GÜÇ KATSAYISININ TESBİTİ VE DÜZELTİLMESİ

o

'0 fi

GO2 =•

= 60

Ttkmİ s Şekil H de yolverme zamanının bulun ması gösterilmiştir. İvmelendirici momenti bulmak için motor ve yük momenti eğrileri çi

zilir. Bu momentlerin muhtelif aralıklarda sa bit olarak farzedilen farkları bulunur. Formü le göre kısmî yolverme zamanlan hesaplanır ve bunlar toplanarak toplam yolverme zama nı bulunur.

Güç katsayısının tesbiti ve düzeltilmesi

Korkut ÖNGÜN Y. Müh. ESHOT

Endüstri işletmelerinde yüksek indükle meleri ile alternatif akım motorları, trans formatörler ve meselâ floresan lâmba ba lastları gibi makina ve aletler reaktif abım kullanıcılarıdırlar. Kullanıcıların sargıların da husule gelen magnetik alanın oluşunda reaktif güce ihtiyaç vardır.

Bir asenkron motorun stator sargısı ta rafından devreden çekilen akım iki kısma bölünebilir. Bu akımlardan birisi magnetik alanın olması için çalışır. Bu mıknatıslama iş görmez (vatsız) reaktif akım denir, öteki akım ise başlıca mekanik gücün dogmasına yarar ve motor tarafından milinden mekanik güç olarak verilir. Bu iş gören (vattı) aktif akımdır. Reaktif akım, aktif akımdan 90° ve ya 1/4 periyot geriden gelir. Reaktif akımın geri kalmasından dolayı tellerin içinden ge çen akım ile şebeke gerilimi arasında bir faz farkı olur. Bu faz farkının büyüklüğü re aktif ve aktif akımların oranına bağlıdır.

Şekil l bu bağlantıyı gösteriyor.

I aktif akımı U faz gerilimi ile beraber

dir ve reaktif akım I ise bundan 90 ° kaymış

R

tır.

Her iki I ve I akımlarının geometrik top

AR

lamının I zahiri akımı teşkil ettiği görül

z

mektedir. I akım vektörünün durumu güç katsayısı z

Cos 0 verir. 0 (veya Cos 0) değerini bul mak için reaktif akım I aktif akım I ile

B

A

geometrik olarak toplanır.

Reaktif akım, aktif akıma göre ne kadar

fazlalaşacak olursa faz açısı 0 de o kadar

fazlalaşır, Cos 0 değeri küçülür.

Şekil 1 deki gibi reaktif akımın değeri

nin düşük olması halinde bununla orantılı

olarak güç katsayısının da değerinin çok iyi

olması lâzımdır.

EM.M. — 19 20

10 09

07J 0.6

\

0.5

0.4

L

0.3

: = fcfcAKTlF AKIM

AKTİF AKlfA, RtAKTlF AKIM ZAHİRİ AKUA(co>.¥>= 09)

Aktif akımın ayni kalıp reaktif akımın fazlalaşması ile telin içinden geçen zahiri akım fazlalaşır. Bu ise tellerin kesitlerinin büyütülmesini dolayısile ağırlıklarının artı rılmasını icap ettirir. Ayrıca santrallarda bulunan alternatörlerin gerekli aktif akıma uygun bir zahiri akımdan fazlası için yapıl malarını yani KVA olarak zahiri güçlerinin büyütülmesini gerektirir. Reaktif akımın fazla olmasından dolayı aynı zamanda hat lardaki gerilim düşümü de fazlalaşır ve san tralda bulunan alternatörlerin gerilim ayar larının yapılması güçleşir.

Elektrik işletmeleri bu sebeple müşterile rinin mümkün en yüksek güç katsayısında yani (Cos 0) aşağı yukarı 0,8 ile 0,9 arasında çalışmalarını istemektedirler. Bu istek her zaman yerine getirilemez. Kötü güç katsayı sı yüzünden yüksek miktarlarda para öde mek mecburiyetinde kalınır.

