Günümüzde bütün ülkeler, yer üstü ve yer altı enerji kaynaklarını en verimli şekilde kullanma yollarını araştırmaktadır. Bugün tüm insanlığın en zorlu ihtiyaç maddesi hâline gelen elektrik enerjisi yaygın
olarak üretilmektedir. Üretilen enerjinin ekonomik olması için santralden en küçük alıcıya
kadar dağıtımında en az kayıpla taşımanın yolları ve hesapları yapılmaktadır.
Dünyamızda elektrik enerjisine ihtiyacın sürekli artması, enerji üretiminin pahalılaşması, taşınan enerjinin ucuz ve hakiki iş gören aktif enerji olmasını zorunlu kılmaktadır.
Bilindiği gibi şebekeye bağlı bir alıcı; eğer bir motor, bir transformatör, bir floresan lamba ise bunlar manyetik alanlarının temini için bağlı oldukları şebekeden bir reaktif akım çeker. Santralde üretilen bir enerji, aktif ve reaktif akım adı altında en küçük alıcıya kadar beraberce almakta, iş yapmayan, motorda manyetik alan elde etmeye yarayan reaktif akım, havai hatlarda, trafoda, tablo, şalterler ve kabloda gereksiz kayıplar meydana getirmektedir.
Bu kayıplar yok edilirse trafo daha fazla alıcıyı besleyecek kapasiteye sahip olacak, devre açıcı kapayıcı şalterler, lüzumsuz yere büyük seçilmeyecek, tesiste kullanılan kablo kesiti küçülecektir. Bunun sonucu daha az yatırımla fabrika ve atölyeye enerji verme imkânı elde edilecektir. Elektrik işletmesi tarafından uygulanan tarifeler yönünden de her dönem daha az elektrik enerjisi ödemesi yapılacaktır.
Görüldüğü gibi daha ilk bakışta reaktif akımın santralden alıcıya kadar taşınması, büyük ekonomik kayıp olarak görünmektedir. İşte bu reaktif enerjinin santral yerine, motora en yakın bir yerden kondansatör tesisleri veya aşırı uyartımlı senkron motorlar ile azaltılması ve böylece tesisin aynı işi, daha az akımla karşılaması mümkündür.
Tesiste harcanan reaktif enerjinin azaltılması amacı ile yapılan kondansatör veya senkron motor tesislere kompansatör, bu işlemin yapıldığı tesislere de kompanze edilmiş tesisler, kısaca kompanzasyon denir. Reaktif güç kompanzasyonu için senkron motor yerine daha ekonomik olan kondansatörler kullanılır.
Düşük Güç Kat Sayısının Sakıncaları
Bilindiği gibi alternatif akım, aktif ve reaktif bileşenlerden meydana gelmektedir.
Aktif bileşen motorlarda mekanik gücü, ısıtıcılarda sıcaklığı, lambalarda ise aydınlatma gücünü meydana getirir.
Reaktif bileşen ise bobinli (manyetik) alıcılarda manyetik akının meydana gelmesi için harcanır.
Aktif akımın meydana getirdiği güce aktif (wattlı) güç, reaktif akımın meydana getirdiği güce reaktif (kör) güç ve bu güçlerin bileşkesine (vektöriyel toplamına) ise görünür (zahiri) güç denir.
Güç vektöründeki aktif güç (P) ile görünür güç (S) arasındaki açının cosinüsüne güç kat sayısı (cosφ) denir.
Reaktif güç (Q) ne kadar büyük olursa cosφ küçük, dolayısıyla görünür güç (S) de büyük olur. Bu da şebekeden daha fazla güç çekmek yani akım çekmek demektir.
İşte reaktif gücün azaltılıp güç kat sayısı (cosφ)’nın yükseltilmesi işlemine kompanzasyon (güç kat sayısını düzeltme) denir.
Reaktif gücün de iki bileşeni vardır.
Bunlar manyetik alanın oluşumu için bobinlerin harcadığı endüktif reaktif güç (QL) ve kapasitif reaktif güç (QC)’tür. Reaktif gücün bu bileşenleri vektöriyel olarak birbirinin tam tersi yöndedir.
Toplam reaktif güç, Q = QL – QC veya Q = QC – QL şeklinde hesaplanır.
QC’nin QL’den büyük olması cosφ’nin kapasitif özellikte olması, QL’nin QC’den büyük olması ise
cosφ’nin endüktif özellikte olması demektir.
Güç kat sayısını düzeltmek için devreye endüktif reaktif gücün zıttı olan kapasitif reaktif yük eklenir. Yani devreye kondansatörler bağlanır.
Kompanzasyon yapılmış (kondansatör bağlanmış) devrenin güç vektör diyagramı şu şekilde çizilir.
Kompanzasyon yapılmış devrenin güç vektör diyagramı
Vektör diyagramında görüldüğü gibi kondansatör bağlanmadan önceki cosφ1 değeri daha küçük ve görünür güç (S1) daha büyüktür. Kondansatör eklendiğinde ise cosφ2 büyüyerek görünür güç (S2) azalmıştır. Bu da şebekeden daha az güç ve akım çekmek demektir. Aynı zamanda elektrik enerjisi ücretinden de kâr demektir.
Kompanzasyonun Yararları
Güç kat sayısının düzeltilmesi hem elektrik enerjisini üretenler hem de tüketenler bakımından çok faydalıdır. Bu nedenle kompanzasyon sisteminin orta ve büyük boy işletmelerde, işletme sahibi tarafından yapılması zorunlu hâle getirilmiştir. Kompanzasyon yapılan tesiste elde edilen avantajları şu şekilde sıralayabiliriz:
Üretici Yönünden
İletkenler daha az akım taşıyacağından ince kesitte seçilir.
Aynı iletim hattından daha fazla aktif enerji iletileceğinden üretim, iletim ve dağıtım tesislerinde kapasite – verim yükselir.
Enerjinin üretim ve satış maliyeti azalır.
Alternatör ve transformatörlerin gücü daha küçük tutulur.
Dağıtım hatlarında kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
Tüketici Yönünden
İletkenler daha ince kesitte seçilir.
Besleme transformatörü, kumanda, kontrol ve koruma elemanları daha küçük değerlerde seçilir.
Besleme transformatörünün ve tesisin kapasitesi ile verimi yükselir.
Kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
Şebekeden daha az reaktif enerji çekilir.
Harcanan enerji azalacağından enerji ücreti de azalır.