Kompanzasyon Sisteminde Faz Dengesizliği Nasıl Tespit Edilir ve Düzeltilir?
Kompanzasyon sistemlerinde faz dengesizliği, enerji kalitesini olumsuz etkileyen ve hem aktif hem reaktif güç yönetiminde verim kaybına yol açan kritik bir sorundur. Üç fazlı sistemlerde ideal durum, tüm faz akımları ve gerilimlerinin eşit seviyede olmasıdır. Ancak endüstriyel tesislerde yüklerin fazlara eşit dağılmaması, motor sürücülerinin farklı çalışma rejimleri, harmonik kaynaklı akım bozulmaları veya kompanzasyon panosundaki hatalı kondansatör devreleri gibi sebepler, fazların bir veya birden fazlasında sapmaya neden olur. Dengesizlik arttıkça kondansatör grupları efektif çalışamaz, reaktörlerin ısıl yükü artar, transformatör kayıpları yükselir ve koruma röleleri gereksiz açma yapabilir. Bu nedenle faz dengesizliğinin hem erken tespiti hem de mühendislik esaslarına göre düzeltilmesi, kompanzasyon sistemlerinin sürdürülebilir çalışması için zorunludur.
Faz Dengesizliği Belirtileri ve Ölçümde Dikkat Edilmesi Gereken Parametreler
Faz dengesizliği çoğu zaman sistemde ani bir arıza oluşturmadan önce çeşitli belirtiler verir. En yaygın işaretlerden biri, kondansatör gruplarının eşit şekilde devreye girmemesi veya bazı grupların aşırı ısınmasıdır. Bir fazda akım diğerlerinden belirgin şekilde düşük ya da yüksek seviyedeyse, bu durum kompanzasyon rölesinin yanlış kademe seçmesine neden olur. Ayrıca transformatörlerin bir fazının ısısının diğerlerinden yüksek çıkması da dengesizlik göstergesidir. Motor sürücülerinde titreşim, ses ve tork bozuklukları, yük eşitsizliğinin makine tarafındaki belirtileridir.
Ölçüm yapılırken RMS akım değerleri, faz-faz gerilimleri ve nötr akımı temel parametrelerdir. Akım dengesizliği %2’nin üzerine çıktığında kompanzasyon performansı düşmeye başlar; %5’i geçtiğinde ise ekipman ömrü azalmaya başlar. Ölçümlerde THD-I (akım harmonik bozulması) ve THD-V (gerilim harmonik bozulması) değerlerinin ayrıştırılması gerekir çünkü harmonikler, gerçek dengesizlikle karıştırılabilir. Bu nedenle enerji analizörünün 10 çevrimlik ortalama alabilen bir cihaz olması, yanlış ölçüm sonuçlarının önüne geçer. Ayrıca faz yüklenmesinin zaman içindeki değişimi de loglanmalı; tek seferlik bir ölçüm sistemin gerçek durumunu göstermeyeceğinden sürekli trend analizi yapılmalıdır.
Endüstriyel Yük Dağılımında Faz Kaymasının Temel Sebepleri
Faz kaymasının en yaygın nedeni, yüklerin üç faza eşit dağıtılmamasıdır. Özellikle tek fazlı makinelerin yoğun kullanıldığı tesislerde fazlardan biri aşırı yüklenirken diğeri düşük yükte kalır. Bu tür bir durum, kompanzasyon rölesinin yanlış güç faktörü okumasına yol açar ve kondansatör devreleri gereksiz anahtarlama yapar. Ayrıca motor sürücülerinin farklı hızlarda çalışması, basınç ve debi talebinin sürekli değiştiği pompa ve fan uygulamalarında fazlara eşitsiz akım bindirir.
Bir diğer önemli sebep, hat sonlarında gerilim düşümünün fazlar arasında farklı seviyelerde gerçekleşmesidir. Uzun kablo hatları ve yetersiz kesitli iletkenler, gerilim dengesizliğine neden olur. Bunun yanında harmonik üreten cihazlar—özellikle doğrultucular, kaynak makineleri, fırın güç kaynakları ve sürücüler—yük akımını bozarak fazlar arası akım değerlerinde fark yaratır. Rezonans durumları da faz kaymasını büyüten bir etkendir. Eğer kondansatör ve reaktörlerin kombinasyonu doğru boyutlandırılmazsa belirli harmoniklerde akım şişmesi meydana gelir ve fazlar arasında anlık yük değişimleri görülür.
Kompanzasyon Panosunda Faz Dengesizliğini Düzenleme Yöntemleri
Faz dengesizliğini gidermenin ilk adımı, yük akışının yeniden planlanmasıdır. Tek fazlı makineler mümkün olduğunca eşit sayıda ve eşit güçlerde üç faza dağıtılmalıdır. Eğer mühendislik gerektiriyorsa yük transferi yapılmalı, pano çıkışları yeniden yapılandırılmalıdır. Kompanzasyon panosunda kademe güçlerinin eşit dağılmaması da önemli bir dengesizlik kaynağıdır. Kondansatör kademeleri 5–10–15–20 kVAr gibi orantılı artışlarla düzenlenerek daha hassas bir reaktif güç kontrolü sağlanabilir.
Eğer sorun harmonik kaynaklıysa, reaktör oranı (detuned %5–%7–%14) yeniden seçilmeli veya aktif harmonik filtre eklenmelidir. Çünkü harmonik baskılamadan yapılacak yük dengelemesi geçici bir çözümdür. Fazlar arasında belirli bir akım farkı varsa, kompanzasyon rölesinin faz-faz ölçüm yapan bir model ile değiştirilmesi gerekebilir. Bazı eski röleler yalnızca tek faz üzerinden ölçüm yapar ve bu durum dengesiz sistemlerde hatalı kademe anahtarlamasına neden olur. Ayrıca kondansatör gruplarının kablo bağlantıları, kontaktör kontakları ve sigorta bağlantıları gözden geçirilerek faz geçişlerinde kayıp yaratabilecek tüm direnç noktaları minimize edilmelidir.
Sürekli İzleme Sistemleri ile Faz Dengesizliği Önleme Stratejileri
Modern kompanzasyon sistemlerinde faz dengesizliğini tamamen ortadan kaldırmak için gerçek zamanlı izleme çözümleri tercih edilmektedir. IoT tabanlı enerji analizörleri, yük akışındaki düzensizlikleri anlık olarak tespit ederek alarm üretebilir. Bu cihazlar, akım ve gerilim parametrelerini sürekli loglar ve raporlar; böylece bakım ekipleri anlık değişimlerden haberdar olur. Ayrıca yapay zekâ destekli modeller, geçmiş veri ile karşılaştırma yaparak dengesizlik oluşabileceği zamanı öngörebilir.
Sürekli izleme yazılımları, kademe anahtarlama sayısını takip ederek dengesizliğin kondansatör devrelerini ne ölçüde zorladığını da gösterir. Örneğin bir fazdaki kondansatör grubunun diğerlerinden iki kat fazla devreye girmesi, yük dağılımının bozuk olduğunu net şekilde ortaya koyar. Buna ek olarak, transformatör sıcaklık sensörlerinden elde edilen veriler faz yüklenmesiyle ilişkilendirilebilir; böylece dengesizlik kaynaklı termal artışları önceden fark etmek mümkün olur. Uzaktan izleme sayesinde bakım ekibi sahaya gitmeden arızanın kök nedenini analiz edebilir ve kritik eşikleri aşmadan müdahale sağlanır.
