कैपेसिटर बैंक एक समान रेटिंग वाले कई कैपेसिटरों का ग्रुप होता है जो श्रृंखला या समान्तर में जोड़े जाते हैं ताकि विद्युत ऊर्जा को एक विद्युत पावर सिस्टम में संचित किया जा सके। कैपेसिटर उपकरण होते हैं जो दो धातु प्लेटों के बीच एक इलेक्ट्रिक फील्ड बनाकर विद्युत आवेश को संचित कर सकते हैं, जो एक अवरोधी सामग्री से अलग किए जाते हैं। कैपेसिटर बैंक का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है, जैसे पावर फैक्टर कोरेक्शन, वोल्टेज रेगुलेशन, हार्मोनिक फिल्टरिंग, और ट्रांजिएंट सुप्रेशन।
पावर फैक्टर एक AC (एल्टरनेटिंग करंट) पावर सिस्टम के द्वारा आपूर्तित पावर का कितना कुशल रूप से उपयोग किया जाता है, इसका माप है। यह वास्तविक पावर (P) और दृश्य पावर (S) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, जहाँ वास्तविक पावर लोड में उपयोगी काम करने वाला पावर होता है, और दृश्य पावर सर्किट में वोल्टेज (V) और करंट (I) का गुणनफल होता है। पावर फैक्टर को वोल्टेज और करंट के बीच के कोण (θ) के कोसाइन के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है।
पावर फैक्टर = P/S = VI cos θ
आदर्श पावर फैक्टर 1 है, जिसका अर्थ है कि सभी आपूर्तित पावर उपयोगी काम में परिवर्तित हो जाता है, और सर्किट में कोई रिएक्टिव पावर (Q) नहीं होता। रिएक्टिव पावर इंडक्टिव या कैपेसिटिव तत्वों, जैसे मोटर, ट्रांसफार्मर, कैपेसिटर आदि की उपस्थिति के कारण स्रोत और लोड के बीच आता-जाता होता है। रिएक्टिव पावर कोई काम नहीं करता, लेकिन यह अतिरिक्त नुकसान पैदा करता है और सिस्टम की दक्षता को कम कर देता है।
रिएक्टिव पावर = Q = VI sin θ
एक सिस्टम का पावर फैक्टर 0 से 1 तक हो सकता है, इसका निर्धारण उसके साथ जोड़े गए लोड के प्रकार और मात्रा पर निर्भर करता है। एक कम पावर फैक्टर उच्च रिएक्टिव पावर मांग और आपूर्तित पावर के खराब उपयोग को दर्शाता है। एक उच्च पावर फैक्टर कम रिएक्टिव पावर मांग और आपूर्तित पावर के बेहतर उपयोग को दर्शाता है।
पावर फैक्टर कोरेक्शन एक सिस्टम के पावर फैक्टर को सुधारने की प्रक्रिया है, जिसमें रिएक्टिव पावर स्रोतों, जैसे कैपेसिटर बैंक या सिंक्रोनस कंडेंसर्स, को जोड़ा या हटाया जाता है। पावर फैक्टर कोरेक्शन उपयोगकर्ता और उपभोक्ता दोनों के लिए कई लाभ है, जैसे:
लाइन नुकसानों को कम करना और सिस्टम की दक्षता में सुधार करना: एक कम पावर फैक्टर सिस्टम में उच्च करंट फ्लो का अर्थ है, जो रेसिस्टिव नुकसान (I2R) को बढ़ाता है और लोड छोर पर वोल्टेज स्तर को कम कर देता है। पावर फैक्टर को बढ़ाकर, करंट फ्लो को कम किया जाता है, और नुकसान को न्यूनतम किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च वोल्टेज स्तर और बेहतर सिस्टम प्रदर्शन होता है।
सिस्टम की क्षमता और विश्वसनीयता में वृद्धि: एक कम पावर फैक्टर उच्च दृश्य पावर मांग का अर्थ है, जो स्रोत से लोड तक पहुंचाने वाले वास्तविक पावर की मात्रा को सीमित करता है। पावर फैक्टर को बढ़ाकर, दृश्य पावर मांग को कम किया जाता है, और लोड तक अधिक वास्तविक पावर पहुंचाया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च सिस्टम क्षमता और विश्वसनीयता होती है।
उपयोगकर्ता शुल्क और दंड को कम करना: कई उपयोगकर्ता उन उपभोक्ताओं से अतिरिक्त शुल्क या दंड लेते हैं जिनका पावर फैक्टर कम होता है, क्योंकि वे प्रसार और वितरण नेटवर्क पर अधिक भार डालते हैं और उनकी संचालन लागत बढ़ जाती है। पावर फैक्टर को बढ़ाकर, ये शुल्क या दंड टाले या कम किए जा सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उपभोक्ताओं के लिए निम्न बिजली के बिल होते हैं।
कैपेसिटर बैंक अपने कनेक्शन मोड और स्थान के आधार पर सिस्टम से रिएक्टिव पावर को प्रदान या अवशोषित करके काम करता है। दो प्रमुख प्रकार के कैपेसिटर बैंक होते हैं: शंट कैपेसिटर बैंक और श्रृंखला कैपेसिटर बैंक।
शंट कैपेसिटर बैंक लोड या सिस्टम के विशिष्ट बिंदुओं, जैसे सबस्टेशन या फीडर, के साथ समान्तर में जोड़े जाते हैं। वे लीडिंग रिएक्टिव पावर (पॉजिटिव Q) प्रदान करते हैं, जो इंडक्टिव लोड, जैसे मोटर, ट्रांसफार्मर आदि, द्वारा उत्पन्न लैगिंग रिएक्टिव पावर (नेगेटिव Q) को कम करता है या रद्द करता है। यह सिस्टम के पावर फैक्टर को सुधारता है और लाइन नुकसानों को कम करता है।
शंट कैपेसिटर बैंक अन्य प्रकार के रिएक्टिव पावर कंपेंसेशन उपकरणों की तुलना में कई लाभ हैं, जैसे:
वे अपेक्षाकृत सरल, सस्ते और स्थापित और रखरखाव करने में आसान होते हैं।
वे लोड विचरण या सिस्टम की आवश्यकता के अनुसार चालू या बंद किए जा सकते हैं।
वे छोटे इकाइयों या स्टेप में विभाजित किए जा सकते हैं, जिससे रिएक्टिव पावर नियंत्रण में अधिक लचीलापन और सटीकता मिलती है।
वे स्थानीय रिएक्टिव समर्थन प्रदान करके लोड छोर पर वोल्टेज स्थिरता और गुणवत्ता में सुधार करते हैं।
हालांकि, शंट कैपेसिटर बैंकों के कुछ नुकसान या सीमाएं भी होती हैं, जैसे:
अगर वे ठीक से डिजाइन या समन्वित नहीं किए जाते, तो वे ओवरवोल्टेज या रिझोनेंस समस्याएं पैदा कर सकते हैं।
अगर वे ठीक से फिल्टर किए या सुरक्षित नहीं किए जाते, तो वे सिस्टम में हार्मोनिक या विकृति लाते हो सकते हैं।
वे लंबी प्रसार लाइनों या वितरित लोडों के लिए प्रभावी नहीं हो सकते हैं।
श्रृंखला कैपेसिटर बैंक लोड या प्रसार लाइन के साथ श्रृंखला में जोड़े जाते हैं, जिससे सर्किट की प्रभावी इम्पीडेंस कम हो जाती है। वे लीडिंग रिएक्टिव पावर (पॉजिटिव Q) को कम करने या रद्द करने के लिए लैगिंग रिएक्टिव पावर (नेगेट
