مشخصات فنی عمومی و اجرایی تاسیسات برقی ساختمان : ضابطه شماره 110 جلد 1 | ۵-۱۱- جبران سازی توان راکتیو

۱-۵-۱۱- کلیات 

در این بخش مشخصات فنی و الزامات ویژه بانکهای خازنی موازی فشار ضعیف که برای اصلاح ضریب قدرت استفاده می شود و می تواند مجهز به دستگاه کنترل و کلیدزنی باشد که اجزاء بانک خازنی را با هدف اصلاح ضریب قدرت قطع یا وصل کند معرفی شده است. 

طراحی و نصب سیستم جبران ساز توان راکتیو برای تاسیسات الکتریکی با دیماند ۳۰ کیلووات و بالاتر الزامی است. 

۱-۱-۵-۱۱- شرایط بهره برداری 

شرایط بهره برداری تابلوهای بانک های خازنی مشابه شرایط ذکر شده در فصل ۶ این نشریه است. 

همچنین شرایط کار عادی خازن ها به نحوی است که ولتاژ باقی مانده در زمان اعمال ولتاژ از ۱۰ درصد ولتاژ اسمی بیشتر نباشد و در محدوده دمای ۵۰- درجه سلسیوس تا ۵۵+ درجه سلسیوس و حداکثر ارتفاع ۲۰۰۰ متر از سطح دریا بهره برداری شود. 

۲-۱-۵-۱۱- تطبیق با شرایط عملکرد و هارمونیک ها 

خازن ها می بایست متناسب با شرایط کاری خود در طول عمر پیش بینی شده انتخاب شود. لذا شرایط بهره برداری از خازن از جمله دمای محیط اضافه جریان احتمالی ناشی از اختلالات ولتاژ و تعداد دفعات قطع و وصل می بایست مد نظر قرار بگیرد. اتصال بانک خازنی روی یک سیستم دارای هارمونیک ممکن است طول عمر آن را کاهش دهد. 

اثرات مخرب هارمونیک ها می تواند با استفاده از راکتور نامیزان ساز مناسب و به صورت سری با هر پله خازن کاهش یابد. در صورت استفاده از راکتور با هسته آهنی می بایست به اشباع و اضافه حرارت احتمالی هسته ناشی از وجود هارمونیک ها توجه نمود. 

۲-۵-۱۱- طراحی سیستم های جبران سازی توان راکتیو 

در این بخش اصول کلی و الزامات عمومی برای طراحی سیستم های جبران سازی توان راکتیو توسط خازن های قدرت موازی معرفی شده است. 

۱-۲-۵-۱۱- هدف 

گردش توان راکتیو در شبکه تاسیسات الکتریکی عواقب عمده فنی و اقتصادی دارد که می بایست از ایجاد آن جلوگیری نمود. در ازای یک مقدار توان اکتیو مشخص توان راکتیو بیشتر به معنی توان ظاهری بزرگتر و در نتیجه جریان های بزرگ تر است. این مسئله می تواند منجر به ایجاد مشکلات زیر در شبکه تاسیسات الکتریکی شود. 

    • اضافه بار ترانسفورماتورها 

    • افزایش دمای کابل های تغذیه 

    • افزایش تلفات 

    • افزایش افت ولتاژ 

    • افزایش مصرف انرژی و هزینه ها 

    • کاهش توان اکتیو قابل توزیع 

بنابراین تولید انرژی راکتیو در محل مصرف می تواند منجر به کاهش گردش جریان های ناخواسته در شبکه تاسیسات الکتریکی شده و از بروز مشکلات فوق جلوگیری و یا از شدت آن بکاهد. این موضوع به عنوان اصلاح ضریب قدرت شناخته می شود. 

برای این منظور با نصب خازن ها و تامین انرژی راکتیو در محل مصرف می توان میزان دریافت انرژی راکتیو از شبکه توزیع را کاهش داد که منجر به افزایش ظرفیت شبکه و همچنین کاهش هزینه های مصرف انرژی الکتریکی می شود. 

افزایش ضریب قدرت باعث بهبود شرایط شبکه تاسیسات برقی و افزایش مقدار قدرت قابل تامین توسط ترانسفورماتور می شود. جدول (۱۱-۴) میزان افزایش توان قابل تحویل در خروجی ترانسفورماتور از ضریب قدرت ۰/۷ تا ۱ را نشان می دهد. 

۲-۲-۵-۱۱- انتخاب روش جبران سازی 

با در نظر گرفتن شرایط مختلف جهت انتخاب محل نصب بانک خازن، روش های مختلفی برای جبران سازی ضریب قدرت قابل استفاده است. 

    • جبران سازی مرکزی در این روش بانک خازن در ورودی تاسیسات الکتریکی مجموعه نصب شده و میزان انرژی راکتیو مورد نیاز تمام بارهای نصب شده را تامین می کند. این روش در تاسیسات با شرایط بهره برداری و مقدار بار ثابت انتخاب مناسبی است. 

    • جبران سازی گروهی در این روش هر بانک خازن در ورودی مجموعه ای از مصرف کننده ها که دارای شرایط بهره برداری مشابه هستند، نصب می شود. این روش مناسب تاسیسات بزرگی است که دارای ساختمان های مختلف و کارگاه های متعدد است. 

    • جبران سازی اختصاصی در این روش خازن یا مجموعه بانک خازن در محل بار (مخصوصاً موتورهای  الکتریکی بزرگ) نصب می شود. این روش مناسب تاسیساتی است که دارای بارهای مستقل با توان مصرفی بزرگ باشد. جبران سازی اختصاصی ایده آل ترین روش جبران سازی به شمار می رود زیرا انرژی راکتیو دقیقا 

در محل مورد نیاز و متناسب با بار مصرفی تامین می شود. 

۳-۲-۵-۱۱- انتخاب نوع جبران سازی 

جبران سازی ضریب قدرت بر اساس الزامات عملکرد و پیچیدگی تاسیسات الکتریکی و نوع مصرف کننده ها ممکن است. یکی از انواع زیر صورت پذیرد : 

    • جبران سازی ثابت در این چیدمان یک یا چند خازن برای تامین یک سطح مشخص از جبران سازی مورد استفاده قرار می گیرد و ممکن است به صورت دستی (توسط کلید قطع و وصل)، نیمه خودکار (توسط کنتاکتور) و یا به صورت نصب ثابت در محل ترمینال های بار و همراه بار کنترل شود. در این روش خازن ها در محل نصب بارهای القایی (مانند موتورها)، بر روی شینه تغذیه کننده چندین موتور الکتریکی کوچک که نصب خازن اختصاصی برای هر کدام از بارها هزینه بر است و یا در مواردی که ضریب قدرت تاسیسات تا حد قابل قبولی ثابت است مورد استفاده قرار می گیرد. در تاسیساتی که مقدار توان راکتیو مورد نیاز کمتر از ۱۵ درصد توان ترانسفورماتور تغذیه کننده پست اختصاصی مجموعه است می توان از جبران سازی ثابت استفاده نمود و در سایر موارد می بایست از جبران سازی خودکار استفاده شود. 

    • جبران سازی خودکار : در این نوع جبران سازی کنترل بانک خازن به صورت خودکار صورت می پذیرد و متناسب با شرایط بار و مقدار انرژی راکتیو مورد نیاز برای رسیدن به ضریب قدرت هدف، پله های خازنی به صورت خودکار وارد مدار شده و یا از مدار خارج می شود کنترل این سیستم عموماً توسط تجهیزات الکترونیکی مانند کنترل کننده ضریب قدرت (رگولاتور) انجام می شود که به صورت پیوسته شاخص های مختلف شبکه و توان مصرفی بارها را پایش نموده و متناسب با ضریب قدرت اندازه گیری شده، مقدار انرژی راکتیو مورد نیاز را محاسبه و فرمان قطع یا وصل هر پله را صادر می کند. 

    • جبران سازی پویا : این نوع جبران سازی در خصوص تاسیساتی که نوسانات بار شدید است و می بایست از نوسان ولتاژ جلوگیری شود کاربرد دارد. اساس کار این نوع جبران سازی تلفیق بانک خازن ثابت و جبران ساز الکترونیکی توان راکتیو است. خروجی این سیستم بطور پیوسته و متناسب با شرایط بار تغییر می کند. 

۴-۲-۵-۱۱- محاسبه توان راکتیو مورد نیاز  توان واحدهای خازنی فشار ضعیف، با توجه به میزان خازن مورد نیاز، و تعداد پله های خازنی برای کلیدزنی اتوماتیک تعیین شده و آن گاه، با توجه به اندازه واحدهای خازنی که به وسیله سازندگان تولید می شود، خازن مورد نیاز مناسب انتخاب می شود. 

فرمول کلی برای محاسبه مقدار توان راکتیو مورد نیاز به صورت زیر است :

(1-11)                Qc=P.(tanφ - tanφ') 

Qc : توان بانک خازن به کیلووار (kvar) 

P : توان اکتیو بار به کیلووات (KW) 

tanφ : تانژانت زاویه جابجایی فاز قبل از جبرانسازی 

tanφ' :  تانژانت زاویه جابجایی فاز پس از جبرانسازی 

تعیین مقادیر φ و یا tanφ از طریق قبض مصرفی با اندازه گیری مستقیم آن در شبکه تاسیسات برقی مد نظر امکان پذیر است. 

همچنین به منظور سهولت در محاسبه tanφ و تعیین مقدار توان بانک خازن، می توان از جدول (۱۱-۵) که در آن مقادیر متداول برای tanφ و مقدار cosφ (ضریب قدرت) معادل آن درج شده است استفاده نمود : 

مثال : برای اصلاح ضریب قدرت (cosφ) یک مجموعه با توان ۳۶۰ کیلووات از 0/82 به 0/95 مطابق با جدول (۱۱-۵)  داریم :

مقادیر میانگین ضریب قدرت برای تجهیزات و وسایل برقی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند در جدول (۱۱-۶) معرفی شده است. 

۵-۲-۵-۱۱- انتخاب تعداد و سایز پله های خازنی 

برای انتخاب تعداد و سایز هر پله بانک خازنی میبایست شرایط مختلفی از جمله توان راکتیو کل مورد نیاز، توان راکتیو مورد نیاز بارهای بزرگ و شرایط بهره برداری از تاسیسات الکتریکی مد نظر قرار بگیرد. با بهینه سازی تعداد و سایز پله های خازنی علاوه بر کاهش هزینه ها می توان از قطع و وصل بی مورد پله های بانک خازنی جلوگیری نمود. 

۳-۵-۱۱- تابلو برق بانک خازن 

در این بخش الزامات عمومی و مشخصات فنی تابلوهای برق برای اصلاح ضریب قدرت معرفی شده است. 

۱-۳-۵-۱۱- محفظه و بدنه تابلو 

محفظه با بدنه تابلوهای مورد استفاده برای نصب تجهیزات بانک خازن میبایست متناسب با تعداد و سایز تجهیزات و با در نظر گرفتن الزامات عمومی ذکر شده در بند ۶-۶ فصل ۶ این نشریه انتخاب شود. 

درجه حفاظتی (IP) محفظه تابلو می بایست به نحوی انتخاب شود که از ورود ذرات خارجی یا مایعات به داخل تابلو جلوگیری شود. به منظور تسهیل تبادل حرارت حاصل از تلفات انرژی تجهیزات داخل تابلو با محیط بیرون محفظه تابلو می بایست مجهز به دریچه تهویه با فیلتر مناسب باشد. 

۲-۳-۵-۱۱- ابعاد تابلو 

ابعاد تابلو برق بانک خازن می بایست به نحوی انتخاب شود که مواردی مثل فاصله عایقی تهویه و مسائل ایمنی در آن رعایت شده باشد. به طور کلی تعیین ابعاد تابلو به شرایط زیر بستگی دارد : 

    • ظرفیت کل بانک خازنی

    • نوع بانک خازنی (معمولی یا مجهز به فیلتر هارمونیک) 

    • تعداد پله های بانک خازنی 

    • نوع وسیله حفاظت ورودی (کلید فیوز، کلید کمپکت، کلید هوایی) 

    • نوع وسایل حفاظت خروجی (کلید فیوز، کلید مینیاتوری، کلید کمپکت) 

    • نوع و تعداد خازن ها 

    • جهت ورودی کابل (پایین یا بالای تابلو)

    • نوع نصب تابلو (داخل ساختمان یا بیرون ساختمان) 

    • سایز شینه ها و محل نصب آن 

۳-۳-۵-۱۱- تهویه تابلو 

تضمین عملکرد صحیح و ایمن تابلو برق بانک خازنی وابسته به عوامل مختلفی از جمله تهویه مناسب آن است. طراحی تابلو می بایست به نحوی صورت پذیرد که گردش هوای آزاد به طور دایم درون محفظه وجود داشته باشد زیرا انباشته شدن گرما در داخل تابلو منجر به آسیب رسیدن به تجهیزات شده و احتمال بروز خطرات ایمنی را افزایش می دهد لذا تعبیه دریچه های تهویه در قسمت پایین (جهت ورود هوای آزاد) و در قسمت بالا (جهت خروج هوای گرم) الزامی است. همچنین در خصوص بانک های خازنی با ظرفیت بالا استفاده از فن ممکن است الزامی باشد. برای این منظور با محاسبه میزان تلفات حرارتی تجهیزات نصب شده داخل تابلو برق مطابق با شرایط زیر می توان مقدار جریان هوای مورد نیاز را با تقریب مناسبی تخمین زد :

    • تلفات حرارتی پله بانک خازنی بدون راکتور حدوداً برابر ۲/۵ وات به ازای هر کیلووار است. 

    • تلفات حرارتی پله بانک خازنی مجهز به راکتور حدوداً برابر ۹ وات به ازای هر کیلووار است. 

    • مقدار جریان هوای مورد نیاز جهت تهویه مناسب تابلو معادل ۰/۳ مجموع تلفات حرارتی محاسبه شده و بر حسب متر مکعب در ساعت است. 

به عنوان مثال تلفات حرارتی یک بانک خازن معمولی با ظرفیت ۲۰۰ کیلووار برابر ۵۰۰ وات است. لذا تهویه به میزان ۱۵۰ متر مکعب در ساعت باید پیش بینی شود که می تواند با استفاده از یک فن با ظرفیت ۱۶۰ متر مکعب در ساعت تامین شود. 

به منظور طراحی سیستم تهویه مناسب در تابلو برق بانک خازنی شرایط زیر میبایست مد نظر قرار بگیرد :

    • جهت جریان هوا می بایست به سمت بالای تابلو باشد. 

    • توصیه می شود که فن های مکنده در بالای تابلو نصب شود. 

    • دریچه ورودی هوا تا حد امکان نزدیک به کف تابلو تعبیه شود. 

    • سطح دریچه خروجی هوا میبایست بزرگتر از دریچه ورودی باشد. 

    • دریچه های تعبیه شده میبایست متناسب با درجه حفاظتی (IP) تابلو طراحی شود. 

    • حداقل فاصله ۱۰ سانتی متر بین فن و سایر تجهیزات در نظر گرفته شود. 

    • دریچه ورودی هوا نباید توسط تجهیزات یا صفحات پوشش تابلو مسدود شده باشد. 

    • فاصله مناسب بین پوشش در پشت تابلو و دیوار در نظر گرفته شود. 

    • میزان کاهش فشار هوای ورودی و خروجی مد نظر قرار گرفته شود. 

    • مقدار جریان هوای واقعی در عمل بین 0/6 تا ۰/۷۵ عددی است که سازنده فن اعلام می کند. 
 

۴-۳-۵-۱۱- نشانه گذاری تابلو بانک خازنی 

حداقل اطلاعات زیر باید توسط سازنده در پلاک مشخصاتی که بر روی بانک خازنی نصب می شود، ارایه شود : 

    • نام یا علامت تجاری تولید کننده 

    • شماره شناسایی با تعیین نوع 

    • تاریخ ساخت به طور واضح یا به شکل کد 

    • توان راکتیو اسمی QN به کیلووار (kvar) 

    • ولتاژ اسمی UN به ولت (v) 

    • فرکانس اسمی FN بر حسب هرتز (Hz) 

    • ارجاع به شماره استاندارد مربوطه بند (۱۱-۳-۲) :

همچنین بهتر است اطلاعات زیر توسط سازنده در پلاک مشخصات با دستور العمل ارایه شود :

    • مقدار اسمی پله ها بر حسب kvar 

    • مقدار راکتورهای سری (در صورت وجود) 

    • کمینه و بیشینه دمای محیط بر حسب درجه سلسیوس (C) 

    • درجه حفاظت محفظه (IP) 

    • نوع محل نصب (داخل یا خارج ساختمان) 

    • جریان استقامت کوتاه مدت اسمی (Icw) 

    • جریان اتصال کوتاه مشروط اسمی (Icc) 

    • بیشینه جریان مجاز 

    • ولتاژ عایقی اسمی (Ui) 

    • ولتاژ استقامت ضربه اسمی (Uimp) 

۴-۵-۱۱- مشخصات فنی خازن 

۱-۴-۵-۱۱- الزامات عمومی 

خازنه ای مورد استفاده در بانک خازنی می بایست از نوع خشک و مجهز به قطع کننده افزایش فشار باشد. 