Mese'â: İstanbul Elektrik Tramvay ve Tünel İşletmeleri (İ. E. T. T.) Umum Mü dürlüğü 20 kw ve daha fazla güç kullanan, yüda kw başına 1200 kwh kullanmayı kabul eden abonelerinin güç katsayısını 0,9 dan aşağı düşürmemelerini ister, küçük abone lerde ölçü ve kontrol güçlükleri bakımından bu şartı aramaz.

İzmir Elektrik, su,, havagazı, otobüs ve tramvay (ESHOT) Umum Müdürlüğü yine ayni sebeplerle yalnız yüksek gerilimden beslenen (10,5 kV) abonelerinden aylık or

E. M. M — 19 20

talama güç katsayılarının 0,8 den aşağı düş memesini şart koşar.

Etibank kuzeybatı Anadolu Elektrik İs tihsal ve tevzi Müessesesi de umumi cereyan satışlarında müşterinin çekeceği cereyanın ayük ortalama güç katsayısının 0,8 den aşa ğı olmayacağı şartını ileri sürmektedir.

Ancak bu sınırlan geçen müşterilere ya pılan muamele farklıdır. Bir fikir vermek üzere çeşitli tatbikatı zikredelim.

Eshot Umum Müdürlüğünde : Tesbit edilen aylık ortalama güç katsa yısı A, o ay ödenen elektrik enerjisi bedeli B ise ;

F = 1,5 (0,8 — A) B kadar bir farkı aylık faturaya ilâve edilip. Ayrıca «güç katsayısı 0,7 den aşağı düştüğü taktirde ESHOT güç katsayısını en az 0,7 ye irca etmeyen abonenin cereyanını kesmekte veya yukarda tarif edildiği gibi faturaya zam yapmakta serbesttir» Aylık ortalama güçkatsayısı iki monofaze sayaç vasıtasıyla tesbit edilir.

Etıbank'ta : Herhangi bir ayda reaktif enerji miktarı aktif enerji miktarının %75 ini geçerse, (yani güç .katsayısı 0,8 den aşağı düşerse) aradaki farkın %25 i aktif enerji miktarına Tâve edilmek suretiyle bulunacak değer müşterinin o aya mahsus kwh enerji istih lâki olarak faturalara esas alınır. İstanbul'da İ.E.T.T. d e :

ŞEKİL 2 TEK. TEK DÜZELTME (oitntroo mûtoilarla^

Güç katsayısı 0,90 dan aşağı olan abone lere bir zam yapılacaktır. Şoyleki:

Umum Müdürlükçe abonenin tesislerine konulacak reaktif sayacın bir aylık kayıdı aktif sayacın ayni ay içindeki kaydının ya rısından fazla olmayacaktır. (Yani güç kat sayısı en az 0,894 olmalıdır)

Reaktif sayacın kaydedeceği her fazla kVarh o ayın %75 indirilmiş birinci tertip fiatı fe tahakkuk ettirilerek, faturaya ilâve edilecek ve hiçbir indirme yapılmayacaktır.

Verilecek süre içinde güç katsayısını en az 0,8 e irca etmemekte ısrar eden abone lerin cereyanı yazı ile yapılacak son ihtar dan sonra lüzum hasıl oldukça idarece kesile bilecektir.

Birinci tertip fiat: istenen en büyük gü cün her kilovatının ayda harcanan ilk 100 kwh bedeli;

Fİ = 6,5 + 0,14 K = kuruş bugün K = 55 TL / ton ortalama üç aylık kö mür fiatıdır. Fİ = 14,2 krş / kwh dır.

İkinci tertip fiat: İstenen en büyük gü cün her krovatının ayda harcanan ilk 100 kwh'dan fazla kwh bedelleri,

F2 = 3,70 + 0,10 K = 9,2 krş / kwh ile ödenir

Reaktif enerji fiatı R = 0,25. Fİ = 3,55 krş dur.

