Reaktif Güç Rölesi Ayarları: C/k, cos φ ve Akım Trafosu

Kısa cevap: Reaktif güç rölesinin doğru çalışması için beş ayar belirleyicidir: akım trafosu oranı ve C/k değeri, hedef cos φ, kademe devreye alma ve çıkarma gecikmesi ile yeniden bağlama (deşarj) süresi, akım trafosunun yönü ve ölçüm fazı, kademelerin kondansatör ya da şönt reaktör olarak tanımlanması. Bunlardan biri yanlışsa pano çalışıyor görünür ama faturadaki endüktif ya da kapasitif oran sınırı aşar.

Rölelerin menü adları markaya göre değişir; aşağıdaki anlatım kavramlar üzerinedir. Ayar yaparken mutlaka rölenin kendi kılavuzuna bakın.

Reaktif güç rölesi nasıl karar verir?

Röle, akım trafosundan bir faz akımını, kendi gerilim girişinden de gerilimi ölçer; ikisinin arasındaki açıdan cos φ ve reaktif gücü hesaplar. Ölçülen değer hedeften uzaksa ve eksik ya da fazla reaktif güç en küçük kademenin belirli bir oranını aşıyorsa, gecikme süresi dolduğunda kademe devreye alır ya da çıkarır. Bu kararın doğruluğu, aşağıdaki ayarların tesisle uyumlu olmasına bağlıdır.

C/k değeri nedir, nasıl hesaplanır?

C/k, en küçük kondansatör kademesinin çektiği akımın akım trafosu sekonderine yansıyan değeridir. C en küçük kademenin hat akımı, k ise akım trafosu oranıdır:

C/k = Q1 / (√3 × U × k)

Örnek: En küçük kademe 5 kVAr, şebeke 400 V, akım trafosu 500/5 A (k = 100) ise kademe akımı 5000 / (1,732 × 400) ≈ 7,2 A, C/k ≈ 0,072 A olur.

• C/k çok düşük girilirse röle küçük sapmalarda bile kademe alıp bırakır; kademeler sürekli girip çıkar (salınım), kontaktör ve kondansatör yıpranır.
• C/k çok yüksek girilirse röle duyarsızlaşır, küçük reaktif açıkları kapatmaz ve oran sınıra yaklaşır.

Bazı röleler C/k değerini kademe testiyle kendisi bulur, bazıları hesaplanan değerin belirli bir oranını eşik olarak kullanır. Otomatik tanıma varsa sonuç yine yukarıdaki hesapla karşılaştırılmalıdır.

Hedef cos φ kaç olmalı?

Aylık endüktif reaktif enerjinin aktif enerjiye oranı, o ayın ortalama tan φ değerine eşittir. Sınır %20 ise ortalama tan φ değerinin bu yüzdenin altında kalması gerekir. Hedef seçilirken cos φ değeri tan φ’ye çevrilip sınırla karşılaştırılır:

Tablodan görüldüğü gibi hedefi 0,98 girmek tesisi endüktif sınırın tam kıyısında bırakır; röle her an hedefi tutamayacağı için ay sonunda sınır aşılabilir. Bu yüzden hedef çoğu tesiste 0,99 civarında, endüktif tarafta seçilir. Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği’nin atıf yaptığı Güç Faktörünün İyileştirilmesi Tebliği, kondansatör gücünün cos φ 0,95 ile 1,0 arasına göre hesaplanmasını öngörür; ancak tablodan görüldüğü gibi 0,95 değeri endüktif oranı %33 civarında bırakır, bu yüzden hedef her zaman %20 sınırıyla karşılaştırılarak seçilir. Hedefi 1,00 yapmak da önerilmez: röle hedefin etrafında dolaşırken sık sık kapasitif tarafa geçer ve kapasitif oran %15 sınırına yaklaşır. Sınırların ayrıntısı endüktif ve kapasitif reaktif sınırlar yazısında.

Kademe gecikmesi ve deşarj süresi neden önemli?

• Devreye alma gecikmesi: reaktif açık oluştuktan sonra rölenin ne kadar bekleyip kademe alacağıdır. Kısa yük dalgalanmalarında gereksiz anahtarlamayı önler.
• Devreden çıkarma gecikmesi: fazla kompanzasyon oluştuğunda kademenin ne kadar sürede bırakılacağıdır. Kapasitif tarafa kaçma riski olan tesislerde çok uzun tutulmaz.
• Yeniden bağlama (deşarj) süresi: devreden çıkan bir kademenin tekrar devreye alınabilmesi için beklenecek süredir. Kondansatör deşarj olmadan yeniden bağlanırsa, içindeki gerilim şebeke gerilimiyle ters yönde olabilir; bu çok yüksek ani akım, kontaktör yanması ve kondansatör hasarı demektir. Bu süre, kullanılan deşarj düzeninin süresinden kısa olmamalıdır; değer kondansatör ve kontaktör üreticisinin önerisine göre girilir.

Yükü saniyeler içinde değişen tesislerde gecikmeyi kısaltmak çözüm değildir; bu durumda tristörlü anahtarlama gerekir.

Akım trafosu nereye, hangi yönde ve hangi faza bağlanır?

