Elektrik Sistemlerinde Yaşanan Harmonik Etkiler, Nedenleri Ve Zararları

Elektrik Sistemlerinde Yaşanan Harmonik Etkiler, Nedenleri Ve Zararları

Teknoloji dünyasında en çok kullanılan enerji olan elektrik enerjisine artarken kaliteli enerji kullanımının en önemli konu başlıklarından biri haline gelmektedir.

İdeal elektrik enerjisi sabit gerilimde sabit frekansta ve sinüs formunda sağlanan enerjidir. Fakat kullanıcılar uygulamada ideal enerjiye ulaşamaz, bunun yerine enerji kalitesini bozucu etkileri minimum seviyelere indirebilirler.

Enerji kalitesini bozan birçok durum mevcutken (gerilim dalgalanmaları, reaktif enerji, harmonikler, nonlineer yüklerin kullanımı, fazlar arası dengesizlik, transient durumlar vs.) biz bu yazımızda en önemli nedenlerden biri olan harmonik kavramını ele alacağız.

Harmonik, elektriğin sinüs formunun bozulması durumudur. Günümüzde çokça kullanılan bilgisayarlar, fluoresan lambalar, tristörlü devreler, elektronik kartlar, motorlar, sürücüler, redresörler, kesintisiz güç kaynakları gibi yük çeşitleri elektrik sisteminde harmonik bileşenlerinin oluşmasına neden olmaktadır. Aşağıda 1. grafikte saf sinüs formu yani ideal kaliteye sahip enerjinin grafiği ile birlikte 2. grafikte harmonik etkiler nedeni ile bozuluma uğramış enerjinin grafiği yer almaktadır.

Görüldüğü gibi saf sinus formu 2. grafikte yer alan harmonik bileşenlerin varlığı nedeni ile bozuluma uğramıştır. Harmonik bileşenler ise elektrik enerjisinin kalitesini düşürerek sistem arızalarına aşırı yüklenmeye neden olmaktadır.

Harmonik etkilerin zararları nelerdir?

Harmonik bileşenler elektrik sistemine ek bir yük durumu getirmekte bu da kabloların, trafoların aşırı ısınmasına, kayıplarının artmasına  neden olmaktadır. Bununla birlikte,

• Kondansatörlerin aşırı ısınması ve delinmesi
• Gerilim düşümlerinin gözlemlenmesi
• Şebekede rezonans durumunun yaşanması
• Kaçak akım koruma şalterlerinin, devre kesicilerin gereksiz açma yapması
• Elektronik cihazların kullanım ömürlerinin azalması ve arızalanması
• Motorlarda kayıpların artması ve ısınması
• Nötr hattından fazla akım çekilmesi
• Kondansatörlerin önlerine koyulan sigortaların atması gibi etkiler gözlemlenecektir.

Bu etkilerin önüne geçebilmek için öcelikli olarak elektrik sisteminin ölçülerek analiz edilmesi sonrasında sisteme uygun aktif veya pasif filtreler kullanılması gerekir.

Sigma Enerji Analizörleri ile enerji parametrelerinin yüksek hassaslıkta ölçülmesi sağlanır. Başlıca ölçülebilen enerji parametreleri, ortalama – max- min voltaj ve akım değerleri, frekans, aktif güç – reaktif güç – görünür güç, güç faktörü, akımın aktif ve reaktif demand değerleri,  akım ve gerilimin toplam harmonik bozulması (THD) , 31. harmoniğe kadar yüzdesel harmonik akımı ve gerilimi ölçümü sağlanır.

Sigma Harmonik Filtreler, işletmelerde oluşabilecek harmonikleri belirli seviyelere getirerek kompanzasyon sistemini koruyan devre elemanlarıdır. Harmonik filtre reaktörleri kondansatörlere seri bağlanır ve bu sayede;

• Kondansatörlerin devreye girmesi anında aşırı akımlar çekmesini önler.
• Rezonans sebebiyle oluşan aşırı yüklenme risklerini ortadan kaldırır.
• Harmoniklerden dolayı oluşabilecek ısınma ve izolasyon sorunları azalacağından kondansatörlerin ömrünü uzatır.
• Elektrik hatlarının aşırı yüklenmesini ve tesisattaki kabloların ısınmasını önler
• Şebekedeki harmonikler azalacağından dolayı hassas elektronik cihazların (bilgisayar, CNC, PLC gibi) harmoniklerin yaratacağı bozucu etkilerinden korunmasına yardımcı olur.