خازن های مورد استفاده باید برای کار عادی در شرایط مشخص شده مناسب بوده و حتی المقدور دارای حداقل تلفات باشد. 

اتصالات خازن باید با استفاده از مواد فساد ناپذیر در برابر شرایط مختلف کار به صورت غیر قابل نفوذ آب بندی شود. 

محفظه خازن و تمامی اجزای فلزی آن که در معرض هوا قرار می گیرد مانند پیچها، مهره ها، ترمینال ها و غیره باید در برابر زنگ زدگی و خوردگی و سایر عوامل فاسد کننده مقاوم باشد. 

محفظه فلزی خازن باید مجهز به وسیله مناسبی برای اتصال الکتریکی مطمئن به بدنه باشد تا بدان وسیله بتوان محفظه خازن را در پتانسیل ثابتی نگه داری کرد. 

۲-۴-۵-۱۱- طبقه بندی دمای کار 

رده بندی دمای محیط کار خازن بر حسب حروف C،B،A و D همراه با بالاترین مقدار متوسط در کل هر دوره زمانی در جدول (۱۱-۷) ارایه شده است. هر رده از جدول مزبور با یک عدد که بعد از یک حرف لاتین قرار می گیرد، مشخص می شود. عدد نشان دهنده کمترین دمای هوای محیطی است که خازن می تواند در آن کار کند. 

کم ترین دمای هوای محیط که خازن می تواند در آن کار کند، از پنج مقدار ترجیحی شامل ۵+ درجه سلسیوس، ۵- درجه سلسیوس، ۲۵- درجه سلسیوس، ۴۰- درجه سلسیوس و ۵۰- درجه سلسیوس ممکن است انتخاب شود. 

در مواردی که از خازن ها در داخل ساختمان استفاده می شود، معمولاً حد پایینی ۵- درجه سلسیوس به کار می رود. 

جدول (۱۱-۷) بر اساس شرایط کاری تنظیم شده است که در آن خازن بر دمای هوای محیط تاثیر ندارد. در مواردی که خازن بر دمای محیط تاثیر داشته باشد تهویه هوا و یا انتخاب ،خازن باید به گونه ای باشد که حدود جدول (۱۱-۷) رعایت شود. در چنین شرایطی دمای هوای خنک کننده نباید از حدود دمایی جدول مزبور بیش از ۵ درجه سلسیوس افزایش یابد. 

هر ترکیب از مقادیر کمینه و بیشینه ممکن است برای طبقه بندی دمایی استاندارد یک خازن انتخاب شود. مقادیر طبقه بندی های ترجیحی مانند مقادیر زیر خواهد بود :

۳-۴-۵-۱۱- دمای کار خازن 

دمای کار خازن تاثیر بسیاری در دوام و عمر آن دارد و عامل تعیین کننده، دمای گرم ترین نقطه درون خازن است که اندازه گیری مستقیم آن در عمل ممکن نیست. بنابراین دمای هوای خنک کننده باید ملاک دمای مطلوب خازن قرار گیرد، به این ترتیب که میانگین آن در طول یک ساعت نباید ۵ درجه سلسیوس بیش از دمای محیط باشد. 

خازن ها باید به گونه ای نصب شود که حرارت ناشی از تلفات خازن به وسیله تابش و تبادل حرارتی انتقال یافته و در نتیجه دمای خازن از حد مشخصی بالاتر نرود بنابراین نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد : 

    • تهویه اتاقی که خازن ها در آن نصب می شود و نیز ترتیب گردش هوا در اطراف هر واحد خازن باید مدنظر قرار گیرد. این امر به ویژه هنگامی که واحدهای خازن بر روی یکدیگر قرار می گیرد از اهمیت خاصی برخوردار است. 

    • در مواردی که دمای خازن ها بر اثر تابش خورشید یا هر منبع حرارتی دیگر افزایش می یابد برای کنترل دما باید با توجه به دمای هوای خنک کننده و همچنین شدت و مدتی که خازن ها در برابر تابش قرار می گیرد. یکی از روش های زیر مورد استفاده قرار گیرد : 

      - حفاظت خازن ها در برابر تابش خورشید یا منبع حرارتی 

      - انتخاب خازن هایی که برای دمای محیط بالاتر طراحی شده باشد. 

      - استفاده از خازن هایی با ولتاژ نامی بالاتر (در این حالت کاهش توان راکتیو خازن ها نیز باید منظور شود). 

به منظور کنترل دمای داخل تابلو بانک خازنی پیشنهاد میشود از دو ترموستات استفاده شود. ترموستات اول برای صدور فرمان وصل فن ها در صورت افزایش حرارت داخل تابلو بیش از ۳۵ درجه سلسیوس و ترموستات دوم برای صدور فرمان قطع بانک خازن در صورت افزایش حرارت داخل تابلو بیش از درجه حرارت قابل تحمل خازن ها (حداکثر ۵۵ درجه سلسیوس) .

