Ahmet ERSÖZ, M.Aii YALÇIN ta ):ıdır .v(t) = Y0 + LY77 .Ji. sin (21ı

SAC Fen Bilimleri Enstitüsü
7.Cilt, ı.Sayt (�1art 2003)
.. �eni
ııı·intfı�
e
bek
.Şe
A.G
nin
leıi
onik
nn
Ha
ı
ten
Güç Sis
Etkileıi ve Karşı O e
A.Ersö� M.� y--+
Dergisi
GCÇ SİSTEM HARMONiKLERİNİN A.G. ŞEBEKE ÜZERİNDEKİ
ETKİLERİ VE KARŞI ÖNLEMLER
Ahmet ERSÖZ, M.Aii YALÇIN
Özet
Hannonil<.
-
elektroniğinin
bulması
endüstride
sonucunda
yaygın
dikkat
yıllaı·da
son
etkileri;
olaral<.
güç
I. GİRİŞ
uygulama
frekansın tam katı olan ' ..
sinüs biçiıninde değ1şcn dalgadır. Genel ol arak bilindiğ
gibi.. sinüs şeklinde olınayan herhangi periyodik be
başlamıştır.
çekmeye
Harmoniklerio yerel etkileri olduğu gibi şebekenin
başl<a
noktalarında
da
oluşturduğu
sorunlar
sa)'ldu
fourier
serisine göre,
sonsuz
harmanikierin toplaınına eşittir. f Frekansımn türrı
göriilmektedir. Bu nedenle, lıarmonikler ve etkileri
yoğun
konusunda
çalışmalar
getirilmektedir.
sınırlamalar
teoril<
barmonikler
olarak
tüketicilere
harmoniiderin
zamanda
analiz
olan
baı�onil\. standaı1laı·ı
baza
ve
periyodik fonksiyonları� lıxffrekansının (h bir
harmoni�\�
harmonik sırasıdJr.
ele. alın
. mış,
etkileri
verilmiştir.
Ayn1
strurlandırılması
ve
.v(t)
=
Y0
+
LY77 .Ji. sin (21ı.h.j +rp h)
ile harmoniiderin etkilerini
real\.törleri, aktif ve pasif iıJtreler incelenmiştir.
Yaff
Anahtar
THD
-
Güç
sistem
harmonikleı·i,
barmonik kaynakları, harmonik analizi, harmonik
=
Cl :
h=\
!;;2'J I O -1
v 2
ı1
(Top laın
v 2
+ ı
2
y2
+
h
Harnıonik
+....
Bozulması)
faktörü
filtre) er.
sın'a
2
Receo tly,
•
.
bozulınasını ölçe.r:
standartlan, harmoni)<. filtı·e real"törleri, aktif ve pasif
Abstract -
h
()()
azaUmanın yollari araşt1rılmış oluı>; harmonil< filtre
Kelimeleı·
ta�):ıdır
sinüsoidal dalgalarının t oplaım olarak hesaplanabılır .
harmoniiderin şebeke
yöntemleri
barınonikierin
fonksiyon,
çalişmada,
Bu
incelenmiş,
üı·eten kaynaldar ve oluşan
etrafındaki
yapılmakta
temel
Hamıonik; frckansı..
( l. �
THD=
by the common use of power
electronic drives in industry, tbe effects of harmonies
have been growing interest. Harmonic effects appear
not only locally but also appeaı· in the other parts of
Harırıonikler ağ ırlık l ı olarak, kaynak geriliminden farld
the network. For this reason, many studies have been
akuu çeken doğrusal olmay�
yüklerden ka) naklaıur. Harn1onikJerin spektrumu )rükiin
niteliğine ba ğl ı d ı r.
Şebeke en1pedansları
boyUDc:
done to eliınioatc the effects of the barmonics, putting
bir
some rest.rictions to the consumers. In this study,
concepts
tbeoretical
of
the
harmonics,
harmonic
sources, effects of the harmonies and analysis metbods
of
harmonics
respectively.
At
the
on
the
network
same
time,
are
examined
botb
harmonic
ıneydana gelen harmonik li gerilimler, aynı kayr:ağa
diğer
barmonic
filter
reactors,
değeri
analysis,
harmonic
staııdards,
kesinti�t
kaynaklanır
işte
bu
nedenle
geril im
bozulmasının
[1,2,3]:
•
Elektrik ınakinalarındaki diş ve ol uklann meydan�
•
Çıkık
get ird i ği harnıorıikler,
barmonic tilter reactors, active and passive filters.
