Politekik Dergisi Joural of Polytechic ilt: 9 Sayı: 4 s.63-69, 006 Vol: 9 No: 4 pp.63-69, 006 Elektrik Eerji Sistemleride Oluşa Harmoikleri Filtrelemeside Pasif Filtre ve Filtreli Kompazasyou Kullaımı ve Simülasyo Örekleri Koray TUNÇAP *, Mehmet SUU ** *Marmara Üiversitesi Tekik Eğitim Fakültesi Mekatroik Eğitimi Bölümü **Marmara Üiversitesi Tekik Eğitim Fakültesi Elektrik Eğitimi Bölümü 347 Göztepe Kadıköy-İstabul ÖZET Bu çalışmada, elektrik eerji sistemleride oluşa harmoikleri filtrelemeside kullaıla pasif filtreleri ve filtreli kompazasyo sistemlerii (seri edüktas bağlamış kompazasyo sistemi) yapıları ve uygulama şekilleri hakkıda bilgi verilmiştir. Daha sora örek olarak ele alımış harmoik içere bir elektrik eerji sistemii modeli MATAB programı ile oluşturulmuştur. Bu sisteme, pasif filtre ve filtreli kompazasyo sistemi uygulaarak bu filtrei sistem üzeride oluşturduğu etkiler icelemiş, souçlar üzeride yorumlar yapılmıştır. Aahtar Kelimeler: Harmoik, Pasif Filtre, Kompazasyo, Filtreli Kompazasyo, Simülasyo The Usage of Passive Filter ad Filtered ompasatio For Filterig Harmoics Occured i Electric Eergy Systems ad Simulatio Samples ABSTRAT I this study; iformatio has bee give about structures of passive filters ad filtered compasatio systems used i electrical eergy systems where the harmoics occured. After that, a model of the electric system which icludes harmoic has bee simulated with MATAB. Passive filter ad filtered compesatio systems are applied to this system ad effects of filters are ivestigated ad coclusios are discussed i detail. Keywords: Harmoic, Passive Filter, ompesatio, Filtered ompesatio, Simulatio 1. GİRİŞ Vazgeçilmez bir eerji kayağı ola elektrik eerjisii ürete, ilete ve dağıta kuruluşları görevi; kesitisiz, ekoomik ve kaliteli bir elektriği tüketicilerie sumaktır. Elektrik eerji sistemleride kalite söz kousu oluca, limitler dahilide şebeke frekasıda; limitler dahilide ve siüsoidal biçimli kullaıcı gerilimii sağlaması alaşılmaktadır. Acak bu tür elektrik eerjisi pratikte bir takım zorluklara sahiptir. Güç sistemie bağlaa bazı elemalar ve buları yol açtığı olaylar sebebiyle tam siüsoidal dalga şeklide sapmalar olabilmektedir. Tam siüsoidalda sapma, geellikle harmoik adı verile bileşeleri ortaya çıkması ile ifade edilir ve bua sebep ola etkeleri başıda ise mayetik ve elektrik devrelerideki doğrusal olmaya değişimler (olieerlik) gelir. Yarı iletke elemaları yapıları gereği ve saayide kullaıla bazı doğrusal olmaya yükleri (trasformatör, ark fırıları, vb.) etkisiyle; akım ve gerilim dalga biçimleri, periyodik olmakla birlikte temel siüsoidal dalga ile frekas ve geliği farklı diğer siüsoidal dalgaları toplamıda meydaa gelmektedir. Temel dalga dışıdaki siüsoidal dalgalara harmoik adı verilir. Elektrik eerji sistemleri üzeride olumsuz etkileri görüle harmoikleri yok edilmesi veya zararsız hale getirilmesi gerekmektedir. Buu içi iki farklı yötem vardır. Bularda biricisi, harmoik ürete elemaları üretimi sırasıda yapısıı harmoik üretmeyecek veya çok az üretecek şekilde tasarlaması veya şebekeye bağlatılarıı uygu şekilde yapılmasıdır. Bu yötem tasarım sırasıda alıabilecek ölemler olarak isimledirilebilir. İkici yötem ise, harmoikleri üretildikte sora yok edilmesidir. Bu yötem de, harmoikleri filtrelemesi olarak isimledirilir (1).. HARMONİK FİTREERİ Harmoikleri oluşturduğu zararlı etkileri egelleyebilmek içi tasarım sırasıda alıabilecek tedbirler çoğu kez yeterli değildir. Tasarım sırasıda alıabilecek tedbirlere ek olarak harmoik akımlarıı şebe- Digital Object Idetifier 10.339/006.9.4.63-69 63
Koray TUNÇAP, Mehmet SUU / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 keye geçmesii egellemekte harmoikleri ölemei bir diğer yötemidir. Buu içi sisteme eklemesi gereke ek devrelere gereksiim vardır. Elektrik eerji sistemie yerleştirile ve isteile harmoik akımlarıı süzülmesii sağlaya bu devrelere Harmoik Filtresi deir (). Harmoik filtrelerii amacı akım veya gerilimdeki harmoik derecelerii etkilerii azaltmaktır. Pasif ve aktif filtre olarak iki çeşit harmoik filtresi bulumaktadır. Bu çalışmada pasif harmoik filtrelerii çeşitleri ve yapıları açıklaarak simülasyo örekleri verilmiştir. Harmoikleri filtrelemesii diğer bir yötemi ola ve so yıllarda oldukça sık kullaıla aktif filtreler ise ayrı bir çalışmaı kousu olacağıda bu çalışmada icelemeyecektir. 3. PASİF FİTREER 3.. Paralel (Şöt) Pasif Filtreler Paralel (şöt) pasif filtreler, harmoik kayağı ile şebeke arasıa kodasatör (), edüktas () ve bazı durumlarda direç (R) elemalarıı paralel olarak bağlamasıda oluşa devrelerdir. Paralel pasif filtrelerde amaç, yok edilmek istee harmoik frekası içi rezoas şartıı sağlayacak, değerlerii hesaplayarak bu devreyi güç sistemie bağlamaktır. Her bir harmoik frekası içi ayrı rezoas kolları oluşturularak bu kolları güç sistemie bağlaması gerekmektedir. Acak bu işlem e etki şekilde diğer bir ifadeyle gelik değeri yüksek harmoik frekasları içi yapılmalıdır. Her harmoik bileşei içi ayrı bir rezoas kolu oluşturmak optimum bir çözüm olmayacağıda, sadece gelik değeri yüksek harmoik frekasları içi rezoas kolu oluşturulur. Geliği yüksek olmaya harmoik frekasları içi ise buları etkiliğii azaltacak tek bir rezoas kolu oluşturmak yeterli olacaktır (3). Pasif filtre içi örek bir devre (Tek ayarlı paralel pasif filtre) Şekil de görülmektedir (). Pasif filtreler, seri pasif filtreler ve paralel (şöt) pasif filtreler olmak üzere kedi içeriside iki tiptir. Ayrıca uygulamada çok karşılaşıla bir diğer pasif filtre türü de sistemde bulua kompazasyo sistemie seri edüktas bağlamaktır (filtreli kompazasyo sistemleri) (,3). 