فروشگاهی برای خرید مطمئن تجهیزات برق‌صنعتی می‌خواهید؟ کلیک کنید
آکادمی تسلا کالا

چه بانک خازنی برای اصلاح ضریب توان پروژه شما مناسب تر است؟

انواع بانك خازنی

انواع بانک خازنی چگونه طبقه بندی می‌شوند؟ وقتی صحبت از بانک خازنی است  چه شرایطی باید فراهم شود تا  خازنها به صورت مطمئن و صحیح به شبکه متصل گردند؟ چگونه یونیتهای خازنی با اتصالهای مختلف ظرفیت نهایی بانک را فراهم میکنند؟ و بسیاری سوال دیگر ….  با مطلب زیر همراه باشید

بعد از آنکه مفهوم خازن و اصلاح ضریب قدرت و مزایای آن مشخص گردید حال نوبت به عملی کردن این مزایای تئوری می‌باشد. اگر بخواهیم انواع بانک خازنی را در یک مطلب قل و دل ارائه داده و بتوان به عنوان یک مرجع جامع از آن پیروی کرد میتوان بر اساس چهار پارامتر این طبقه بندی را ارائه داد:

  • سطح ولتاژ: فشار ضعیف و فشار متوسط و …
  • محل نصب : فضای باز OUTDOOR ،  فضای داخلی INDOOR، سکو، تیر برق، پست، سیار و ….
  • نوع اتصالات یونیتهای خازنی: یونیت سه فاز با اتصالات داخلی مثلث یا ستاره، اتصالات ستاره دوبل و ….
  • ثابت و یا سوئیچ شونده

در واقع به صورت ترکیبی میتوان از انواع فوق نیز استفاده کرد

برای مثال :

1  :  بانک خازن ثابت با اتصال ستاره که در فضای باز بر روی تیرهای برق به کابل‌های توزیع 20 کیلوولت متصل میشوند

2 :   بانک خازن سوئیچ شونده که در سه پله در سطح ولتاژ 6 کیلوولت در واحد‌های صنعتی در داخل تابلوهای  INDOOR  با اتصال یونیت‌های خازنی به صورت ستاره دوبل در هر پله میباشد

3 :   بانک خازن سوئیچ شونده در سطح فشار ضعیف در تابلو‌های  INDOOR  در شش پله که اتصال هر پله به صورت یک یا چند یونیت سه فاز با اتصال داخلی مثلث  می‌باشد

4 :  بانک خازنی ثابت فشار ضعیف در فضای باز که در شبکه توزیع در 400 ولت با یک یونیت سه فاز به وسیله کابل متصل به شبکه میگردد

5 :  بانک خازنی سوئیچ شونده در سمت ثانویه ترانس در یک پست فشار قوی 230 به 33 کیلوولت که در فضای باز و سوار بر استراکچر واقع میگردد

در اینجا به مواردی که پرکاربردتر هستند به صورت جامع تر اشاره خواهیم کرد

انواع بانک خازنی 

خازن‌های شانت به طور محلی توان راکتیو تأمین می‌کنند و باعث کاهش تقاضا برای کیلووار، بهبود پروفایل ولتاژ، کاهش تلفات فیدر و خط، و کاهش هزینه انرژی می‌شوند. بهترین بازده زمانی حاصل می‌شود که خازن در محل بار نصب شود. به دلایلی مانند ابعاد بار، توزیع بار در نقاط مختلف، و سطوح ولتاژ این امر همیشه میسر نیست. بسته به نیاز، بانک خازنی را می‌توان در فوق فشار قوی (بالاتر از 230 کیلوولت)، فشار قوی (66 تا 145 کیلوولت)، و فیدرهای 8/13 و 33 کیلوولتی نصب کرد. در سیستم‌های صنعتی و توزیع، بانک‌های خازنی در سطح 16/4 کیلوولت نصب می‌شوند.

بانک‌های خازنی روی تیر 

در سیستم‌های توزیع، خازن‌های اصلاح ضریب توان مانند ترانس‌های توزیع روی تیر نصب می‌شوند. قطعات زیر روی یک سکو روی تیر نصب می‌شوند: خازن، فیوز، کلید روغن یا خلأ، ترانس کنترل، رله قطع و وصل، برق‌گیر، و محدود کننده جریان یا راکتور فیلتر‌هارمونیک. اتصالات توسط کابل‌های روکش‌دار انجام می‌شود. بانک‌های خازنی روی تیر می‌توانند بسته به نوع بار ثابت یا سوییچ‌شونده باشند. ولتاژ آنها از 460 ولت تا 33 کیلوولت متغیر است. توان بانک خازنی از 300 تا 3000 کیلووار است.

