Enerji Kalitesi Nedir?

👤Murat Gül, Elektrik Mühendisi - SGE Mühendislik
Değişen ve gelişen teknoloji ile birlikte evlerimizde, işyerlerimizde vb. yerlerde kullanılan ekipmanlar gitgide daha çok elektrik-elektronik ekipman içermektedir. Bu durum bir taraftan hayatımızı kolaylaştırırken, diğer taraftan da ekipmanların, beslendikleri kaynağın enerji kalitesine karşı daha duyarlı olmasına sebep olmaktadır. Enerji kalitesi dendiğinde ilk olarak birçok kişinin aklına harmonikler gelmektedir, ancak enerji kalitesi dediğimiz şey sadece harmoniklerden ibaret değildir. Enerji kalitesi; limit değerleri uluslararası standart otoriteleri tarafından belirlenmiş, ölçülen veya hesaplanan parametrelere değerlerin limitler dahilinde olup olmaması durumudur. Ölçülen veya hesaplanan bu parametreler aşağıdaki şekilde özetlenebilir: • Akım-gerilim harmonikleri • Sags & swells • Transient • Flicker • Nötr-toprak arası potansiyel farkı • Akım ve gerilim faz dengesizliği (3 fazlı yükler için) • Frekans değişimi • K faktör Diğer bir değişle, enerji kalitesi birçoklarının bildiği gibi sadece harmoniklerden ibaret değildir. Enerji kalitesinin limitler dahilinde olup olmadığını anlamak için konu hakkında uzmanlaşmış bir mühendis tarafından uygun ölçü alet/aletleri ile yukarıda adı geçen tüm parametrelerin ölçülüp kaydedilmesi ve ardından PC’ye aktarılarak analiz edilmesi gerekmektedir. Bu ölçüm için aşağıdaki benzer bir portatif veya pano tipi enerji analizörü kullanılabilir. Harmonik akım çeken yükler nelerdir? Harmonik akım çeken yüklere bazı örnekler aşağıda verilmiştir: • Motor hız kontrol ürünleri • 6 Pulse 3 fazlı UPS • TV, Bilgisayar gibi elektronik tek fazlı yükler • Endüksiyon ocakları • Floresan armatürler • Kaynak makinaları • Kompanzasyon panosu • Boşta çalışan trafolar Harmonikler ne zaman zararlı olur? Trafo/jeneratör gücünün %20’sinden fazlası bu tip harmonik akımların etkisi altında ise harmonik akımları zararlı olmaya başlayacaktır. Gerilimde ise uluslararası standartlar %5 olarak belirlenmiştir. Bu nedenle gerilim harmoniği eğer bir tesiste %5’ten fazla ise o tesis tehlike altında demektir. Gerilim harmoniği tesisinizde hiç harmonik akım çeken yük olmasa bile çevre fabrikalarda yüklü miktarda harmonik akım çeken yüklerin bulunması durumunda bile OG veya AG hattı üzerinden sizi etkileyebilir. Harmoniklerin zararları nelerdir? Şebeke / jeneratörden çekilen bu distorsiyonlu akımlar bir takım olumsuz etkilere sebep olur. Şöyle ki; Jeneratör / Şebeke Geriliminin bozulması; Şekil 1’de, bir jeneratör / şebekenin bir fazlı tek hat diyagramı görülmektedir. Bu tek hat diyagramından da izlenebileceği gibi jeneratör / şebekenin sıfır iç direnç ile ideal olarak çıkış gerilimini yaratan bir emk’sı vardır. Fakat hiçbir kaynak ideal kaynak değildir ve bir iç kayıp söz konusudur. Bu iç kayıp aşağıdaki şekilde Z olarak gösterilmiştir ve bir direnç ile buna seri bağlı bir empedanstan oluşmaktadır. Dolayısı ile distorsiyonlu bir akım çeken ya da diğer bir değişle uçlarına lineer olmayan yükler bağlanmış olan bu gerilim kaynağında iç direnç üzerinde elektrikteki en temel formül olan V=IxR veya V=IxZ formülünden iç direnç üzerinde bu bozuk akım dalga formuna benzer bir dalga formunda gerilim düşümü olacaktır. Dolayısı ile bu kaynaktan beslenen diğer tüm yükler ideal kaynağın oluşturmuş olduğu ideal gerilim artı bozuk gerilim dalga formunun toplamı olan ve bir miktar distorsiyona uğramış bir gerilim ile beslenecektir. Bu bozuk gerilim ile beslenen yüklerde, gerilimdeki bozulmanın %5’in üzerine çıkması durumunda bir takım arızalar meydana gelecektir. Bunlar: - Elektronik kartlarda arızalar - Makine / teçhizatın hatalı çalışması - Power supply yanmalarıdır. Gerilimden