Reaktif Güç Nedir ve Neden Önemlidir?

Reaktif güç kontrolü, büyük ölçekli bir iletim sisteminde var olan gerilim dengesinin korunması adına önemli bir rol oynamaktadır. Reaktif güç alternatif akım sistemlerinin bir yan ürünü olmakla birlikte, iletim hatları, motorlar, transformatör vb. gibi çeşitli elektrik sistemlerinin kabul edilebilir bir şekilde çalışması için gereklidir.

A- A+

13.02.2017 tarihli yazı 104080 kez okunmuştur.

Reaktif Güç Nedir ve Neden Önemlidir?

Alternatif akım devrelerinde voltaj ve akım senkronize olmadığı için reaktif güç oluşur ve sadece AC sistemler için tanımlanmıştır. Reaktif güç geçici olarak kapasitif ve endüktif bileşenler nedeniyle ileri geri akan elektrik veya manyetik alan formunda saklanır.

►İlginizi Çekebilir: Kompanzasyon Nedir?

Bir cihazdan geçen akım, gerilim arasında faz farkı varsa cihaz reaktif güç tüketir. Bir diğer tanımlama olarak, motorun kalkışında ihtiyaç duyduğu elektromanyetik alanı oluşturmak için harcadığı güce de reaktif güç diyebiliriz. Gerilim ve akım arasındaki faz kaymasına bağlı olarak, cihazın reaktif güç tüketim miktarı belirlenir. Reaktif güç, iletim hattında ileri geri hareket ettiği için ek bir yük görevi görür. Bu nedenle reaktif güç, tüm kabloların, transformatörlerin, şalt cihazlarının kullanımında önemli bir faktördür. Bu sebeple, tüm bu tesisatların hem aktif hem de reaktif gücü dikkate alarak, görünen güç için tasarlanması gerekmektedir. Fazla miktarda reaktif güç mevcutsa, sistem güç faktörünü büyük oranda düşürecek ve dolayısıyla işletme verimliliği azalacaktır. Bu durum, istenmeyen voltaj düşümüne, daha fazla iletim kayıplarına, fazla ısınmaya ve daha yüksek işletme maliyetlerine neden olur.

Faz açısı ve reaktif gücün elde edilmesini ifade eden formüller

Reaktif Güç Kaynakları

Reaktif güç, güç sistemi ağına bağlı birçok eleman tarafından üretilir veya sönümlenir. Bu nedenle, şebeke üzerinden reaktif güç akışı bu ekipmanlarla kontrol edilir. Bu reaktif güç kaynakları;

Jeneratörler: Senkron motorlar, bobin sargılarının DC uyartımına göre reaktif güç oluşturabildikleri gibi sönümleyedebilirler. Aşırı uyartım durumunda reaktif güç üretirlerken az uyartım durumunda sönümleme yaparlar. Jeneratörler, voltaj kontrolü amacıyla en çok kullanılan reaktif güç kaynaklarıdır.

Kapasitörler ve Reaktörler: Kapasitif ve endüktif cihazlar seri voltaj ve şönt kompanzasyon teknikleriyle reaktif güç kontrolü ile sistem gerilimini ve kararlılığını kontrol eder. Bir kapasitör kompanzatör reaktif güç üretirken, bir endüktif kompansatör reaktif gücü absorbe eder. Reaktörler (şönt) başlıca, voltajı düşük tutmak amacıyla reaktif gücün sönümlenmesinde ve hat üzerindeki toplam kapasitif yükün kompanzasyonunda kullanılır.

İletim Hatları ve Yeraltı Kabloları: İletim hattı ve kabloları reaktif güç sönümler ve üretir. Aşırı yüklü bir iletim hattı, reaktif güç tüketir ve hattın gerilimini azaltır; az yüklü bir iletim hattı ise reaktif güç üretir ve hattın gerilimini arttırır.

►İlginizi Çekebilir: Kompanzasyonda Kondansatör Seçimi

Katı Hal Dönüştürücüleri: HVDC dönüştürücüler gibi güç sistemi işletiminde kullanımda birkaç katı hal dönüştürücü vardır. Bu dönüştürücüler, çalışırken daima reaktif güç tüketirler. Bu nedenle dönüştürücülerin çoğunda, dönüştürücülerin reaktif güç gereksinimini kontrol etmek için reaktif kompanzasyon cihazları kullanılır.

Transformatörler: Manyetik alan üretmek için transformatörün reaktif güce ihtiyacı vardır. Bu nedenle reaktif gücü absorbe eder. Bir transformatörün reaktif güç tüketimi, derece ve akım yüküne bağlıdır.

Yükler: Sistem voltajı ve kararlılığı üzerine büyük ölçüde etki eden, birçok reaktif güç tüketen yük vardır. Bu yüklerden bazıları: indüksiyon motorları, indüksiyon jeneratörleri, ark fırınları, sabit yük olarak: indüksiyonlu ısıtma, mekan ısıtması, su ısıtma ve iklimlendirmeyi sayabiliriz

►İlginizi Çekebilir: Jeneratör'ün Çalışmasında Neden Kompanzasyon İstenmez?