A.Ersöık Sakarya Elek-ırilc
gerilimlerden
Şebekedeki harn1onik kaynakl arı
Key Words - Power system harmonics, hat·monic
barmonic
çal ış m as ım
sınırtanmasında çok önernli bir rol oynamaktadır [ 1].
active-passİ\'e
filters are exaınined, too.
sources,
bozulınuş
da
baği
Farklı hannonik frekanslanndaki kaynak empedansınıı
being eliminated the effects of harınonics are deaith
and
kuJlarucıJarın
uğratabilccek,
restrictions, harnıonic standards and the ways of
with
dalga formundan
Dağltını A.Ş. Tesis Müdürlüğü, Sakarya.
kutuplu
senkron ınakinalarda hava aralı ğındalJ
relüktans değ i şlininin o l u şt u rduğu harmonikler,
e-mail: ahmttersoz87�a�hotuıail.coın
M.A. Yalçın, Sakarya Üniversites� Yalcinr(i�snkarva.cdu.tr
132
Güç Sisb�rn Haı·münikh�1inin A.GJ?ebeke Üzerindeki
�.-\.C F�n Bllim1eti Enstitüsü Dergisi
Cil1. 1 Sayı �1art 2003)
Etkileri ve Karşl Önlemler
-
A.Ersöz, M.A.Yalçın
S enkr on makinalarda ani yük değişü nlerinin meydana
ai n1ağnetik akı dalga şeklindeki bozulınalar
�etir dı b
•
,
diğer bir nedeni de rotorda ol uşan yüksek frekanslı
al(}ınlardır
·-
S e nkron
•
ınakinaların
hava
aralığı
döner
11.3 Kondansatörler Uzerindeki Etkile.-
alanın
••
hannoniki eri,
•
tr ansformatör ler in
çalı şa n
bölg esinde
Doyına
ı kna tıslanıa akımları,
ın
•
Doğr ultucular,
Motor
hız
eviriciler,
kontrol
Kapas i ti f dirençler, frekaıısla ters orantılı olarak azalırlar.
Bu yüzden temel haımonikteki değeri
kaynak
makinaları,
ftnnlan, g eril im regülatörleri, frekans çeviriciler vs.
•
[ 1, 4. 5].
düzenleri,
ark
tcsisatı,
Xch
==
Xc
(2.1)
--
h
değerini alır, yani akınun frekansı büyü dükçe kapasitif
•
Doğru akı 111 ile enerji nakli,
•
Statik Var koınpanzatör le ri ,
hannoııik
•
:h.esintisiz güç kaynakt an
k onıpanza syon nıaksadı
•
Di re kt frekans çeviri cisi ile beslenen momenti büyük
akıı nlar
,
sebebi
sonucu
olar ak
büyük
daha
büyük
kandansatörler
)iiklen irler .
aşırı
•
Ayrıca
kull aıulan kandansatörler
ile belirli şartlarda ak ı m ve ge rilim rezonansları
sonuçlar vereb ilir
Endüstriyel ısı tın a aınacı ile fınncılarca integral cyle
ile
[7].
11.4 Dcvl"e Kesiciler Ve Sigortalar Üzerine Etkiler
Olasılılda elektrikli taşıtların yaygıntaşınası ve bunlaru1
Akın1daki hannonik boz ulına
akü şa�j devr eleri n i n etkileri,
•
fre kansl arda
ve
ç ek erler
Bunun
n1eydana gelebilir ki, bu da şebeke kısnu için zar arlı
ko n tro 1 tekniğinin kullanı1ınasL
•
küçülmektedir.
direnç
hızı küçük n1otor l ar,
•
olan kapasitif
d irenç, hannonik ınertebcsi h olan bir akıında
d eıniryol u
özellikle
Xc
T elevizyon setleri
sıcak
nükrodalga fınnlar,
,
Levhaları,
yazıc ıl ar
bilgisayarlar,
devre kesicilerin akıını
kesme yeteneğini etkileınekted.ir. Bozulına, akımın sıfır
endillesiyon
,
,
geçişinde
fotokopi
,
ternel frekanstaki nonnal sinüs dalgasına göre
ıııakiııaları. dinuner anahtarları evsel elektı on ik c ihazl ar
n Liorcsan
l ambaları gibi güç çeviricileti veya
daha yüksek bir değ i şiın luzına (d aha yüksek bir dildt
anahtariarnalı güç kaynaklı evsel yükler.
zorlaştırmaktadır.
,
,
·
oranına) yol açabihnekte.. bu d a sonuç olarak k esıney i
aksaklık,
kullamldığından,
y en id en
a rk ın
k apann1asına
aınanda
harnıoıtik
de
üreticisi
İkincisi
ise
görülecektir . Bu
kısaltınaktadır.
Harmonikler,
akınu zaruansız kesınelerine yoJ açm ak tadır
transfonnatötiin
endüktansının
�alınıına
olabilir.
neden
tilreşiınlcrinden
ve
ka p asitisi
belirlediği
Ayrıca
demir
transforn1atör
Hannonik akımlar iletkenlerde
ile
ısınınanın
frekansta
artınasına neden
k a y ı p ların
dolayısıyla da
Harmonik akıınlar
olur.
iletkenlerde iki tenıel etki son u cund a ek ısıruna ıneydana
çekirdeğ in
sıcaklığının
getirirler.