başka distorsiyonlu akımın yaratacağı bazı sorunlar da aşağıda verilmiştir: • Akımdaki harmonik, kurulu elektrik sistemi genelinde çok büyük değerlere ulaştığı taktirde gerilim bozulmasına neden olabilir (anlık dahi olsa). • Harmonikli akımlar sistemden fazladan akım çekilmesine neden olurlar. Bu da sistemin verimsizleşmesine neden olur. • Fazladan çekilen akım kabloların ısınmasına neden olur, çünkü harmonikli akımlar tamamen reaktif güç çekerler. Ayrıca bu akımlar yüksek frekanslı bileşenler içerdiklerinden (3. Bileşen 150 Hz, 5. Bileşen 250 Hz.....) kablolarda deri etkisinin oluşmasına neden olurlar. Deri etkisinden dolayı kablonun dış yüzeyi kullanıldığından kablo kesiti düşer ve kablolar ısınır. • Harmonikli akımlar kullandıkları baradaki diğer cihazlar ile rezonansa girme riski oluştururlar. Bu durumda sistemden çok yüksek akımlar çekileceğinden kabloların ve şalt malzemelerinin yanması veya devre kesicilerinin açması neticesinde sistemin arıza yapmasına ve iş kaybıyla beraber maddi kayıplara neden olabilirler. • Harmonikli akımlar sistemden çekilen RMS akımından çok daha yüksek tepe değerler (crest faktör) içerdiklerinden (2-2,5 katı) şalterlerin gereksiz yere triplemelerine, buna bağlı olarak da para kaybına neden olurlar. • Motorlarda darbeli çalışmalar ve aşırı ısınma motor yatağı arızaları, aydınlatma sisteminde ve PC ekranında titreşim. • Harmonikli akımların çektikleri reaktif güçler kondansatörler tarafından kompanze edilemediklerinden CosQ (Faz kayması) ile gerçek güç faktörü l’nın farklı değerlerde olmasına neden olurlar. Bu durum fazladan çekilen reaktif gücü ifade eder. • Fazladan çekilen reaktif güç, trafolarda histerisiz ve fuko kayıplarının atmasına neden olacağından, trafolardan ses gelmesine ve ısınmalara neden olacaktır. • Harmonikli akımların 3. bileşenleri ve katları nötrden akarak nötr iletkeni ile toprak iletkeni arasında bir gerilim farkı oluşmasına neden olacaktır. Bu da elektronik cihazlarda yanlış çalışma ve arızalara neden olacaktır. • UPS ve jeneratörlü çalışmalarda gerilim bozulmasına direkt etki ve tam yükte çalışamama problemleri. Ne yapmalı? Harmoniklerin zararlı etkilerinden korunmanın en etkili yolu, bu işin uzmanı bir kişi veya kuruluşa bir ölçüm yaptırıp tesisteki olası aksaklıkların hakkında bir rapor alınmasıdır. Eğer olumsuzluk yaratacak bir etki söz konusu ise bir harmonik filtrasyonu yaptırmak en akılcı yoldur. CA 8335 portatif enerji analizörü Chauvin Arnoux´un CA8335 portatif enerji analizörü elektrik bakım ekipleri, enerji kalitesi ölçümü yapan firmalar ve enerji tüketimi hesabı yapmak isteyen kişi/firmalar için özel olarak tasarlanmış bir üründür. Ürün ile tüm elektriksel ölçümler, aktif ve reaktif enerji tüketimleri yanında harmonik, transsient, flicker gibi enerji kalitesini ölçümlerini son derece kolay bir şekilde yapılabilir ve kayıt altına alarak bilgisayarda raporlar hazırlanabilir. Raporlama PC yazılımı DataView tarafından otomatik olarak yapılabileceği gibi grafik veya sayısal değerleri diğer programlara transfer ederek müşteri kendi özel raporunu da hazırlayabilir. CA8335 fiyat / performans oranı olarak en uygun üründür. Bugün portatif enerji analizörü kullanıcılarının en büyük sorunu, almış oldukları ürünlerin fonksiyonlarını tam olarak anlayıp kullanamamalarıdır. Bu nedenle SGE Mühendislik’ten sipariş edilen her bir enerji analizörü ile ücretsiz enerji analizörü kullanım ve enerji kalitesi ölçüm-raporlama eğitimi uzman mühendisler tarafından ücretsiz olarak verilmektedir. Eğitim dahilinde; - Güç ölçümünün temelleri - Harmonikler - Flicker - Transient - Kayıt edilen bilgilerin PC´ye aktarımı ve rapor yaratma -analiz konularında uygulamalı eğitim verilmektedir.