|
|
Teknik Makaleler
AKTİF HARMONİK FİLTRE
Erkan YILMAZ, Ürün Satış Yöneticisi
İnform Elektronik –
eyilmaz@inform.com.tr
Türkiye de Enerji Verimliliği Stratejisi 24 Haziran 2004
itibarı ile onaylanmıştır. Stratejinin genel amacı, Türkiye’deki nihai
enerji tüketim sektörlerindeki enerji verimliliğini AB’deki en iyi
uygulamalara göre geliştirmektir. Elektrik İşleri Etüd İdaresi "2009 yılı
için Verimlilik Artırıcı Proje (VAP) desteklerinde kullanılmak üzere
Bütçesinde 5.000.000 TL . ayırmıştır".
Bu ön bilgileri vermemizin nedeni Türkiye’mizde enerji verimliliği ve
kalitesi konusunda çalışmaların hassasiyetle yürütülmeye başlandığını
anlatmak içindi. Enerji verimliliği kapsamında reaktif güç tüketimi
konusunda getirilen yaptırımlar yakın dönemde harmonikler içinde geçerli
olacaktır.
“Harmonik Filtreli kompanzasyon tesisleri sisteminizde bulunan harmoniklerin
tamamını filtrelemez. Büyük çoğunlukla kondansatörlerin harmonikleri
arttırıcı etkisini engeller. “
|
Harmonikler Yarı iletken
elemanların yapısı gereği ve lineer olmayan yüklerin etkisiyle, akım
ve gerilim dalga biçimleri, periyodik olmakla birlikte sinüsoidal
dalga ile frekans ve genliği farklı diğer sinüsoidal dalgaların
toplamından meydana gelmektedir. Temel bileşen dışında olan
sinüsoidal dalgalara harmonik denir.
Harmonikler Redresör, Kesintisiz Güç Kaynakları , Motor Hız Kontrol
sistemleri, Bilgisayar ve IT sistemler, Ark Fırınları, Aydınlatma
gibi doğrusal olmayan yükler harmonikli akım ve reaktif güç çekerek
enerji iletim ve dağıtım hatlarında güç kalitesinin düşmesine neden
olmaktadır. Sistemde oluşan harmonikler ve dengesiz akımlar, reaktif
güç çekilmesine, aşırı nötr akımlarına, Jeneratör ve şebekede
gerilim bozulmalarına, Kesici ve şaltelerde açmalara, enerji
sistemin verimliliğinin azalmasına ve güç faktörünün düşmesine yol
açmaktadır. Harmonikler sisteme bağlı diğer yüklerde de bozulmalara
ve iletişim hatlarında parazitler oluşmasına neden olmaktadır. |
 |
 |
Harmoniklerin bastırılmasında ve
azaltılmasında çeşitli yöntemler geliştirilmiştir :
• Kompanzasyon girişlerinde Reaktör kullanmak ( Harmonik Filtreli
Kompanzasyon )
• Motor Hız Kontrol uygulamalarında Giriş, Çıkış Şok bobinleri
kullanmak,
• KGK sistemlerinde 12 pulse doğrultucu ve IGBT doğrultucu
kullanmak,
• Pasif filtre devreleri,
• Aktif Harmonik Filtreler ( Paralel, Seri, Hibrit, Universal ), |
| |
|
Pasif Filtreler
(endüktans, kondansatör, direnç) kullanarak, paralel kol olarak
tasarlanan pasif filtre düzeneği, tasarlandığı harmoniğin frekans
değerinde seri rezonans oluşturarak harmonik akımını sisteme zarar
vermeden toprağa aktarır. |
 |
| |
Paralel Aktif Harmonik Filtreler
Aktif filtre devreye bağlandığı noktadaki akımı ölçerek,
içeriğindeki güç elektroniği devresi ile,tespit ettiği harmoniğin
tam ters işaretlisini kendi tetikleme devresi ile üreterek sisteme
enjekte eder. |
| |
Pasif harmonik filtreler ekonomik bir
çözüm olmakla birlikte; çok yer kaplamaları, sabit bir kompanzasyon imkanı
sunmaları, performanslarının şebeke empedansına bağlı olması ve en önemlisi
şebeke ve/veya yük ile rezonans devreleri oluşturmaları gibi belirgin
dezavantajlar sunmaktadır.