Reaktif Gücün Önemi

Reaktif güç, çeşitli nedenlerle güç ağı için hem sorun hem de çözümdür:

► Reaktif güç gereksinimini karşılamak.

► Voltaj profillerini geliştirmek.

► Şebeke kaybını azaltmak.

► Acil durumlarda sistem güvenliği sağlamak için yeterli rezervi sağlamak.

gibi çeşitli işlevler için elektrik güç sisteminde önemli bir rol oynamaktadır. Kısaca özetlediğimiz maddeleri açmak gerekirse:

1-) Voltaj Kontrolü

Genel olarak, tüm elektrikli teçhizatlar, tüketici terminallerinde anma geriliminin belirtilen sınırları dahilinde (±%6) çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Voltaj değişiklikleri, esas olarak güç kaynağındaki yük değişimi nedeniyle meydana gelir. Güç kaynağındaki yük artarsa, güç sistemi bileşenlerindeki gerilim düşümü de artar. Böylece tüketici terminallerindeki voltaj azalır ve bu durumun tersi de geçerlidir. Besleme sistemindeki bu voltaj değişiklikleri, tüketici tarafında yer alan, gerilim varyasyonlarına duyarlı lambalar, motorlar ve diğer teçhizatların performansını düşürdüğü için istenmemektedir.

Uyartı kontrolü, kademe değiştirme transformatörleri, şönt kapasitörler, seri kondansatörler, senkron kondanser ve güç arttırıcılar gibi enerji nakil hattındaki gerilimi kontrol etmek için farklı teknikler kullanılır. Her yöntemin kendi avantajları ve dezavantajları vardır. Uygunluk, kullanılabilirlik ve maliyete bağlı olarak, bu yöntemler alıcı tarafındaki gerilimini kontrol etmek için kullanılır. Aşırı yüklenme koşullarında (yani, reaktif güç talebi tedarik edileninkinden daha fazla olduğunda) alıcı voltajının şiddetle düşmesine neden olan beslemeden daha fazla akım çekilir. Daha büyük voltaj düşüşü varsa, jeneratör ünitelerinin, ekipmanların arızalarına ve beraberinde motorların aşırı ısınmasına neden olur. Bu koşullar da, hatlardaki ilave reaktif güç, senkron kondanser, alternatör, paralel kondansatörler ve reaktörler gibi reaktif güç kompanzasyon ekipmanları ile sağlanır.

2-) Reaktif Güç Talep Karşılanması

HVDC konvertör gibi yükler reaktif güce ihtiyaç duyarlar. Yüklerin, reaktif güç talebi arttığında voltaj düşümü gerçekleşir. Gerilim düştükçe, güç korunması için beslemeden daha fazla akım çekilecek ve hatların daha fazla reaktif güç tüketmesine ve dolayısıyla yine voltaj düşüşüne neden olacaktır. Bu durumda, gerilimin şiddetli düşümü voltaj çökmesine neden olur. Bu gerilim çökmesi, jeneratörlerin devreye girmesine, sistemin istikrarsızlığına ve güç sistemine bağlı diğer ekipmanların sendelemesine neden olur. Bunun üstesinden gelmek için seri kapasitörler gibi reaktif güç kaynakları, yükler tarafından reaktif güce ihtiyaç duyulan noktalara yerel olarak bağlanır. Bununla birlikte, izin verilen reaktif güç talebinin üzerine aşırı reaktif güç çekilirse, tüketiciler bu reaktif güç talebi için dağıtım şirketlerinden ceza alabilirler.

3-) Elektrik Kesintilerini Azaltma

Dünya genelinde elektrik kesintilerinin ana nedenlerinden biri yetersiz reaktif güçtür. Daha önce belirtildiği üzere, yetersiz miktarda reaktif güç, gerilim çökmesine neden olup, üretim istasyonları ve çeşitli teçhizatların kapanmasına yol açmaktadır. Bu kesintilerden bazıları, 23 Temmuz 1987'de Tokyo'da; 28 Ağustos 2003'te Londra'da; 23 Eylül 2003'te İsveç ve Danimarka'da görülmüştür.

4-) Manyetik Akı Üretimi

Motorlar, transformatörler, balastlar ve indüksiyonlu ısıtma teçhizatı gibi endüktif yükler, manyetik alan üretmek için reaktif güce ihtiyaç duyarlar. Her elektrikli makinede, giriş enerjisinin bir kısmı yani reaktif güç, manyetik akı oluşturmak ve sürdürmek için tüketilir. Ancak bu durum, güç faktörünü düşürür. Yüksek güç faktörüne ulaşmak için yükün kVAR değerine eşit ancak ters faz açısına sahip kondansatörler paralel bir biçimde bağlanır. Böylece tesisiniz reaktif gücü direkt olarak sağlayıcıdan değil kurduğunuz kompanzasyon kapasitörleri üzerinden sağlar.

Umarım reaktif güç konsepti hakkında sizleri biraz da olsa bilgilendirebilmişizdir. Konuyla alakalı bilgi ve tecrübelerinizi yorum bölümünden bizimle paylaşabilirsiniz.

Kaynak:

►electricaltechnology.org