Fungsi, Prinsip Kerja dan Pengiraan Kapasiti Bank Kapasitor

1. Prinsip Kerja Asas

Kebanyakan beban elektrik dalam sistem kuasa industri adalah beban induktif, seperti motor tak segerak, transformer, mesin kimpalan, lampu pendarfluor dan elektromagnet. Secara elektrik, beban ini boleh dianggap sebagai gabungan rintangan dan kearuhan yang disambung secara bersiri. Akibatnya, arus beban ketinggalan di belakang voltan, menghasilkan sejumlah besar arus reaktif aruhan dan kuasa reaktif.

 

Jumlah arus dalam litar terdiri daripada dua komponen:

Arus aktif, yang berada dalam fasa dengan voltan dan melakukan kerja berguna seperti memandu motor dan menghasilkan haba;

 

Arus reaktif, yang ketinggalan voltan sebanyak 90 darjah dan hanya digunakan untuk mewujudkan dan mengekalkan medan elektromagnet tanpa menghasilkan kerja yang berkesan.

Walaupun arus reaktif tidak menjana kuasa keluaran yang berguna, ia masih menduduki kapasiti pengubah dan talian, meningkatkan kehilangan sistem dan mengurangkan kualiti kuasa keseluruhan. Ini adalah salah satu punca utama pembaziran tenaga dalam sistem kuasa industri.

 

Sebaliknya, arus kapasitor mendahului voltan sebanyak 90 darjah, yang bertentangan dalam fasa kepada arus reaktif induktif. Apabila kapasitor disambungkan selari dengan beban aruhan, arus reaktif kapasitif mengimbangi sebahagian atau semua arus reaktif aruhan, dengan itu mencapai pampasan kuasa reaktif. Ini adalah prinsip operasi asas bank kapasitor.

2. Fungsi Teras Bank Kapasitor

Bank kapasitordigunakan secara meluas dalam-sistem pengagihan kuasa industri voltan rendah untuk meningkatkan faktor kuasa, mengurangkan kehilangan kuasa reaktif, meningkatkan kualiti kuasa dan mencapai penjimatan tenaga.

 

Fungsi utama mereka termasuk:

• Meningkatkan Faktor Kuasa

Kuasa reaktif kapasitif yang dijana oleh kapasitor mengimbangi kuasa reaktif induktif beban, mengurangkan perbezaan fasa antara voltan dan arus dan meningkatkan faktor kuasa sistem dengan berkesan.

 

• Mengurangkan Kehilangan Talian dan Mencegah Lebihan Beban

Dengan mengurangkan arus reaktif yang tidak diperlukan dalam sistem, jumlah arus talian berkurangan dengan sewajarnya, yang mengurangkan kehilangan kuasa dalam kabel dan transformer dan membantu mengelakkan beban berlebihan yang disebabkan oleh kuasa reaktif yang berlebihan.

 

• Menstabilkan Voltan Grid

Beban induktif yang berat sering menyebabkan penurunan voltan dan turun naik, yang mungkin menjejaskan operasi normal peralatan elektrik. Pampasan kapasitor membantu menstabilkan voltan terminal dan meningkatkan kebolehpercayaan bekalan kuasa.

 

• Melepaskan Kapasiti Transformer

Kuasa reaktif menduduki sebahagian daripada kapasiti undian pengubah, mengehadkan keupayaannya untuk menyampaikan kuasa aktif. Pampasan kuasa reaktif membebaskan kapasiti pengubah dan meningkatkan kecekapan penggunaan peralatan.

 

3. Struktur dan Operasi Kabinet Ciri-ciri

3.1 Komponen Utama

Bank kapasitor voltan rendah standard-terutamanya terdiri daripada:

• Kepungan kabinet
• Bar bas
• Pemutus litar
• Suis pengasingan
• Penyentuh AC
• Geganti terma
• Penangkap kilat
• Kapasitor pampasan
• Reaktor siri
• Pengawal faktor kuasa automatik
• Alat pengukur
• Sistem pendawaian primer dan sekunder
• Blok terminal

 

3.2 Ciri-ciri Operasi

Bank kapasitor beroperasi secara automatik dalam keadaan biasa dan secara amnya tidak memerlukan campur tangan manual rutin. Ia bermula dan berhenti bersama-sama dengan sistem bekalan kuasa utama.

 

Pintar terbina dalam-pengawalmemantau keadaan beban dan faktor kuasa sistem secara berterusan dalam masa nyata. Mengikut permintaan kuasa reaktif, ia menghidupkan atau mematikan bank kapasitor secara automatik untuk mengekalkan keadaan pampasan optimum dan meminimumkan kehilangan kuasa reaktif.

 

Untuk penyelenggaraan rutin, pemeriksaan tetap perlu dilakukan untuk memeriksa:

• Kebocoran minyak kapasitor atau bengkak
• Bunyi yang tidak normal atau terlalu panas
• Sambungan pendawaian longgar
• Kabel penuaan atau komponen yang rosak

 

4. Bahaya Faktor Kuasa Rendah (Kuasa Reaktif Berlebihan)

Jika pampasan kuasa reaktif tidak dipasang dalam sistem dengan beban induktif yang besar, faktor kuasa akan berkurangan dengan ketara, yang membawa kepada masalah berikut:

• Arus talian yang lebih tinggi meningkatkan kehilangan haba dalam kabel dan transformer, mengakibatkan penggunaan tenaga yang lebih besar dan elektrik terbuang;
• Penurunan voltan yang berlebihan menyebabkan voltan grid tidak stabil dan berkurangan, yang boleh menjejaskan operasi normal peralatan elektrik;
• Kuasa reaktif menduduki kapasiti pengubah dan mengehadkan keluaran kuasa aktif yang tersedia, mengurangkan kecekapan penggunaan peralatan pengagihan kuasa.

 

5. Kaedah Pengiraan untuk Kapasiti Pampasan yang Diperlukan

Kaedah Pengukuran Empirikal untuk Aplikasi Industri

Dalam aplikasi kejuruteraan praktikal, kapasiti pampasan yang diperlukan biasanya diambil kira-kira satu-pertiga daripada kapasiti undian pengubah (unit: kVAR).

Bergantung pada ciri beban sebenar dan keadaan operasi, kapasiti pampasan secara amnya berada dalam julat 30% hingga 40% daripada kapasiti undian pengubah.

 

Contoh

Untuk pengubah pengedaran 200 kVA:

Kapasiti pampasan yang disyorkan:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Oleh itu, bank kapasitor dengan kapasiti antara 60 kVAR dan 80 kVAR biasanya disyorkan untuk memenuhi-keperluan pampasan kuasa reaktif di tapak.