Aylık ortalama güç katsayısı aktif ve reaktif sayaçların aylık tesbitlerinin nisbeti ile meydana çıkarılır. (Cetvel 1 )

Meselâ, gücü 300 kw olan herhangi bir abonenin aylık aktif enerji sarfiyatı

100000 kwh ise aylık reakttf enerji sarfi yatına göre üç işetmede yapılacak zamlar hesaplanmış aşağıdaki tabloda gösterilmiş tir:

Aylık reak Aylık tif eneıjl ortalama

Normal aktif enerjiye yapılacak zam nisbeti

kwh.

Cos 0 İzmir % Etibank % İstanbul %

50 000

60 000

70 000 0,82

"75 000

80 000

90 000

100 000

120 000

140 000

175 000

475 000

88,5

0 0 0 0 1,25 3,75 6,25 11,25 16,25 25 100

3,3 6,6

8,3 9,9

13,2 16,5 23,2 29,8 41,4 141,0

Görüldüğü gibi bu miktarlar hele düşük güç katsayılarında önemli nisbette yüksel mektedir.

Güç katsayılarının düzeltilmesi için en basit çare kondansatörlerdir. Düzeltilme işletme'erde üç ayrı şekilde yapılmaktadır; tek tek düzeltme (Şekil 2) Gurup haline düzeltme (Şekil 3 ) bir merkezden düzeltme (Şekil 4 )

Tek düzeltmede kondansatörlerin motor uçlarına bağlanması halinde hem şalterler ve iletkenler reaktif akımla yüklenmemiş o'ur hem de motor ve kondansatörlei ayni şalterlerle devreye sokulup çıkarıldığı için şalterlerden tasarruf temin edilir. Bir bo şaltma (deşarj) tesisatına ihtiyaç yoktur. Kondansatörün boşalması motor üzerinden

••7

oöo oöö

ŞEUIL 3 GUÛUP

DÜZELTME

'< tarm

Ö ööö

SEKİL A ' MEDUEIOEN DÜZELTME

E. M M. 19 20

olur. Ancak bu tertip düzeltme 6 kVa kadar ve büyük motorlarda (6 kw dan büyük) kul lanılır.

Küçük motorlardan ibaret bir işletme mevcutsa bu küçük motorlar grup1 ar halin de toplanarak grup halinde düzeltme şekil

3 de görüldüğü gibi yapılır.

Bir merkezden düzeltme şekil 4 de gös terildiği gibi meselâ bir tesiste yüksek ve al çak gerilim motorları beraber işletmede ise ler kulanılır. Gruplar kısım kısım toplanır ve bu merkez transformatörün bir ara bağ lantısından alçak gerilim tarafını da besler. Gerektiğinde devreye koymak veya çıkar mak üzere kondansatör bataryası küçük bi rimlerde seçilmelidir.

PraLkte 3 clı'.zeltme şekli ayrı ayn kul lanılır. Yeni tesislerde veya genişletıneler dekı esas soru düzeltmenin cinsi hakkında karar vermektir. Böylece işletme yalnız ba şına müteahhidile veya tarafsız bir uzmanı ile en iyi hareket yolunu tesbit etmiş olur. Ana yükle gündüzleri ve zayıf yükle geceleri yapılan işletmede kondansatörler zayıf yük sırasında tahrik edilmelidir. Yoksa aşın kompansasyondan gerilim yükselmesi olur ki bu kondansatörler ve diğer kullanıcılar mese'â fılâmanlı lâmbalar için zararlıdır. Düzeltmeleri yapmak için gerekli kondansa tör yükü aşağıdaki yolla meydana çıkarılır.

Misal: Bu işletmede iki vardiye halinde aşağı yukarı ayda 380 saat çalışıyor. Bir ay da kullandığı 100 000 kwh dır. Alınan orta lama güç:

100 000 kwh = 263 kw

380 h İkinci vardiyenin daha zayıf çalıştığı ihtimalini düşünerek emniyeti artırmak için yukarıdaki güç %10 yükseltilir.