Birincisinde,
literatürde
Skin
Proxımi ty
Effect olarak
adlandırılan
Effect
ve
aln ının
iletken içinde yeniden dağılıınına n eden ol ur . Akın ı
iletkcnin dışına doğ ru yoğunlaştı ğınd a il elkenin direncı
b üyür. Skin Effect budur ve frekansla birlikte artar.
değişinılerinden kaynaklanan mekanik zor1anmalar da söl
konusudur
[5].
11.5 İletkenler Üzerindel{i Etkiler
da donanımın ömrünü
sist em
tutuş m as ı na ve kesicinin yeniden
yol aç mak tadır . Li: oratürde b u olaya
sig ortalann çalışına karekteristiklerinin deği şınesi ne ve
lustcrisız 'e gi rda p aknnlarım artuarale kayıplan büyü tür
ve ! alıtınıı zorlar . Bu kayıp artı şları transformatörde ek
ısı nına olara k
anonnallikler
,
ge riliınl eri
harrnonik
çalışınasındaki
bunun
tlarmonik akın1lar ilave ısının al ar a neden oldu Ja rı ndan .
bınnci�i� hannonik akımları� bakır kayıpları ve kaçak ak ı
aıtırır.
çalışmaınasından
doğıu
Rei gnition olayı denilınektedir.
olan
transforınatörler harmoniklerden iki şekilde etkilenir:
k ay ı pl arıı u
varl ı ğında
ark hücrelerine.. süren mağnetik alaru yaratmak için
11.1 Transformatörler U zerindeki Etkiler
z
bobininin
kaynak1 anınaktadır . Bobin, arkın söndürüldüğü yer olan
••
ı\� nı
çalışınasındaki
e n dü k siyon
elcktromanyetik
harınoniklcrin
HARMONİKLERİN YOLAÇTIGI
PROBLEMLER
ll.
k esic i l e rin in
Devre
[4.5�6].
etkiler,
,
0.2 Asenkron motorlar üzerine etkiJer
Hannoııi k
gerilinı
Proxin1ity Effect ıse iletkenin içindeki akun dağılıınının,
koınşu
bozulması, u·ansfoımatörlerde olduğu
nuklı
ve
akan
akımın
yarattığı
ınağnetik
alanlar tarafından etkilenmesi olayıdır. İkinci mekanizına
gıbi nı otorl arda da g irdap akım kayıplarının )iiksel ınesine
) ol açar
iletkenlerde
jse,
bu alanların her biri ınoto ru ileri veya geri
tek
fazlı
yükle ii
besleye n
üç
fazlı dört
-
telli
sistemlerin nötr iletkenlerinde ano rmal ölçülerde büyük
hızda döruneye zorlar. K ayıpların yükselnıesinin
sebep olmaktadır. Bazı no n li neer elernanlar
•
akı ın lar a
büyük değerde 3 ve 3 'ün katları harıno nik bil eşenleri
133
Güç Sistem
SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
?.Cil4 ı. sayı (Maıt 2003)
H arnıonikierinin A.G.Şebeke Uı.erinde
Etkileri ve Karşı Önlemler
••
·
A.Ersöz, 1\tl.A. ı·aJçm
B azı hallerde, Şekil 2 'de görüldüğü gibi, beslem�
sistemine geri dönebilecek akıın oranını azaltmak iızere
daha çok sayıda seri eınpedansların kullaruldığı komplike
filtrelere ihtiyaç duy11labilir [ 1].
içerir. Temel frekanstaki dengeli üç fazlı akımlar nötr
iletkende akım yaratınazlar) ancak üç fazlı sistenllerde
üçüncü mertebeden (3 .,9. ., 15., .. ) harmonikler nötr
iletkeninde
birbirini
zayıflatnıaz,
tam
tersine
güçlendirn1ektedir. Hannonik ınertebesi (h) için fazlar
.
arasında h. 120 ° 'lik faz farkı olduğundan
3
ve 3 'ün katı
harmoniklerin he rbiri 360° lik faz farkına yani birbirine
eldenınesine neden olurlar. Bu nedenle, nötr akımı faz
akıınının ı) 7 katına kadar çıkabilınektedir. Nötr
iletkenleri faz iletkenleri ile aynı boy utlarda olduğundan
bu durumda nötr iletkeni aşırı yüklenebilir. Bu soruna� en
çok üç fazlı dağıtını sisteminin tek fazh büyük yükleri
beslediği ticari binalarda rastlanmaktadır. Söz konusu
soruna karşı alınan en yaygın önlem nötr iletkenini, faz
iletkenlerinin ilG katı büyüklüğünde boyutlandırılnıasldır
[5,6,8,9].
'
Kaynak Empedansı
I3
h
Ş önt
F iltı·e
(band geçiren)
Doğrusal
ll.6 Gerilim Düşiimünün Artınası Ve Fliker Olayı
Yük
Hannonik akınıların frekansları, nornıal şebeke frekansı
50Hz'in b katıanna eşit olduğundan. bu akınılar
Empedansı
karşısında generatör, lransfonnatör ve lıat reaktansları
üzerinde ıneydana gelen gerili nı düşüroleri de h ile
orantılı olarak artmaktacl.ır. Bu gerilinı düşürnlerinin
frekansları h ile orantılı olduğundan bunlaTın normal
gerilitn ile birleşmesi sonucunda gerilim şekli
bozulmaktadır [ 10].
Şekil 1 - Pasif Harıuonik Şönt Filtre
Seri Filtre
(band geçinneyen)
-
II. 7 İzolasyon Delinmesi
Sinüs şeklindeki gerilim eğrisine eklenen gerilim
hannoniklerinin meydana getirdiği iğne ucu şeklindeki
sivri) çok kısa süreli geriliın yükselmeleri� örneğin
geıilim rezonansı gibi hallerde makina ve transforınatör
sargılannın izolasyoııu ve kondansatörlerin dielektrik
maddesi için biiyük tehlike oluştnnnakta ve bazen
İzolasyon un delimnesine yol açabilmektedir. Buna
karşılık mesnet askı ve geçiş izolatörleri için bu gibi aşırı
geriliınıer hemen hen1en hiçbir tehlike yaratmazi ar ( 5� 7].
lll
t
Kaynak
V
'·
"
Şönt Filtre
-
I�
13
!h
Eınpedansı
+
+
�
"
(banu geçiren)
'
t
%
\...
Doğrusal
HARMONİKLERİ AZALTlCI ÖNLEl\ILER
Yük
Empedru1sı
Harınonik azaltına yönteınleri genel olarak � pasif
fılt reler 12 fazlı doğrultucu kullanına , aktif filtreler ,
izolasyon transforınatörleri? kirletici yüklerin denetirn
altına alınmasıdır. Her yaklaşımı�
avantaj ve
dezavantajları olup ideal tek bir çözüm söz konusu
değildir.
-
Şekil 2- Pasif seri ve şönt filtreler
.
111.2 12 Fazlı Doğrultucu kullanma
Ayarlı 6 elemanlı redresörler harınonik üretmektedir.
Bunlar iki sekonder sargılı (yıldız ve üçgen) bir trafodarı
beslenen 12 elemanlı redresörler oldukları takti rde
harmonikler birbirlerini ifna ettiğinden haıınonik oram
azalınaktadır. Bir çok trafolu tesiste 6 elemanlı
redresörler kuUanılmakta, ancak bir kısmım Yy ve ·�fd
bağlantı
trafadan
besleyerek
harmonik
oram
azal tılınaktadır l 1 1] .
ID.l Pasif Filtreler
Pasif filtreler, harmonik akımlar için düşük en1pedanslı
devreler olarak kullamlırlar, hannonik aklınlar besleme
�is�erninde değil filtre içinde dalaşmaktadır (Şekil 1).
�tıyaçlar doğrultusunda tek bir harmonik için veya geniş
bır harmonik band aralığı için filtre tasanmı yapılabilir.
134
S.-\C Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7. Ci h. 1 S.ıyı (Mart 2003)
Gü�- Sistrm Haı-nıonikleıinin A.GJ$ebek� Üzerindeki
Etkileri ve Karş1 Onlemler
••
A.Ersöz, 1\!l.A.Y alçm
III.J İzolasyon TransformatörJeri
IV.
Cclü-N akımları transformatörlerin üçgen sargılarında
dolarurlar ve transforn1atör iınalat.çıları veya tasanıncı lan
,
açısı ndan (ki fazladan bir yük olarak her zcunan göz
önünde tut ulınala n gcrekiı") olan bu özellik, üçlü-N
HARl\1 0NİK STANDARTLARI
ve
Şebekenin
diğer
sisteındeki
yükterin
oluınsuz
etkilerinden mümkün olduğu kadar az zarar görmesini
sağlamak ve tüketiciye daha kaliteli enerji verebilmek
için harınoniklerin belirli bir seviyenin altında tutulması
harn1oniklerin beslenıe devresine yayılmasııu öıılediği
ıçın
tasarııncıları
sistem
bir
açısından
avantaj
ni teliğindedir.
Üçlü-�
edilıııesi
hannoniklerinin
için
zik-zak
beslcıne
sargıh
devresinden
bir
izole
traıısforınatör
de
gerekınektedir. Bu aınaçla gclişnıiş ülkelee nonlineer
yiliderin
meydana
yaptırım
olarak
Ill.4 Aktif Filtreler
Aktif fıltreler pasif filtrelerin yapısından tamaınen farklı
U lke
• •
fiJtre
bir
şönt
cihazıdır.
sisteme
beslenen
geri
akımın
iırctilnıesini sağlar. Hannonik akın1 aktif
_
..
