Harmonik problemi olan tesislerde harmonik filtreli kompanzasyon sistemlerinin tasarımı ve analizi
Design and analysis of detuned harmonic filters in facilities having harmonic problem
Yazar: MEHMET BAHA ŞERBETÇİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDİN GÖKALP
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Harmonikler elektrik enerjisinin üretiminden tüketimine kadar olan tüm aşamalarında teknik sorunlara ve maddi kayıplara yol açarak enerji verimliliğini önemli oranda azaltan bir güç kalitesi problemidir. Tanım olarak sinüzoidal formdaki akım ve gerilim dalga şekillerinin bozulmaya uğraması anlamına gelmektedir. Harmoniklere ilişkin üretim, iletim, dağıtım ve tüketim tesislerinin yükümlülüklerini belirleyen yönetmelik ve standartlar bulunmaktadır.
İlke olarak daaha az harmonik üreten ekipmanların kullanımı en doğru uygulamadır. Ancak bunun mümkün olmadığı durumlarda harmoniklerin kaynağına en yakın noktada filtrelenmesi gerekmektedir. Bunun için aktif, pasif ve hibrit filtreler geliştirilmiştir. Aktif filtreler harmoniklere 180 derece zıt yönde işaret üreterek sisteme enjekte etme prensibiyle çalışmaktadır. Pasif filtrelerde R-L-C elemanları farklı kombinasyonlarda bağlanarak harmoniklerin istenen yöne akması sağlanmaktadır. Hibrit filtreler ise aktif ve pasif elemanların entegrasyonu ile oluşturulmuştur.
Bu çalışmada ülkemizde yaygın olarak kullanılan harmonik filtreli kompanzasyon sistemleri (kısaca HFKS olarak anılacaktır) diğer adıyla detuned – düşük ayarlı pasif filtreler ele alınmaktadır. Harmonik problemi yaşanan bir çelik tel üretim fabrikasında ölçümler yapılarak filtre tasarımı gerçekleştirilmiştir. HFKS uygulaması sonucunda tesisteki harmonikler yönetmeliklerde belirlenen limit değerlerin altına düşürülmüştür. Özellikle gerilim harmoniklerinin yüksek olduğu tesislerde reaktif güç kondansatörlerinin şebekeden çektiği akım harmoniklerini azaltmada bu yöntemin son derece etkili olduğu görülmüştür. Uygulanan filtre yönteminin Matlab Simulink programında simülasyonu gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Harmonics is a power quality problem that significantly reduces energy efficiency by causing technical problems and financial losses at all stages from the production of electricity to consumption. By definition, it is the distortion of sinusoidal waveform of current and voltage. There are harmonics related regulations and standards that determine the obligations of production, transmission, distribution and consumption facilities.
In principle, the most accurate application is the use of non-harmonic equipments. However, where this is not possible, harmonics must be filtered at the closest point to the source. Active, passive and hybrid filters have been developed for this purpose. Active filters work with principle of generating reverse signal to harmonics and injecting these signals to system. In passive filters, the R-L-C elements are connected in different combinations to allow harmonics to flow in the desired direction. Hybrid filters are formed by integration of active and passive elements.
This study discusses harmonic filter compensation systems (detuned passive filters) generally used in Turkey. Filters are designed by making measurements in a steel wire factory having harmonic problem. As a result of this application, the harmonics in the plant have been reduced below the limit values specified in the regulations. This method has been found to be extremely effective in reducing the current harmonics of the reactive power capacitors from the grid, especially in the plants where voltage harmonics are high. The applied filter method was simulated in Matlab Simulink program.