N = 263 + %10 = 290 kw

İşletmenin güç katsayısı çok kötüdür ve Cos

0 nın 0,9 a yükseltilmesi istenmektedir. Mevcut güç katsayısı aktif ve reaktif akım sayaçlarının okunması ile meydana çıkarılır.

Meselâ : Reaktif enerji = 120 000 kVarh

Aktif enerji = 100 000 kwh

Reaktif enerji 120 000

=

= 1,2 (nisbet)

Aktif enerji 100 000

1 No. lu cetvelden güç katsayısı kolaylık

la tesbit edilir. Bu misalde nisbet 1,2 dır.

Cetvelden Cos 0 = 0,64 meydana çıkar.

Kondansatörün gücü 2 No. lu cetvelden bu

lunur. Burada 10 kw lık her ortalama güç

için kVarh olarak güç okunabilir. 290 kw lık

bir güçde güç katsayısı Cos 0 = 0,9 a yük

E. M. M. — 10 20

seltmeye çalışmak için cetvel 2 den kondan satör büyüklüğünü her 10 kw için 7,1 kVarh olarak meydana çıkarırız. 290 kw için buna göre kondansatör gücü 206 kVar olur. Pratik te aşağı değerde satılan en yakın değer 200 kVar seçilir. Tam olarak cetvel 2 nin ara de ğerini bulmak üzere hazırlanmış eğriler kul lanılır. Bu eğrilerle lüzumlu reaktıf guç bu lunabilir.

Aylık ortalama güç katsayısının tesbiti için aktif ve reaktif sayaçlardan başka~ Aron şemasına göre bağlı iki monofaze sayaçta kullanılabilir. Bu sayaçlar aynı zamanda üç fazlı sistemin bütün enerjisini de ölçerler.

Aron şemasına göre bağlı vatmetrelerin akım ve gerilim diyagramı şekil 5 de gösteril miştir. Burada birinci vatmetre

MKİL 5

OtNKLİ YÜK HAUN01 AQUN StMAİWA GpOE BA6U VATfMTBltEBİN AKIM VE GtBlUMı OMAftA

W = U I Cos (U I •

AC, A

gücünü ve ikincisi de

W = U I Cos (U I )

BC, B

gücünü gösterir.

Faz yükleri denkli ise (Şekil 5 deki gibi)

vatmetre'enn gösterdikleri güçlerin ifadeleri:

W = U I Cos (0 — 30°)

= U I Cos (0 — 30°)

W = U I Cos (0 + 30°)

= U I Cos (0 + 30°)

şeklini alırlar.

Bunların toplamı, W = W, C+os W( 0, =+UI30[°C) o]s (=a — 30°) + = UI 2 Cos 0 . Cos 30° =

= 3 UI Cos 0

W, — W, = UI [Cos ( 0 — 30°) —

Cos ( 0 + 30") ] =

= UI 2 Sin 0 . Sin 30° =

= UI Sin 0 İki ifadeyi birbirine bölerek faz farkının tanjantını buluruz.

w, — tg 0 =

Güç katsayısımn hesabına yanyan bu son formül yalnız sinüsoidal akımlar ve denk yükler için geçer. Denksiz yüklerde ve armo niklerin mevcudiyeti haMnde bu metodla bu lunan güç katsayısı doğru değildir.

Yukarıdaki formülden 0 = 0 olduğu zaman W, = W2 olur. 0 = 0 iken Cos 0 = 1 dir. Yani yükün tamamı aktif ise vatmetrelerin ve mütenasiben monofaze sa yaçların gösterdikleri miktarlar eşittir. Diğer tellerde yük denkli olmakla beraber bir mo nofaze sayaç diğerinden fazla gösterir.

W2 = O ise tg 0 = \/3 ve Cos 0 •= 0,5 olur. Cos 0 = 0,5 iken sayaçlardan biri çalışmaz. Cos 0 eğer 0,5 değerinden küçük olursa sa yaçlardan biri ters çalışır. Formülü tatbik ederken dikkat etmelidir.

