Aydın harmonik kompanzasyon, özellikle sanayi tesislerinde, üretim işletmelerinde, fabrikalarda, otellerde, alışveriş merkezlerinde, sulama tesislerinde ve yoğun güç elektroniği kullanan işletmelerde elektrik sisteminin güvenilir çalışması açısından önemli bir konudur. Kompanzasyon panosunda kondansatörlerin sürekli arızalanması, aşırı ısınması, sigortaların açması veya reaktif güç kontrolünün kararsız hale gelmesi durumunda yalnızca kondansatör ve kompanzasyon rölesine odaklanmak yeterli olmayabilir. Sistemde bulunan harmonik bozulmaların da araştırılması gerekebilir.
Özellikle frekans konvertörleri, motor sürücüleri, UPS cihazları, doğrultucular, kaynak makineleri, LED sürücüler ve diğer güç elektroniği ekipmanları elektrik sisteminde harmonik akımlar oluşturabilir. Bu harmonikler uygun olmayan koşullarda kompanzasyon kondansatörlerini zorlayabilir ve kompanzasyon sisteminin çalışma karakteristiğini değiştirebilir.
Bu nedenle Aydın harmonik analizi, Aydın harmonik ölçümü, Aydın harmonik kompanzasyon, Aydın kompanzasyon harmonik problemi, Aydın reaktörlü kompanzasyon ve Aydın kompanzasyon kondansatör arızası gibi konular birlikte değerlendirilmelidir.
Elektrik sistemlerinde ideal durumda gerilim ve akım dalga şekillerinin sinüzoidal olması beklenir. Ancak doğrusal olmayan yükler nedeniyle temel frekansın katlarında ek frekans bileşenleri oluşabilir.
Türkiye'deki alçak gerilim ve orta gerilim sistemlerinde temel frekans genel olarak 50 Hz'dir.
Örneğin:
şeklinde bileşenler oluşabilir.
Harmoniklerin seviyesinin yükselmesi, tesisin elektriksel kalitesini ve bazı ekipmanların çalışma koşullarını etkileyebilir.
Harmoniklerin önemli kaynaklarından biri doğrusal olmayan yüklerdir.
Aydın'daki sanayi ve ticari işletmelerde karşılaşılabilecek harmonik kaynakları arasında:
bulunabilir.
Bir tesiste bu cihazların sayısı ve toplam gücü arttıkça harmoniklerin elektrik sistemindeki etkisinin ayrıca değerlendirilmesi gerekebilir.
Harmonikler ile kompanzasyon arasında önemli bir ilişki vardır.
Kondansatörler elektrik sistemindeki frekans bileşenlerine karşı farklı empedans değerleri gösterir. Frekans yükseldikçe kondansatörün empedansı azalır.
Bu nedenle harmoniklerin yüksek olduğu bir sistemde kompanzasyon kondansatörleri harmonik akımlardan daha fazla etkilenebilir.
Sonuç olarak:
Harmonik yük → kondansatör zorlanması → sıcaklık artışı → kapasite kaybı → kondansatör arızası
gibi bir süreç ortaya çıkabilir.
Ancak her kondansatör arızasının sebebinin harmonik olduğu düşünülmemelidir. Ölçüm yapılması gerekir.
Bir işletmede kondansatörler sürekli değiştirildiği halde kısa süre içerisinde tekrar arızalanıyorsa sistemin kök nedeni araştırılmalıdır.
Kontrol edilmesi gereken başlıca konular:
olmalıdır.
Özellikle birden fazla kondansatörün kısa aralıklarla arızalanması, sistemin tamamının incelenmesini gerektiren önemli bir işaret olabilir.
Harmoniklerin değerlendirilmesinde enerji analizörü veya güç kalitesi analizörü kullanılabilir.
Ölçümlerde:
gibi parametreler incelenebilir.
Ölçümün yalnızca tek bir anda yapılması her zaman yeterli olmayabilir.
Örneğin fabrika gündüz tam kapasite çalışırken farklı, gece düşük yükte çalışırken farklı elektriksel değerler oluşabilir.
Bu nedenle sorunun çalışma koşullarına bağlı olduğu düşünülüyorsa daha uzun süreli kayıt yapılması değerlendirilebilir.