__
Geriliın(k V)
Dağıtım
Iletim,
aynısının
şartlandırıcı
tarafından iiretildiği için besleme de\Tesinden sadece
oraıunda
frekanslardaki
azaltılınakta
ve
Almanya
hannonik
1.5
8
132
1 .5
5
1 .5
12
7
12-44
6
155
4
0.4 1 5
5
6.6-11
4
Doğrusal
3 3 -66
3
Empearu
132
1.5
Tün1 geriliınler
1.6
Tüm gerilimler
1.6
115 <
!>
33-66
J vük
Kanada
•
Ingiltere
Aktif
Yük
'-----it-ı
Türkiye
Şekil 3- Aktif Harınonik Filtresi
Fransa
-
111.5 Kirletici Yülderi Denetim Altın a Alma
rJk aşanıada. duyarlı cilıazlar mümkün olduğunca ğüç
kaynağına yakın bağlanınalıdır. Daha sonra, kirletici
yükler 1 anunlanmalı ve duyarlı
ayrı
ı ı o<
2.4-66
Eınpedansı
bunlar
3
10
Özel
[ l 12, 1 3] .
J tema/
Orncğin
22-33-66
15. harınoniğe kadar
Genel
şaı11and cı
5
A.B.D
kaynak eınpedansı azaldığı için gerilim
boz.ul nıası da azalnuş olınaktadır
33 <
Tünı Geriliınler
tenıel akıın geçınektedir. Uygulamada, harmonik akın1
<Yo90
THDv (o/o)
Avustralya
bır akını generatöıünü kontrol ederek bir sonraki
şiddeti
harmonik
ülkelerin kabul ettiği haımonik sınırlan
akıın
Bir
transfonnatörtL yük akımındaki harınonik ıniktarını ölçer
de\' ı rde
ve
l 14 J.
TABLO 1. Bazı
olup bir güç elektroniği sistenıidir. Şekil 3 'de gösterildiği
\'e
sınırlandırmışlardır
bii
Bazı ülkelerin kabul ettiği harnıonik sınırlan Tablo 1 'de
veribuiştir
akti f
harınonik bileşenleri
standartıarım oluşturrnuşlardır.
kullanılabillr [ l].
gıbL
getirdiği
yüklerden
kaynaklardan veya
aynimalı dır.
bunun için
<1yrılınış trafoJardan çalıştırılabilir. Bu çözüınler tesisatın
yapıs1 üzerinde çalışmayı gerektirmektedir ve genellikle
;or ,,� ın asrafııdır [ll].
135
--
-
1
••
Güç Sistenı H arnıonikierinin A.G.Şebeke Uzerindw
Etkileıi ve Karşı Önl,�
SAÜ Fen BilimJeri Enstitüsü Dergisi
7.Cil� I. Sayı (lvfart 2003)
A.Ersöz, 1\1.�Yalçın
Tablo 2.Bağlantr noktasındald toplam yok akınu temel bileşeninin yüzdesi olarak maksimun1 haınıonik
akım limitleri
1 � [Jn <34.5kV
-----.-------r------r------ ----r-·- --,---- -----{
.
ı-------.TTD(�,)
lı�J5
23>h<35
17 ;?.h<23
h<ll
lt>h<17
IK/IL
<20
4.0
0.6
1.5
2.0
0.3
5.0
1.0
0.5
8.0
2.5
7.0
3.5
�-----4-------+---------�------�---+-- �------�
1.5
0.7
12.0
4.0
4.5
50-100
10.0
�-------------+--------�--------r--- ----+-----�
20..50
2.0
1.0
15.0
5.0
5.5
100-1000
12.0
+ -- ----�- ----�----�
-------�---�----�------�--2.5
1.4
20.0
>1000
6.0
15.0
7.0
34.5<[!n < 154 kY
<20
2.0
1.0
0.8
0.3
0.15
2.5
20-50
3.5
L.8
1.25
0.5
0.2 5
4.0
2.3
2.0
0.75
0.35
6.0
1.0
0.5
7.5
0.7
10.0
�----�---50-100
5.0
----+-------i
�--------�--------�--
--
100-1000
6.0
2.8
2.5
>1000
7.5
3.5
3.0
1 .25
[Jn >154kV
<2o
ı .o
o. 5
20-50
1.8
0.9
!
o. 4
o .15
o. o 75
1.2 5
0.6
0.25
0.12
2.0
�-----4------�--------�--------� -------4--- --+-------�
50-100
2.5
3. o
o. 4
o. ı 7
ı .o
ı .2
�---4 ---�--------�
100-1000
3.0
1.4
1.25
0.5
>1000
3.8
1.8
1.5
0.6
--
0.25
3.75
0.35
5.0
a i tek lıarınoniklcrin 0.25'i ile sınırlıdır.
ÇİFT HARMONİKLERkendinden sonrk
Tablo 3.
