Güç Sistemi Harmonikleri ve THD Açıklaması

Bu sayfada

Güç sistemi harmonikleri, frekansları temel güç frekansının tam sayı katları olan gerilim veya akım bileşenleridir. 50 Hz'lik bir sistemde 3. harmonik 150 Hz, 5. harmonik ise 250 Hz'dir; 60 Hz'lik bir sistemde ise bunlar 180 Hz ve 300 Hz'dir. Bu bileşenler temel dalga formu ile birleşerek gerilim veya akımın ideal bir sinüs dalgasından sapmasına neden olur.

Toplam harmonik bozulma (THD) birleşik harmonik içeriğini tek bir yüzde değerine indirger. Tarama, trend takibi ve ölçümleri karşılaştırma için kullanışlıdır, ancak tek başına bir THD değeri kaynağı, baskın harmonik derecesini, uyumluluk noktasını veya doğru çözüm yöntemini tanımlamaz. Savunulabilir bir değerlendirme; gerilim bozulmasını akım bozulmasından ayırmalı, ölçümün nereden alındığını doğrulamalı, harmonik spektrumunu incelemeli ve kurulumu temsili yük koşulları altında değerlendirmelidir.

Önemli Çıkarımlar

Doğrusal olmayan yükler, akımı uygulanan gerilimle orantılı olarak değil, darbeler halinde çektikleri için harmonik akım oluştururlar.
Sistem empedansından akan harmonik akım, harmonik gerilim bozulmasına neden olur.
THDv, THDi ve toplam talep bozulması (TDD) farklı paylar veya referans değerleri kullanır ve birbirinin yerine kullanılmamalıdır.
IEEE 519, kararlı durum gerilim ve akım bozulma hedeflerini her bir cihaz terminali için evrensel bir geçme/kalma limiti olarak değil, kullanıcının ortak bağlantı noktasında (PCC) uygular.
Düşük yükte yüksek bir THDi okuması, temel akım paydası küçük olduğu için yanıltıcı olabilir; TDD, PCC değerlendirmesi için talebe dayalı bir referans sağlar.
Azaltım, ölçümü takip etmelidir. Reaktörler, pasif filtreler, aktif harmonik filtreler, çok darbeli doğrultucular ve aktif ön uçlu sürücüler farklı problemleri çözer.
Standart bir güç faktörü düzeltme kondansatör bankası otomatik olarak bir harmonik filtre değildir ve harmonik çalışması yapılmadan uygulandığında rezonans riski oluşturabilir.

Harmonikler, THD ve TDD'ye genel bakış

Miktar	Ne tanımladığı	Referans değeri	En iyi kullanım	Yaygın yorumlama hatası
Bireysel harmonik	5. harmonik gibi tek bir harmonik derecesinin genliği	Temel bileşen veya belirtilen başka bir referans	Baskın kaynakların belirlenmesi ve filtrelerin seçilmesi	Sadece THD değerine bakıp baskın bir mertebenin gözden kaçırılması
THDv	Birleşik harmonik gerilim bozulması	Temel gerilim	Bir barada veya ekipman terminalinde dalga formu kalitesinin değerlendirilmesi	Her konumda tek bir gerilim sınırının uygulanması
THDi	Birleşik harmonik akım bozulması	Ölçüm anındaki temel akım	Bir yükün değerlendirilmesi ve çalışma davranışının takibi	Bağlam olmaksızın hafif yük ve tam yük THDi değerlerinin karşılaştırılması
TDD	Talep akımına oranla birleşik harmonik akımı	Maksimum talep yük akımı, IL	IEEE 519-style current assessment at the PCC	Bunu THDi için başka bir isim olarak ele almak
Harmonik spektrumu	Ölçülen her harmonik derecesinin genliği	Temel veya cihaz referansı	Kaynağı teşhis etme ve hafifletme yöntemini seçme	Dereceleri kontrol etmeden tek bir toplam değer kullanma

Bir Elektrik Sisteminde Harmonikleri Ne Oluşturur?

Doğrusal bir yük, uygulanan gerilimle büyük ölçüde orantılı bir akım dalga formu çeker. Dirençli ısıtıcılar buna basit bir örnektir. Doğrusal olmayan bir yük, her döngü sırasında empedansı değiştirir veya anahtarlama ve doğrultma kullanır, bu nedenle akımı darbeler halinde veya kesik bölümler halinde çekilir. Fourier analizi, bu bozulmuş periyodik dalga formunu temel bir bileşen artı harmonik bileşenler olarak temsil eder.

