Bank Kapasitor: Definisi Penggunaan dan Manfaat

Bank kapasitor adalah kumpulan beberapa kapasitor dengan rating yang sama yang disambungkan secara siri atau selari untuk menyimpan tenaga elektrik dalam sistem kuasa elektrik. Kapasitor adalah peranti yang boleh menyimpan muatan elektrik dengan mencipta medan elektrik antara dua plat logam yang dipisahkan oleh bahan pemisah. Bank kapasitor digunakan untuk pelbagai tujuan, seperti penyelarasan faktor kuasa, pengawalan voltan, penyaringan harmonik, dan penindasan transien.

Apakah Faktor Kuasa?

Faktor kuasa adalah ukuran tentang sejauh mana sistem kuasa AC (arus ulang alik) menggunakan kuasa yang disediakan. Ia ditakrifkan sebagai nisbah kuasa sebenar (P) kepada kuasa ketara (S), di mana kuasa sebenar adalah kuasa yang melakukan kerja berguna pada beban, dan kuasa ketara adalah hasil darab voltan (V) dan arus (I) dalam litar. Faktor kuasa juga boleh dinyatakan sebagai kosinus sudut (θ) antara voltan dan arus.

Faktor kuasa = P/S = VI cos θ

Faktor kuasa ideal adalah 1, yang bermaksud semua kuasa yang disediakan diubah menjadi kerja berguna, dan tiada kuasa reaktif (Q) dalam litar. Kuasa reaktif adalah kuasa yang mengalir bolak-balik antara sumber dan beban disebabkan oleh kehadiran elemen induktif atau kapasitif, seperti motor, transformer, kapasitor, dll. Kuasa reaktif tidak melakukan kerja, tetapi ia menyebabkan kerugian tambahan dan mengurangkan kecekapan sistem.

Kuasa reaktif = Q = VI sin θ

Faktor kuasa sistem boleh berkisar dari 0 hingga 1, bergantung pada jenis dan jumlah beban yang disambungkannya. Faktor kuasa rendah menunjukkan permintaan kuasa reaktif yang tinggi dan penggunaan kuasa yang disediakan dengan buruk. Faktor kuasa tinggi menunjukkan permintaan kuasa reaktif yang rendah dan penggunaan kuasa yang disediakan lebih baik.

Mengapa Penyelarasan Faktor Kuasa Penting?

Penyelarasan faktor kuasa adalah proses memperbaiki faktor kuasa sistem dengan menambah atau menghapuskan sumber kuasa reaktif, seperti bank kapasitor atau synchronous condensers. Penyelarasan faktor kuasa mempunyai beberapa manfaat bagi kedua-dua utiliti dan pengguna, seperti:

• Mengurangkan kerugian garis dan meningkatkan kecekapan sistem: Faktor kuasa rendah bermaksud aliran arus yang tinggi dalam sistem, yang meningkatkan kerugian resistif (I2R) dan mengurangkan tahap voltan di hujung beban. Dengan meningkatkan faktor kuasa, aliran arus dikurangkan, dan kerugian diminimumkan, menghasilkan tahap voltan yang lebih tinggi dan prestasi sistem yang lebih baik.

• Meningkatkan kapasiti dan kebolehpercayaan sistem: Faktor kuasa rendah bermaksud permintaan kuasa ketara yang tinggi dari sumber, yang membatasi jumlah kuasa sebenar yang dapat disampaikan ke beban. Dengan meningkatkan faktor kuasa, permintaan kuasa ketara dikurangkan, dan lebih banyak kuasa sebenar dapat disediakan ke beban, menghasilkan kapasiti dan kebolehpercayaan sistem yang lebih tinggi.

• Mengurangkan caj utiliti dan hukuman: Banyak utiliti mengenakan yuran tambahan atau memberlakukan hukuman kepada pengguna yang mempunyai faktor kuasa rendah, kerana mereka menyebabkan beban yang lebih berat pada rangkaian penghantaran dan agihan serta meningkatkan kos operasi mereka. Dengan meningkatkan faktor kuasa, yuran atau hukuman ini boleh dielakkan atau dikurangkan, menghasilkan bil elektrik yang lebih rendah bagi pengguna.