۴-۴-۵-۱۱- شرایط کاری خاص 

علاوه بر موارد عنوان شده مهمترین شرایطی که سازنده باید از آن آگاه شود به قرار زیر است : 

    • رطوبت نسبی بالا : در مواردی که رطوبت نسبی بالا باشد ممکن است استفاده از عایق با طراحی خاص ضروری باشد. همچنین باید به امکان ایجاد مسیر موازی با فیوزهای خارجی از طریق رطوبتی که بر روی سطح آن قرار می گیرد توجه شود. 

    • رشد سریع کپک : رشد کیک بر روی فلزات مواد سرامیکی و برخی از انواع رنگ ها و لاک ها صورت نمی گیرد. برای سایر مواد، رشد کیک ممکن است در مکان های مرطوب به ویژه محل هایی که گرد و خاک وجود دارد صورت گیرد استفاده از فرآورده های ضد تولید قارچ می تواند رفتار این مواد را بهبود بخشد ولی چنین فرآورده هایی نمی تواند خاصیت سمی خود را بیش تر از دوره معینی حفظ کند. 

    • فضای خورنده : فضای خورنده در محیط های صنعتی و ساحلی ممکن است وجود داشته باشد. بایستی دقت شود که در هوای با دمای بالاتر، اثرات چنین فضای خورنده ای ممکن است شدیدتر باشد. هوای خورنده با دمای بالاتر ممکن است حتی در تاسیسات داخلی ساختمان نیز وجود داشته باشد. 

    • آلودگی : در مواردی که خازن ها در محلی با درجه آلودگی بالا نصب می شود تمهیدات خاصی باید پیش بینی شود. 

    • ارتفاع بالاتر از ۲۰۰۰ متر : خازن هایی که در ارتفاع بالاتر از ۲۰۰۰ متر از سطح دریا استفاده می شود تابع شرایط خاصی خواهد بود. انتخاب نوع خازن در این گونه موارد باید بر اساس توافق بین خریدار و سازنده صورت گیرد. 

۵-۴-۵-۱۱- شرایط محل نصب 

محل نصب خازن های طراحی شده برای فضاهای داخلی باید تمیز و خشک بوده و دارای تهویه مناسب باشد. خازن های مورد استفاده در فضاهای باز باید از نوع مناسب برای فضای آزاد باشد. 

در مناطق گرمسیری، علاوه بر دمای زیاد محیط شرایط نامناسب دیگری مانند رطوبت نسبی زیاد و متناوب، امکان رشد سریع کپک، ایجاد خوردگی در اثر عوامل جوی موجود در مناطق صنعتی و ساحلی و حمله حشرات موذی ممکن است وجود داشته باشد، در این گونه موارد خریدار باید هنگام سفارش خازن ها و لوازم جانبی آن شرایط نامبرده را به اطلاع سازندگان مربوط برساند. 

در محیط های مخاطره آمیز که به علت وجود گازها بخارها غبارها و مایعات قابل اشتعال الیاف و رشته های قابل اشتعال و مانند آن امکان به وجود آمدن آتش سوزی و انفجار در اثر حرفه قوس الکتریکی و دمای بیش از حد بسیار است. خازن ها و دیگر لوازم و تجهیزات الکتریکی باید برابر یکی از استانداردهای شناخته شده ملی یا بین المللی متبر از نوع تایید شده و متناسب با مکان مورد استفاده انتخاب و به کار گرفته شود. 

در صورتی که بانک خازن مجهز به راکتورهای سری به منظور کاهش جریان هجومی و یا اصلاح کیفیت توان و جلوگیری از افزایش ولتاژ و شدت هارمونیک ها باشد، لازم است تهویه مناسب برای افزایش تبادل حرارتی داخل تابلو با محیط بیرون در نظر گرفته شود. 

۶-۴-۵-۱۱- انتخاب ولتاژ اسمی 

ولتاژ اسمی خازن باید حداقل برابر ولتاژ کار شبکه ای که در آن نصب می شود و با احتساب اثر خود خازن انتخاب شود. در مواردی که اختلاف قابل توجهی بین ولتاژ کار و ولتاژ اسمی شبکه وجود داشته باشد، جزییات آن باید توسط خریدار به سازنده ارایه شود. 

ولتاژ مورد انتظار در ترمینال های خازن باید با توجه به موارد زیر محاسبه شود :

    • خازن های با اتصالات موازی ممکن است باعث افزایش ولتاژ از منبع تا نقطه ای که خازن در آن قرار دارد، بشود. این افزایش ممکن است به علت وجود هارمونیک ها بیشتر شود. بنابراین خازن ها در معرض کار در ولتاژی بیش از ولتاژ اندازه گیری شده قبل از اتصال آن قرار می گیرد. 

    • ولتاژ ترمینال های خازن ممکن است در شرایط بار کم به طور ویژه ای افزایش یابد. در این گونه موارد برخی یا تمامی خازن ها باید از مدار خارج شود تا از اضافه فشار بر خازن ها و افزایش ولتاژ شبکه جلوگیری شود. به طور کلی، تنها در حالت اضطراری می توان از خازن ها در بیشینه مقدار مجاز ولتاژ و بیشینه دمای محیط و فقط برای کوتاه مدت بهره برداری نمود. 

۷-۴-۵-۱۱- اضافه ولتاژ مجاز 

واحدهای خازنی باید برای کار در سطوح ولتاژ مطابق با جدول (۱۱-۸) مناسب باشد. 

۸-۴-۵-۱۱- اضافه جریان مجاز 

واحدهای خازنی باید برای عملکرد پیوسته در جریان موثر خط معادل با ۱/۳ برابر جریانی که تحت ولتاژ اسمی سینوسی و فرکانس اسمی، به غیر از حالت های گذرا به وجود می آید، مناسب باشد. با احتساب رواداری های ظرفیت خازنی معادل با ۱/۱ برابر ظرفیت اسمی (CN)، بیشینه جریان می تواند به ۱/۴۳ برابر جریان اسمی (IN) برسد. 