THDi, toplam harmonik akım bozulmasını ifade eder.
Tesisin çektiği akımın ne kadarının harmonik bileşenlerden oluştuğunun değerlendirilmesinde kullanılan önemli parametrelerden biridir.
Ancak yalnızca THDi değerine bakılarak bütün sistem hakkında karar verilmemelidir.
Ölçüm noktası, yük seviyesi, temel akım değeri, sistem empedansı ve diğer elektriksel parametreler birlikte değerlendirilmelidir.
THDv, toplam harmonik gerilim bozulmasını ifade eder.
Gerilim dalga şeklinin ideal sinüs dalgasından ne kadar uzaklaştığını değerlendirmede kullanılır.
Gerilim harmoniklerinin yükselmesi yalnızca kompanzasyon panosunu değil, aynı elektrik sistemine bağlı diğer cihazları da etkileyebilir.
Bu nedenle harmonik analizi yalnızca kondansatörlerin korunması amacıyla değil, güç kalitesinin değerlendirilmesi amacıyla da yapılabilir.
Harmoniklerin bulunduğu tesislerde kompanzasyon sisteminin tasarımında reaktörlü kompanzasyon çözümleri değerlendirilebilir.
Reaktörlü kompanzasyonda kondansatörlerle seri bağlı reaktörler kullanılarak sistemin rezonans davranışının ve harmonik akımların kondansatörler üzerindeki etkisinin azaltılmasına yönelik bir yapı oluşturulur.
Burada kullanılacak reaktör değeri gelişigüzel seçilmemelidir.
Tesisin:
gibi teknik özellikleri dikkate alınmalıdır.
Detuned reaktörlü kompanzasyon sistemlerinde amaç, kompanzasyon kondansatörlerinin şebekedeki harmoniklerle olumsuz etkileşime girme riskini azaltmaya yönelik uygun bir sistem yapısı oluşturmaktır.
Özellikle yoğun güç elektroniği kullanılan tesislerde bu konu önem kazanabilir.
Ancak reaktör seçimi mutlaka tesisin gerçek ölçüm ve proje değerleriyle ilişkilendirilmelidir.
Harmonikler ile kompanzasyon sisteminin birlikte değerlendirilmesinin önemli nedenlerinden biri rezonans riskidir.
Şebeke ile kompanzasyon sisteminin elektriksel özellikleri uygun olmayan bir noktada birleştiğinde belirli frekanslarda rezonans davranışı oluşabilir.
Bu durum:
gibi problemlere yol açabilir.
Bu nedenle tekrarlayan kompanzasyon arızalarında rezonans ihtimali de değerlendirilmelidir.
Harmonik bulunan bir tesiste kompanzasyon tasarımı yalnızca toplam kVAr ihtiyacının hesaplanmasıyla tamamlanmamalıdır.
Öncelikle tesisin:
P = Aktif güç
Q = Reaktif güç
S = Görünür güç
değerleri ve güç faktörü incelenebilir.
Temel kompanzasyon hesabında reaktif güç ihtiyacı için:
Qc = P × (tanφ₁ − tanφ₂)
bağıntısı kullanılabilir.
Burada:
olarak değerlendirilir.
Ancak harmonikli bir sistemde yalnızca bu hesabın yapılması yeterli olmayabilir. Harmonik ölçümleri ve sistemin kısa devre özellikleri de değerlendirilmelidir.
Harmonik seviyelerinin tesis açısından sorun oluşturduğu belirlenirse uygun filtreleme çözümleri değerlendirilebilir.
Çözüm:
gibi farklı yöntemlerden oluşabilir.
Hangi çözümün kullanılacağı ölçüm sonuçlarına göre belirlenmelidir.
Her tesise aynı harmonik filtre uygulanması teknik olarak doğru değildir.
Aktif harmonik filtreler, güç elektroniği tabanlı sistemler kullanarak belirli harmonik bileşenlerin etkisini azaltmaya yönelik çözümler sunabilir.
Özellikle harmonik yüklerin değişken olduğu tesislerde aktif filtreler değerlendirilebilir.