Harmonik derecesinin frekansı h şudur:

fh = h x f1

burada:
fh = harmonik frekansı
h  = harmonik derecesi: 2, 3, 4, 5...
f1 = temel frekans: normalde 50 Hz veya 60 Hz

Yaygın harmonik üreten yükler şunları içerir:

altı darbeli değişken frekanslı sürücüler (VFD) ve diğer doğrultucu yükleri;
kesintisiz güç kaynakları (UPS);
bilgisayarlarda, sunucularda ve kontrol ekipmanlarında anahtarlamalı güç kaynakları;
LED sürücüleri ve elektronik aydınlatma balastları;
akü şarj cihazları ve elektrikli araç şarj ekipmanları;
kaynak ekipmanları, ark ocakları ve diğer doğrusal olmayan endüstriyel süreçler;
anormal çalışma koşulları altındaki doymuş manyetik ekipmanlar.

Yük genellikle önce harmonik akım enjekte eder. Bu akım trafo, kablo, bara ve kaynak empedansından geçerken harmonik gerilim düşümlerine neden olur. Ortaya çıkan gerilim bozulması, aynı baraya bağlı diğer ekipmanları etkileyebilir. Bu ayrım önemlidir çünkü hassas bir yükü değiştirmek sistem düzeyindeki bir kaynağı ortadan kaldırmazken, yanlış baraya filtre eklemek çok az iyileşme sağlayabilir.

Harmonikler AC Dalga Formunu Nasıl Bozar

İdeal bir sinüzoidal dalga formu sadece temel frekansı içerir. Gerçek bir doğrusal olmayan yük, temel akıma ek olarak 3., 5., 7. ve daha yüksek dereceli bileşenleri çekebilir. Bu bileşenler her an cebirsel olarak toplanır. RMS gerilimi nominal değere yakın görünse bile sonuç düz tepeli, sivri uçlu, çentikli veya başka şekilde bozulmuş görünebilir.

Bozulmuş bir elektrik sistemi dalga formunu oluşturan temel ve harmonik bileşenler

Dalga formu şekli ve spektrumu farklı bilgiler sağlar:

Zaman alanı dalga formu çentiklenme, düz tepe, yüksek krest faktörü ve anahtarlama davranışını gösterir.
Frekans bölgesi spektrumu, hangi harmonik mertebelerinin baskın olduğunu gösterir.
THD kullanışlı bir toplam değer sunar ancak bozulmanın esas olarak 3., 5., 7. harmoniklerden mi kaynaklandığını yoksa birçok mertebeye yayılmış mı olduğunu gösteremez.

Azaltma tasarımı için spektrum, genellikle tek başına toplam değerden daha uygulanabilirdir.

Toplam Harmonik Bozulma Nasıl Hesaplanır?

Gerilim THD

Gerilim THD, harmonik gerilimlerin karekök toplam değerinin temel gerilime bölünmüş halidir:

THDv = [kök(V2^2 + V3^2 + ... + Vh^2) / V1] x 100%

V1 = RMS temel gerilim
Vh = h harmonik mertebesinin RMS gerilimi

THDv, ölçüm noktasındaki gerilim dalga formunun temel bileşeninden ne kadar uzaklaştığını gösterir. Bu değer, harmonik akımdan ve kaynak ile ölçüm noktası arasındaki empedanstan etkilenir.

Akım THD

Akım THD aynı yapıyı kullanır ancak harmonik akımı o anda ölçülen temel akıma referans gösterir:

THDi = [sqrt(I2^2 + I3^2 + ... + Ih^2) / I1] x 100%

I1 = Ölçüm anındaki RMS temel akım
h = h harmonik derecesinin RMS akımı

THDi, münferit bir doğrusal olmayan yükün davranışını değerlendirirken kullanışlıdır. Ancak sonuç, hafif yük altında keskin bir şekilde artabilir çünkü I1 mutlak harmonik akım en kötü sistem koşulunda olmasa bile küçülür. THDi'nin yanında her zaman yük akımını ve çalışma durumunu kaydedin.