Güç kalitesindeki bozulmanın giderek artması ve pasif filtrelerin bu olumsuz
yönleri harmoniklerden kaynaklı problemlerin giderilmesinde aktif çözümlere
olan ilgiyi artırmıştır.
|
Paralel Aktif Harmonik Filtreler
uygulama açısından en kolay sistemlerdir. Aktif güç filtresinin
çalışma ilkesi, yükün ürettiği harmonikleri akım trafosu ile ölçme
ve aynı genlikte zıt fazda bir akımın şebekeye basılması temeline
dayanmaktadır. Çoğunlukla aktif filtreler akım ve gerilim
harmoniklerini kompanze etmek için kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra
reaktif güç kompanzasyonu, akım dengesizliklerini düzeltme, nötr
akımı kompanzasyonları için de kullanılmaktadır. Aktif güç
filtreleri doğrusal olmayan yükün ürettiği akım harmoniklerini
azaltabilmekte, reaktif güç çekebilmekte veya üretebilmektedir.
Aktif Paralel Filtreler aşırı yük riski taşımaz kapasitesi kadar
harmonikleri bastırır.
Harmonik Akımlarını Düzeltmek
1. Gerilim dalga şekli bozulmasında düzelme.
2. Trafo ve kablolardaki gerilim düşümünde azalma.
3. Trafo ve kablolardaki ısıl kayıplarda azalma.
4. Güç faktöründe iyileşme
5. Enerji verimliliği
6. Kompanzasyon ve sisteme bağlı diğer yüklerde arızaların azalması
gibi kazançlar sağlamaktadır. |
 |
| |
AKTİF HARMONİK FİLTRE
İÇ YAPISI
KONTRÖL MODÜL
1 - Ana Kontrolör
2 - Güç Kaynağı
3 - Gerilim Belirleme Devresi
4 - Akım Belirleme Devresi
5 - Kontrol Paneli
6 - İletişim Arayüzü
GÜÇ MODÜLÜ
7 - Ana Sigorta
8 - Yumuşak Başlama Modülü
9 - Elektromanyetik Kontaktör Modülü
10 - Link İndüktörü yada Kapasitör Modülü
11 - Ripple Akımı Filtreleme Modülü
12 - Yüksek Frekans İndüktorü
13 - IGBT Güç Konvertör Bloğu
14 - DC Kapasitör Modülü |
 |
Harmonik problemleri yaşayan ve enerji verimliliği çalışmaları yapılan
tesislerde uygulama aşamasında sistem analiz edilerek Pasif yada Aktif
Filtre uygulamasına karar verilir.
PASİF FİLTRE –AKTİF FİLTRE KARŞILAŞTIRMASI
|
Konu |
Pasif filtre |
Aktif filtre |
|
Harmonik
akımlarının kontrolü |
Her
harmonik frekansı için bir filtre ister
|
Aynı
anda birçok harmonik akımının kontrolü mümkündür |
|
Harmonik
frekanslarının değişiminin etkisi |
Filtrenin etkinliği azalır |
Etkilenmez |
|
Empedans
modifikasyonu etkisi |
Rezonans riski vardır |
Etkilenmez |
|
Akım
yükselmesi riski |
Aşırı yüklenme ve bozulma riski vardır |
Aşırı yüklenme riski yoktur |
|
Sisteme yeni yük ilave edilmesi |
Filtrenin değiştirilmesi gerekebilir |
Herhangi bir probleme yol açmaz |
|
Sistemdeki temel dalganın frekans değişimi |
Ayarlanması mümkün değil ( değiştirilmesi gerekir ) |
Ayar
ile uyum mümkün
|
|
Boyutlar ve ağırlık
|
Harmonik genliğine ve derecesine göre çok değişken |
Oldukça küçük
|
|
Maliyet |
İlk
maliyet düşük, orta vadede bakım maliyetleri yüksek |
İlk
maliyet yüksek, orta vadede bakım maliyetleri yok. |
Sonuç :
Paralel Aktif Harmonik Filtreler enerji verimliği kapsamında
harmonik filtreleme ve kompanzasyon yapabilme özellikleri ile ön
plana çıkmaktadır. Yapıları modüler olmakla birlikte ileri
dönemlerde sistemde yapılacak modifikasyonlar Aktif Filtreleri
etkilememektedir. Güç arttırımı kolaylıkla yapılabilmektedir.
Harmoniklerin bastırılması ile sistem verimliliğiniz artmakta
enerjiden tasarruf edilerek kazanç sağlanmaktadır. Yakın dönemde
tesislerde harmonikler konusunda getirilecek sınırlamalar Aktif Güç
Filtrelerine olan talebi kompanzasyon, harmonik filtreleme, akım
dengeleme gibi üstün özelliklerinden dolayı arttıracaktır. |
 |
|
|