Endüstriyel tesislerde güç kalitesinin izlenmesi, analizi ve uygun harmonik filtre seçimi

Anahtar Kelimeler: Elektrik Güç Sistemleri, Endüstriyel Tesislerde Güç Kalitesi, Harmonik Analizi, Harmonik Filtre Seçimi,Veri Toplama.Elektrik enerjisinin kalitesi, endüstriyel tesislerde kullanılan makinelerin hatasız ve verimli çalışması bakımından oldukça önemlidir. Gün geçtikçe ilerleyen teknoloji ile sistemdeki yükler çeşitlilik gösterse de sistemdeki yüklerin her zaman lineer olması istenir. Bununla beraber son yıllarda ilerleyen güç elektroniği teknolojisinin büyük etkisi ile sistemlerde akım ve gerilim karakteristiği doğrusal(lineer) olmayan yüklerde artış görülmektedir. Aynı kaynaktan beslenen, farklı tesislerde çalışan makinelerin oluşturmuş oldukları bozucu etkiler, çevrede bulunan diğer makineleri de etkilemekte, bu da makinelerin çalışmalarında uygun olmayan karakteristikler göstermelerine sebep olmaktadır.Sistemdeki bu lineer olmayan yükler, harmonikli akımlar ile gerilimlerin oluşmasına neden olmakta ve elektrik enerjisinin kalitesini bozan etkilerin başında bu harmonikler gelmektedir. Oluşan harmoniklerin, şebeke enerjisinin sinüsoidal formunu bozması sonucunda, çalışma özelliğinde frekansın etkili olduğu makine ve sistemler kararlı davranış sergileyememektedirler. Harmonik oluşumuna sebep olan endüstrideki başlıca yükler; güç elektroniği elemanları, motor sürücüleri, kesintisiz güç kaynakları, eviriciler ve yüksek güçlü asenkron motorlar şeklinde sıralanabilir. Harmonikler; sistemlerde ek enerji kayıplarına, ısınmalara, yalıtım hatalarına ve elektronik elemanlardaki ömür kısalmasına neden olmaktadır. Bu nedenle, harmoniklerin oluşmadan veya oluştuktan sonra giderilmesi önem taşımaktadır.Yapılan çalışmada; yük karakteristiği değişken olan çeşitli endüstriyel tesislerden, yüksek örnekleme frekanslarında toplanan akım ve gerilim verileri kullanılarak güç kalitesi parametrelerinden olan harmonik analizi yapılmıştır. Veri toplama işlemi için akım ve gerilim transduserlerinden alınan elektriksel sinyaller, bir veri toplama kartı ile bilgisayara aktarılmıştır. Güç kalitesi izleme ve veri kaydı için LabVIEW tabanlı görsel bir kullanıcı ara yüzü tasarlanmıştır. Tasarlanan program ile her bir faza ait akım ve gerilimlere ilişkin dalga form biçimleri, fazör diyagramları, toplam harmonik bozulma seviyesi ile güç parametrelerinin değişimleri gerçek zamanlı olarak görüntülenebilmekte, ayrıca program ile kaçıncı harmonik seviyesine kadar inceleme yapılacaksa örnekleme frekansı değiştirilerek, verilerin kaydedilmesi işlemi de gerçekleştirilmektedir. Farklı endüstriyel tesislerin değişik çalışma koşullarına ait yük durumlarındaki harmonik analizi için toplanan veriler MATLAB ortamında analiz edilmiştir. Akım ve gerilim şeklindeki zaman tanım bölgesi sinyalleri, frekans tanım bölgesinde analiz edilerek frekans-genlik ve faz bilgileri çıkartılmış, baskın harmonikler için filtre tavsiyelerinde bulunulmuştur. Ayrıca harmonikler için yapay sinir ağı tabanlı akıllı bir izleme sistemi yaklaşımı da oluşturulmuştur.