Pangkat ng Capacitor: Paglalarawan Gamit at Mga Benepisyo
Ang capacitor bank ay isang grupo ng maraming kapasitor na may parehong rating na konektado sa serye o parallel upang imumok ang enerhiyang elektriko sa isang sistema ng enerhiyang elektriko. Ang mga kapasitor ay mga aparato na maaaring imumok ang kargang elektriko sa pamamagitan ng paglikha ng electric field sa pagitan ng dalawang metal plates na hiwalayin ng isang 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 epektibong ginagamit ng isang AC (alternating current) power system ang inilagay na lakas. Ito ay inilalarawan bilang ang ratio ng tunay na lakas (P) sa apparent power (S), kung saan ang tunay na lakas ay ang lakas na gumagawa ng maipagkakaloob na gawain sa load, at ang apparent power ay ang produkto ng voltage (V) at current (I) sa circuit. Ang power factor maaari ring ipahayag bilang ang cosine ng anggulo (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 inilagay na lakas ay na-convert sa maipagkakaloob na gawain, at walang reactive power (Q) sa circuit. Ang reactive power ay ang lakas na nagbabalik-balik sa pagitan ng pinagmulan at load dahil sa pagkakaroon ng inductive o capacitive elements, tulad ng motors, transformers, capacitors, etc. Ang reactive power ay hindi gumagawa ng anumang gawain, ngunit ito ay nagdudulot ng extra losses at binabawasan ang epektividad ng sistema.
Reactive power = Q = VI sin θ
Ang power factor ng isang sistema ay maaaring magtagal mula 0 hanggang 1, depende sa uri at dami ng load na konektado dito. Ang isang mababang power factor ay nagpapahiwatig ng mataas na reactive power demand at mahina na paggamit ng inilagay na lakas. Ang isang mataas na power factor naman ay nagpapahiwatig ng mababang reactive power demand at mas mahusay na paggamit ng inilagay 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 parehong utility at consumer, tulad ng:
Pagbawas ng line losses at pagpapabuti ng epektividad ng sistema: Ang isang mababang power factor ay nangangahulugan ng mataas na pagtakbo ng current sa sistema, na nagdudulot ng pagtaas ng resistive losses (I2R) at pagbawas ng voltage level sa load end. Sa pamamagitan ng pagtaas ng power factor, ang pagtakbo ng current ay nababawasan, at ang mga losses ay minimized, na nagreresulta sa mas mataas na voltage level at mas mahusay na performance ng sistema.
Pagtaas ng capacity at reliability ng sistema: Ang isang mababang power factor ay nangangahulugan ng mataas na apparent power demand mula sa pinagmulan, na naglimita sa dami ng tunay na lakas na maaaring ilagay sa load. Sa pamamagitan ng pagtaas ng power factor, ang apparent power demand ay nababawasan, at mas maraming tunay na lakas ang maaaring ilagay sa load, na nagreresulta sa mas mataas na capacity at reliability ng sistema.
Pagbawas ng bayarin at penalties ng utility: Maraming utilities ang nagbabayad ng karagdagang bayarin o naglalapat ng penalties para sa mga consumer na may mababang power factor, dahil sila ang nagdudulot ng mas mabigat na burden sa transmission at distribution network at nagdudulot ng pagtaas ng kanilang operational costs. Sa pamamagitan ng pagtaas ng power factor, ang mga bayarin o penalties na ito ay maaaring maiwasan o nababawasan, 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 mode ng koneksyon 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 maraming abilidad kumpara sa iba pang uri ng reactive power compensation devices, tulad ng:
Sila ay relatibong simple, murang, at madali na i-install at i-maintain.
Maaaring iswitch on o off batay sa pagbabago ng load o requirement ng sistema.
Maaaring hatiin sa mas maliliit na units o steps upang magbigay ng mas flexible at accurate na control ng reactive power.
Nagpapabuti ng voltage stability at quality sa load end sa pamamagitan ng pagbibigay ng lokal na reactive support.
Gayunpaman, ang shunt capacitor banks ay may ilang disadvantages o limitations, tulad ng:
Maaaring magdulot ng overvoltage o resonance problems kung hindi wasto ang disenyo o coordination kasama ang iba pang devices sa sistema.
Maaaring mag-introduce ng harmonics o distortions sa sistema kung hindi wasto ang pag-filter o pag-protect.
Hindi maaaring maging epektibo para sa mahabang transmission lines o distributed loads.
Series Capacitor Banks
Ang series capacitor banks ay konektado in series sa load o sa 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 mahabang cables, transmission lines, etc. Ito ay nagpapabuti ng voltage regulation at stability ng sistema.
Ang series capacitor banks ay may ilang advantages kumpara sa shunt capacitor banks, tulad ng:
Nagpapataas ng power transfer capability at epektividad ng mahabang transmission lines sa pamamagitan ng pagbawas 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 pagbawas ng natural frequency at oscillations.
Gayunpaman, ang series capacitor banks ay may ilang disadvantages o limitations, tulad ng:
Maaaring magdulot ng overvoltage o resonance problems kung hindi wasto ang disenyo o protection. Halimbawa, sa panahon ng fault condition, ang voltage sa harap ng capacitor maaaring tumaas hanggang 15 beses ng rated value nito, na maaaring magdulot ng pinsala sa capacitor o iba pang equipment sa sistema.
Maaaring mag-introduce ng harmonics o distortions sa sistema kung hindi wasto ang pag-filter o pag-compensate.
Hindi maaaring maging epektibo para sa mababang voltage o distributed loads.
Paano Kalkulahin ang Size ng Capacitor Bank?
Ang laki ng isang capacitor bank ay depende sa maraming factors, tulad ng:
Ang desired power factor improvement o reactive power compensation