Toplam Talep Bozulması (TDD)

TDD, harmonik akımı anlık temel akım yerine bir talep akımı değerine referans gösterir:

TDD = [sqrt(I2^2 + I3^2 + ... + Ih^2) / IL] x 100%

IL = PCC'deki maksimum talep yük akımı, uygulanabilir değerlendirme yöntemi için tanımlanmıştır

Bu daha kararlı payda, TDD'yi bir tesisin harmonik akımının PCC'deki talebiyle nasıl ilişkili olduğunu değerlendirmek için uygun kılar. Doğru IL, toplama aralığı, gözlem süresi ve kısa devre oranı, ilgili standardı ve proje çalışmasını takip etmelidir. Devre kesici değerini, transformatör etiket akımını veya uygun bir nokta ölçümünü gerekçelendirme olmaksızın ikame etmeyin.

THDv ve THDi Neden Farklı Hikayeler Anlatabilir?

Yüksek akım bozulması, otomatik olarak yüksek gerilim bozulması anlamına gelmez. Düşük kaynak empedansına sahip güçlü bir elektrik sistemi, nispeten temiz bir gerilim dalga formunu korurken önemli miktarda harmonik akımı sönümleyebilir. Zayıf bir sistem veya uzun, yüksek empedanslı bir besleyici, daha küçük bir harmonik akımdan daha büyük gerilim bozulması geliştirebilir.

Ters tanı ayrımı da faydalıdır:

Bir branşmanda yüksek THDi, ancak ana barada kabul edilebilir THDv, genellikle sınırlı sistem etkisine sahip yerel bir doğrusal olmayan yüke işaret eder.
Birçok besleyici genelinde yükselmiş THDv, ortak bir yukarı yönlü barada bozulma veya bir rezonans durumu olduğunu düşündürür.
Ana saha yükleri çalışmadan önce servis girişinde yükselmiş THDv, şebeke tarafında inceleme gerektiren bir upstream katkısına işaret ediyor olabilir.
Yalnızca belirli bir çalışma modunda yüksek THDi olması, sürücü yükleme, doğrultucu iletimi veya şarj cihazı çalışması gibi proses kaynaklı bir nedene işaret eder.

Harmonikler Hangi Sorunlara Neden Olabilir?

Harmonikler evrensel bir belirti üretmez. Etkileri harmonik derecesine, genliğine, sistem empedansına, yük düzenine, topraklama tertibatına, rezonansa ve ekipman tasarımına bağlıdır.

İletkenlerde, Bara Sistemlerinde ve Transformatörlerde İlave Isınma

Harmonik akım, toplam RMS akımını ve dolayısıyla iletken ısınmasını artırır. Daha yüksek frekanslı bileşenler ayrıca manyetik ve iletken parçalarda girdap akımı ve deri etkisi kayıplarını artırır. Önemli ölçüde doğrusal olmayan yük besleyen transformatörler, ortalama kW talebi normal görünse bile ilave sargı ve kaçak kayıpları yaşayabilir.

Yüksek dirençten halihazırda etkilenmiş bağlantılar özellikle savunmasızdır çünkü bozulmuş RMS akımı şuna eklenir: I²R ısınma. VIOX kılavuzundaki teşhis yöntemleri terminal bloğu aşırı ısınması harmonik yüklemeyi gevşek veya bozulmuş bağlantılardan ayırmaya yardımcı olur.

Nötr İletken Aşırı Isınması

Dengeli bir üç fazlı, dört telli elektrik sisteminde, benzer tek fazlı yüklerin temel akımları nötr iletkende büyük ölçüde birbirini sönümler. 3., 9. ve 15. harmonikler dahil olmak üzere üçlü harmonikler, sıfır bileşenli dizilerdir ve nötr iletkende sönümlenmek yerine toplanabilirler. Bu nedenle, dengeli bir faz akımı okuması, düşük nötr akımını garanti etmez.

Nötr yüklemesi, elektronik tek fazlı yüklerin yoğunlaştığı yerlerde doğrudan ölçülmelidir. Nötr iletkenin akım taşıma işlevini koruma topraklaması yolu ile karıştırmayın; bu ayrım şurada açıklanmıştır: nötr barası ile topraklama barasının karşılaştırılması.

Motor Kayıpları, Tork Dalgalanması ve Gürültü

Gerilim harmonikleri, farklı hızlarda ve yönlerde dönen manyetik alanlar oluşturur. Asenkron motorlarda, bazı harmonik dizileri temel dönen alana karşı koyarken, diğerleri farklı senkron hızlarda bu alanın yönünü güçlendirir. Bunun sonucunda ilave bakır ve demir kayıpları, tork dalgalanması, titreşim, duyulabilir gürültü ve kullanılabilir ısıl payın azalması görülebilir.

