Bakante ng Capacitor: Paglalarawan Gamit at mga Benepisyo

Ang capacitor bank ay isang grupo ng maraming kapasador na may parehong rating na konektado sa serye o parallel upang imumok ang enerhiyang elektriko sa sistema ng elektrisidad. Ang mga kapasador ay mga aparato na maaaring imumok ang electric charge sa pamamagitan ng paglikha ng electric field sa pagitan ng dalawang metal plates na nahahati ng insulating material. Ang mga capacitor banks ay ginagamit para sa iba't ibang layunin, tulad ng power factor correction, voltage regulation, harmonic filtering, at transient suppression.

Ano ang Power Factor?

Ang power factor ay isang sukat kung paano nangangailangan ng isang AC (alternating current) power system ang inilalabas na lakas. Ito ay inilalarawan bilang ang ratio ng real power (P) sa apparent power (S), kung saan ang real power ay ang lakas na nagpapagana ng useful work sa load, at ang apparent power ay ang produkto ng voltage (V) at current (I) sa circuit. Ang power factor ay maaari ring ipahayag bilang ang cosine ng angle (θ) sa pagitan ng voltage at current.

Power factor = P/S = VI cos θ

Ang ideal na power factor ay 1, na nangangahulugan na lahat ng inilalabas na lakas ay nakonvert sa useful work, at walang reactive power (Q) sa circuit. Ang reactive power ay ang lakas na pumapasok at lumalabas sa pagitan ng source at load dahil sa presence ng inductive o capacitive elements, tulad ng motors, transformers, capacitors, etc. Ang reactive power ay hindi nagpapagana ng anumang gawain, ngunit ito ay nagdudulot ng extra losses at binabawasan ang efficiency ng sistema.

Reactive power = Q = VI sin θ

Ang power factor ng isang sistema ay maaaring mag-udyok mula 0 hanggang 1, depende sa uri at dami ng load na konektado dito. Ang mababang power factor ay nangangahulugan ng mataas na reactive power demand at mahinang paggamit ng inilalabas na lakas. Ang mataas na power factor naman ay nangangahulugan ng mababang reactive power demand at mas mahusay na paggamit ng inilalabas na lakas.

Bakit Mahalaga ang Power Factor Correction?

Ang power factor correction ay ang proseso ng pagpapabuti ng power factor ng isang sistema sa pamamagitan ng pagdaragdag o pagtanggal ng reactive power sources, tulad ng capacitor banks o synchronous condensers. Ang power factor correction ay may maraming benepisyo para sa utility at consumer, tulad ng:

• Pagbabawas ng line losses at pagpapabuti ng system efficiency: Ang mababang power factor ay nangangahulugan ng mataas na pagpasok ng current sa sistema, na nagdudulot ng resistive losses (I2R) at nagbabawas ng voltage level sa load end. Sa pamamagitan ng pagtaas ng power factor, ang pagpasok ng current ay nababawasan, at ang mga loss ay minamaliit, na nagreresulta sa mas mataas na voltage level at mas mahusay na performance ng sistema.

• Pagtaas ng system capacity at reliability: Ang mababang power factor ay nangangahulugan ng mataas na apparent power demand mula sa source, na naglimita sa dami ng real power na maaaring maipadala sa load. Sa pamamagitan ng pagtaas ng power factor, ang apparent power demand ay nababawasan, at mas maraming real power ang maaaring maipadala sa load, na nagreresulta sa mas mataas na system capacity at reliability.

• Pagbabawas ng utility charges at penalties: Maraming utilities ang nagkakargahan ng extra fees o naglalapat ng penalties para sa consumers na may mababang power factor, dahil sila ay nagdudulot ng mas maraming burden sa transmission at distribution network at nagdudulot ng mas mataas na operational costs. Sa pamamagitan ng pagtaas ng power factor, ang mga charges o penalties na ito ay maaaring iwasan o mabawasan, na nagreresulta sa mas mababang electricity bills para sa consumers.

Paano Gumagana ang Capacitor Bank?

Ang capacitor bank ay gumagana sa pamamagitan ng pagbibigay o pag-absorb ng reactive power sa o mula sa sistema, depende sa kanyang connection mode at lokasyon. Mayroong dalawang pangunahing uri ng capacitor banks: shunt capacitor banks at series capacitor banks.

Shunt Capacitor Banks

Ang shunt capacitor banks ay konektado in parallel sa load o sa tiyak na puntos sa sistema, tulad ng substations o feeders. Sila ay nagbibigay ng leading reactive power (positive Q) upang kanselahin o bawasan ang lagging reactive power (negative Q) na dulot ng inductive loads, tulad ng motors, transformers, etc. Ito ay nagpapabuti ng power factor ng sistema at nagbabawas ng line losses.

Ang shunt capacitor banks ay may ilang mga abilidad sa ibang uri ng reactive power compensation devices, tulad ng:

• Sila ay relatibong simple, mura, at madali na i-install at i-maintain.

• Maaaring i-switch on o off batay sa variation ng load o requirement ng sistema.

• Maaaring hatiin sa mas maliliit na yunit o steps upang magbigay ng mas flexible at accurate na control sa reactive power.

• Nagpapabuti ng voltage stability at quality sa load end sa pamamagitan ng pagbibigay ng local reactive support.

Gayunpaman, ang shunt capacitor banks ay may ilang mga disadvantage o limitation, tulad ng:

• Maaaring magdulot ng overvoltage o resonance problems kung hindi wasto na idesign o icoodinate sa ibang devices sa sistema.

• Maaaring magdulot ng harmonics o distortions sa sistema kung hindi wasto na ifilter o iprotekt.

• Hindi maaaring maging effective para sa long transmission lines o distributed loads.

Series Capacitor Banks

Ang series capacitor banks ay konektado sa serye sa load o transmission line, na nagbabawas ng effective impedance ng circuit. Sila ay nagbibigay ng lagging reactive power (negative Q) upang kanselahin o bawasan ang leading reactive power (positive Q) na dulot ng capacitive loads, tulad ng long cables, transmission lines, etc. Ito ay nagpapabuti ng voltage regulation at stability ng sistema.

Ang series capacitor banks ay may ilang mga abilidad sa shunt capacitor banks, tulad ng:

• Nagpapataas ng power transfer capability at efficiency ng long transmission lines sa pamamagitan ng pagbabawas ng line losses at voltage drop.

• Nagbabawas ng short-circuit current at fault level ng sistema sa pamamagitan ng pagtaas ng impedance ng fault path.

• Nagpapabuti ng transient response at damping ng sistema sa pamamagitan ng pagbabawas ng natural frequency at oscillations.

Gayunpaman, ang series capacitor banks ay may ilang mga disadvantage o limitation, tulad ng:

• Maaaring magdulot ng overvoltage o resonance problems kung hindi wasto na idesign o iprotekt. Halimbawa, sa panahon ng fault condition, ang voltage across the capacitor ay maaaring tumaas hanggang 15 beses ng rated value nito, na maaaring sirain ang capacitor o iba pang equipment sa sistema.

• Maaaring magdulot ng harmonics o distortions sa sistema kung hindi wasto na ifilter o icompensate.

• Hindi maaaring maging effective para sa low voltage o distributed loads.

Paano Kalkulahin ang Size ng Capacitor Bank?

Ang laki ng capacitor bank ay depende sa maraming factors, tulad ng:

• Ang desired power factor improvement o reactive power compensation

• Ang voltage level at frequency ng sistema

• Ang tipo at lokasyon ng capacitor bank (shunt o series)

• Ang load characteristics at variation