B İ r alçak ger I l I m elektr I k enerj


Download 255.23 Kb.
Pdf просмотр
Sana22.09.2017
Hajmi255.23 Kb.

B

İ

R ALÇAK GER

İ

L

İ

M ELEKTR

İ

K ENERJ

İ

 TES

İ

S

İ

NDE HARMON

İ

K ÖLÇÜM 

SONUÇLARININ MATLAB’DE S

İ

MÜLASYONU VE PAS

İ

F F

İ

LTRE UYGULAMASI 

Doç.Dr. Koray TUNÇALP 

Yrd.Doç.Dr. Adnan KAK

İ

LL



İ

 

Ar



ş

.Gör. Mehmet SUCU 

Marmara Üniversitesi Teknik E

ğ

itim Fakültesi Elektrik E



ğ

itimi Bölümü-34722-

İ

stanbul 


 

ÖZET 

 

Elektrik  enerjisini  üreten,  ileten  ve  da



ğı

tan  kurulu

ş

lar


ı

n  görevi;  kesintisiz,  ucuz  ve 

kaliteli  bir  hizmeti  tüketicilerine  sunmakt

ı

r.  Kalite  kavram



ı

ndan  kas

ı

t,  sabit 



ş

ebeke 


frekans

ı

nda;  sabit  ve  sinüsoidal  biçimli  uç  gerilimidir.  Ancak  bu  tür  bir  enerji 



uygulamada  bir  tak

ı

m  zorluklarla  sa



ğ

lanabilir.  Güç  sistemine  ba

ğ

lanan  baz



ı

 

elemanlar  ve  bunlar



ı

n  yol  açt

ığı

  olaylar  sebebiyle  tam  sinüsoidal  de



ğ

i

ş



imden 

sapmalar olabilmektedir. Tam sinüsoidal gerilimden sapma, genellikle harmonik  ad

ı

 

verilen  bile



ş

enlerin  ortaya  ç

ı

kmas


ı

  ile  ifade  edilir  ve  buna  sebep  olan  etkenlerin 

ba

şı

nda  ise  manyetik  ve  elektrik  devrelerindeki  karakteristiklerin  do



ğ

rusal  olmamas

ı

 

gelir. Harmoniklerin, sistem üzerinde meydana getirdikleri olumsuz etkilerden  dolay



ı

 

olu



ş

madan  veya  olu

ş

tuktan  sonra  giderilmesi  gerekmektedir.  Harmonik  üreten 



kaynaklar  imal  edilirken  harmonik  üretmesinin  engellenmesi  en  önemli  giderilme 

yöntemlerinden  birisidir.  Di

ğ

er  bir  önemli  yöntem  ise  harmonik  filtreleri  yoluyla 



harmoniklerin süzülmesidir.  

 

Bu  çal



ış

mada,  örnek  uygulama  olarak,  bir  yüksek  ö

ğ

retim  kurumundaki  enerji 



sisteminde  olu

ş

an  harmoniklerin  mertebelerinin  ö



ğ

renilmesi  ve  bu  harmoniklerin 

giderilebilmesi için yap

ı

labileceklerin simülasyon yard



ı

m

ı



yla incelenmesidir.      

Örnek  tesis  olarak,  Marmara  Üniversitesi  Teknik  E

ğ

itim  Fakültesi’ndeki  ana 



transformatör  merkezi  kullan

ı

lm



ış

t

ı



r.  Bu  tesiste,  güç  analizörüyle  yap

ı

lan  ölçüm 



sonuçlar

ı

ndan  al



ı

nan  de


ğ

erler  ile  transformatör,  transformatörün    yükü  ve    sistemin 

harmonik seviyelerinin sistemdeki maksimum yük durumu için MATLAB program

ı

 ile 



simülasyonu  yap

ı

lm



ış

t

ı



r.  Sistemdeki    mevcut  harmonikleri  süzebilmek  için  gerekli 

olan pasif filtreler hesaplanarak bunlar sistem simülasyonuna eklenmi

ş

tir. Elde edilen 



simülasyon  devresindeki;  harmonik  filtresi  uygulanmadan  ve  uyguland

ı

ktan  sonraki 



devre parametreleri  incelenerek sonuçlar irdelenmi

ş

tir.  



 

1.G

İ

R

İŞ

 

 

Harmonikler  genel  olarak  do



ğ

rusal  olmayan  elemanlar  ile  sinüssel  olmayan 

kaynaklardan  herhangi  birisi  veya  bunlar

ı

n  ikisinin  sistemde  bulunmas



ı

ndan 


meydana  gelirler.  Harmonikli  ak

ı

m  ve  gerilimin  güç  sistemlerinde  bulunmas



ı

 

sinüsoidal  dalgan



ı

n  bozulmas

ı

  anlam


ı

na  gelir.  Bozulan  dalgalar  sinüssel  olmayan 

dalga  olarak  adland

ı

r



ı

l

ı



r.  Bu  dalgalar,  Fourier  analizi  yard

ı

m



ı

yla  temel  frekans  ve 

di

ğ

er  frekanslardaki  bile



ş

enler  cinsinden  ifade  edilebilir.  Bu  analiz  ile  sinüssel 

olmayan  dalgalar,  frekanslar

ı

  farkl



ı

  sinüsoidal  dalgalar

ı

n  toplam



ı

 

ş



eklinde 

matematiksel olarak yaz

ı

labilir. Bu sayede harmoniklerin analizi kolayl



ı

kla yap


ı

labilir. 

Harmonikler  güç  sistemlerinde;  ek  kay

ı

plar,  ek  gerilim  dü



ş

ümleri,  rezonans  olaylar

ı



güç faktörünün de



ğ

i

ş



mesi v.b. gibi teknik ve ekonomik problemlere yol açar. [1] 

 

2. HARMON

İ

K ÜRETEN KAYNAKLAR 

 

Son  50  y

ı

ld

ı



r  yap

ı

lan  teorik  ve  uygulamal



ı

  ara


ş

t

ı



rmalar

ı

n  sonucuna  göre;  harmonik 



kaynaklar

ı

,  günümüzde  mevcut  olan  klasik  harmonik  kaynaklar



ı

  ve  gelecekte 

olu

ş

abilecek yeni harmonik kaynaklar



ı

 olarak iki grupta incelenebilir. [2] 

Klasik harmonik kaynaklar

ı



  Elektrik makinelerindeki di

ş

 ve oluklar



ı

n meydana getirdi

ğ

i harmonikler 



  Ç


ı

k

ı



k  kutuplu  senkron  makinelerde  hava  aral

ığı


ndaki  relüktans 

de

ğ



i

ş

iminin olu



ş

turdu


ğ

u harmonikler 

  Senkron  makinelerde  ani  yük  de



ğ

i

ş



imlerinin  manyetik  ak

ı

  dalga 



ş

ekillerindeki bozulmalar 



  Senkron makinelerinin hava aral

ığı

 döner alan



ı

n

ı



n harmonikleri 

  Doyma bölgesinde çal



ış

an transformatörlerin m

ı

knat


ı

slanma ak

ı

mlar


ı

 



 

Ş

ebekedeki  do



ğ

rusal  olmayan    yükler;  do

ğ

rultucular,  eviriciler,  kaynak 



makineleri, ark f

ı

r



ı

nlar


ı

, gerilim regülatörleri, frekans çeviriciler, v.b. 

Yeni harmonik kaynaklar

ı



  Motor h

ı

z kontrol düzenleri 



  Do


ğ

ru ak


ı

m ile enerji nakli (HVDC) 

  Statik VAR generatörleri 



  Kesintisiz güç kaynaklar

ı

 



  Olas

ı

l



ı

kla  elektrikli  ta

şı

tlar


ı

n  yayg


ı

nla


ş

mas


ı

  ve  bunlar

ı

n  akü 


ş

arj 


devrelerinin etkileri 

  Enerji tasarrufu amac



ı

yla kullan

ı

lan ayg


ı

t ve yöntemler 

  Direkt frekans çevirici ile beslenen momenti büyük h



ı

z

ı



 küçük motorlar  

 

3.HARMON



İ

KLER

İ

N MATEMAT

İ

KSEL ANAL

İ

Z

İ

 

 

Harmoniklerin  analizi  için  matematikte  “Fourier  Analizi”  olarak  bilinen  yöntem 



kullan

ı

lmaktad



ı

r.  Bu  analiz  ile  bir  fonksiyon,  genlik  ve  frekanslar

ı

  farkl


ı

  (temel  dalga 

frekans

ı

n



ı

n  tam  katlar

ı

)  olan  sonsuz  say



ı

da  sinüsoidal  dalgan

ı

n  toplam



ı

 

ş



eklinde 

yaz


ı

labilir. [3,4] 

 

Herhangi  bir  periyodik  dalgan



ı

n  Fourier  serisine  aç

ı

labilmesi  için  Dirichlet  ko



ş

ullar


ı

 

olarak  bilinen  ko



ş

ullar


ı

n  sa


ğ

lanmas


ı

  gerekir.  Elektrik  enerji  sistemlerindeki  dalga 

ş

ekilleri  her  zaman  bu  ko



ş

ullar


ı

  sa


ğ

lad


ığı

ndan  Fourier  bile

ş

enlerinin  elde  edilmesi 



mümkündür. [4,5] 

 

Fourier  serisinin  elde  edilme  i



ş

lemi  dalga  analizi  veya  harmonik  analizi  olarak  da 

tan

ı

mlan



ı

r.  Periyodik  fonksiyonlar  Fourier  serisine  aç

ı

ld

ı



klar

ı

nda  birinci  terimi  bir 



sabit,  di

ğ

er  terimleri  ise  bir  de



ğ

i

ş



kenin  katlar

ı

n



ı

n  sinüs  ve  cosinüslerinde  olu

ş

an  bir 


seri  halinde  yaz

ı

labilir.  Bu  tan



ı

mdan  hareketle 



T

  periyot  boyunca  sinüsten  farkl

ı

  bir 


biçimde de

ğ

i



ş

en 


)

(t



f

 dalgas


ı

 Fourier’ e göre; 

 


+

+

+



+

+

+



=

nt

A

t

A

t

A

t

A

A

t

f

n

cos


..........

3

cos



2

cos


cos

)

(



3

2

1



0

                                                          

                         

nt

B

t

B

t

B

t

B

n

sin


..........

3

sin



2

sin


sin

3

2



1

+

+



+

+

                                     (1)   



+

=

0



)

(

A



t

f

 

)



sin

cos


(

1

nt



B

nt

A

n

n

n

+



=

                                                                  (2) 



ş

eklinde aç

ı

labilir. Bu denklemlerde; 



              

t

 : Ba


ğı

ms

ı



z de

ğ

i



ş

ken (elektrik enerji sistemlerinde 



wt

t

=

olmaktad



ı

r.) 


              

0

A

  :  “0”  indisi  ile  gösterilen  sabit  terim  (do

ğ

ru  veya  ortalama  de



ğ

er  olup 

literatürde A

0

 yerine 



2

0

A

’de kullan

ı

lmaktad



ı

r.) 


“1”  indisi  ile  gösterilen  birinci  terime,  temel  bile

ş

en  ad



ı

  verilir.  Temel 

bile

ş

en ayn



ı

 zamanda tam sinüsoidal dalgaya kar

şı

l

ı



k dü

ş

en  dalgay



ı

 belirler.  

“2,  3,  4,...,

n

”  indisi  ile  gösterilen  bile

ş

enlere  ise  harmonik  ad



ı

 

verilmektedir. 



Fourier  katsay

ı

lar



ı

  ise 


)

,

,



(

0

n



n

B

A

A

analitik  yöntemle  a

ş

a

ğı



daki  denklemlerle 

bulunabilir; [3.4] 

 

              



=

π



π

2

0



0

)

(



2

1

dt



t

f

A

                                                                                           (3)                                                                        

 

              



=

π



π

2

0



cos

)

(



1

ntdt

t

f

A

n

                                                                                     (4)                                                                   

 

              



=

π



π

2

0



sin

)

(



1

ntdt

t

f

B

n

                                                                                      (5)   



 

4. HARMON

İ

KLER

İ

N ETK

İ

LER

İ

 

 

Enerji  sistemlerinde  harmoniklerle  gerilim  ve  ak



ı

m  dalga 

ş

ekillerinin  bozulmas



ı

  çok 


çe

ş

itli problemlere yol açmaktad



ı

r. Bunlar maddeler halinde 

ş

öyle verilebilir: 



  Generatör ve 

ş

ebeke geriliminin bozulmas



ı

 



  Gerilim dü

ş

ümünün artmas



ı

 


  Kompanzasyon  tesislerinin a

şı

r

ı



  reaktif  yüklenme ve dielektrik  zorlanma 

nedeniyle zarar görmesi 

  Enerji sistemindeki elemanlarda ve yüklerde kay



ı

plar


ı

n artmas


ı

 



  Senkron  ve  asenkron  motorlarda  moment  sal

ı

n



ı

mlar


ı

n

ı



n  ve  a

şı

r



ı

 

ı



s

ı

nman



ı

n meydana gelmesi 

  Endüksiyon tipi sayaçlarda yanl



ış

 ölçmeler 

  Uzaktan kumanda, yük kontrolü v.b. yerlerde çal



ış

ma bozukluklar

ı

 



 

Ş

ebekede rezonans olaylar



ı

, rezonans

ı

n neden oldu



ğ

u a


şı

r

ı



 gerilimler ve 

ak

ı



mlar 

  Koruma ve kontrol düzenlerinde sinyal hatalar



ı

 



 

İ

zolasyon malzemesinin delinmesi 



  Elektrikli cihazlar

ı

n ömrünün azalmas



ı

 



  Sesli ve görüntülü ileti

ş

im araçlar



ı

nda parazit ve anormal çal

ış

ma 


 

Bu etkilerden de anla

şı

lmaktad


ı

r ki, harmonikler sistemdeki hemen hemen tüm 

elemanlar üzerinde olumsuz etki göstermektedir. Bu sebepten dolay

ı

 harmoniklerin, 



üretilmeden veya üretildikten sonra yok edilmesi gerekmektedir.  [6] 

 

5. HARMON



İ

K EL

İ

M

İ

NASYON YÖNTEMLER

İ

 

 

Harmoniklerin  önlenebilmesi  için  al



ı

nabilecek  tedbirlerin  en  önemlileri,  tasar

ı



s



ı

ras


ı

nda  al


ı

nabilecek  önlemler  ve  filtre  devrelerinin  kullan

ı

lmas


ı

d

ı



r.  Tasar

ı



s

ı

ras



ı

nda 


al

ı

nabilecek 



önlemler, 

sistem 


tasarlan

ı

rken 



yap

ı

s



ı

n

ı



harmonik 

üretmeyecek  veya  en  az  seviyede  üretecek 

ş

ekilde  dizayn  edilmesine 



dayanmaktad

ı

r.  Di



ğ

er  yöntem  ise  sistemde  var  olan  harmonikli  yükler  ve  bunlar

ı



hangi  harmonikleri  hangi  seviyede  bar



ı

nd

ı



rd

ı

klar



ı

n

ı



n  tespit  edilerek,  bu  veriler 

do

ğ



rultusunda uygun filtrenin seçilerek  sisteme monte edilmesi esas

ı

na dayan



ı

r.  


 

Güç sistemlerinde istenmeyen harmonik ak

ı

mlar iki 



ş

ekilde önlenebilir: 

1) 

Seri  empedans  (seri  filtre)  kullan



ı

larak  harmonik  ak

ı

mlar


ı

n

ı



n  yollar

ı

n



ı

kesilmesi, 



2)  Paralel  empedans  (paralel  filtre)  kullan

ı

larak  harmonik  ak



ı

mlar


ı

yönlerinin de



ğ

i

ş



tirilmesi.  

Harmonik  filtrelerinde  amaç,  sadece  özel bir frekanstaki i

ş

aretin  güç  sistemine veya 



güç  sistem  elemanlar

ı

na  girmesini  önlemek  oldu



ğ

undan,  seri  filtreler  kullan

ı

l

ı



r.  Bu 

süzgeç  ilgili  frekanstaki  i

ş

arete  kar



şı

  büyük  bir  empedans  gibi  davran

ı

r.  Fakat  bu 



çözüm kaynakta ortaya ç

ı

kan harmoniklerin süzülmesi için çok kullan



ı

lan bir yöntem 

de

ğ

ildir.  Kaynakta  harmonikleri  engellemek,  bu  cihazlar



ı

n  çal


ış

mas


ı

n

ı



  engellemek 

anlam


ı

na  gelecektir.  Harmonik  üreten  cihazlarda  dü

ş

ük  empedansl



ı

  paralel  bir  filtre 

yard

ı

m



ı

yla harmoniklerin sisteme geçmesini önlemek en uygun çözümdür. 

 

Seri  filtreler,  tüm  yük  ak



ı

m

ı



n

ı

  ta



şı

mak  zorundad

ı

rlar.  Buna  kar



şı

l

ı



k  paralel  filtreler, 

hangi anma de

ğ

eri gerekiyorsa ona göre tasarlanabilirler. Paralel filtrelerin en önemli 



özellikleri  de  tasar

ı

mlar



ı

n

ı



n  kolay  olmas

ı

d



ı

r.  Bu  yüzden  güç  sistemlerinde  harmonik 

frekansl

ı

 ak



ı

mlara dü


ş

ük empedansl

ı

 bir yol sa



ğ

layan paralel filtreler kullan

ı

l

ı



r. [7,8] 

 

6. ÖRNEK UYGULAMA 

 

Marmara  Üniversitesi  Teknik  E



ğ

itim  Fakültesi  (MÜTEF)  ana    transformatör 

merkezinden  güç analizörü ile yap

ı

lan ölçümlerden elde edilen veriler do



ğ

rultusunda 

sistemin  tüm  elemanlar

ı

n



ı

n  ve  de

ğ

i

ş



kenlerinin  Matlab  program

ı

  ile  simülasyonu 



yap

ı

lm



ış

 ve daha sonra simule edilen bu sisteme pasif filtre uygulanm

ış

t

ı



r.  

 

MÜTEF’de A-B-C ve D blok olarak adland



ı

r

ı



lan 4 adet farkl

ı

 bina mevcuttur. A, B ve 



C  bloklar  630  kVA  gücünde  Transformatör-I  olarak  isimlendirilen    bir  transformatör 

ile, D blok ise yine 630 kVA gücünde Transformatör-II olarak isimlendirilen bir ba

ş

ka 


bir transformatör ile beslenmektedir. Bu simülasyonda A, B ve C bloklar

ı

nda bulunan 



Transformatör-I  olarak  isimlendiren  transformatörde  yap

ı

lan  ölçümler  kullan



ı

lm

ış



t

ı

r. 



Transformatör-I,  Makine  E

ğ

itimi,  Metal  E



ğ

itimi,  Tekstil  E

ğ

itimi,  Matbaa    E



ğ

itimi 


Bölümleri ve Teknik Bilimler Yüksek Okuluna ait birçok laboratuvar

ı

 bulunan bloklar



ı

 

beslemektedir.  Bu  bloklar



ı

n  tüm  ayd

ı

nlatma  sistemi  farkl



ı

  güçlerdeki  flüoresan 

lambalardan olu

ş

maktad



ı

r. Sisteme ait tek hat 

ş

emas


ı

 

Ş



ekil-1’de verilmi

ş

tir. 



 

Transformatör-I’den  yap

ı

lan  ölçümler,  Panel  Endüstriyel  Elektrik  firmas



ı

ndan  bu 

çal

ış

ma  için  ödünç  al



ı

nan  Siemens  Prophi    isimli  Reaktif  Güç  Kontrol  Rölesi  ve 

Siemens  firmas

ı

n



ı

n  pano  tipi  Güç  Analizörü  ile  yap

ı

lm

ış



t

ı

r.    Yap



ı

lan  bu  ölçüm 



sonuçlar

ı

na  göre  sistem  maksimum  yüke  06-Ocak-2003  tarihinde  saat  14:25’de 



ula

ş

m



ış

t

ı



r.  Bu  tarih  ve  saatte  Transformatör-I’den  elde  edilen    ölçümlerin  sonuçlar

ı

 



Tablo-1’de  verilmi

ş

tir.  Sistemin  simülasyonu  bu  maksimum  yük  durumu  için 



yap

ı

lm



ış

t

ı



r. 

A Blok


 

B Blok


C Blok

Nonlineer

Yükler

Kompanzasyon



 

Ş

ekil-1. MÜTEF Transformatör-I Tek Hat 



Ş

emas


ı

 

 



Tablo-1 MÜTEF Transformatör-I’den Yap

ı

lan Ölçüm Sonuçlar



ı

 

Faz 



V

f-n


 

(V) 


U

f-f


 

(V) 


(A) 


(kW) 


(kVAr) 


(kVA) 


Cos

φ

 



THD

(%) 



THD

I

 



(%) 

L1 


228 

396 


279 

45 


45 

64 


0,729 

7,4 


41,7 

L2 


228 

396 


275 

44 


43 

62 


0,717 

7,5 


41,9 

L3 


229 

396 


235 

39 


36 

55 


0,755 

8,1 


49,8 

Faz 


I

3

 



(A) 

I

5



 

(A) 


I

7

 



(A) 

I

9



 

(A) 


I

11

 



(A) 

I

13



 

(A) 


I

15

 



(A) 

I

17



 

(A) 


I

19

 



(A) 

L1 


97,8 

36,3 


16,2 

8,9 


4,1 

1,1 



0,2 

L2 



98 

34,4 


16,8 

9,2 


3,5 

1,8 


1,5 

0,1 


L3 


98,3 

35,4 


15,5 

10,8 


3,5 

1,9 


1,1 

0,3 


0,1 

Faz 


V

3

 



(%) 

V

5



 

(%) 


V

7

 



(%) 

V

9



 

(%) 


V

11

 



(%) 

V

13



 

(%) 


V

16

 



(%) 

V

17



 

(%) 


V

19

 



(%) 

L1 


5,8 

2,5 


1,1 

0,6 


0,3 

0,4 


0,1 



L2 

6,2 


2,7 

1,3 


0,6 

0,4 


0,2 

0,1 


0,1 

L3 



6,4 

2,7 


1,4 

0,8 


0,6 

0,3 


0,2 



 

Harmonikli  bir  sistemde  bulunan  do

ğ

rusal  olmayan  yük,  sistemden  çekti



ğ

i  farkl


ı

 

frekanslardaki  her  ak



ı

m  için  ayr

ı

  bir  ak



ı

m  kayna


ğı

  ile  simüle  edilebilir.  Sistemdeki 

do

ğ

rusal olmayan yükler, her bir ak



ı

m harmoni

ğ

i için ayr



ı

 genlik ve frekanstaki ak

ı



kayna



ğı

 ile simule edildi

ğ

inde sistem 



Ş

ekil-2’deki durumu almaktad

ı

r. 


A Blok

 

B Blok



C Blok

Kompanzasyon

I

3

I



5

I

7



I

19

Nonlineer Yükler



 

Ş

ekil-2. MÜTEF Transformatör-I Tek Hat 



Ş

emas


ı

 

 



Bu  sistemin  Matlab  program

ı

  ile  olu



ş

turulmu


ş

  simülasyon  devresi   

Ş

ekil-4  de 



görülmektedir.  [10]    Filtre  devresi  uygulanmadan  yap

ı

lan  simülasyon  sonucunda 



sistemin ak

ı

m ve gerilim için  THD seviyesi 



Ş

ekil-3’de. Ak

ı

m için FFT analizi sonucu 



Ş

ekil-5’de görülmektedir.  

 

 

Ş



ekil-3. Filtre uygulanmadan önce sistemin THD seviyeleri 

 


 

Ş

ekil-4 Sistemin MATLAB program



ı

 ile yap


ı

lm

ış



 simülasyonu

 

Ş

ekil-5. Filtre devresi uygulanmadan önce sistemin FFT analizi 



 

 

 



Filtre  devresi  uygulanmadan  al

ı

nan  THD  seviyeleri  (



Ş

ekil-3)  ak

ı

m  için  %  41,  gerilim 



için % 7 seviyelerindedir.  IEEE 519 harmonik standard

ı

na göre THD seviyeleri  ak



ı

için % 8, gerilim için % 3 ‘ün alt



ı

nda olmas

ı

 istenmektedir. [9] Sistemimizde bu s



ı

n

ı



rlar 

özellikle  ak

ı

m  için  oldukça  fazla  de



ğ

erde  a


şı

lm

ış



t

ı

r.    FFT  analizinden  al



ı

nan 


sonuçlara göre de en bask

ı

n harmonik mertebeleri 3., 5. ve 7. harmonik seviyeleridir. 



 

Sistemdeki  THD  seviyesini  dü

ş

ürebilmek  için  bask



ı

n  olan  3.,  5.  ve  7.  harmoniklerin 

bast

ı

r



ı

lmas


ı

  yoluna  gidilecektir.  Bunun  için  sistemde  tek  ayarl

ı

 

ş



önt  filtrelerin 

kullan


ı

lmas


ı

  öngörülmü

ş

tür.    Filtreleme  i



ş

lemi  yap

ı

l

ı



rken  sistem  için  gereken  reaktif 

gücün  filtreler taraf

ı

ndan kar


şı

lanaca


ğı

 ön görülmü

ş

tür.  


 

Maksimum  yük  durumu  için  yapt

ığı

m

ı



z  simülasyonda  sistemin  ihtiyac

ı

  olan 



kompanzasyon gücü 50 kVAr’dir. Buna göre filtrenin kapasitif reaktans

ı

, [11] 



 

=



=

=

888



,

2

50000



380

2

2



C

C

Q

U

X

 

olur. Buradan da filtrenin kapasitesi,    



 

Farad

X

f

C

C

001102181

,

0

888



,

2

50



2

1

2



1

=

=



=

π

π



 

olur.  Reaktif  gücün  3.,  5.  ve  7.  harmonik  kollar

ı

nda  e


ş

it  olarak  tüketildi

ğ

ini  kabul 



edersek, 

 

Farad

C

C

C

C

4

7



5

3

10



67

,

3



3

001102181

,

0

3



=

=



=

=

=



 

olur. 


Ş

imdi her harmonik mertebesi için her kola gerekli olan endüktans

ı

 hesaplarsak; 



3. harmonik için, 

 

(



)

Henry

C

f

L

3

4



2

2

3



2

3

2



3

10

067



,

3

10



67

,

3



150

4

1



4

1



=

=



=

π

π



 

5. harmonik için, 

 

(

)



Henry

C

f

L

3

4



2

2

5



2

5

2



5

10

104



,

1

10



67

,

3



250

4

1



4

1



=

=



=

π

π



 

7. harmonik için, 

 

(

)



Henry

C

f

L

4

4



2

2

7



2

7

2



7

10

634



,

5

10



67

,

3



350

4

1



4

1



=

=



=

π

π



 

olur.  Bu  de

ğ

erlerde  her  faz  için  ayr



ı

  ayr


ı

  haz


ı

rlanan 


ş

önt  filtreler  sistem 

simülasyonuna    uyguland

ığı


nda  sistemin  ak

ı

m  ve  gerilim  için  THD  seviyeleri 



Ş

ekil-


6’da  görülmektedir.  Sistemin  filtre  uyguland

ı

ktan  sonraki  FFT  analizi  sonuçlar



ı

  ise 


Ş

ekil-7’de görülmektedir.  

 

 

Ş



ekil-6. Filtre uyguland

ı

ktan sonra sistemin THD seviyeleri 



 

Sistemin filtre  uyguland

ı

ktan  sonraki  THD  seviyeleri,  yap



ı

lan  simülasyon  sonucunda 

ak

ı

m için % 41’den % 9,92’ye, gerilim için % 7’den % 2,07’de dü



ş

ğ



ü görülmü

ş

tür. 



Filtre uyguland

ı

ktan sonraki FFT analizine göre de bask



ı

n olan 3., 5. ve 7. harmonik 

mertebeleri dü

ş

ürülmü



ş

tür. 


 

 

  

Ş



ekil-7. Filtre devresi uyguland

ı

ktan sonra sistemin FFT analizi 



 

 

 



7. SONUÇLAR VE ÖNER

İ

LER 

 

İ

deal  bir  güç  sisteminde  ak



ı

m  ve  gerilimin  her  zaman  tam  sinüs 

ş

eklinde  olmas



ı

 

istenir. Ancak sistemde her zaman do



ğ

rusal olmayan yüklerin varolmas

ı

 sebebi ile bu 



mümkün  de

ğ

ildir.    Güç  sistemine  ba



ğ

l

ı



  olan  do

ğ

rusal  olmayan  yükler  sebebiyle  tam 



sinüsoidal  gerilim  ve  ak

ı

mdan  sapmalar  meydana  gelmekte  ve  harmonikler 



olu

ş

maktad



ı

r.  Olu


ş

an  bu  harmonikler  sistemde  a

şı

r

ı



  yüklenme,  a

şı

r



ı

 

ı



s

ı

nma  ve 



rezonans olaylar

ı

 gibi birçok soruna yol açmaktad



ı

r.  


 

Harmoniklerin  önlenebilmesi  için  al

ı

nabilecek  tedbirlerin  en  önemlileri,  tasar



ı

s



ı

ras


ı

nda  al


ı

nabilecek  önlemler  ve  filtre  devrelerinin  kullan

ı

lmas


ı

d

ı



r.  Tasar

ı



s

ı

ras



ı

nda 


al

ı

nabilecek 



önlemler, 

sistem 


tasarlan

ı

rken 



yap

ı

s



ı

n

ı



harmonik 

üretmeyecek  veya  en  az  seviyede  üretecek 

ş

ekilde  tasarlanmas



ı

na  dayanmaktad

ı

r. 


Di

ğ

er yöntem ise sistemde var olan harmonikli yükler ve bunlar



ı

n hangi harmonikleri 

hangi  seviyede  bar

ı

nd



ı

rd

ı



klar

ı

n



ı

n  tespit  edilerek,  bu  veriler  do

ğ

rultusunda  uygun 



filtrenin seçilerek  sisteme monte edilmesi esas

ı

na dayan



ı

r.  


 

Sistem  parametrelerine  ve  ihtiyaçlar

ı

na    göre  tasarlanan  filtre  imal  edilerek  sisteme 



uygulan

ı

r ve daha sonra sistem parametreleri tekrar ölçülerek filtrenin  sisteme uygun 



olup  olmad

ığı


  anla

şı

l



ı

r.  Ancak  bu  yöntemle  her  zaman  tam  uygunluk 

sa

ğ

lanamayabilir.  Bu  sebepten  dolay



ı

,    ölçülen  sistem  parametrelerine  göre  filtre 

tasarland

ı

ktan sonra  sistemin simülasyonu yap



ı

larak simülasyon üzerine tasarlanan 

filtre  uygulanabilir  ve  sistemin  filtreye  tepkisi  simülasyon  üzerinde  görülebilir.  

Sistemin  önceden  simülasyonu  yap

ı

larak  filtre  davran



ışı

n

ı



n  simülasyon  üzerinde 

gözlenmesi,  ç

ı

kabilecek  sorunlar



ı

n  gözlemlenmesine  ve    bunlar  için  önceden  tedbir 

al

ı

nmas



ı

na  imkan sa

ğ

layacakt


ı

r. 


 

KAYNAKÇA 

[1]  AR


İ

FO

Ğ



LU,  U

ğ

ur,  “Güç  Sistemlerinin  Bilgisayar  Destekli  Analizi”,  Alfa  Yay



ı

nevi, 


İ

stanbul, 2002. 

[2]  KOCATEPE,  Celal,  DEM

İ

R  Abdullah,  “Güç  Sistemlerinde  Harmonik  Üreten 



Elemanlara Genel Bak

ış

”, Kaynak Elektrik Dergisi, Say



ı

:113, A


ğ

ustos, 1998. 

[3] 

İ

ZM



İ

RL

İ



O

Ğ

LU,    I



şı

k,  “Fourier    Serileri    ve    Laplace    Dönü

ş

ümleri”,      Marmara 



Üniversitesi  Yay

ı

nlar



ı

: 90/1, 


İ

stanbul, 1990. 

[4]  ERGENEL

İ

,  Adnan,  “Elektrikte  Laplace  Dönü



ş

ümü  ve  Fourier  Analizi”,  Kipa

ş

 

Da



ğı

t

ı



mc

ı

l



ı

k, 


İ

stanbul, 1984. 

[5]  NILSSON,  James  W.,  SUSAN,  A.  Riedel,  “Electric  Circuits”,  Prentice  Hall,  USA, 

1999. 


[6]  AY,  Selim,  “Alçak  Gerilim  Tesislerinde  Harmoniklerin 

İ

ncelenmesi”,  Kaynak 



Elektrik Dergisi, Say

ı

:129, Aral



ı

k, 1999. 

[7] AY, Selim, “ Alçak Gerilim Tesislerindeki Gerilim Harmonikleri ve Filtre Tasar

ı

m



ı

”, 


Kaynak Elektrik Dergisi, Say

ı

:95, Kas



ı

m-Aral


ı

k, 1996. 

[8]  YALÇIN,  Bahad

ı

r,  “Aktif  Harmonik  Filtreler”,  Kaynak  Elektrik  Dergisi,  Say



ı

:134, 


May

ı

s, 2000. 



[9]  KOCATEPE,  Celal,  UZUNO

Ğ

LU,  Mehmet,  “Harmoniklerin  S



ı

n

ı



rlanmas

ı

  ve 



Harmonik Standartlar

ı

”, Kaynak Elektrik Dergisi, Say



ı

:150, Ekim, 2001. 

[10] 

www.mathworks.com



   Eri

ş

im Tarihi: Ocak, 2003. 



[11]  ARGIN,  Mehmet,  “Güç  Sistem  Hamonik  Filtreleri”,  YTÜ  Fen  Bilimleri  Enstitüsü 

Elektrik Mühendisli

ğ

i Anabilim Dal



ı

, Yüksek Lisans Tezi, 

İ

stanbul, 2000.