Wı ve W2 değerleri iki monofaze sayacın gösterdikleri, aylık enerji miktarları ise W,/W, nisbetine bağlı olarak Cetvel 3 de bazı Cos • 0 değerleri gösterilmiştir.

Güç faktörünün bu yolla bulunmasının faydası monofaze sayaçların kolay temin e dilmesi ve mevcut trifaze sayacın durması ve ya bozulması halinde sarfiyatın yine mevcut iki monofaze sayaç vasıtasıyla tesbit edile bi'mesidir. Ayrıca aboneleri denkli yük hali ne icbar eder.

Güç katsayısını 0.9 dan yukarı değerlere göre düzeltmek faydalı değildir. Bir defa bu nu elektrik işletmeleri istemezler. Kendi iş letmemiz içinde pahalıdır. Ayrıca kullanıcı lar yüksek değerlerde kolayca aşın kompen se olurlar, böylece aşın gerilimlerle yüklenir ler.

Bir işletmenin güç katsayısı yalnız kon densatörlerle düzeltilmez. Bilakis iyi bir pl&nlaştırma veya işletici motorlann uygun ve iyileri ile değiştirilmesi Ve de olur. Büyük işletmelerde ayrı ayn çalışan işletici motor lann makinelerden çok büyük seçilmiş oldu ğu bir çok tecrübelerde görülmüştür. Bu hal lerde makinelerin değiştirilmesi ile iş kolay laştınlır. Böylece normal işletme yükü çok düzelir % 20 kadar düzeltilmiş Cos 0 elde edilir. Eğer hızlı veya "avaş dönmek suali münakaşa ediliyor ise bunun da güç katsayı sına tesir ederdi nazan itibare alınmalıdır. Yavaş dönen motorlar mühim miktardaki

kütleleri ile yüksek demir doymasını icap et tirir. Böylece kuvvetli bir magnetik alan kul lanı'ır ve şebekeden yüksek bir reaktif güç çekilir.

Bu hallerde yavaş donen motorlann yeri ne yüksek verimli dişli kutulan ile yüksek devirli motorlar denenmelidir. Bu şekilde basit bir yolla reaktif güç tasarruf edilir.

Yavaş donen motorlard'a rotorun çapı ve buna bağlı oiarak hava aralığının uzunluğu küçük motorlarınkine göre daha büyüktür. Bundan çıkan sonuç, hızlı dönen motorlann, hava aralığı ayni olmak şartile büyük mo torlardan daha az reaktif akım sarfettikleri ve dolayısıle güç katsayılannın daha iyi ve uygun olduğudur.

Reaktif akımı mümkün olduğu kadar azaltmak, güç katsayısını düzeltmek için ha va aralığı mekanik şartlann müsaade ettiği nısbette küçük yapılar. Küçük motorlarda bu aralık, 0.2 milimetreye kadar indirilir.

Asenkron motorlarda, reaktif akımın şiddeti hemen hemen yük ile ilgili değildir. Yani makinenin boş çalışması sırasında bu nun değeri yüklü olarak çalıştığı zamanki değerinin aynıdır. Bu sebeple boş çalışan asenkron motorlarda güç katsayısı çok fe nadır. Güç katsayısı yükün fazlalaşması ile düzelir.

E'verışli kondensatör büyüklüklerinin se çilmesi sırasında ayni kondensatörlerin ko runması da önemli bir rol oynar. Yıldız ve ayni şekilde üçgen bağlamada reaktif akım kompansasyonunda elverişli kondensatör mo tor muhafaza şalterlerine itina etmelidir.

Bir otomatik sıcaklık muhafazası ile do natılmış sargıla bir kondansatör normal du rumda her vakitki işletme sıcaklığında çaV şırken mevcut bir iletken sabit kontrol vazi fesini ele görür. Kondansatörün işletme sı caklığı içerden ve dışardan bir tesirle müsa ade edilenden fazla yükselirse tabandaki ka pak dışan doğru kabanr ve kuvvetle buna bağlı kontak noktasında iletgeni koparır.