 

  

خازن سرتیری
خازن سرتیری

بانک‌های خازنی فوق فشار قوی

اغلب بانک‌های خازنی در سطح فوق فشار قوی برای انتقال حجیم توان‌ از نیروگاه‌های دور دست به مصرف‌کننده‌ها است. این خطوط طویل معمولاً افت ولتاژ قابل توجهی در هنگام اوج مصرف دارند. بنابراین، از بانک‌های خازنی برای تأمین توان راکتیو در این خطوط استفاده می‌شود. برخی اوقات این خازن‌ها در صورت لزوم وارد مدار می‌شوند

 

انواع بانک خازنی
انواع بانک خازنی

بانک‌های خازنی در پست‌ها

در صورت نیاز به توان راکتیو زیاد در سطح فشار قوی و متوسط، بانک‌های خازنی در پست‌ها نصب می‌شوند. این بانک‌های خازنی در ولتاژهای 4/2 تا 765 کیلوولت موجود هستند. به دلیل باز بودن و در معرض بودن این بانک‌ها، حفاظت زیادی در پست‌ها مورد نیاز است. این پست‌ها شامل بانک خازنی، یونیت‌های کات‌اوت با فیوز، مدارشکن‌ها، برق‌گیرها، کنترلرها، عایق‌های فشار قوی، و اتصالات مربوط است در فشار قوی، بانک‌های خازنی برای تأمین توان راکتیو، بهبود پروفایل ولتاژ، و کاهش تلفات خط و ترانس استفاده می‌شوند. در برخی موارد بانک‌های خازنی بعد از تحلیل‌های دقیق در پایداری شبکه در پست‌های خاصی نصب می‌شوند.

   

 

بانک خازنی درون تابلو 

اگر بانک خازنی در پست‌های صنعتی یا پست‌های کوچک و سر بسته نصب شود، درون محفظه فلزی قرار می‌گیرد. این یونیت‌ها کم‌جا هستند و نیاز کمی به تعمیر و نگهداری دارند طول عمر این خازن‌ها بیشتر است، چون در معرض شرایط سخت محیطی مانند حرارت، سرما، رطوبت، یا گرد و غبار نیستند.

انواع بانک خازنی
بانک خازنی تابلویی

 

بانک‌های خازنی در سطح توزیع

خازن‌های توزیع در نزدیکی بار، روی تیر، یا در پست‌ها نصب می‌شوند. گرچه این بانک‌ها توان راکتیو بارهای محلی را تأمین می‌کنند، ولی ممکن است نتوانند تلفات فیدر و ترانس را کاهش دهند. یونیت‌های خازنی فشار ضعیف ارزان‌تر از بانک‌های خازنی فشار قوی هستند. حفاظت بانک‌های خازنی در سطح توزیع در برابر انواع خطاها دشوار است. برخی اوقات برای خازن‌های توزیع فشار ضعیف یا متوسط از نصب بر روی سکو (pad) استفاده می‌شود  گرچه این نوع نصب مناسب فضای آزاد است، برای حفاظت درون تابلو قرار می‌گیرند؛ مشابه ترانس‌های نصب شده روی سکو (pad).

 

بانک‌های خازنی ثابت (Fixed

در سطح توزیع و برای بارهای خاصی، توان راکتیو مورد نیاز همواره ثابت است. در چنین مواردی، بانک‌های خازنی ثابت استفاده می‌شوند. گاهی این بانک‌ها همراه بار سوییچ می‌شوند. اگر بار همواره و به طور شبانه‌روزی در مدار است، نیازی به خاموش و روشن کردن بانک نیست.

خازن ثابت شبکه توزیع
خازن سرتیری فشار ضعیف
انواع بانک خازنی
انواع بانک خازنی

بانک‌های خازنی سوییچ‌شونده 

در فشار قوی و فیدرها، توان راکتیو در زمان اوج مصرف لازم می‌شود. بنابراین، بانک‌های خازنی در زمان اوج مصرف روشن و در دیگر مواقع خاموش هستند. با سوییچ کردن مناسب بانک توان راکتیو کنترل شده، ضریب توان مطلوب به دست می‌آید. همچنین از اضافه‌ولتاژ در زمان کم‌باری جلوگیری شده، از تلفات ترانس‌ها و فیدرها کاسته می‌شود. با یکی از سیگنال‌های زیر می‌توان بانک را کنترل کرد:

ولتاژ: با تغییر در بار، ولتاژ تغییر می‌کند.

جریان: هنگام سوییچ شدن بار

توان راکتیو: با افزایش نیاز به توان راکتیو، بانک خازنی وارد مدار شده، با کاهش آن از مدار خارج می‌شود.

زمان: می‌توان با استفاده از یک تایمر در ابتدای شیفت کارخانه بانک را روشن و در انتها آن را خاموش کرد.

