Güç sistem harmonikleri ve harmoniklerin süzülmesi

Abstract

Bu çalışmada, güç sistemlerinde harmonik üreten kaynaklar, harmoniklerin olumsuz etkileri genel olarak incelenmiş ve harmoniklerin süzülmesine ilişkin genel kurallar ve filtre tasannu ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Güç sistemlerinde dalga şekli bozulmasının en önemli nedeni, akım ve gerilim karakteristiği doğrusal olmayan yüklerdir. Giriş gücünü sinüs biçimli bir elektrik sisteminden alan bu yüklerin akımları harmonikler içerir. Harmonik akımları, devrelerini diğer elamanlar üzerinden tamamlayarak harmonik gerilimleri oluştururlar. Harmonikler elemanların ısınmasına, yahtimlannm zorlalanmasına, bazı durumlarda zarar görmelerine ve devre dışı kalmalarına neden olur. özellikle, güç faktörü düzeltilmesinde kullanılan kondansatörler ile sistem empedansı arasında oluşan harmonik rezonansları sonucunda önemli problemler ortaya çıkabilir. Günümüzde, güç sistemlerinde birçok durumda önemli harmonik kaynağı olmalarının yanısıra, harmonik bozulmaya karşı çok duyarlı olan güç elektroniği elemanlarının yaygın olarak kullanılması, harmonik bozulmalım kabuledilebilir sınırlar altoda tutulmasını gerektirmektedir. Bu durumda amaç, harmonik rezonanslarını önlemek ve harmonik akım ve gerilim genliklerini mümkün olduğu kadar azaltmaktır. Bu amaçla, güç sistemlerinde harmonik bozulmayı en aza indirmek için uygun yerlerde harmonik filtrelerine gereksinim duyulur. Teknik ve ekonomik durumlar da dikkate alınarak, genelde harmonik akımlarına düşük bir empedans yolu sunan paralel filtreler tercih edilir. Filtre tasarımındaki pratik kriter, harmonik akım ve gerilimleri cinsinden ifade edilen sorunu, diğer tüketiciler ile ortak bağlantı noktasında kabul edilebilir bir seviyeye azaltmaktır. Belirli harmonik frekanslarına ayarlanan filtreleri, tespit edilen uygun yerlere yerleştirmek ve sistemle etkileşimlerini kontrol etmek suretiyle, etkin harmoniklerin süzülmesi gerçekleştirilmiş olur. Bu çalışmanın sayısal uygulama bölümünde, doğrusal olmayan bir yük içeren örnek bir enerji sistemi gözönüne alınmıştır. Bir simülasyon programı kullanılarak yapılan analizde, 5. ve 7. harmonikleri süzmeye yönelik harmonik filtrelerinin devrede olup olmamasını içeren iki ayrı durum dikkate alınarak, bu filtrelerin etkinliği incelenmiştir.