HARMONİKLER NEDEN OLUŞUR? VE NASIL ÖNLENİR?
HARMONİKLER NEDEN OLUŞUR?
Harmoniklerin oluşması temel olarak 2 farklı sebebe dayanmaktadır.
1 – Nonlineer Yükler Nedeniyle Harmoniklerin Oluşması
Harmoniklerin oluşmasının en yaygın sebebi, nonlineer yük olarak tanımlanan, akım – gerilim karakteristiği lineer olmayan yüklerdir. Bu yükler şebekeden harmonikli akım çekerler ve harmoniklerin oluşmasının en temel sebebidirler. Bu yüklere örnek olarak; frekans konvertörleri (motor hız kontrol sürücüleri), UPS’ler, bilgisayarlar, ledler, flüoresan armatürler, gaz deşarjlı armatürler, invertör ve konvertörler, kaynak makineleri, indüksiyon ocakları, ark fırınları, manyetik devresi doyuma giren trafolar ve raylı ulaşım sistemleri verilebilir.
2 – Şebekeden Gelen Gerilim Harmonikleri
Harmoniklerin oluşmasının bir diğer sebebi, elektrik üretim santrallarının çıkış geriliminin çeşitli nedenlerle harmonik bileşenler içermesidir. Generatörlerin sargı ve oluklarının ideal yapıda olmaması, güneş enerjisi santrallarında kullanılan invertörün kalite ve performası, şebeke gerilimindeki harmoniklerin oluşmasına sebep olurlar.
Akım Harmonikleri Gerilim Harmoniklerine Sebep Olur mu?
Bu sorunun yanıtı, akımın harmoniklerinin büyüklüğüne ve akımın geçtiği iletkenlerin empedansına bağlı olarak evettir. Eğer akım güzergahı üzerinde yüksek empedans söz konusu ise gerilimin bozulma oranı artmaktadır. Aşağıdaki şekilde görüldüğü üzere; iletkenler üzerinde Z x I büyüklüğünde bir gerilim düşümü oluşur gerilim harmonikleri meydana gelir.
HARMONİKLER NASIL ÖNLENİR?
Harmoniklerin ve sistem üzerindeki olumsuz etkilerinin azaltılabilmesi için öncelikle tesis genelinde ölçüm ve incelemeler yapılmalıdır. Harmonik kaynakları belirlenmelidir. Sistem üzerinde bozucu etkiler yaratan noktalar belirlendikten sonra harmonik filtre tasarımı yapılmalıdır. Harmonik filtreler bilimsel literatürde Aktif, Pasif ve Hibrit sistemler olmak üzere 3 ana gruba ayrılmaktadır. Hangi filtrenin fiyat / performans açısından en etkin sonuç doğuracağının belirlenmesi ancak ileri mühendislik hesaplamaları ile mümkündür.
Harmonik filtre tasarımı yapılırken, akım ve gerilim harmonikleri için hedef değerler belirlenmelidir. Filtre montajı yapılmadan önceki ölçüm sonuçları ile yapıldıktan sonraki ölçüm sonuçları karşılaştırılmalıdır. Hatalı tasarlanmış bir harmonik filtre, harmonikleri filtre etme konusunda faydadan çok zarar doğurabileceği gibi, daha önceden sistemde olmayan farklı arıza ve problemlere de yol açabilir. Filtrenin iç kayıpları göz ardı edilmemesi gereken bir parametredir. Her filtrenin belli oranda bir aktif güç tüketimi söz konusudur. Filtre seçimi yapılırken aktif güç tüketimi sorgulanmalıdır. Harmonik filtrelerden diğer temel beklentiler, düşük yatırım ve işletme maliyetine sahip olma, uzun ömürlü olma ve güç faktörü değerinin 1.00’e yakın değere çekilmesi olarak sıralanabilir.