ELEKTRİK SİSTEMLERİNDE HARMONİK OLAYLARIN ANALİZİ

Abstract

ÖZET

Elektrik enerjisi günümüzde vazgeçilemez bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Her geçen gün artan teknoloji ile birlikte kullanıcıların yük çeşitliliği de artmaktadır. Şebekeden beslenen kullanıcıların nonlineer yük çeşitliliğinin artması şebeke üzerinde birtakım elektrik güç kalitesi problemlerine de yol açmaktadır. Bu elektrik güç kalitesi problemlerinden en önemlilerinden biride harmonik bileşenlerdir. Harmonik bileşenlerin etkileri sonucunda güç sistemlerinde gerilim düşümlerinin artması, rezonans olayları, enerji tüketiminde artış, transformatörlerde aşırı ısınma, elektrik motorlarının aşırı ısınması gibi olumsuz olaylar meydana çıkabilmektedir.

Bu tez çalışmasında güç sistemlerini etkileyen en önemli elektrik güç kalitesi problemlerinden biri olan harmonikler üzerinde durulmuştur. Öncelikle harmoniğin tanımı yapılarak harmonik bileşenlerin nasıl ortaya çıktığı, güç sistemimizde kullanmış olduğumuz elemanlara nasıl zararlar verdiği araştırılmıştır. Harmonik bileşenlerin Fourier yöntemi ile analizi yapılarak tesislerde toplam harmonik bozulma sınır değerleri üzerinde tartışılmıştır. Daha sonra harmonikleri azaltma ve ortadan kaldırma yöntemleri anlatılmıştır. Son olarak ise harmonikleri ortadan kaldırma yöntemlerinden seri ve paralel pasif filtre tasarımı yapılarak tasarım öncesi ve sonrası elektrik güç sisteminin nasıl tepkiler verdiği MATLAB programı yardımıyla simüle edilmiştir.

ABSTRACT

Electrical energy is an indispensable source of energy today. With the increasing technology, the load variety of the users is increasing day by day. The increase in the nonlinear load diversity of the users fed from the grid also causes some electrical power quality problems on the grid. One of the most important of these electrical power quality problems is harmonic components. As a result of the effects of harmonic components, adverse events such as increase in voltage drops in power systems, resonance events, increase in energy consumption, overheating in transformers, overheating of electric motors may occur.

In this thesis, harmonics, one of the most important electrical power quality problems affecting power systems, are emphasized. First of all, by defining the harmonic, how harmonic components emerge and how they damage the elements we use in our power system has been investigated. The harmonic components were analyzed with the Fourier method and the total harmonic distortion limit values in the plants were

discussed. Then, the methods of reducing and eliminating harmonics are explained. Finally, serial and parallel passive filter design, which is one of the methods of eliminating harmonics, is simulated with the help of the MATLAB program, how the electrical power system reacts before and after the design.