Tünel otomasyon sistemlerinde harmonik kirlenmenin kompanzasyona etkileri
Harmonic distortion effects on compensation at tunnel automation systems
Yazar: FURKAN ARSLAN
Danışman: DOÇ. DR. CENGİZ POLAT UZUNOĞLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik güç sistemleri = Electric power systems ; Harmonikler = Harmonics ; Kompanzasyon = Compensation ; Otomasyon sistemleri = Automation systems ; Tüneller = Tunnels

Özet:
Endüktif ve kapasitif etki sonucunda gerilim ve akım sinyali arasında faz farkı oluşur. Elektrik enerjisini yine elektrik enerjisine veya farklı bir enerjiye dönüştüren indüktör, elektrik motorları, kapasitörler veya benzeri elektrik ekipmanları bu faz farkına sebebiyet verebilir. Harmonikler enerji verimliliğini önemli oranda düşürebilir, elektriğin üretim ve tüketim gibi tüm aşamalarında teknik sorunlara ve maddi kayıplara yol açabilir. Motorda manyetik alan meydana getirmeye yarayan endüktif reaktif güç, elektromekanik sistemlerde gereksiz yere enerji kaybına neden olmaktadır. Reaktif enerjinin motora yakın bir yerden kompanzasyon tesisleri ile azaltılması ve böylece tesisin aynı işi daha az akımla yapması mümkündür. Gücü yüksek olan ve özellikle çok yük çeken motorlarda güç kaybı daha gözle görülür seviyede olmaktadır. Bu problemi çözmek için kullanılacak olan ekipman seçimi yapılırken harmonik etkisi hesaplanmalı ve daha az harmonik üreten ekipmanlar kullanılmalı, harmonik üreten ekipman kullanılıyorsa filtre ile harmoniğin minimize edilmesi gerekmektedir. Tünel otomasyon sistemlerinde bulunan elektromekanik sistemlerde çekilen yüksek güçler sebebiyle kompanzasyon ihtiyacı bulunmaktadır. Tünellerde özellikle çok güç çeken jet fanlar aynı anda yüklendiği zaman sistemde reaktif güç çekme ihtiyacı oluşacaktır, jet fanlar devrede olmadığı zaman ise sistem endüktif etki altında olacağı için yine kompanzasyon sistemine giren şönt reaktör ihtiyacı olacaktır.
Bu tez çalışmasında İstanbul Üsküdar'da bulunan Vecdi Diker Tüneli'ndeki elektrik ekipmanlarının elektriksel değerleri incelenmiştir. Vecdi Diker Tüneli'nde jet fanlar, aydınlatma sistemleri, yangın algılama sistemleri, kamera izleme sistemleri, kesintisiz güç kaynakları gibi ekipmanlar kullanılmaktadır. Sistem değişken yük altındayken harmonik ve kompanzasyon incelemesi yapılmıştır. Tünelde sisteme bağlı olan enerji analizörleriyle ve uzaktan kontrollü otomasyon sistemleriyle çevrimiçi olarak aktif ve reaktif güç, güç faktörü, akım, gerilim seviyeleri incelenmiştir.

Abstract:
As a result of inductive and capacitive effects, a phase difference occurs between the voltage and current signal. Inductor, electric motors, capacitors or similar reactive electrical equipment that converts electrical energy to electrical energy or a different energy can cause this phase difference. Harmonics can significantly reduce energy efficiency and may cause technical problems and economic problems at all parts of electricity generation, transmission and distribution. Inductive reactive power, which creates a magnetic field in the motor, causes unwanted energy loss in electromechanical systems. It is possible to reduce the reactive energy by compensation systems which is connected to the motor, so the power plant can operate with less current and same amount of work. Power loss is more disturbing in high powered motors and especially in heavy loads. In order to solve this problem while selecting the equipment to be used, the harmonic effect should be taken into consideration and less harmonics producing equipment should be used. There is a need for compensation due to the high reactive power in the electromechanical systems especially in the tunnel automation systems. In the tunnels, when the jet fans, which draw considerably high power, are operated at the same time, there will be naturally a need for reactive power in the system.
In this thesis, Vecdi Diker Tunnel in Üsküdar, Istanbul is analyzed and the electrical values of the electrical equipment in the tunnel are examined. Equipment such as jet fans, lighting systems, fire detection systems, camera monitoring systems, uninterruptible power supplies are used in the Vecdi Diker Tunnel. When the system is under variable load, harmonic and compensation analyses are conducted. Active and reactive power, power factor, current and voltage levels are interpreted on-line with energy analyzers and remote controlled automation systems connected to the system in the tunnel.