3.1. Seri Pasif Filtreler Seri filtreler adıda da alaşılacağı gibi, kayak ile harmoik ürete elema arasıa seri olarak bağlaa edüktas () elemaıda oluşmaktadır. Seri bağlaa bu empedas, = π f (1) Pasif filtreler, kayak ile alıcı arasıa koula ve temel frekas dışıdaki bileşeleri yok etmek içi tasarlaa, kodasatör (), edüktas () ve bazı durumlarda direç (R) elemalarıda oluşa devrelerdir (3). Şöt filtreleri kullaılmasıı e büyük sakıcası, güç sistemiyle paralel rezoasa girebilmesidir. Bu yüzde güç sistemie paralel pasif filtre uygulamada öce sistemi ayrıtılı bir aalizii yapılması gerekmektedir. Tek ayarlı (bat geçire) filtreler, çift ayarlı filtreler, otomatik ayarlı filtreler, yüksek geçire söümlü filtreler olmak üzere dört farklı paralel pasif filtre çeşidi vardır (3). R R R R 3 5 7 9 3 5 7 9 NONİNEER YÜK formülüe göre harmoik frekaslarıa yüksek empedas göstererek oları geçişlerii egeller. Temel frekasta ise düşük empedas gösterirler. Seri filtre uygulamasıa örek bir devre Şekil 1 de verilmiştir. Seri filtreler uygulamada; A motor sürücü devrelerii ve yüksek güçlü A/D iverterleri girişie bağlaır. Seri filtreleri uygulamasıdaki zorluklar; tüm yük akımıı filtre üzeride geçmesi, tam hat gerilimleri içi yalıtım zorululuğu ve hatta gerilim düşümüe ede olması şeklide sıralaabilir (3) Seri Pasif Filtre R Şekil 1. Seri Pasif Filtre İçi Bir Örek NONİNEER YÜK 3. Harmoik 3 5 7 9 5. Harmoik 7. Harmoik Paralel (Şöt) Pasif Filtre 9. Harmoik Şekil. Pasif Filtre İçi Bir Örek (Tek Ayarlı Paralel Pasif Filtre) Burada; R :. harmoik mertebesi içi rezoasa getirile kapasite ve edüktas elemaıı iç direci (Ω), :. harmoik mertebesi içi kapasite elemaı ile rezoasa sokula edüktas (Ω), c :. harmoik mertebesi içi edüktas elemaı ile rezoasa sokula kapasitastır (Ω). 3.3. Kompazasyo Sistemie Seri Edüktas Bağlamak (Filtreli Kompazasyo Sistemleri) Bu tekik, harmoikleri ölemede e etkisiz yötemlerde biridir. Acak e kullaışlı ve e ekoo- 64
EEKTRİK ENERJİ SİSTEMERİNDE OUŞAN HARMONİKERİN / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 mik olaıdır. Tekiği presip şeması Şekil 3 te verilmiştir (). Harmoikleri, elektrik eerji sistemlerideki gözle görüle e büyük etkileri kompazasyo sistemleri üzeride meydaa gelmektedir. Harmoikler kodasatörleri kapasiteside değişmelere yol açmakta ve ömürlerii azaltmaktadır. Bu etkileri azaltabilmei e pratik ve e ekoomik yolu, kompazasyo sistemie seri edüktas bağlamaktır. Böylece, harmoikli akımlara karşı seri edüktas sayeside yüksek empedas gösterilerek kompazasyo sistemie geçmesi ölemekte ve bu seri edüktasla kompazasyo sistemii kapasitası bir filtre görevi görerek harmoikleri etkiliğii azaltmaktadır (). Bu sistemler tesis edilirke seçilecek ola edüktaslara, her firmaı kedi edüktasları içi hazırladığı tablolara bakılarak karar verilmektedir. Bu seçim içi bazı kriterler vardır. Buları e öemlisi p faktörüe karar vermektir. Bu faktör; Şekil 3. Kompazasyo Sistemie Seri Edüktas Bağlamak p = () formülüde belirlemektedir. Burada; : Kompazasyoa seri bağlaacak ola edüktası temel frekastaki edüktif reaktası (Ω), : Kompazasyo sistemii temel frekastaki kapasitif reaktasıdır (Ω). p faktörü sistemde etki ola harmoik derecesie göre seçilmelidir. Öreği; sistemde 3. harmoik baskı ise bu sistemi 189 Hz de rezoasa getirecek (edüktas ve kompazasyo sistemi arasıdaki seri rezoas) p değeri % 7 ola edüktaslar seçilmelidir. Sistemde 5. harmoik baskı ise bu sistemi 10 Hz de rezoasa getirecek p değeri % 5,67 ola edüktaslar seçilmelidir. Yukarıda açıklaa, 3. harmoik içi 189 Hz, 5. harmoik içi 10 Hz değerleri zamala uygulamada kazaıla tecrübelerde elde edilmiş verilerdir (,4). Burada amaç, öreği 3. harmoiği baskı ola sistemde sistemi 3. harmoiği frekası ola 150 Hz de rezoasa getirirsek bu durumda 3. harmoiği bütü geliği kompazasyo sistemie akacaktır. Bu da kompazasyo sistemie zarar verecektir. Bu yüzde sistem, sistemde mevcut ola baskı harmoiği frekasıa yakı frekaslarda rezoasa getirilmekte ve böylece sistemde baskı ola harmoiği geliği öemli ölçüde azaltılmaktadır. Bu, baskı olmaya diğer harmoik mertebeleri üzeride de etki göstereceğide sistemdeki THD (Total Harmoic Distortio Toplam Harmoik Distorsiyou) seviyesi öemli ölçüde düşecektir. Kompazasyo sistemie seri bağlaa edüktaslar, kompazasyo uçlarıdaki gerilimi bir miktar yükselmesie sebep olmaktadır. Buu sebebi, gücü sabit kalması istediği içi kompazasyo sistemide aka akım sıırladırıldığıda azaldığı içi uçlarıdaki gerilimi yükselmesidir. Bu yüzde sistem içi seçile kapasitaslar şebeke gerilimide daha büyük gerilimlere dayaıklı olmalıdır (5). Bu; U U = (3) 1 p ile hesaplaabilir. Burada; U : Kapasitas gerilimi (V), U : Şebeke gerilimi (V), p : Formül de taımlaa sabit değerdir. Şebeke gerilimi 400 V ola bir sistemde p değeri % 5,67 ola edüktaslar seçilmişse, bu durumda kapasitasları gerilimi 45 V olarak seçilmelidir. Acak, 45 V ta çalışabilecek şekilde seçile kapasitaslar üzerleride yazılı ola reaktif gücü bu gerilim altıda verebilirler. Eğer kapasitaslar daha düşük gerilim ile çalışırlarsa yei güçleri, Q U Q1 U1 = (4) ile hesaplamalıdır. Burada; Q 1 : Kompazasyo sistemii omial çalışma gerilimi altıda üreteceği reaktif güç (VAr), Q : Gerilimi değişmesi soucuda kompazasyo sistemii üreteceği reaktif güç (VAr), U 1 : Kompazasyo sistemii omial çalışma gerilimi (V), U : Değişe gerilimi değeridir (V). Ayrıca, kompazasyo sistemi seri bağlı reaktörleri tükettiği Q = 3I (5) reaktif güç kadar daha az reaktif güç sisteme verecektir (5). Burada; Q : Seri edüktasları tükettiği reaktif güç (VAr), I : Seri edüktas üzeride aka akım (A), : Seri edüktası temel frekastaki edüktif reaktasıdır (Ω). 65
Koray TUNÇAP, Mehmet SUU / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 4. FİTREERE AİT SİMÜASYON DEVREERİ Bu bölümde, örek olarak alıa bir elektrik eerji sistemi üzerie, tek ayarlı (bat geçire) pasif filtre ve kompazasyo sistemie seri edüktas bağlama işlemi uygulaarak sistemi bu filtre çeşitlerie karşı cevapları ayrı ayrı icelemiştir. Bu iceleme; sistemi akıma ve gerilime ait FFT (Fast Fourier Trasform Hızlı Fourier Döüşümü) değerleri, akıma ve gerilime ait THD değerleri üzeride MATAB v6.5 programı kullaılarak yapılmıştır (6). 4.1. Örek Sistem Simülasyou yapılacak her iki filtre sistemi, Şekil 4 te tek hat şeması ve elektriksel büyüklükleri verile sistem üzerie uygulamıştır. Bu sistemdeki doğrusal olmaya yükler akım kayağı ile modellemiştir. Sistemde 3., 5., 7., 9., 11., ve 13. harmoikleri olduğu kabul edilmiştir (Tablo 1). Örek olarak alıa elektrik eerji sistemide yükleri degeli olarak fazlara dağıtıldığı kabul edilmiştir. Özetle sistem degeli bir sistemdir. Tablo 1. Örek Elektrik Tesisideki Doğrusal Olmaya Yüklere Ait Akım Gelikleri Akımdaki Harmoik Derecesi Geliği (A) I 50 3 I 150 5 I 95 7 I 60 9 I 5 11 I 5 13 Örek elektrik eerji sistemii MATAB ta hazırlamış simülasyo devresi Şekil 5 te verilmiştir. Bu simülasyo devreside, Ölçüm Bloğu, A Fazı Nolieer Yükü, B Fazı Nolieer Yükü ve Fazı Nolieer Yükü isimli bloklar birer kapalı bloktur. Ölçüm Bloğu isimli kapalı bloğu içeriside gerekli ola bütü büyüklükleri (her fazı ayrı ayrı akımı ve gerilimi, akım ve gerilime ait THD büyüklükleri, akım ve gerilime ait FFT değerleri, vb.) ölçmek mümküdür. Bu blok isteildiği taktirde her türlü ölçümü yapacak şekilde geliştirilebilir. 10 / 0,4 kv 630 kva Δ / λ 50 Hz Kompazasyo Sistemi 30 kvar x 5 Kademe Nolieer Yükler ieer Yükler Şekil 4. Örek Elektrik Eerji Sistemi 380 V 350 kva cos ϕ=0,75 50 Hz Sistemi, akım içi THD grafiği Şekil 6 da ve gerilim içi THD grafiği Şekil 7 de verilmiştir. Şekil 5. Örek Elektrik Eerji Sistemii MATAB ta Hazırlaa Simülasyo Devresi Şekil 6. A Fazı Akımıı THD Değeri Şekil 7. A Fazı Faz-Nötr Gerilimii THD Değeri Şekil 6 ve Şekil 7 de akıma ve gerilime ait THD değerleri görülmektedir. Bua göre; akımdaki THD değeri % 40 mertebeleride, gerilimdeki THD değerleri ise % 6,5 mertebeleridedir. Bu kabul edilebile sıırları oldukça üstüdedir. Bu sebepte sisteme filtre uygulaarak THD seviyelerii düşürülmesi gerekmektedir. 4.. Örek Sisteme Tek Ayarlı Pasif Filtrei Uygulaması Burada Şekil 5 te simülasyou hazırlaa sisteme tek ayarlı pasif filtre uygulaarak sistemi bua ola cevabı iceleecektir. Bu filtre uygulaırke filtre içide kullaıla kapasite elemalarıı, sisteme gerekli 66
EEKTRİK ENERJİ SİSTEMERİNDE OUŞAN HARMONİKERİN / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 ola kompazasyo gücüü de karşılaması gerekmektedir. Sistemi mevcut güç katsayısı 0,75 olup bu değeri 0,95 e çıkartabilmek içi gerekli ola kodasatör gücü, 145,3 kvar olarak hesaplamıştır. Bu değer, stadart kodasatör güç değerleri gözöüe alıdığıda buda soraki hesaplamalarda 150 kvar olarak alımıştır. Bu reaktif güç değerie göre sisteme bağlaması gereke kodasatörleri kapasitif reaktasları, 0,966 Ω olarak buluur. Burada sisteme bağlaacak toplam kapasite değeri ise 3306,7 µf olarak hesaplaır. Örek sistemimizde, 3., 5., 7., 9. ve 11. harmoikler etkili gelik değerlerie sahip olduklarıda bu harmoikler süzülecektir. Her bir harmoik derecesi içi ve elemalarıda oluşa paralel kollar tasarlaacaktır. Acak her harmoik derecesii gelik değeri farklı olduğuda her bir paralel kol, tasarladığı harmoik derecesii gelik değerideki akımı taşıyabilecek kapasitede tasarlamalıdır. Bu sebepte sisteme bağlaması gereke toplam değerii kollara paylaştırılması; I = (6) ITh formülüe göre yapılmıştır. Burada; :. harmoiği süzecek olu kolu kapasitesi, : Sisteme bağlaacak ola toplam kapasite değeri,. I : harmoik akımıı gelik değeri (A), I : Sistemdeki bütü harmoik akımlarıı toplamı Th (A) dır. 6 umaralı formül baz alıarak yapıla hesaplara göre sisteme bağlaacak her bir paralel kolu kapasite değerleri Tablo de verilmiştir. Tablo. Sisteme Bağlaacak Her Bir Paralel Kolu Kapasite Değeri 3 5 7 9 11 1413,1 847,8 536,8 339,14 141,31 Paralel kollar içi hesaplaa kapasite değerleri ve paralel kolları ayar edilmek istediği harmoik mertebesii frekası referas alıarak kolları edüktas değerleri ise, 1 = (7) π f formülüe göre hesaplaabilir. Burada; :. harmoiği süzecek olu kolu edüktası (mh), f :. harmoiği frekası (Hz), :. harmoiği süzecek olu kolu kapasitesi dır. 7 umaralı formül baz alıarak yapıla hesaplara göre sisteme bağlaacak her bir paralel kolu edüktas değerleri Tablo 3 te verilmiştir. Tablo 3. Sisteme Bağlaacak Her Bir Paralel Kolu Edüktas Değeri 3 5 7 9 11 (mh) (mh) (mh) (mh) (mh) 0,7966 0,478 0,385 0,3688 0,595 Her paralel kol içi hesaplaa ve değerlerie göre oluşturula sistemi MATAB te hazırlaa simülasyo devresi Şekil 8 de görülmektedir. Şekil 8. Örek Elektrik Eerji Tesisie Tek Ayarlı Filtrei Uygulaması Şekil 8 deki simülasyo devresii çalıştırılması soucuda sistemi filtre uyguladıkta sora, akım içi THD grafiği Şekil 9 da ve gerilim içi THD grafiği Şekil 10 da verilmiştir. Şekil 9. Tek Ayarlı Filtre Uyguladıkta Sora A Fazı Akımıı THD Değeri 67
Koray TUNÇAP, Mehmet SUU / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 Şekil 10. Tek Ayarlı Filtre Uyguladıkta Sora A Fazı Faz- Nötr Gerilimii THD Değeri Tek ayarlı filtre uygulamada öce akımdaki THD değeri % 40 mertebeleride ike, tek ayarlı filtre uyguladıkta sora bu değer % 4 mertebelerie düşmüştür. Gerilimi THD değeri ise % 6,5 değeride % 3 mertebelerie düşmüştür. Akım ve gerilimdeki bu THD değerleri kabul edilebilir seviyededir. Burada görülmektedir ki her bir harmoik mertebesi içi ayar edile paralel kollar, ayar edildikleri frekaslarda elemaları iç direçleri ihmal edilirse sıfıra yakı empedas göstermişlerdir. Souçta tek ayarlı filtrei performasıı oldukça iyi olduğu soucua varılır. Acak bu filtreleri bazı dezavatajları vardır. Öcelikle, hassas yapıla hesaplama ve ayarlarda dolayı, filtreyi oluştura elemaları değeride zamala oluşa değişmelere karşı oldukça duyarlı olmaları e öemli sorudur. Ayrıca tek ayarlı filtreler sadece gücü sabit ola doğrusal olmaya yüklü sistemlerde kullaılabilir. Çükü, üzerlerideki kapasite değerleri değişke olmadığıda sistemdeki edüktif yükler kalktığıda kodasatörler devrede kalmaya devam edeceğide bu durumda aşırı kompazasyo oluşabilir. Veya doğrusal olmaya yüklerde bir kısmı devrede çıktığıda, öreği sistemdeki 5. harmoiği büyük bir kısmıı oluştura yük devrede çıktığıda 5. harmoiği süze tek ayarlı filtre kolu sistemde kalacağıda bu kol eerji kaybıa yol açacaktır. Bu yüzde bu filtreler sabit doğrusal olmaya yükleri buluduğu sistemlerde kullaılmalıdır. Sabit yük devrede çıktığıda tek ayarlı filtrelerde devrede çıkarılmalıdır. 4.3. Örek Sisteme Filtreli Kompazasyo Sistemii Uygulaması Kompazasyo sistemie seri edüktas bağlama işlemi uygulamada e çok karşılaşıla uygulamalarda birisidir. Buu e öemli sebebi, maliyetii düşük olmasıdır. Harmoikli bir sistemde harmoikleri varlığı çoğu zama kompazasyo sistemie verdiği zararlarla alaşılır. O yüzde bu yötem, harmoikleri kompazasyo sistemi üzerideki etkilerii de azalttığıda oldukça yaygı olarak kullaılmaktadır. Bu yöteme göre; sistemde bağlı bulua kompazasyo üitelerii değerlerie bakılarak firmalar tarafıda oluşturula edüktas seçim tablolarıda uygu edüktas değerleri seçilerek, kompazasyo sistemie seri bağlamalıdır. Örek sistemi kapasitif güç ihtiyacı 145,3 kvar değeridedir. Bu değer, stadart kodasatör güçlerii tam katı ola 150 kvar değerie tamamlaarak 5 kademeli bir kompazasyo sistemi kurulmuştur. Bu kompazasyo sistemi, reaktif güç kotrol rölesi ile kumada edilmektedir. Bua göre her bir kademei kodasatör gücü 30 kvar dır. Örek sistem tam yük durumu içi modellediğide kompazasyo sistemideki tüm kademeleri devrede olduğu duruma göre filtre uygulamıştır. Örek sistemdeki harmoik mertebeleride gelik değeri e yüksek ola harmoik 3. harmoik olduğuda bu sistem içi p değeri % 7 ola edüktaslar seçilmelidir. Sistemdeki kodasatörler 440 V ta çalışacak şekilde seçilmiştir. Bua göre edüktasları değeri 1,53 mh olmaktadır. Bu değerdeki edüktaslar, her bir faz içi ayrı olmak üzere kompazasyo sistemie seri bağladığıda bu filtre gerçekleştirilmiş olur. Bu sisteme ait MATAB programıda hazırlamış simülasyo devresi Şekil 11 de verilmiştir. Şekil 11 deki simülasyo devresii çalıştırılması soucuda sistemi filtre uyguladıkta sora, akım içi THD grafiği Şekil 1 de ve gerilim içi THD grafiği Şekil 13 te verilmiştir. Şekil 11. Örek Elektrik Eerji Tesisii Kompazasyo Sistemie Seri Edüktası Uygulaması 68
EEKTRİK ENERJİ SİSTEMERİNDE OUŞAN HARMONİKERİN / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 Şekil 1. Kompazasyo Sistemie Seri Edüktas Bağladıkta Sora A Fazı Akımıı THD Değeri Şekil 13. Kompazasyo Sistemie Seri Edüktas Bağladıkta Sora A Fazı Faz-Nötr Gerilimii THD Değeri Kompazasyo sistemie seri edüktas bağladıkta sora sistem akımıı THD değeri % 8 mertebelerie, gerilimi THD değeri % 6 mertebelerie düşmüştür. Bu değerlere göre filtrei performası, tek ayarlı filtreye göre kötüdür. Acak bu tür filtreleri avatajları, maliyetlerii düşük olması, uygulamasıı kolay olması ve souçlarıı tatmikar olmasıdır. 