Bir taraftan akım kullanıcılarının ilet kenlerinin uzrn rırakılmaması diğer taraf tan kondensatör'erin asın şekilde sıcaklık tesirlerinin vs zararlan bakımından muna faza için kondensatörlerin montajında yeri iyi seçilmelidir. Daima kazalara karşı emni yetli haller tercih edilmelidir. Böylece reak tif akım kondansatörlerinin itimat edilir ça lışmasının müşahedesi mümkün olur.

E. M. M. 19 20

CETVEL: 1.

Reaktif enerji, aktif enerji ve bunlara ait

Nlsbet kVarh kwh

güç katsayısı

Nisbct

katsayısı kVorh katsayısı

kwta

0,95

0,72

0,88

1,00

1,05

0,69

0,84

1,10

0,67

0,82

1,15

0,6o

1,20

1,25

0,62

0,76

1,30

0,61

0,90

1,35

1,40

1,75

4,75

CETVEL : 2.

Mevcut güç katsayısını Cos 0 = 0,9 veya

Cos 0 = 0,8 e getirmek için beher 10 kw*a

lüzumlu kondansatör gücü

Güç katsayısı Her 10 kw için kondansatör gücü

Cos 0 = 0.9 a COJ 0 = 0.8 e

(mevcut)

getirmek İçin getirmek İçin

0,30

27,0

24,2

12,5

9,8

10,3

7,7

8,5

5,8

7,0

4,2

5,4

2,7

4,0

1,4

£7

1.4

CETVEL: 3. İki monofaze sayacın gösterdikleri aylık enerji miktarının nlsbetine göre aylık ortalama güç katsayısı

Sayaçların gösterdiği miktarların nlsbetl

W AV l/ 9 w/w, 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0 45 0,50 0,55 0,60

GUç katsayısı COS 0

Cos 0 0,50

0,54 0.58 0,62 0,65 0,73 0,77 0,80 0,84 0,87 0,89 0,9»

HİZMETE YENİ GİREN HİDROELEKTRİK SANTRALİN İLK İHTİYAÇLARI

Mehmet YAVAŞ Y. Müh. DSİ

UMUMÎ :

Hidro elektrik santrallar su kaynakla rına tabı olduğundan umumiyetle enerji is merkezlerinden uzakta ve ekseriya yerlerde bulunur. Üretilen elektrik enerjisi yüksek geriim altında işleyen salt teris^ri ve hava hatlarıyla şehirlere, fabri kalara vs. istihlâk merkezlerine iletilir.

Umumî hizmetlerin kolaylıkla görülebil diği şehir ve kasabalardan uzak olan santral normal işetmesini sağlayacak, ufak tefek a r r a l a n giderecek ve bir takım hizmetleri görecek kabiliyette kendi kendine yetecek h' <HrUk» olarak kurulmuş ve taazzuv et nr/j olmalıdır. Muayyen bir personel kadrosu olan imletme ayni zamanda içtimaî bir toplu *.uf. • da bünyesine alır. Bu insanların ihti

M

19 20

yaçları hiç olmazsa asgari hadler datifinde tatmin edilmelidir.

^ ı r u V " ' nun bütün s p f t r ^ n «•"< r>"r~ce dikkat ile icra edilmiş olmasına rağmen ilk işkt ne yıllarında bir takım aksamalar bekle nebilir. Bunların işletmeci tarafından soğuk kan ılık ve diğer merciler tarafından müsa mah" ile karşılanması lâzımdır.

BİNA ve TESİSLER :

Bina ve tesisler projelerde inceden ince ye tetkik ve teemmül edilirse de projede ehemmiyetsiz gibi görünen veya bilâhare ta mamlanır düşüncesiyle hiç nazarı itibare almmıypn huseslar ilk işl~tme yılı için mü him meseleler olabilir Müstakbe' işletmeci inşaat sırasındaki geniş imkânların devam etmıyeceğıni önceden bilmelidir

Orta büyüklükte bir santral işletmesinde