Bagaimana Cara Kerja Bank Kapasitor?

Bank kapasitor berfungsi dengan memberikan atau menyerap kuasa reaktif kepada atau dari sistem, bergantung pada mod sambungan dan lokasinya. Terdapat dua jenis utama bank kapasitor: bank kapasitor shunt dan bank kapasitor siri.

Bank Kapasitor Shunt

Bank kapasitor shunt disambungkan secara selari dengan beban atau pada titik tertentu dalam sistem, seperti substesen atau feeder. Mereka memberikan kuasa reaktif mendahului (positif Q) untuk mengimbangi atau mengurangkan kuasa reaktif tertinggal (negatif Q) yang disebabkan oleh beban induktif, seperti motor, transformer, dll. Ini memperbaiki faktor kuasa sistem dan mengurangkan kerugian garis.

Bank kapasitor shunt mempunyai beberapa kelebihan berbanding peranti kompensasi kuasa reaktif lain, seperti:

• Mereka relatif mudah, murah, dan mudah untuk dipasang dan dijaga.

• Mereka boleh dihidupkan atau dimatikan mengikut variasi beban atau keperluan sistem.

• Mereka boleh dibahagikan menjadi unit atau langkah yang lebih kecil untuk memberikan fleksibiliti dan kejituan yang lebih besar dalam kawalan kuasa reaktif.

• Mereka boleh meningkatkan kestabilan dan kualiti voltan di hujung beban dengan menyediakan sokongan reaktif tempatan.

Namun, bank kapasitor shunt juga mempunyai beberapa kekurangan atau had, seperti:

• Mereka mungkin menyebabkan masalah overvoltan atau resonans jika tidak direka atau diselaraskan dengan betul dengan peranti lain dalam sistem.

• Mereka mungkin memperkenalkan harmonik atau distorsi ke dalam sistem jika tidak difilter atau dilindungi dengan betul.

• Mereka mungkin tidak efektif untuk garis penghantaran yang panjang atau beban tersebar.

Bank Kapasitor Siri

Bank kapasitor siri disambungkan secara siri dengan beban atau garis penghantaran, mengurangkan rintangan efektif impedans litar. Mereka memberikan kuasa reaktif tertinggal (negatif Q) untuk mengimbangi atau mengurangkan kuasa reaktif mendahului (positif Q) yang disebabkan oleh beban kapasitif, seperti kabel panjang, garis penghantaran, dll. Ini memperbaiki pengawalan voltan dan kestabilan sistem.

Bank kapasitor siri mempunyai beberapa kelebihan berbanding bank kapasitor shunt, seperti:

• Mereka boleh meningkatkan keupayaan dan kecekapan penghantaran garis panjang dengan mengurangkan kerugian garis dan penurunan voltan.

• Mereka boleh mengurangkan arus hubungan pendek dan tahap kesalahan sistem dengan meningkatkan impedans laluan kesalahan.

• Mereka boleh meningkatkan respon transien dan redaman sistem dengan mengurangkan frekuensi semula jadi dan osilasi.

Namun, bank kapasitor siri juga mempunyai beberapa kekurangan atau had, seperti:

• Mereka mungkin menyebabkan masalah overvoltan atau resonans jika tidak direka atau dilindungi dengan betul. Sebagai contoh, semasa keadaan kesalahan, voltan di seberang kapasitor mungkin naik hingga 15 kali nilai terkini, yang boleh merosakkan kapasitor atau peralatan lain dalam sistem.

• Mereka mungkin memperkenalkan harmonik atau distorsi ke dalam sistem jika tidak difilter atau dikompensasi dengan betul.

• Mereka mungkin tidak efektif untuk voltan rendah atau beban tersebar.

Bagaimana Mengira Saiz Bank Kapasitor?

Saiz bank kapasitor bergantung pada beberapa faktor, seperti:

• Peningkatan faktor kuasa yang diinginkan atau kompensasi kuasa reaktif

• Tahap voltan dan frekuensi sistem

• Jenis dan lokasi bank kapasitor (shunt atau siri)