Reaktif güç kontrolü, büyük ölçekli bir iletim sisteminde var olan gerilim dengesinin korunması adına önemlidir. Reaktif güç, alternatif akım sistemlerinin bir yan ürünüdür, bunun yanında iletim hatları, motorlar, transformatör vb. gibi çeşitli elektrik sistemlerinin etkin bir şekilde çalışması için gereklidir.

Alternatif akım devrelerinde voltaj ve akım senkronize olmadığından reaktif güç oluşur ve sadece AC sistemler için tanımlanmıştır. Reaktif güç, geçici olarak kapasitif ve endüktif bileşenlerden dolayı ileri geri akan elektrik veya manyetik alan formunda saklanır.

Bir cihazdan geçen akım, gerilim arasında faz farkı varsa cihaz reaktif güç tüketir. Başka bir tanımda, motorun kalkışında ihtiyaç duyduğu elektromanyetik alanı oluşturmak için harcadığı güce de reaktif güç diyebiliriz.

Gerilim ve akım arasındaki faz kaymasına bağlı olarak, cihazın reaktif güç tüketim oranı belirlenir. Reaktif güç, iletim hattında ileri geri hareket ettiği için ek bir yük görevindedir. Bu sebeple reaktif güç, tüm kabloların, transformatörlerin, şalt cihazların kullanımında oldukça önemlidir. Dolayısıyla, bütün bu tesisatların hem aktif hem de reaktif gücü göz önünde bulundurularak, görünen güç için tasarlanması gerekir. Fazla miktarda reaktif güç varsa, sistem güç faktörünün  büyük kısmını düşürür, bu sayede işletme verimliliği azalmış olur. Sonuçta bu durum, istenmeyen voltaj düşümüne, daha fazla iletim kayıplarına, fazla ısınmaya ve daha yüksek işletme maliyetlerine neden olur.

Reaktif Güç Kaynakları

Reaktif güç, güç sistemi ağına bağlı olan elemanlar tarafından üretilir, dolayısıyla, şebeke üzerinden reaktif güç akışı bu ekipmanlarla kontrol edilir. Reaktif güç kaynakları;

Jeneratörler: Senkron motorlar, bobin sargılarının DC uyartımına göre reaktif güç oluşturabilirler ve sönümleyebilirler. Aşırı uyartım halinde, reaktif güç üretirken az uyartım halinde sönümleme yaparlar. Jeneratörler, voltaj kontrolünde en çok kullanılan reaktif güç kaynaklarıdır.

Kapasitörler ve Reaktörler: Kapasitif ve endüktif cihazlar, reaktif güç kontrolü ile sistem gerilimini ve kararlılığını kontrol eder. Bir kapasitör kompanzatör reaktif güç üretirken, bir endüktif kompansatör reaktif gücü absorbe eder. Reaktörler (şönt) başlıca, voltajı düşük tutmak için reaktif gücün sönümlenmesinde ve hattaki toplam kapasitif yükün kompanzasyonunda kullanılır.

 

İletim Hatları ve Yeraltı Kabloları: İletim hattı ve kabloları reaktif güç sönümler ve üretir. Aşırı yüklü bir iletim hattı, reaktif güç tüketir ve hattın gerilimini azaltır; az yüklü bir iletim hattı ise reaktif güç üretir ve hattın gerilimini arttırır.

 

Katı Hal Dönüştürücüleri: Güç sistemi işletiminde ve kullanımda birkaç katı hal dönüştürücü vardır. Bu dönüştürücüler, çalışırken sürekli reaktif güç tüketirler. Dolayısıyla dönüştürücülerin pek çoğunda, reaktif güç gereksinimini kontrol etmek için reaktif kompanzasyon cihazları kullanılır.

Transformatörler: Manyetik alan üretmek için transformatörün reaktif güce ihtiyacı vardır. Bunun için de reaktif gücü absorbe eder. Bir transformatörün reaktif güç tüketimi, derece ve akım yüküne bağlı olarak değişir.

Yükler: Sistem voltajı ve kararlılığı üzerine büyük etkisi olan, birçok reaktif güç tüketen yük vardır. Bu yüklerden birkaçı; indüksiyon motorları, indüksiyon jeneratörleri, ark fırınları, sabit yük olarak: indüksiyonlu ısıtma, mekan ısıtması, su ısıtma ve iklimlendirmedir.

Reaktif Gücün Önemi

Reaktif güç, çeşitli nedenlere bağlı olarak güç ağında hem sorun hem de çözüm teşkil eder;

► Reaktif güç gereksinimini karşılamak.

► Voltaj profillerini geliştirmek.

► Şebeke kaybını azaltmak.

► Acil durumlarda sistem güvenliği sağlamak için yeterli rezervi sağlamak.

1-) Voltaj Kontrolü

Genelde tüm elektrikli cihazlar, tüketici terminallerinde anma geriliminin belirtilen sınırları içinde (±%6) çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Voltaj değişiklikleri, güç kaynağındaki yük değişimine bağlı oluşur. Güç kaynağındaki yük artarsa, güç sistemi bileşenlerindeki gerilim düşümü de artar. Böylece tüketici terminallerindeki voltaj azalır veya bu durumun tersi de olabilir. Besleme sistemindeki voltaj değişiklikleri, tüketici tarafındaki gerilim varyasyonlarına duyarlı lambalar, motorlar ve diğer cihazların verimini düşürdüğü için istenmez.

 

2-) Reaktif Güç Talep Karşılanması

HVDC konvertör gibi yükler reaktif güce ihtiyaç duyarlar. Yüklerin, reaktif güç ihtiyacı arttığında voltaj düşümü olur. Gerilim düştükçe, güç korunması için beslemeden daha fazla akım çekilir ve hatlar daha fazla reaktif güç tüketir, buna bağlı olarak da voltaj düşümü gerçekleşir. Şiddetli gerilim düşümünde voltaj çökmesi meydana gelir, bu da jeneratörlerin devreye girmesine, sistemin istikrarsızlığına ve güç sistemine bağlı diğer ekipmanların sendelemesine neden olur. Çözüm olarak seri kapasitörler gibi reaktif güç kaynakları, yükler tarafından reaktif güce ihtiyaç duyulan noktalara yerel olarak bağlanır.

3-) Elektrik Kesintilerini Azaltma

Elektrik kesintilerinin asıl nedenlerinden biri yetersiz reaktif güçtür. Yetersiz oranda reaktif güç, gerilim çökmesine neden olup, üretim istasyonları ve çeşitli cihazların kapanmasına yol açar.

4-) Manyetik Akı Üretimi

 

Motorlar, transformatörler, balastlar ve indüksiyonlu ısıtma teçhizatı gibi  endüktif yükler, manyetik alan üretmek için reaktif güce ihtiyaç duyarlar. Elektrikli makinelerde, reaktif güç, manyetik akı oluşturmak ve sürdürmek için tüketilir. Fakat bu durum, güç faktörünü düşürür. Yüksek güç faktörüne ulaşmak için yükün kVAR değerine eşit ancak ters faz açısına sahip kondansatörler paralel şekilde bağlanır. Bu sayede işletme reaktif gücü kurduğunuz kompanzasyon kapasitörleri üzerinden sağlar.

Bir önceki yazımız olan Topraklama Malzemeleri Nelerdir? başlıklı makalemizde Elektrot topraklama malzemeleri, topraklama malzemeleri ve topraklama nasıl yapılır hakkında bilgiler verilmektedir.