روش رایج برای سوییچ کردن بانک، سوییچ کردن در پله‌های مختلف است تا بتوان به نیازهای مختلف بار پاسخ داد. روش‌های مختلف سوییچ کردن. مدارشکن‌ها باید طوری انتخاب شوند که بتوانند جریان هجومی ناشی از برق‌دار کردن و سوییچینگ همزمان چند بانک را تحمل کنند.

 

انواع بانک خازنی
انواع بانک خازنی

بانک‌های خازنی در سمت فشار ضعیف ترانس

از انواع بانک خازنی که در نزدیکی بار نصب می‌شود تا توان راکتیو مورد نیاز را در محل تأمین کند. در سیستمی که تجهیزات متعددی نیاز به توان راکتیو دارند، توان راکتیو بسته به نوع بار نوسان می‌کند. در زمان کم‌باری، بانک خازنی باعث ایجاد اضافه‌ولتاژ می‌شود و باید از جبران‌سازی اضافی جلوگیری شود. بنابراین، نصب بانک خازنی سوییچ‌شونده در سمت فشار ضعیف ترانس روش مناسبی به نظر می‌رسد. علاوه بر این، باید‌هارمونیک‌های سیستم بررسی شوند تا بانک خازنی خازن با راکتانس ترانس ایجاد رزونانس نکند

 

بانک‌های خازنی در سمت فشار قوی ترانس

این نوع نصب از انواع بانک خازنی  همانند نصب در سمت فشار ضعیف ترانس می‌تواند توان راکتیو مدار را تأمین کند. بسته به نیاز توان راکتیو مدار می‌توان بانک را خاموش و روشن کرد و از اضافه‌ولتاژ جلوگیری نمود. هزینه خازن فشار قوی بیشتر است. همانند خازن فشار ضعیف، مسایل مربوط به جبران‌سازی اضافه و رزونانس بررسی شود.

 

بانک‌های خازنی سیار

از انواع بانک خازنی بانکهای موبایل یا سیار هستند ، گاهی لازم می‌شود که به طور موقت خازن‌های شانت در سیستم توزیع نصب شود تا مشکل اضافه‌بار برطرف شود تا زمانی که تغییرات سیستم نهایی شود. در این صورت از بانک‌های خازنی سیار استفاده می‌شود. این بانک‌های خازنی به صورت یونیت‌های تک‌فاز و سه‌فاز موجود هستند.

 

mobile capacitor bank
بانک خازنی سیار

مشاهده قیمت انواع بانک خازنی پیش‌ساخته
 

انواع اتصالات بانک خازنی

ستاره زمین‌شده

انواع بانک خازنی را میتوان بر اساس اتصالات یونیتهای تکفاز در آن طبقه بندی کرد  که  یکی از این اتصالات اتصال ستاره زمین شده است مزیت‌های این اتصال نسبت به ستاره زمین‌نشده این است که هزینه کمتری دارد. زیرا لازم نیست نقطه نوترال تا حد BIL عایق شود، گذراهای مدارشکن کمتر و فشار مکانیکی بر تابلو و اتصالات مکانیکی کمتری است. معایب این نوع اتصال نسبت به ستاره زمین‌نشده جریان هجومی بیشتر و جریان زمین بالاتر است. جریان زمین باعث اختلال در خطوط تلفن می‌شود. برای حفاظت این بانک‌ها مسیری با امپدانس کم برای جریان خطا پیش‌بینی می‌شود و نیاز به رله نوترال وجود دارد. در بانک‌های ستاره زمین‌شده، به دلیل جریان خطای خط به زمین نیاز به فیوزهای محدود کننده جریان داریم. در صورتی که در فاز خطا رخ دهد، پیش از عمل کردن فیوز ولتاژ فاز مذکور به صفر می‌رسد  از آنجا که نقطه نوترال زمین شده است، ولتاژ فازهای دیگر همچنان مقدار خود را حفظ می‌کنند و جریان در آنها تغییر نمی‌کند. به همین دلیل خازن‌های آن فازها سالم می‌مانند.

این اتصال را در حالت کلی به دلیل افزایش‌هارمونیکهای شبکه اخیرا زیاد مورد استفاده قرار نمیدهند