Sürücüler söz konusu olduğunda, giriş tarafındaki hat harmoniklerini çıkış tarafındaki PWM gerilim stresinden ayırın. Bir hat reaktörü veya giriş harmonik filtresi, bir çıkış reaktöründen, sinüs dalgası filtresinden veya dV/dt filtresinden farklı bir sorunu ele alır. VIOX'un VFD ve soft starter kılavuzu daha geniş motor kontrol bağlamını sunmaktadır.

Kapasitör Aşırı Gerilimi ve Rezonans

Güç faktörü düzeltme kapasitörleri, temel frekanstaki reaktif güç talebini azaltır ancak empedansları frekans yükseldikçe azalır. Sistem endüktansı ile birleştiklerinde, mevcut bir harmonik derecesine yakın bir paralel veya seri rezonans yaratabilirler. Sonuç, harmonik gerilimi veya akımı yükselterek kapasitörleri, reaktörleri, transformatörleri veya anahtarlama cihazlarını aşırı yükleyebilir.

Bu nedenle, geleneksel bir kapasitör bankası evrensel bir harmonik çözümü olarak sunulmamalıdır. Harmonik içeriğin önemli olduğu durumlarda, tasarım; uyumsuz reaktörler, ayarlı pasif filtre, aktif harmonik filtresi veya başka bir mühendislik çözümü gerektirebilir. Otomatik güç faktörü düzeltmenin amacı ve sınırları APFC tam açılımı ve çalışma prensibi.

Hatalı Açma ve Elektronik Arızalar

Bozulmuş dalga formları tepe akımını artırabilir, sıfır geçişlerini değiştirebilir, ısınmaya neden olabilir ve sinüzoidal bir besleme varsayan ekipmanların çalışmasını engelleyebilir. Olası belirtiler arasında açıklanamayan koruyucu cihaz çalışması, kondansatör kademesi alarmları, trafo gürültüsü, kumanda rölesi sıfırlamaları, uygun olmayan cihazlardan alınan hatalı okumalar ve ekipman ömrünün kısalması yer alır.

Bu belirtiler harmoniklerin kanıtı değildir. Gevşek iletkenler, gerilim dengesizliği, geçici rejimler, aşırı yük, elektromanyetik girişim ve yanlış ayarlar benzer sonuçlar doğurabilir. Bir çözüm seçmeden önce ölçüm yapılması gereklidir.

Harmonikler Nerede ve Nasıl Ölçülmelidir?

Ölçüm planı tanımlanmış bir soruya yanıt vermelidir: PCC'de uyumluluk, ekipman arıza giderme, kaynak tanımlama, kapasite planlama veya iyileştirme sonrası doğrulama. Tek bir nokta ölçümü nadiren bu beş sorunun tamamına yanıt verir.

1. Ölçüm Sınırını Tanımlayın

Tesis düzeyinde bir IEEE 519 değerlendirmesi için sözleşmeye dayalı veya mühendislik açısından PCC'yi tanımlayın. Dahili arıza giderme işlemleri için ayrıca tesis içi bağlantı noktasında, ana dağıtım barasında, şüpheli fiderde ve gerektiğinde yük terminallerinde ölçüm yapın. Tek hat şemasını ve her bir okumanın konumunu belgeleyin.

2. Uygun Ölçüm Cihazları Kullanın

Eş zamanlı üç fazlı gerilim ve akım ölçümü, harmonik spektrum yakalama, gerektiğinde THDv, THDi, TDD, olay günlüğü kaydı ve dört telli sistemler için nötr akımı ölçümü yapabilen bir güç kalitesi analizörü kullanın. IEC 61000-4-7 harmonik ve ara harmonik ölçüm cihazlarını ele alırken, IEC 61000-4-30 güç kalitesi ölçüm yöntemlerini ve ölçüm sınıflarını tanımlar.

Temel bir ortalama değer ölçer (average-responding meter), bozulmuş dalga formlarını teşhis etmek için yeterli değildir. Bir true-RMS ölçer, RMS akım ve gerilim doğruluğunu iyileştirebilir; ancak harmonik derecesi, trend, yön ve uygunluk analizi için genellikle bir güç kalitesi analizörünün yerini tutmaz.