5. SONUÇAR VE ÖNERİER Simülasyou yapıla filtre çeşitleri içeriside e iyi soucu tek ayarlı pasif filtrei verdiği görülmüştür. Acak, harmoik filtrelerii sadece filtreleme performasları göz öüe alıarak bular hakkıda yorum yapmak yalış olur. Bu filtreleri çeşitli açılarda bakıldığıda birbirlerie karşı avatajları ve dezavatajları bulumaktadır. Tek ayarlı pasif filtrei olumlu yalarıı; ayarlaa harmoik frekası içi harmoik akımıa sıfıra yakı bir empedas göstermesi, filtre edilecek birde fazla harmoik akımı içi birde fazla filtrei paralel kullaılabilmesi, eğer isteerek eklemiş bir direç yoksa, kayıplarıı çok az olması şeklide sıralamak mümküdür. Olumsuz yaı ise; hassas yapıla hesaplamalar soucuda hassas olarak ayarlaa filtre elemalarıı değerleride zamala oluşa değişmelere karşı oldukça duyarlı olmasıdır. Bu durum ek kodasatör ve direç değerleri ile giderilebilir. Tek ayarlı filtreler sadece gücü sabit doğrusal olmaya yüke sahip sistemlerde kullaılabilir. Çükü üzerlerideki kapasite değerleri değişke olmadığıda, sistemdeki edüktif yükler kalkıca kodasatörler devrede kalmaya devam edeceğide bu durumda aşırı kompazasyo oluşabilir. Veya doğrusal olmaya yüklerde bir kısmı devrede çıktığıda, öreği sistemdeki 5. harmoiği büyük bir kısmıı oluştura yük devrede çıktığıda 5. harmoiği süze tek ayarlı filtre kolu sistemde kalacağıda bu kol eerji kaybıa yol açacaktır. Bu yüzde bu filtreler sabit doğrusal olmaya yükleri buluduğu sistemlerde kullaılmalıdır. Sabit yük devrede çıktığıda tek ayarlı filtrelerde devrede çıkarılmalıdır. Filtreleme performası kötü ola kompazasyo sistemie seri edüktas bağlama (filtreli kompazasyo) işlemii söyleebilecek e olumsuz yaı, tek ayarlı pasif filtre ile kıyasladığıda filtreleme performasıı düşük olmasıdır. Diğer bir olumsuz yaı ise bu edüktaslar kompazasyo sistemii uçlarıdaki gerilimi yükselmesie sebep olmaktadır. Bu sebepte sistem içi seçile kapasitaslar şebeke gerilimide daha büyük gerilim değerlerie dayaıklı olmalıdır. Bu filtreleri olumlu yaları ise; öcelikle maliyetlerii çok düşük olması, mevcut sistemlere kolayca mote edilebilmeleri, sistemdeki rezoas riskii azaltmalarıdır. Bu yötem literatürde bulumaya acak uygulamada çok sık kullaıla bir yötemdir. Harmoik filtreleme yötemleride e kolay uygulaa ve e ekoomik ola kompazasyo sistemie seri edüktas bağlama işlemii, kompazasyo tesisi kurma zorululuğu gibi zorulu hale getirilmesi uygu görülmektedir. Eğer bu filtre sistemdeki harmoikler içi yeterli olmuyorsa sistem iceleerek diğer filtre çeşitleri seçilebilir. KAYNAKAR 1. Kocatepe,., Siüsoidal Olmaya Yükleri İçere Eerji Sistemleride Harmoik Yük Akışı Aalizi ve Simülasyou, Yüksek isas Tezi, Yıldız Tekik Üiversitesi Fe Bilimleri Estitüsü, 1994.. Sucu, M., Elektrik Eerji Sistemleride Oluşa Harmoikleri Filtrelemesii Bilgisayar Destekli Modellemesi ve Simülasyou, Yüksek isas Tezi, Marmara Üiversitesi Fe Bil, Est., 003. 3. Argı, M., Güç Sistem Harmoik Filtreleri, Yüksek isas Tezi, Yıldız Tekik Üiversitesi Fe Bil, Es, 000. 4. http://www.hilkar.com, Hilkar Elektrotekik td. Şti., (Erişim Tarihi : Mart 004). 5. Erka, E., Nolieer Yüklerde Güç Faktörüü İyileştirilmesi, Yüksek isas Tezi, Marmara Üiversitesi Fe Bilimleri Estitüsü, 1996. 6. http://www.mathworks.com, MATAB, (Erişim Tarihi: Mart 004). 69
EEKTRİK ENERJİ SİSTEMERİNDE OUŞAN HARMONİKERİN / POİTEKNİK DERGİSİ, İT 9, SAYI 4, 006 51