Harmonik Filtreli Kompanzasyon Ne Zaman Gerekir?

Kompanzasyon panonuzda kondansatörler sık sık patlıyor, sigortalar atıyor ya da pano aşırı ısınıyorsa sorunun kaynağı büyük ihtimalle harmoniklerdir. Günümüz tesislerinde hız kontrol cihazları, UPS'ler, LED sürücüler ve GES invertörleri yaygınlaştıkça harmonik problemi de arttı. Bu yazıda harmonik filtreli kompanzasyonun ne zaman gerekli olduğunu açıklıyoruz.

Harmonik Nedir?

Şebeke gerilimi ve akımı ideal olarak 50 Hz'lik düzgün bir sinüs dalgasıdır. Doğrusal olmayan yükler ise akımı bu dalga şeklinden saptırarak 50 Hz'in katlarında (250 Hz, 350 Hz, 550 Hz...) ek bileşenler oluşturur. Bu bileşenlere harmonik denir. Üç fazlı sistemlerde özellikle 5., 7., 11. ve 13. harmonikler baskındır.

Harmonik seviyesi genellikle THD (Toplam Harmonik Bozulma) ile ifade edilir: akım için THDi, gerilim için THDu.

Harmonik Kaynakları

• Hız kontrol cihazları (sürücüler / VFD)
• UPS ve redresörler
• GES invertörleri
• LED aydınlatma sürücüleri ve elektronik balastlar
• Kaynak makineleri, ark ve indüksiyon fırınları
• Bilgisayar ve veri merkezi yükleri

Harmonikler Kompanzasyona Nasıl Zarar Verir?

Kondansatörlerin empedansı frekans arttıkça azalır; bu yüzden harmonik akımlar kondansatörlere yönelir. Daha da önemlisi, kondansatörler ile şebeke/trafo endüktansı belirli bir frekansta rezonans oluşturabilir. Rezonans frekansı tesisteki bir harmonik frekansına denk gelirse:

• Kondansatör akımları ve gerilimleri tehlikeli seviyelere çıkar,
• Kondansatörler ısınır, şişer ve kısa sürede arızalanır,
• Sigortalar ve kontaktörler sık arıza verir,
• Diğer hassas cihazlarda arızalar ve hatalı çalışmalar görülür.

Harmonik Filtreli (Detuned) Kompanzasyon Nedir?

Harmonik filtreli kompanzasyonda her kondansatör kademesine seri bir reaktör bağlanır. Bu düzen, kademenin rezonans frekansını tesisteki baskın harmoniklerin altına çeker. Böylece kondansatörler harmonikleri "emmez", rezonans riski ortadan kalkar ve sistem temel frekansta kompanzasyon yapmaya devam eder.

%7 ve %14 reaktör ne demek?

• %7 (p = 7) reaktör: Rezonans frekansını yaklaşık 189 Hz'e ayarlar. 5. harmoniğin (250 Hz) baskın olduğu çoğu sanayi tesisinde kullanılır.
• %14 (p = 14) reaktör: Rezonansı yaklaşık 134 Hz'e çeker. 3. harmoniğin de belirgin olduğu tesislerde tercih edilir.

Reaktörlü kademelerde kondansatör uçlarındaki gerilim yükseldiğinden, kondansatörlerin uygun anma geriliminde seçilmesi gerekir.

Ne Zaman Harmonik Filtreli Kompanzasyon Gerekir?

• Tesis yükünün önemli bir kısmı sürücü, UPS veya invertör gibi doğrusal olmayan yüklerden oluşuyorsa,
• Ölçümlerde akım veya gerilim harmonik bozulması yüksek çıkıyorsa,
• Mevcut panoda kondansatörler sık arızalanıyor, sigortalar atıyorsa,
• Kompanzasyon devreye girince gerilim dalga şekli bozuluyor veya cihazlarda arıza artıyorsa,
• Tesise GES kurulduysa veya kurulacaksa.

Kesin karar için en az bir haftalık enerji kalitesi ölçümü yapılması gerekir.

Daha İleri Çözümler

Tristörlü filtreli kompanzasyon

Harmonik ve hızlı yük değişiminin birlikte görüldüğü tesislerde (kaynak, pres, vinç) filtreli kademeler tristörlerle anahtarlanır.

Aktif harmonik filtre

Harmonik akımları ölçüp ters fazda akım üreterek harmonikleri aktif olarak yok eden cihazlardır. Harmonik seviyesinin çok yüksek olduğu veya sınırların sıkı olduğu durumlarda tercih edilir.

Sık Sorulan Sorular

Harmonik filtreli pano daha mı pahalı?

Reaktörler nedeniyle ilk yatırım maliyeti filtresiz panoya göre daha yüksektir. Ancak harmonikli tesislerde kondansatör arızalarını, sık bakım ihtiyacını ve rezonans kaynaklı cihaz arızalarını önlediği için toplam maliyette genellikle daha avantajlıdır.

%7 mi %14 reaktör mü seçmeliyim?

Çoğu sanayi tesisinde baskın harmonik 5. harmonik olduğu için %7 reaktör yeterlidir. Tek fazlı yüklerin yoğun olduğu ve 3. harmoniğin belirgin olduğu tesislerde %14 reaktör tercih edilir. Seçim ölçüm sonucuna göre yapılmalıdır.

Mevcut filtresiz panoya reaktör eklenebilir mi?

Teknik olarak mümkündür; ancak kondansatörlerin anma gerilimi, pano içi alan ve ısı dağılımı kontrol edilmelidir. Çoğu zaman kondansatörlerin de uygun gerilim sınıfıyla değiştirilmesi gerekir.

Harmonik ölçümü nasıl yapılır?

Tesisin ana besleme noktasına enerji kalitesi analizörü bağlanarak en az bir haftalık kayıt alınır. Bu kayıtta akım ve gerilim THD değerleri, baskın harmonik mertebeleri ve yük profili incelenir.

Sonuç

Harmonikli bir tesiste filtresiz kompanzasyon kurmak, kısa vadede ucuz görünse de sık arızalar ve olası reaktif cezalarla daha pahalıya mal olur. Tesisinizin ihtiyacını ön görmek için Kompanzasyon Hesaplama aracımızdaki "Güçten Hesapla" sekmesinde harmonik durumunu seçerek önerilen pano tipini görebilirsiniz. Ölçüm, analiz ve projeye özel harmonik filtreli kompanzasyon panosu için Ceritoğlu Enerji ile iletişime geçin. Kompanzasyonun temelleri için Kompanzasyon Panosu Nedir? yazımızı da okuyabilirsiniz.