3. Temsili Çalışma Koşullarını Yakalayın

Tek bir anlık görüntüye güvenmek yerine çalışma durumları genelinde ölçümler kaydedin:

minimum, normal ve maksimum tesis yükü;
sürücü hızlanması, kararlı çalışma ve düşük hız koşulları;
UPS veya şarj cihazı çalışma modları;
devreye alınan ve devreden çıkarılan kondansatör grubu kademeleri;
her ikisinin de mümkün olduğu jeneratör ve şebeke işletimi;
şikayetler veya aşırı ısınma ile ilişkili üretim döngüleri.

4. Her THD Değeriyle Bağlamı Kaydedin

En azından şunları kaydedin:

ölçüm konumu ve sistem konfigürasyonu;
uygulanabilir olduğu durumlarda faz-faz ve faz-nötr gerilimi;
faz ve nötr RMS akımı;
İlgili yerlerde THDv, THDi ve TDD;
bireysel harmonik spektrumu ve faz değerleri;
kW, kVA, kvar, güç faktörü ve yük durumu;
besleme transformatörü, iletken ve kondansatör bankası durumu;
zaman damgası ve kayıt aralığı.

5. Kaynağı Sistematik Olarak İzleyin

Değerlendirme noktasından başlayın ve akış yönündeki (downstream) ve ters yöndeki (upstream) okumaları karşılaştırın. Bir fider enerjilendirildiğinde bozulma keskin bir şekilde artarsa, o branşa doğru ilerleyin. Birden fazla fider benzer voltaj bozulması gösteriyorsa, ortak barayı, kondansatör rezonansını veya kaynağı araştırın.

Doğrusal olmayan yükten branşman panosu ve ana bara üzerinden ortak bağlantı noktasına kadar olan ölçüm yolu

Doğru sıra şöyledir ölçümleme, yerelleştirme, modelleme, hafifletme ve doğrulama. Bu temel seviyeyi belirlemeden önce bir filtre kurmak, gerçek kaynağı veya rezonansı değiştirmeden bırakırken bir semptomu gizleyebilir.

Standartlar Harmonikler İçin Nasıl Uygulanır

Referans	Birincil rol	Pratik sınır
IEEE 519-2022	Sistem gerilimi ve akım bozulma hedefleri	Tanımlanmış kararlı durum koşulları altında kullanıcı PCC'sinde uygulanır; akım sınırları, talebe göre kısa devre gücü dahil olmak üzere sistem bağlamına bağlıdır
IEC 61000-4-7	Harmonik ve interharmonik ölçüm cihazları	Ekipman ve besleme sistemi değerlendirmesi için spektral bileşenlerin nasıl gruplandırıldığını ve ölçüldüğünü tanımlar
IEC 61000-4-30:2025	Yerinde güç kalitesi ölçüm yöntemleri	Gerilim ve akım harmonikleri dahil olmak üzere parametreler için tekrarlanabilir yöntemleri ve Sınıf A/Sınıf S yaklaşımlarını tanımlar
IEC 61000-2-4:2024	Endüstriyel güç dağıtım sistemlerinde uyumluluk seviyeleri	Tesis içi bir bağlantı noktasında uygulanır ve endüstriyel elektromanyetik ortamları tanımlanmış sınıflara ayırır
IEC 61000-3-2 / IEC 61000-3-12	Belirtilen ekipman kategorileri için harmonik akım emisyon sınırları	Tanımlı kapsama sahip ekipman düzeyi standartları; tam bir tesis PCC değerlendirmesinin yerini tutmazlar

Üç kural, standartlarla ilgili çoğu hatayı önler:

Değerlendirme noktasını teyit edin. PCC'deki bir sınır, bir VFD girişinde veya uzak bir branşman panosunda otomatik olarak aynı sınır anlamına gelmez.
Paydayı ve ortalama alma yöntemini teyit edin. THDi ve TDD, aynı akım spektrumundan çok farklı yüzdeler üretebilir.
Uygulanabilir sürümü ve ekipman kapsamını doğrulayın. Şebeke gereksinimleri, proje spesifikasyonları, bölgesel şebeke kodları ve ürün standartları, genel bir kılavuzun ötesinde yükümlülükler getirebilir.

Hangi Harmonik Azaltma Yöntemini Kullanmalısınız?

Evrensel olarak en iyi bir filtre yoktur. Yöntemi; kaynak spektrumu, yük değişkenliği, sistem empedansı, gerekli performans, mevcut alan, kayıplar, bakım kabiliyeti ve gelecekteki genişleme durumuna göre seçin.