Konum

Akım trafosu ana besleme girişine, tesisin tüm yüklerini ve kompanzasyon panosunu birlikte görecek noktaya, yani kompanzasyon bağlantısının şebeke tarafına takılır. En sık hata, akım trafosunun kompanzasyon çıkışından sonra yalnız yük tarafını gören bir noktaya ya da tek bir çıkışa takılmasıdır. Bu durumda röle devreye aldığı kondansatörün etkisini göremez, kademe eklemeye devam eder ve tesis kapasitif tarafa geçer.

Yön

Akım trafosunun P1 (K) ucu şebekeye, P2 (L) ucu yüke bakmalıdır; sekonderde de S1 ve S2 uçları röleye doğru sırayla bağlanır. Ters bağlantıda röle akımı ters yönde görür ve yanlış karar verir. Birçok röle yönü kendisi düzeltebilir, ancak GES gibi şebekeye enerji veren tesislerde bu otomatik düzeltme yanıltıcı olabilir; yön fiziksel olarak doğru bağlanmalıdır.

Faz

Röle, akım ölçtüğü faz ile gerilim ölçtüğü fazlar arasındaki açının ne olması gerektiğini bilmelidir. Yaygın bir bağlantıda akım L1 fazından, gerilim L2 - L3 arasından alınır ve aradaki 90° kayma rölede tanımlanır. Akım ve gerilim fazları röledeki tanımla uyuşmazsa cos φ yanlış hesaplanır. Fazı otomatik algılayan rölelerde sonuç, bilinen bir yük ya da kademe testiyle doğrulanır.

Oran ve sekonder devresi

Akım trafosu oranı tesisin en yüksek yük akımına göre seçilir; aşırı büyük oran düşük yükte ölçüm hassasiyetini düşürür. Sekonder devresi hiçbir zaman yük altında açık bırakılmaz; röle sökülecekse önce sekonder kısa devre edilir.

Kapasitif kademe ve şönt reaktör nasıl tanımlanır?

Düşük yükte kablo kapasitansı, LED sürücüleri ya da UPS nedeniyle tesis kapasitif tarafa geçiyorsa panoya şönt reaktör kademesi eklenir. Bu kademenin rölede endüktif kademe olarak tanımlanması gerekir; aksi halde röle onu kondansatör sanar ve tam ters yönde anahtarlar. Bu özellik her rölede bulunmaz, şönt reaktör eklenecekse röle buna göre seçilir. Trafonun boşta çektiği reaktif gücü karşılayan sabit kademeler de rölede sabit (her zaman devrede) olarak işaretlenebilir. Ayrıntı için kapasitif ceza ve şönt reaktör yazısına ve şönt reaktör / SVC sayfasına bakın.

Başka hangi ayarlar gözden geçirilmeli?

• Kademe programı: kademe güç oranları (1:1:1, 1:2:2, 1:2:4 gibi) panodaki gerçek dizilimle aynı girilmelidir.
• Döngüsel anahtarlama: eşit güçteki kademelerin sırayla kullanılması, yıpranmayı paylaştırır.
• Alarm eşikleri: aşırı gerilim, yüksek THD, pano sıcaklığı ve hedefe ulaşılamama alarmları.
• GES olan tesisler: şebekeye enerji verilen saatlerde doğru ölçüm için dört bölge ölçüm yapabilen röle ve doğru akım trafosu konumu gerekir; ayrıntı GES sonrası reaktif ceza yazısında.

Ayar yapıldıktan sonra nasıl doğrulanır?

1. Röleyi manuel konuma alıp her kademeyi tek tek devreye alın; rölenin gösterdiği reaktif güç, kademe gücü kadar değişmelidir.
2. Değişim ters yöndeyse akım trafosu yönünü, beklenenden çok farklıysa faz tanımını kontrol edin.
3. Otomatik konumda birkaç gün çalıştırıp sayaçtaki endüktif ve kapasitif endeks artışlarını aktif endeks artışıyla oranlayın.
4. Fatura döneminin ortasında oranları kontrol edin; sorun ay sonunu beklemeden görülür.

Bu takibi uzaktan reaktif takip ile sürekli yapabilirsiniz. Ayarlar doğru olduğu halde oranlar tutmuyorsa sorun çoğu zaman bozulmuş kondansatörlerdedir; bakım kontrol listesi bu noktada işe yarar. Cezanın mantığı için reaktif ceza nedir yazısına bakın.

Sık sorulanlar

Röle hedef cos φ değerini gösteriyor ama yine ceza geliyor, neden?

Röle anlık değeri gösterir, fatura ise aylık toplamı. Kademe yetersizliği, yanlış akım trafosu konumu ya da gece kapasitif kalan saatler aylık oranı bozabilir. Akım trafosunun tesisin tamamını gördüğünü ve kademelerin gerçekten güç verdiğini kontrol edin.

Akım trafosu oranı değişirse röleye ne yapılmalı?

Rölede akım trafosu oranı ve C/k değeri yeni orana göre yeniden girilmelidir. Aksi halde röle reaktif gücü yanlış ölçer ve kademe kararları kayar.

Kademeler sürekli girip çıkıyor, sorun ne olabilir?

En sık neden düşük girilmiş C/k değeri ya da çok kısa gecikme süresidir. Hızlı değişen yükler de bu davranışa yol açar; bu durumda tristörlü anahtarlama değerlendirilir.