۹-۴-۵-۱۱- وسیله تخلیه خازن 

هر دستگاه خازن باید به یک وسیله تخلیه شارژ الکتریکی که مستقیماً به طور ثابت به آن وصل است مجهز باشد. این وسیله باید در مدت ۳ دقیقه ولتاژ را از اوج ولتاژ اصلی معادل با برابر ولتاژ اسمی (UN) به 75 ولت یا کمتر کاهش دهد و در مسیر مدار تخلیه خازن نباید کلید یا هر نوع وسیله قطع کننده قرار گیرد. 

مدارهای تخلیه بایستی دارای ظرفیت کافی برای عبور جریان تحلیه خازن از اوج اضافه ولتاژ برابر ۱/۳ برابر ولتاژ اسمی باشد. 

وسیله تخلیه نباید به عنوان جانشین برای اتصال کوتاه نمودن ترمینال های خارن به یکدیگر یا به زمین که هنگام سرویس و قبل از دست زدن به آن باید انجام شود، مورد استفاده قرار گیرد. زیرا ممکن است به علت قطع اتصالات داخلی بین واحدهای خازنی سری شده و یا قطع فیوز آن بار الکتریکی همچنان در واحدهای خازنی باقی مانده باشد. 

۱۰-۴-۵-۱۱- اتصالات محفظه  

به منظور ثابت نگاه داشتن پتانسیل محفظه فلزی خازن ها به گونه ای که محفظه بتواند در صورت بروز شکست جریان خطا را از خود عبور دهد، محفظه فلزی باید مجهز به اتصال زمین مناسب برای عبور جریان خطا باشد. 

۱۱-۴-۵-۱۱- پلاک مشخصات مقادیر اسمی  

هر واحد خازن باید دارای یک پلاک شناسایی از جنس فولاد گالوانیزه یا دیگر مواد ضد آب و فساد ناپذیر باشد. پلاک مزبور باید حاوی اطلاعات زیر به صورت حکاکی یا مشابه آن بوده و به گونه ای نصب شود که به آسانی قابل رویت باشد . 

    • نام سازنده خازن 

    • شماره شناسایی و سال ساخت (سال ساخت ممکن است بخشی از شماره شناسایی یا به صورت یک کد باشد) 

    • قدرت خروجی (QN) بر حسب کیلووار (kvar) 

    • ولتاژ اسمی (UN) بر حسب ولت (v) 

    • فرکانس اسمی (FN) بر حسب هرتز (Hz) 

    • طبقه بندی دما 

    • وسیله تخلیه، در صورتی که در داخل خازن باشد باید به صورت نوشتاری، یا با علامت زیر یا با مقدار مقاومت اسمی بر حسب کیلواهم (kΩ) یا مگااهم (MΩ) نشان داده شود.

نشان خود ترمیمی SH یا نشان زیر یا خود ترمیم کننده 

    • در خازن های سه فاز نوع اتصال فازها به یکدیگر باید به وسیله یکی از علایم زیر نشان داده شود : 

    - مثلث Δ یا D 

    - ستاره: Y 

    - ستاره با سیم خنثی : Y یا YN 

    - سه بخش بدون اتصال داخلی : I I I

    • فیوزهای داخلی (در صورت وجود) باید به صورت نوشتاری یا با علامت زیر نشان داده می شود. 

    • مشخص نمودن قطع کننده اضافه فشار یا حرارت (در صورت وجود) 

    • سطح عایقی Ui بر حسب کیلوولت (kv)، تنها در مورد واحدهایی که تمامی ترمینال های آن نسبت به محفظه عایق شده باشد. سطح عایقی باید به وسیله دو رقم که توسط یک خط مورب (/) از هم جدا شده اند. نشانه گذاری شود رقم اول مقدار موثر ولتاژ آزمون را بر حسب کیلوولت و رقم دوم عدد مقدار اوج ولتاژ آزمون ایمپالس را بر حسب کیلوولت نشان می دهد (مانند ۳/۱۵ کیلوولت) 

    • شماره استاندارد مرجع 

۱۲-۴-۵-۱۱- آزمون های جاری 

آزمونه ای جاری خازن های قدرت موازی از نوع خود ترمیم کننده مطابق با استاندارد معرفی شده در بند ۱۱-۳-۲ انجام می شود و شامل موارد زیر است :

    • اندازه گیری ظرفیت خازنی و محاسبه خروجی 

    • اندازه گیری تانژانت زاویه تلفات خازن 

    • آزمون ولتاژ بین ترمینال ها 

    • آزمون ولتاژ بین ترمینال ها و محفظه 

    • آزمون وسیله تخلیه کننده داخلی 

    • آزمون درزبندی 

آزمون های جاری باید روی هر یک از خازنها قبل از تحویل توسط سازنده انجام گیرد. در صورت درخواست خریدار سازنده موظف است که گواهی نتایج آزمون های جاری را ارایه کنند. 