Durum	Değerlendirilecek azaltma seçenekleri	Mühendislik hususları
Bir adet konvansiyonel altı darbeli sürücü	AC hat reaktörü, DC şok bobini, pasif harmonik filtre, düşük harmonikli sürücü veya aktif ön uçlu (AFE) sürücü	Gerekli azaltma, yük aralığı, gerilim düşümü, verimlilik, kapladığı alan, bypass düzenlemesi
Değişen talebe sahip birkaç doğrusal olmayan yük	Merkezi veya dağıtık aktif harmonik filtre	Akım trafosu (CT) konumu, kompanzasyon akımı, harmonik dereceleri, yük çeşitliliği, genişleme payı
Kararlı baskın harmonik dereceleri	Ayarlı veya geniş bantlı pasif filtre	Şebeke empedansı, ayar toleransı, kondansatör görevi, rezonans, jeneratör çalışması
Bozulmuş bir şebekede güç faktörü düzeltmesi	Detuned kondansatör bankası veya tasarlanmış filtre bankası	Mevcut spektrum, rezonans frekansı, kondansatör akımı, anahtarlama görevi, kontrolör ayarları
Dört telli bir elektrik sisteminde yüksek triplen harmonik akımı	Kaynak emisyonlarını azaltın, yükleri yeniden dağıtın, uygun filtreleme kullanın ve nötr/trafo tasarımını gözden geçirin	Nötr akımı ölçümü, iletken ısıl kapasitesi, trafo uygunluğu, gelecekteki elektronik yük
Büyük doğrultucu talebi olan yeni proje	Çok darbeli doğrultucu, faz kaydırmalı trafo, aktif ön uç (active front end) veya belirtilen düşük harmonikli ekipman	Kaynak gücü, yedeklilik, trafo karmaşıklığı, yaşam döngüsü maliyeti, uyumluluk hedefi
Mevcut ekipman halihazırda aşırı ısınıyor	Kalıcı iyileştirme öncesinde yük azaltma ve termal risk kontrolü	Harmonik ölçümü, bağlantı kontrolü, havalandırma, iletken ve transformatör durumu

Hat Reaktörleri ve DC Şokları

Reaktörler empedans ekler ve doğrultucu yükler tarafından çekilen akımı düzenler. Nispeten basit ve sağlamdırlar ancak sonuçları kaynak empedansına ve sürücü tasarımına bağlıdır. Harmonik akımı ortadan kaldırmaktan ziyade azaltırlar ve gerilim düşümü ile kayıplara neden olurlar.

Pasif Harmonik Filtreler

Pasif filtreler, seçilen harmonik frekansları için düşük empedanslı bir yol sağlamak veya geniş bantlı sönümleme oluşturmak amacıyla endüktörleri ve kapasitörleri birleştirir. Kararlı ve öngörülebilir yükler için etkili olabilirler ancak mevcut şebekeye göre tasarlanmaları gerekir. Detuning (ayarsızlık), bileşen toleransları, yük değişimi ve jeneratörler veya diğer kapasitör bankaları ile etkileşim incelenmelidir.

Aktif Harmonik Filtreler

Aktif bir harmonik filtre bozulmayı ölçer ve kompanse edici akım enjekte eder. Değişen yük profillerine daha iyi uyum sağlar ve birden fazla harmonik derecesini hedefleyebilir; ancak akım kapasitesi, CT düzeni, tepki süresi, muhafaza, kayıplar ve kontrol hedefleri belirtilmelidir.

Düşük Harmonikli Sürücüler ve Aktif Ön Uçlar

Düşük harmonikli sürücü mimarileri, ortak bir baradaki çeşitli yükleri kompanse etmek yerine bozulmayı kaynağında azaltır. Yeni bir kurulumu basitleştirebilirler ancak maliyeti, kapladığı alanı, kayıpları, elektromanyetik uyumluluğu ve bakım stratejisini etkilerler. Rejeneratif kapasite ve düşük harmonik bozulma, bir ürün her ikisini de sunsa bile ayrı gereksinimlerdir.