Kabul edilebilir gerilim lırumonik sınırlan
Harmonik Sırası
Grup
AG
No
s
l/11 <lkV
OG
1 � lf n
< 34.5 kV 34.5< ( l n < 154k V
>154kV
2
ı
1.5
0.8
ı
1.5
0.8
0.75
0.5
ıı
4
4
2.5
Uçün katı
3
13
n tek
2.1
2
17
1.2
--
--
19
O. 95
0.8
0.75
0.5
23
0.64
0.5
0.5
0.3
25
0.54
0.5
0.5
0.3
>25
<(0.2+ 12.5)/n
<0.2(1+25/n)
<0. J (1+25/n)
<(0.1+2.5/n)
1.5
0.8
0.75
0.5
3
4
9
0.8
0.8
15
<0.3
<0.3
21
<0.2
<0.2
>21
<0.2
�0.2
2
1.5
1.25
4
0.76
0.75
6
0.51
0.35
8
lO
0.39
so.ı
0.325
<0.2
12
<0.2
<0.2
>12
<0.2
..
Uçün katı
k
i ler
n
ı
5
ikler
(}
2
5
7
ÇYG
YG
Çift Hann oniki er
Toplam Distorsiyon
7
-
1.5
<
-
136
o. ı
<0.2
O. l
<0.2
<o.ı
0.7
0.7
0.3
0.2
<0.2
0.1
<0.2
0.1
<0.2
0.1
�0.2
0.1
ı. o
-
0.2
5
<0.3
3
ı
ı. s
i
lC F(·n Bilimleri Enstitüsü Dergisi
-; L'ilt. I .Sayı ı)1ru1 2003)
Gliç
,_
Sistt.·nı Hannoniklt>rinin A.G.Şebeke Üzeıindeki
Etkileri ve Karşı ÖnJemle1·
A.Eı·söz, ,1.A.Yalçın
ka� uak gerihnıinin sinüs forınunda meydana gelen
Rezonansın yol açtiğı zararlı etkilerden kurtulınak için
sapınaJarla
kompanzasyon tesisinin öz frekansı, rezonansa neden
belirginleşen lıarmoniklerin kabul edilebilir
sınırları Tablo 2 \re Tablo 3 'de verilnilştir [15].
olabilecek şebeke frekansının altında olmalıdır.
Hannanikierin şebekeye verecekl eri zararların seviyesini
Hunnonik akun sınırlarını veren Tablo 2 'de :
(1
.
A
)
Bağlantı
aknıuıu�
( 1:
noktasındaki
ınaksiınuın
kısa
devre
) Bağlantı noktasındaki ınaksiınuın yük akınuıun
THD k atsayısıyla tespit edebiliriz.
kullanılan
(TTD)
ise
toplaın
g öst e nnektedir.
talep
distorsiyonunnn
değerini
Gt?riliın harınonik sınırlannı veren Ta blo 3 'de�
Bağlantı n o ktası gerilin1 seviyelerine göre, harmonik
gerili nıinin
harırıonikler
�ıyılması
( �v )�
temel bileşen gerilimine
( VL )
edilen
ortalama
anahtar1anması)
üretilmektedir.
ürettiği
evirme
uygulaınalannda kullanılan
Güç
harn1onikleri
gerilim
ve
elektroniği
azaltmak
frekans
jçin
kontrolü gibi
değerlere çıkarmalıyız.
Yüksek
mertebeli
frekansı da yüksek
hannanikierin
olduğundan eneıji ilctim hatları ile telefon hatlarının
yakın olduğu yerlerde telefonlarda parazit baş gösterir.
değerler
Bu
dolayı
sebepten
telefon
hatlarım
eneı:ji
iletim
hatlarından uzak yerlerden geçirmek gerekir.
atıJarak geıi kalan% 95'i dcğerlendinneye alınır.
E lde edilen büyüklükler Tablo 2 ve Tablo 3 'de verilen
Ye
dalganın
uygulamalarda devrenin darbe sayısını 12, 36 gibi büyük
oranı
karşılaştınitrken ölçülen büyüklüklerin en büyük %5
gcrılün
tarafındaı1
doğıultnıa
Harnıonikler için tanınan liınitlerle, üç saniye süreli
elde
ka-vnaklanan
.,
elemanlarından
sinüzoidal
sistcınlerinin
Bu değcrlendirnıeler rezonans koşulu dışında g�çerlidir.
sonucunda
�
THD se 'iyesinin
ve benzeri gibi olaylar sonucu oluşnıaktadır.
tristörler
(� üt:de} olarcık düzenlenmiştir.
olçüınlcr
devre
üzeilikle güç elcktroniği
...
yüklcrin
sebekede
da
bilimnesi ile gerçekleşir.
Elektronik
teıncl bileşenini ,
değeri
lineer olınayan
Bu
Aynca harmonikler transforınatörlerde bakır ve deınir
akın1 harnıonik değerlerini aşn1amalıdır.
kay1pları ile kaçak akılann artmasına. döner ınakinalarda
kay ı na ve ınomenti etkileyerek gürültülü ve vuruntulu
V.
çahşınalarına ... verin1lerinin düşmesine.. sinüs dalgasının
SONUÇLAR ve ÖNERİLER
sıfırdan geçişine göre tetikleme yapan sinyallerin yanlış
sinyalJer
Ş�bck.c geriliminin sinüs şeklinde olınaması, y ani bunun
haı1nonikler
yiıkseh
ihtiva
etmesi,
şebekeye
sigortaların sık
bağlı
bir
şebekeye
iırctıney·cn
nı o der n
paralel
bağlı,
generatörler�
yüksek
Kıs�ca
harınonildcrin bulunduğu bir şebekede toprak kısa devre
ettikleri
tesis
tüm
kalitesinin
Bunların dışında şebekedeki yüksek hannoniklerin en
tesir
�
sisteın
elemanlarını
etk(�diğjnden
harınonikler şebekede istenıneyeıı büyüklüklerdir. Enerji
akınılcın da daha büyük efektif değerlere yükselirler.
şekilde
ol�akt adır. Korun a
olınaktadır.
ınoıorlarda ilave ısı kayıpları ıneydana gelir. Yüksek
�Hldctlı
sık atmasına sebep
dolayı
tüı n ciha.zJarın nomıal öınürlerinin kısalmasına neden
yüksek
harınoıüklerindeıı etkilendiği gibi enerji nakil hatlarında
,.c
olaylarından
açJhnalara sebebiyet verınesine, şebekede çalışmakta olan
hannoııik
şebekenin
rezonans
rölelerinin yanlış siııyallcr sonucunda ya erken ya da geç
tııkcliciJcr üzerine zararlı bir şekilde tesir yapar. Bu arada
bö\ le
vermesine,
an.tı.rılabilıncsi
için)
şebekede
bulunan
harınoniklerin bir şekilde yok edilınesi gereklidir. Bunu
elernenı
için
kcındansatörlerdir: kondansatörler böyle bir şebekeden
yüksek harmonikli akım çekerler ve aşın yüklenebilirler.
şebekelere filtreler yerleştirilir. Band geçiren ile
yüksek geçiren filtreler büyük sıklıkla kullanılmak tadır.
Kondansatörlcr inşa edildikleri ısınma sınıfına uygun
Bu fıltreler belirtjlen harınonik frekansında rezonans
nonıinal
olarak pasif fıltreler kullanılmaktadır. Arıcak son yıllarda
oluşturarak hannonikti dalgaYJ toprağa akıtırlar. Yaygın
onaın s ıcaklı ğ ı nda sinüs şeklindeki noıninal gerilinıdc ve
frekansta�
uominal akımların1n
'ıiırckli �rüklenebilirler. Bu yükte gerilim
ı ,3 katı ile
ınaliyctlerinin
1, ı Un 'den
kondansatör akıııurun da bu değerin üstiine çıkınasına
edilınez.
Kondansatörün
kapasitif
ile birlikte
aktif filtreler de
kullanılınaya başlanrnıştır.
bu\ nk olnıaınalıdtr. Yüksek harmoniklerin tesiri ile artan
ınüseadc
azalması
Pasif fıltre
direnci
kuBanunının
kolay
maliyetlerinin
düşük
ohnası bir avant<1jdır . Fakat bu 1ip fıltrelerde kaynak
frekans arttıkça azaldığından, yüksek frekanslı gcrilin1
eınpedansının fıltreniıı karekterisüğini etkilemesi. seri ve
lıarınoniklerine karşı kondansatörün direnci daha küçük
paralel rezonans oluşına olasıl ığnu n olınası dezavantajdır.
bu sebeple çektiği akım daha büyüktür. O nun için
korıda nsatörler, şebeke geriliminin küçük distorsi) oruında
cl:ıhi büyük aknn çekerler. Aynca kompanzasyon ınaksadı
ıle kullanılan kandansatörler sebebi ile belirli şartlarda
akını ve gerlliın rezonanslan ıncydana gelebilir ki, bu da
ılgili �ebeke k ı snu için zararlı sonuçlar verebilir.
\·c
Bu gibi dezavantajlar) aktif filtre kullanılarak ortadan
kaldınlabilir. Fakat yüksek akımlı ve luzlı cevap süreli
inverterlerin
yapımı
zor,
ınaliyetlerinin
ve
işletnıe
masraflarının ol dukça yüksek oln1asından dolayı. sadece
aktif fıltre yerine aktif ve pasif fıltreden oluşan karına
137
ergis i
SAÜ Fen Bil imleri Enstitüsü D
?.Cilt, I . Sayı (Mart 2003)
Elkileri
�
hannon ikl i
[1 1 ]
�
bir kısn ıı pas f filtre
b
gerillıni n dalg� şeklinin . �
tarafından, gerıye kalan kuçük dalgalıkl ar aktıf fılt re
tara.,.fı.ndan el i m ine edil ir .
ERGUN , D . ..
GUVENMAN,J\.