۱۳-۴-۵-۱۱- آزمون های نوعی 

آزمون های نوعی خازن های قدرت موازی از نوع خود ترمیم کننده مطابق با استاندارد معرفی شده در بند ۱۱-۳-۲ انجام می شود و شامل موارد زیر است : 

    • آزمون های پایداری حرارتی 

    • اندازه گیری تانژانت زاویه تلفات خازن پس از پایداری دما 

    • آزمون ولتاژ بین ترمینال ها 

    • آزمون ولتاژ بین ترمینال ها و محفظه 

    • آزمون ولتاژ لحظه ای آذرخش بین ترمینال ها و محفظه 

    • آزمون تخلیه 

    • آزمون کهنگی 

    • آزمون خود ترمیمی 

    • آزمون تخریب

آزمون های نوعی باید به وسیله کارخانه سازنده قبل از تحویل خازن ها انجام گرفته و نتایج جزییات آن در صورت درخواست خریدار به صورت یک گواهی نامه به وی ارایه شود. این نوع آزمون ها باید بر روی یک خازن نمونه که از بین یک سری از خازن ها با مشخصات یکسان انتخاب شده باشد، انجام گیرد. 

۵-۵-۱۱- حفاظت بانک خازنی 

۱-۵-۵-۱۱- حفاظت اضافه ولتاژ 

در صورت بروز اضافه ولتاژ بیش از دامنه ولتاژ قابل تحمل خازن تنش الکتریکی دی الکتریک خازن و همچنین دامنه جریان خازن افزایش می یابد. بنابراین در تاسیساتی که احتمال بروز اضافه ولتاژ بیش از دامنه ولتاژ قابل تحمل خازن وجود دارد، تجهیزات بانک خازنی می بایست با تعبیه رله اضافه ولتاژ از مدار خارج شود. 

همچنین بهتر است از اضافه ولتاژهایی که به علت عملکرد بانک خازنی و به طور داخلی تولید می شود، اجتناب شود یا به حداقل برسد. در هر صورت اضافه ولتاژهای کلیدزنی نباید از حدود تعیین شده در استاندارد 1-60831 IEC یا 1-60931 IEC تجاوز کند. اگر اجزاء کلیدزنی به گونه ای انتخاب می شود که به طور خاص برای کاربردهای خازنی هستند نباید مشکلی به وجود آید. با این وجود تجهیزات با گذشت زمان خراب می شود و بهتر است اتصالات فرسوده در حین تعمیر و نگهداری منظم تعویض شوند.

۲-۵-۵-۱۱- حفاظت اضافه جریان 

خازن ها هرگز نباید با جریان بیش از حداکثر مقادیر مشخص شده در بند ۱۱-۵-۴-۸ کار کند لذا جریان نامی وسیله حفاظت اضافه بار و یا تنظیم رله حرارتی کلید نباید بزرگتر از ۱/۴۳ برابر جریان نامی خازن انتخاب شود. توصیه می شود خازن ها توسط کلیدهای خودکار در برابر اضافه جریان حفاظت شوند زیرا فیوزها حفاظت اضافه جریان مناسبی را فراهم نمی کنند. 

جریان های اضافه بار ممکن است در اثر اضافه ولتاژ در فرکانس نامی و یا وجود هارمونیک ها ایجاد شود. عمده ترین منابع ایجاد هارمونیک شامل یکسوسازها، تجهیزات الکترونیک قدرت و هسته اشباع شده ترانسفورماتورها است. در صورتی که ولتاژ شبکه هنگام کم باری توسط خازن ها افزایش یابد، اشباع هسته ترانسفورماتور باید مورد توجه قرار گیرد. در این حالت هارمونیک هایی با دامنه غیرعادي تولید می شود که ممکن است یکی از این هارمونیک ها بر اثر ایجاد رزونانس بین خازن و ترانس تشدید یابد.

۳-۵-۵-۱۱- حفاظت اتصال کوتاه 

وسیله حفاظت اتصال کوتاه در ورودی بانک خازن می بایست از نوع کلید اتوماتیک محدود کننده جریان با قدرت قطع متناسب با سطح اتصال کوتاه تابلو انتخاب شود. همچنین به منظور حفاظت اتصال کوتاه مدار هر پله بانک خازنی می توان از کلیدهای کمپکت مینیاتوری و یا کلید فیوز استفاده نمود. 

۴-۵-۵-۱۱- حفاظت اضافه دما 

در صورت افزایش دمای محیط داخل تابلو بیش از دمای قابل تحمل توسط خازن ها، کنترل کننده توان راکتیو خودکار (رگولاتور) می بایست فرمان قطع کنتاکتورها را صادر کند. اندازه گیری دما ممکن است توسط ترموستات داخلی رگولاتور و یا ترموستات مستقل انجام شود. 

۶-۵-۱۱- وسایل قطع و وصل 

برای قطع و وصل خازن ها می بایست از کنتاکتورهای خازنی با کلاس بهره برداری AC6b استفاده نمود. در صورت استفاده از کنتاکتورهای قدرت با کلاس بهره برداری AC3 برای قطع و وصل خازن ها با ظرفیت بزرگ، مدار تغذیه هر خازن می بایست مجهز به راکتورهای سری باشد. 

وسایل کلیدزنی خازن ها می بایست به نحوی انتخاب شود که قادر به قطع و وصل و عبور دایمی جریان های معرفی شده در بند ۱۱-۵-۴-۸ باشد. همچنین وسایل کلیدزنی باید بتواند تنش های حرارتی و الکترودینامیکی که ممکن است به وسیله جریان های اضافی گذرا با دامنه و فرکانس بالا در زمان اتصال روی دهد را تحمل کند. 

بعضی از راه کارهای مورد استفاده برای کاهش حالت گذرا در کلیدزنی، استفاده از راکتورهای سری، کنتاکتورهای خازنی با مقاومت پیش شارژ با کلیدهای نیمه هادی است. 

به منظور اطمینان از تخلیه شارژ خازن پس از قطع کنتاکتور فاصله زمانی حداقل ۱ دقیقه بین هر قطع و وصل می بایست در نظر گرفته شود. در صورت نیاز به قطع و وصل سریع پله های بانک خازنی می توان از وسایل کلیدزنی تریستوری استفاده نمود. 