 

 

 

 

Koray TUNÇALP 

1962 y


ı

l

ı



nda 

İ

stanbul’da do



ğ

du. 


İ

lk, orta ve lise e

ğ

itimini 


İ

stanbul’da tamamlad

ı

. 1984 


y

ı

l



ı

nda  Marmara  Üniversitesi  Teknik  E

ğ

itim  Fakültesi  Elektrik-Elektronik  E



ğ

itimi 


Bölümü’nden  mezun  oldu.  1988  y

ı

l



ı

nda  Marmara  Üniversitesi  Fen  Bilimleri 

Enstitüsü’nde  yüksek  lisans

ı

n



ı

  tamamlad

ı

.  1999  y



ı

l

ı



nda  M.Ü.F.B.E’nde  Prof.Dr. 

Sezgin  Alsan’

ı

n  dan


ış

manl


ığı

nda  “Bilgisayar  Denetimli,  Say

ı

sal  Yöntemle  Çal



ış

an 


Elektrik  Enerji  Sayac

ı

  Gerçekle



ş

tirilmesi  ve  E

ğ

itime  Uygulanmas



ı

”  konulu  tezini 

tamamlayarak  Doktor  unvan

ı

n



ı

  ald


ı

.  Halen  Marmara  Üniversitesi  Teknik  E

ğ

itim 


Fakültesi’nde ö

ğ

retim üyesi olarak çal



ış

makta olup çe

ş

itli yay


ı

nlar


ı

 bulunmaktad

ı

r.  



 

Adnan KAK

İ

LL

İ

 

1966  y


ı

l

ı



nda  Nev

ş

ehir’de  do



ğ

du. 


İ

lk,  orta  ve  lise  ö

ğ

renimini  Nev



ş

ehir’de 


tamamlad

ı

.1985  y



ı

l

ı



nda  ba

ş

lad



ığı

  Marmara  Üniversitesi  Teknik  E

ğ

itim  Fakültesi 



Elektrik-Elektronik  E

ğ

itimi  Bölümü’nden  1989  y



ı

l

ı



nda  mezun  oldu.  Ayn

ı

  y



ı

l  Marmara 

Üniversitesi  Fen  Bilimleri  Enstitüsünde  Yüksek  Lisans  ö

ğ

renimine  ba



ş

lad


ı

.  “Elektrik 

Enerjisi 

İ

letimi  ve  Tüketiminin  Optimal  Planlamas



ı

”  konulu  tezini  Doç.  Dr. 

İ

rfan 


Güney’in  dan

ış

manl



ığı

nda  haz


ı

rlayarak  1993  y

ı

l

ı



nda  mezun  oldu.  30  Eylül  1993 

y

ı



l

ı

nda Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik E



ğ

itimi Anabilim Dal

ı

’nda 


Doktora  program

ı

na  ba



ş

lad


ı

.  “Enerji  Sistemlerinde  Bilgisayar  Destekli  Röle 

Koordinasyonu”  isimli  doktora  tezini  1999  y

ı

l



ı

nda  tamamlayarak  Dr.  unvan

ı

n

ı



  ald

ı



Halen  Marmara  Üniversitesi  Teknik  E

ğ

itim  Fakültesi  Elektrik  E



ğ

itimi  Bölümü  Enerji 

Tesisleri Anabilim Dal

ı

’nda Ö



ğ

retim Üyesi olarak çal

ış

maktad


ı

r. 


 

Mehmet SUCU 

1978  y


ı

l

ı



nda 

İ

stanbul’  da  do



ğ

du. 


İ

lk  ve  orta  ö

ğ

renimini 



İ

stanbul’da  tamamlad

ı

ktan 


sonra  Lise  ö

ğ

renimini  1994  y



ı

l

ı



nda  Alibeyköy  Endüstri  ve  Teknik  Meslek  Lisesi 

Elektrik  Bölümü’  nde  bitirdi.  1996  y

ı

l

ı



nda  Marmara  Üniversitesi  Teknik  E

ğ

itim 



Fakültesi  Elektrik  E

ğ

itimi  Bölümü’  nü  kazanarak  bu  bölüme  kayd



ı

n

ı



  yapt

ı

rd



ı

.  2000 


y

ı

l



ı

nda  Elektrik  E

ğ

itimi  Bölümü’  nden  mezun  oldu  ve  ayn



ı

  y


ı

l  Marmara  Üniversitesi 

Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik E

ğ

itimi Bölümü Yüksek Lisans Program



ı

’ nda Yüksek 

Lisans  ö

ğ

renimine  ve  Kas



ı

m-2000  tarihinde  Marmara  Üniversitesi  Fen  Bilimleri 

Enstitüsü Elektrik E

ğ

itimi Bölümü’ nde Ara



ş

t

ı



rma Görevlisi olarak çal

ış

maya ba



ş

lad


ı

Halen bu bölümdeki görevine devam etmekte ve yüksek lisans tez a



ş

amas


ı

ndad


ı

r




Do'stlaringiz bilan baham:


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2019
ma'muriyatiga murojaat qiling