Öl çü hn esi YorunılanJnası
kirlenıneler giderek artınakta
enerj i
de
düşmektedir. Gerek harmonik üreten tüketicilcrin ve
gerekse
harmo nii d erde n
tüketicileıi.n korunması ve
haksız
yere
et kil en en
kal i teli eneıji sağlanınası için,
bu konuda yabancı ülkelerde ol uşturu lan standartlara
benzer yaptırunların ülkemizde de yap ı ı nıası
ve sürekli
kontrollerin gerçekleştirilnıesi gerekınektedir. Aksi halde�
enerji tüketimiıniz sanayileşmiş ülkeler boyutuna
arttığı
ve
vahim
standartıann
korunınadı ğı düşünülüTse
problemler ile karşılaştlacağı kaçınılınazclır.
KAYNAKLAR
[1] SCHNEİDER ELECTRIC, Güç KalitesL
Klavuz No. l 99.
[2]
KOCATEPE,C.
KAP�AŞ.A.
,
�
Teknik
Nonlineer
Elemanlar ve Hannon ikli D evreler, Kaynak Elektrik
Dergisi, Sayı: 1 56,
ADAK,S.
[3)
" Harrnonikler" ,
s. l 09-1 1 6
.. İstanbul, 2002.
Elektrik
,
Tesislerindeki
Kirlilik
Kaynak Elektrik Dergisi , Say ı : 162.
s.116 - 1 2 1 , İ sta nbu l 2002.
,
ARİFOGLU,U.
[4]
,
Güç
Sistemlerinin
Bilgisayar
Destekli Analizi, s.305-342, İstanbul, 2002.
KOCATEPE,C.
UZUNOG LU,M. , Elektrik Eneıji
Sistemlerindeki
Harmoniklerin
Meydana
Get irdi ğ i
s. 1 26Etkil�r Kaynak El ektrik DergisL Sayı: 1 48,
[5]
,
,
13 2, I stanbul , 200 1 .
SARKDVSA N ELEKTROLİTİK B AKIR SAN . Ve
TIC . A.Ş. Güç Kalitesi Uygulanıa Klavuzu.
[7]
BAYRAM, M.
Kuvvetli Akıın Tesisler inde
Reaktif Güç Kornpanzasyoııu s . l29-205 .. İ zm ir , 1 997
!81 B�YRAK,M. ,Elektrik Guç S istenlleri nde E nerji
Kalıtes ı , TMMOB Elektrik Mühen disleri Odası Kocael i
Şubesi Bülteni, Sayı : l , s. l 3 - 1 8, 20 00 .
[9] TEK , Bozucu Etkilerin incelenmesi. 19 92 .
[6]
•
,
..
,
.
[ 1 O]
ATM A CA,
E.
,
Harman i kierin
Donanunları Üzerine E tk ile ri, 3e .
ve
Aktif
.
güç
kalitesi
Harmonik1erin
)
,
gözlenen harınonik
ve
Seıniner Notlan,
AKTiF M()HENDİLİK DIŞ TİC.LTD . ŞTİ. Firma
Kataloğu.
[ 14] ARRILLAGA, J . , B R ADLEY D.A., BODGER
P . S., Power Sy steın Harrnonics., John Wiley and Sons
Nor\vich, 1985
[ 15] IEEE Sta ndard 5 1 9- 1 992 , " Recomınended Practices
and Requirenıents fo r 1-lar ıno n i c Control i n EleetTical
Pov,'er Systeıus' ' . The Institute of Electrical and
E l ectron ics Engi neers, 1 993.
elektroniği sisteınlerinin hızla artan uygulan1a alanları
sister nl e rinde
OnlemJer.
[ 1 3]
Elektrik enerj isi, yasal bir kalite standardı yayınlannıaiillş
elektrik
.
Merkezi �2000.
tasartanmalıdır.
Gelişmiş
Ka rşı
.
Filtreler.. Elektnk
Tes isat Mühend isleri Derneği Seıniner Notlan, CNR Fuar
yoksa, aynca kompanzasyon yapmaya gerek yoktur.
Yapılan filtre hem harnıon ikler in zara rlar ını ınin im� ma
indirgeyecek hem de kompaı1zasyon yapacak şekilde
biridir.
Derneği
..
[ 12]
rasarıınında fazla kondansatör kullanııru rezonansa
neden olabilir. Filtreler tasarianı rken kompanzasyon olan
önünde
güç
göz
reakti f
ınevcut
tesi sle rde
bulunduru lmal ıdı r. Filtre yapılacak tesiste kompanzasyon
nedeniyle,
ve
CNR Fuar Mcrkezi. 2000 .
Filtre
ürününden
Har n1 o nik lere
E lektrik Tesisat Mühendisleri
,
tüketim
Kat'ŞI Oıılcmler
••
A.Ersöı, :vJ.A.Yalçm
filtreler kullanılınaktadır. Karına fi lt rel e rde
birkaç
A.G.Şebeke Czerindcbi
Giiç Sist�m Jlaı·n1oıilldeıinin
••
E lekt rik
s.5 9- 65 . ı 99 5.
1 38