۷-۵-۱۱- سطح مقطع هادی ها 

سایز هادی مدار تغذیه خازن باید به نحوی انتخاب شود که قادر به عبور حداکثر جریان مجاز مدار (حدودا ۱/۵ برابر جریان نامی) خازن به صورت دایمی باشد.

جدول (۱۱-۹) حداقل سطح مقطع هادی مسی جهت تغذیه خازن با ظرفیت های مختلف را نشان می دهد. 

۸-۵-۱۱- ترانسفورماتور جریان 

۱-۸-۵-۱۱- الزامات عمومی 

برای انتخاب برانسفورماتور جریان الزامات عمومی و مشخصات فنی ذکر شده در بند ۶-۱۱-۲ فصل ۶ این نشریه باید مد نظر قرار بگیرد.

۲-۸-۵-۱۱- شرایط نصب

با توجه به اهمیت محل نصب و نحوه اتصال ترانسفورماتور جریان موارد زیر می بایست مورد توجه قرار بگیرد :

    • ترانسفورماتور جریان باید در سمت بالادست تاسیسات یا باری که جبران سازی توان راکتیو برای آن پیش بینی شده نصب شود.

    • ترمینال های نمونه ولتاژ خط و همچنین ترانسفورماتور جریان مطابق با دستورالعمل سازنده رگولاتور متصل شود (معمولاً نمونه ولتاژ بین فاز ۲ و ۳ و ترانسفورماتور جریان روی فاز ۱ نصب می شود) 

    • در صورتی که تاسیسات الکتریکی از چند ترانسفورماتور تغذیه می شود می بایست از ترانسفورماتور جریان جمع کننده برای اندازه گیری میزان جریان مصرفی استفاده نمود. 

    • در صورتی که تاسیسات الکتریکی دارای سیستم برق اضطراری است، مدار کنترل بانک خازن و یا محل قرارگیری ترانس جریان باید به نحوی انتخاب شود که هنگام تغذیه تاسیسات الکتریکی از دیزل ژنراتور پله های بانک خازن وارد مدار نشود. 

    • محل صحیح نصب ترانسفورماتور جریان مطابق با شکل (۱۱-۸) رعایت شود. 

۹-۵-۱۱- کنترل کننده توان راکتیو خودکار (رگولاتور) 

کنترل کننده ضریب قدرت (رگولاتور) در واقع یک تجهیز الکترونیکی بر پایه میکروپروسسور است که با قرائت پیوسته ورودی ها از شبکه میزان توان راکتیو مورد نیاز را با قطع و وصل پله های خازن کنترل می کند. 

رگولاتور می بایست مجهز به تعداد خروجی لازم متناسب با تعداد پله های بانک خازنی و قادر به عملکرد در دمای ۵۰ درجه سلسیوس و بالاتر باشد. همچنین رگولاتور ممکن است مجهز به ترموستات داخلی جهت پایش دمای داخل  محفظه بانک خازن باشد. 

۱۰-۵-۱۱- تجهیزات اپراتوری و سیگنال دهی 

به منظور کنترل وضعیت قطع و وصل هر پله بانک خازنی می بایست مجهز به کلیدهای فرمان جهت انتخاب حالت های قطع وصل دستی و وصل خودکار (از طریق رگولاتور) باشد. همچنین برای آگاهی از وضعیت وصل بودن کنتاکتورهای بانک خازنی یک عدد چراغ سیگنال قرمز به ازای هر پله در نظر گرفته می شود. 

۱۱-۵-۱۱- شرایط نصب تجهیزات 

الزامات عمومی نصب تجهیزات بانک خازنی مطابق با بخش ۶-۱۲ فصل ۶ این نشریه است. 

به منظور تسهیل در گردش هوا داخل تابلو می بایست فاصله حداقل ۳ سانتی متر بین خازن ها با یکدیگر و بین خازن و بدنه تابلو در نظر گرفته شود. 

خازن می بایست به صورت عمودی بر روی پایه فلزی با استحکام مناسب نصب شود. در صورتی که سازنده خازن امکان نصب افقی آن را پیش بینی کرده باشد الزامات نصب مطابق با دستور العمل سازنده می بایست مد نظر قرار بگیرد. 

همبندی محفظه خازن با شینه حفاظتی تابلو باید مطابق با دستور العمل سازنده و از طریق ترمینال ارت خازن برقرار  شود. 

در صورت نیاز به اتصال موازی دو خازن هر خازن می بایست به صورت مجزا به ترمینال های خروجی کنتاکتور متصل  شود. 

شرایط نصب راکتور (درصورت وجود) بایست مطابق با دستورالعمل سازنده رعایت شود و از نصب راکتور نزدیک خازن اجتناب شود. برای این منظور توصیه می شود راکتور بالاتر از خازن و در ردیف مجزا نصب شود تا حرارت ایجاد شده توسط آن عملکرد خازن را تحت تاثیر قرار ندهد. 

راکتورها می بایست بر روی ریل فلزی با استحکام مناسب نصب شود و از نصب آن بر روی صفحات فلزی که تبادل حرارتی راکتور با محیط را محدود می کند اجتناب شود. 

۱۲-۵-۱۱- بازرسی و تست 

الزامات کلی و شرایط بازرسی و تست تابلوهای بانک خازن مطابق با بخش ۶-۱۴ فصل ۶ این نشریه است. 

۱۳-۵-۱۱- بسته بندی و بارگیری 

الزامات کلی و شرایط بسته بندی و بارگیری تابلوهای بانک خازن مطابق با بخش ۶-۱۵ فصل ۶ این نشریه است.