Ancak yatırım kararı verilmeden önce:
Ölçüm → analiz → harmonik kaynağı → gerekli filtre kapasitesi
sıralamasıyla ilerlemek daha doğru bir mühendislik yaklaşımıdır.
Özellikle aşağıdaki tesislerde harmonik analizi gündeme gelebilir:
Harmonik problemi yalnızca büyük fabrikalara özgü değildir. Güç elektroniği yoğun küçük ve orta ölçekli tesislerde de ortaya çıkabilir.
Güneş enerji sistemlerinde inverterler elektrik enerjisinin dönüşümünü gerçekleştiren güç elektroniği cihazlarıdır.
Bu nedenle GES bulunan işletmelerde elektriksel güç kalitesinin değerlendirilmesi gerektiğinde inverterlerin sisteme etkisi de dikkate alınabilir.
Özellikle mevcut kompanzasyon sistemi ile GES inverterlerinin aynı tesiste bulunduğu yapılarda elektriksel sistemin birlikte değerlendirilmesi önemlidir.
Kök neden analizi için aşağıdaki süreç uygulanabilir:
Kondansatör, kontaktör, sigorta, reaktör ve bağlantılar kontrol edilir.
CT bağlantısı, ayarlar ve kademe davranışı incelenir.
Tesisin hangi saatlerde ve hangi yüklerde çalıştığı belirlenir.
Gerilim ve akım harmonikleri kaydedilir.
Hangi harmoniklerin öne çıktığı incelenir.
Kondansatör ve reaktör yapısının mevcut sisteme uygunluğu incelenir.
Gerekirse pano revizyonu, reaktörlü kompanzasyon veya harmonik filtreleme gibi çözümler değerlendirilir.
Ölçüm sonucunda elde edilen veriler teknik rapor haline getirilebilir.
Raporda:
yer alabilir.
Bu rapor, kompanzasyon sisteminde yapılacak revizyon veya filtreleme yatırımının teknik gerekçesinin oluşturulmasına yardımcı olabilir.
Kondansatör tekrar arızalanabilir çünkü gerçek neden ortadan kaldırılmamış olabilir.
Reaktör değeri tesisin gerçek yapısına göre belirlenmelidir.
Gerilim, akım, yük ve sistem empedansı da değerlendirilmelidir.
Röle arızasının altında CT, kondansatör veya harmonik problemi bulunabilir.
Filtre kapasitesi ölçüm sonuçları ve yük karakteristiğine göre belirlenmelidir.
Farklı çalışma koşullarında harmonik seviyesi değişebilir.
Uygun olmayan koşullarda harmonik akımlar kondansatörlerin zorlanmasına ve çalışma koşullarının kötüleşmesine katkıda bulunabilir. Kesin neden ölçümle değerlendirilmelidir.
Tekrarlayan kondansatör arızalarında harmoniklerin olası nedenlerden biri olarak ölçülmesi değerlendirilebilir.
Harmoniklerin bulunduğu elektrik sistemlerinde kompanzasyonun harmonik koşulları dikkate alınarak tasarlanması ve gerekli filtreleme/reaktör çözümlerinin uygulanmasıdır.
Kondansatörlerin harmoniklerden etkilenmesini ve uygun olmayan rezonans koşullarının oluşma riskini azaltmaya yönelik bir sistem yapısı oluşturmak amacıyla kullanılabilir.
Ölçüm süresi tesisin çalışma karakteristiğine ve araştırılan probleme göre belirlenebilir. Değişken yüklerde daha uzun süreli kayıtlar daha fazla veri sağlayabilir.
Öncelikle ölçüm ve harmonik analizi yapılmalı, harmonik kaynakları belirlenmeli ve uygun filtre kapasitesi buna göre değerlendirilmelidir.
Sanayi, üretim, pompa, soğutma, sürücü ve inverter kullanılan tesislerde elektriksel güç kalitesinin değerlendirilmesi kompanzasyon sisteminin güvenilir çalışması açısından önem taşıyabilir.
Harmonikler kompanzasyon sisteminin çalışma koşullarını etkileyebilir. Ancak reaktif enerji sorununun nedeni belirlenirken harmonikler, kompanzasyon kapasitesi, yük profili ve ölçüm bağlantıları birlikte değerlendirilmelidir.