اتصال ستاره زمین شده بانک خازنی
اتصال ستاره زمین شده بانک خازنی

ستاره زمین‌نشده

از انواع بانک خازنی ستاره زمین نشده است  در این حالت اگر خازنی خراب شود، قبل از آنکه فیوز آن را قطع نماید، ولتاژ نوترال تا ولتاژ فاز افزایش می‌یابد. بنابراین ولتاژ فازهای دیگر برابر با ولتاژ خط به خط می‌شود. این باعث می‌شود که جریان آن فازها تا  برابر جریان نامی افزایش یابد. در این حالت 3 برابر جریان نامی وارد نقطه خطا می‌شود. این افزایش ولتاژ و جریان باعث خرابی‌های بیشتر می‌شود. بانک‌های خازنی ستاره زمین‌نشده اجازه عبور جریان توالی صفر،‌هارمونیک سوم، یا جریان‌های بزرگ دشارژ در زمان خطاهای زمین را نمی‌دهد. همچنان احتمال خطاهای فاز به فاز وجود دارد. مزیت دیگر این است که اضافه‌ولتاژهایی که در ثانویه ترانس‌های جریان رخ می‌دهد به اندازه بانک‌های زمین‌شده نیست. ولی باید نقطه نوترال تا حد ولتاژ خط عایق شود، زیرا در هنگام سوییچ‌شدن بانک یا خرابی یک خازن به طور لحظه‌ای ولتاژ این نقطه با ولتاژ خط برابر می‌شود. برای بانک‌های بالاتر از 15 کیلوولت این آرایش گران تمام می‌شود.

اتصال ستاره بانک خازنی
اتصال ستاره بانک خازنی

ستاره دوبل زمین‌نشده

نمونه این بانک نشان داده شده است. این اتصال معادل ستاره زمین‌نشده است. این اتصال از آن جهت رایج است که به سادگی می‌توان عدم تعادل در نوترال را تشخیص داد. اگر با سوییچ‌های تک‌پل بخواهیم خازن‌های ستاره زمین‌شده، ستاره زمین‌نشده، و مثلث را همراه ترانس سوییچ کنیم، باعث فرورزونانس و اضافه‌ولتاژ می‌شود. اگر نوترال ترانس زمین شده باشد یا چند ترانس تک‌فاز در فیدر وجود داشته باشد، در صورتی که در بالادست فیدر سوییچ تک‌پل وجود داشته باشد در بانک‌های خازنی زمین‌نشده ایجاد فرورزونانس می‌کند. در چنین صورتی ترانس و برق‌گیر هر دو آسیب می‌بینند. اگر ترانس سه‌فاز زمین‌نشده باشد، به دلیل مشابه باید از بانک‌های خازنی زمین‌شده دوری کرد. گرچه احتمال بروز فرورزونانس در این مدارها وجود دارد، حضور بار مقاومتی بزرگ در ترانس می‌تواند از آن جلوگیری کند.

اتصال ستاره دوبل بانک خازنی
اتصال ستاره دوبل بانک خازنی

ستاره دوبل زمین‌شده

وقتی بانک بسیار بزرگ می‌شود، باعث می‌شود که خازن‌های سری زیاد شوند (بیش از 4650 کیلووار)، در نتیجه حفاظت بانک با فیوزها دشوار می‌شود. به همین دلیل بانک به دو ستاره تقسیم می‌شود. خصوصیات بانک ستاره دوبل مانند ستاره زمین‌شده تکی است. هر دو نوترال باید با اتصالی واحد به زمین وصل شوند. در این طرح می‌توان با یک رله معمولی عدم تعادل را تشخیص داد، زیرا توالی صفر هر دو ستاره را تحت تأثیر قرار می‌دهد، ولی خرابی خازن به صورت عدم تعادل در نوترال دیده می‌شود. برای عملکرد صحیح فیوز خازنی باید تمهیداتی مانند تأخیر زمانی اندیشید. اگر خازن‌ها بدون فیوز هستند، تأخیر را می‌توان کوتاه کرد زیرا نیازی به هماهنگی فیوزی نیست. اگر جریان عبوری از هر شاخه بیشتر از جریان نامی خازن باشد، باید خازن‌های بیشتری با هم موازی کرد.

مثلث

بانک‌های خازنی با اتصال مثلث عمدتاً در ولتاژهای پایین استفاده می‌شود  در این اتصال از خازن‌های دو بوشینگی با بدنه زمین‌شده یا تک‌بوشینگه با بدنه ایزوله استفاده می‌شود. به دلیل آنکه تنها یک گروه خازن سری موجود است، عدم تعادل باعث اضافه‌ولتاژ بر خازن نمی‌شود و نیازی به این نوع حفاظت نیست. در اتصال مثلث امکان حرکت‌هارمونیک سوم وجود دارد. برای هر خازن باید از فیوز استفاده شود تا سیستم را از خطای فاز به فاز حفاظت کند. به این دلیل باید از فیوزهای محدود کننده جریان استفاده کرد که گران‌تر از فیوزهای انفجاری هستند.

اتصال مثلث بانک خازنی
اتصال مثلث بانک خازنی

 اتصال پُل (H)

در این اتصال، خازن‌های هر فاز به یک پل تقسیم شده‌اند و یک ترانس جریان در مرکز پل نصب می‌شود. از جریان عدم تعادل که از مرکز پل رد می‌شود برای تشخیص تغییر در ظرفیت خازن استفاده می‌شود. این نوع اتصال در اروپا و استرالیا کاربرد دارد.

اتصال پل بانک خازنی
اتصال پل بانک خازنی