Günümüzde enerji kalitesi sorunlarının başında harmonikler gelmektedir. Özellikle güç elektroniği teknolojisinin son yıllarda aldığı baş döndürücü ilerleme, nonlineer elemanların çok hızlı bir şekilde yayılmasına neden oldu. Doğrusal olmayan bu yükler, şebekenin saf akım ve gerilim halinden uzaklaşmasına sebep olurken, bu durum şebeke kalitesinin azalması ile sonuçlandı. Harmonikleri şebekeden tamamen atmak imkansız olsa da, belirlenen sınırlar altında tutmak tesis güvenliği ve verimliliği için büyük önem taşımaktadır.


Harmonik Oluşturan Kaynaklar

Öncelikle isterseniz harmoniğe neden olan kaynakları inceleyelim.

1- Yarı iletken malzememeler ve bu malzemelerin kullanıldığı cihazlar

2- Doğrultucular, eviriciler, kaynak makineleri, ark fırınları, gerilim regülatörleri

3-Flüoresan lambalar ve elektronik balastlar

4- Fotovoltaik santraller ve doğru akım enerji nakil sistemleri (HVDC)

5- LED aydınlatma ve balastlı aydınlatma sistemleri

6- Hız kontrol cihazları (VFD)

7- Trafoların doyma bölgesinde çalışması sonucu ortaya çıkan mıknatıslanma akımları

8- UPS, kesintisiz güç kaynakları ve akü sistemleri

Akım Harmoniklerinin Zararları

1- Akım harmonikleri kullanılabilir güçte verimlilik düşüşüne neden olarak, enerji kayıplarına neden olurlar.

2- Nötr hattından aşırı akım akmasına neden olur. Bu da yangına neden olabilir.

3- Şebekenin temel elamanlarından olan trafo ve jeneratörlerde aşırı ısınma ve verimlilik kaybına neden olur.

Gerilim Harmoniklerinin Zararları

1- Gerilim harmoniklerinin en önemi zararı rezonansa neden olmasıdır. Rezonans sonucunda, devrenin yapısına bağlı olarak seri rezonans oluşur ise, toplam empedans minimum değerini alır ve sistem kısa devre olmuş gibi davranarak yüksek akım çeker. Paralel rezonans durumunda ise toplam empedans maksimuma ulaşacak ve sistemin çektiği akım değeri düşecektir.

2- Trafo ve jeneratör sistemlerinde kayıplar artacaktır.

3- Motorlarda kayıpların artması sonucu aşırı ısınma meydana gelecek ve izolasyon sistemleri geri döndürülemez şekilde hasar alacaktır.

4-Kondansatörlerde aşırı ısınmalar ve delinmeler meydana gelecektir.


Harmoniklerin Rezonans Etkisi

Rezonans her tesis için oldukça tehlikeli ve ciddi sonuçları olabilecek bir olaydır. Endüktif reaktansın kapasitif reaktansa eşit olduğu frekans bizim için rezonans frekansıdır. Eğer elektrik sistemimizin rezonansı, harmonik frekanslardan birine yakın bir değerde oluşursa, aşırı miktarda harmonik akım ve gerilimleri ortaya çıkacak ve bunlarında tesis boyunca zararları olacaktır. Yukarıda belirttiğimiz gibi seri rezonans durumunda sistemde rezonans akımları dediğimiz aşırı akımlar oluşacak bu da başta trafo ve jeneratör olmak üzere birçok cihaza hasar verecektir. Genel de güç katsayısının düzeltilmesinde meydana gelen paralel rezonansta ise, çok küçük akımlarda büyük gerilimler meydana gelecek, cihazlarda bozulmalar ve izolasyonda delinmeler oluşacaktır.

Kondansatörler harmonik kaynağı olmamasına rağmen, özellikle rezonans durumunda aşırı akım ve gerilim nedeni ile ömürlerinde azalma veya dielektrik yapılarında bozulma sıklıkla karşılaşılan bir durumdur.  Harmoniklerin bir diğer önemli bozucu etkisini ise trafolarda görmekteyiz. Meydana gelen akım harmonikleri trafolarda bakır kayıplarını arttırırken, gerilim harmonikleri ise demir kayıplarını arttırır. Bu durumda trafo verimliliğinin düşmesine neden olacaktır.

Harmoniklerin bir diğer önemli etkisi elektrik iletiminde görülür. Harmoniklerin artması neticesinde, hat empedans değerleri yükselecek, bunun sonucunda elektrik kayıpları artacaktır. Üstelik gerilim seviyesinin artması sonucu dielektrik zorlanmalar yaşanacaktır.


Harmoniklerin bir diğer önemli etkisi ise koruma elamanlarının hatalı açmasına neden olmasıdır. Özellikle empedans değerine göre çalışan koruma elemanları harmonik sonucu değişen empadanstan etkilenmekte ve hatalı açmalara neden olmaktadır.


Özetle harmonikler tesis boyunca birçok zarar neden olabilmekte ve geri dönüşü olmayan hasarlar bırakabilmektedir. Bunun önüne geçmek için güç kalitesi ölçümlerinizi düzenli olarak yaptırmalı, harmoniklerin istenilen seviyenin üzerinde olması durumunda harmonik filtre sistemleri ile harmonikleri istenilen seviyeye indirmelisiniz. Aktif Kompanzasyon ve Harmonik Filtre Sistemleri olarak sunduğumuz harmonik filtre çözümlerini incelemek için linke tıklayabilirsiniz.

 

Anahtar Kelimeler:

harmonik elektrik enerji kalitesi

Paylaş: