirilmesi ve reaktif ceza nedenlerinin tespitini yapıyoruz. Ayrıntılar: enerji verimliliği ve sürücüler, elektrik otomasyon panosu tasarım ve imalatı ve pano arıza tespiti ve onarımı. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.