Pratik Bir Harmonik İnceleme İş Akışı

Şikayeti ve sınırı tanımlayın. Aşırı ısınma, hatalı çalışma, uyumluluk, genişleme veya ekipman arızasını odak noktası olarak belirleyin.
Tek hat şemasını ve yük envanterini inceleyin. Doğrusal olmayan yükleri, kondansatör bankalarını, jeneratörleri, transformatörleri ve uzun besleyicileri işaretleyin.
PCC'de veya ana barada bir temel değer oluşturun. Gerilimi, akımı, talebi, THD/TDD'yi ve harmonik spektrumunu kaydedin.
Baskın dereceleri branşman yüklerine doğru takip edin. Büyük yükler devreye girip çıktıkça değişiklikleri karşılaştırın.
Rezonansı ve sistem empedansını kontrol edin. Transformatör ve kondansatör bankası verilerini çalışmaya dahil edin.
Aday azaltma yöntemlerini seçin. Kaynakta azaltma, pasif filtreleme, aktif filtreleme ve ekipman dayanım önlemlerini karşılaştırın.
Model beklenen performansı. Normal, minimum, maksimum, şebeke ve jeneratör çalışma durumlarını kontrol edin.
Koruma ve termal tasarım ile uygulayın. İletkenleri, anahtarlama cihazlarını, havalandırmayı ve filtre korumasını koordine edin.
Orijinal ölçümleri tekrarlayın. Aynı konumlarda ve benzer yük durumlarında iyileştirmeyi doğrulayın.

Yaygın Harmonik Değerlendirme Hataları

Her THD Yüzdesini Aynı Büyüklük Olarak Ele Almak

Değeri her zaman THDv, THDi veya TDD olarak etiketleyin ve paydasını kaydedin. Ölçülen miktar ve konum bilgisi içermeyen bir yüzde, eksik veridir.

Sadece Doğrusal Olmayan Yükte Ölçüm Yapmak

Yük terminalinde yapılan bir ölçüm yükü tanımlar ancak tesis uyumluluğunu veya PCC noktasındaki etkiyi belirlemez. Gerektiğinde her ikisini de ölçün.

Harmonik Spektrumu Olmadan THD Kullanımı

İki sistem aynı THD değerine sahip olabilir ancak baskın dereceleri farklı olduğundan farklı iyileştirme yöntemlerine ihtiyaç duyabilirler. Bireysel harmonik verilerini koruyun.

Rezonansı Kontrol Etmeden Kapasitör Kurulumu

Kapasitörler, şebeke rezonansını mevcut bir harmoniğe doğru kaydırabilir. Güç faktörü düzeltmesini eklemeden veya genişletmeden önce harmonik içeriği ve empedansı gözden geçirin.

Bir SPD'nin Harmonikleri Giderdiğini Varsaymak

Bir SPD, tasarımı uyarınca geçici aşırı gerilimleri sınırlar; düşük dereceli güç frekansı harmoniklerini sürekli olarak filtrelemez. Harmonikler ve ani yükselmeler farklı değerlendirmeler ve koruyucu önlemler gerektirir. Geçici koruma sınırı için bkz. bir aşırı gerilim koruma cihazının ne yaptığı.

Daha Büyük Bir Nötr veya Transformatörü Kaynak Azaltma Yöntemi Olarak Ele Alma

Isıl açıdan dayanıklı ekipmanlar harmonik yüklemeyi daha iyi tolere edebilir ancak bu durum, harmonik enjeksiyonunu veya gerilim bozulmasını zorunlu olarak azaltmaz. Dayanım önlemlerini emisyon azaltmadan ayırın.

Sıkça Sorulan Sorular

Harmonikler ile THD arasındaki fark nedir?

Harmonikler, temel frekansın tam sayı katlarındaki bireysel frekans bileşenleridir. THD, bu harmonik bileşenlerin belirtilen bir referansa göre karekök toplam büyüklüğünü temsil eden bir yüzdedir.

THD gerilim üzerinde mi yoksa akım üzerinde mi ölçülür?

Her ikisinde de ölçülebilir. THDv gerilim dalga formu bozulmasını tanımlarken, THDi akım dalga formu bozulmasını tanımlar. Nedenler, sınırlar ve yorumlama farklı olduğundan büyüklük belirtilmelidir.

Düşük yükte akım THD değeri neden çok yüksek görünebilir?

THDi, harmonik akımı anlık temel akıma böler. Hafif yükte, temel payda küçüldüğü için, mutlak harmonik akımı artmasa bile yüzde değeri yükselebilir. Uygun durumlarda akım büyüklüğünü, spektrumu ve TDD değerini gözden geçirin.

THDi ile TDD arasındaki fark nedir?

THDi, harmonik akımı ölçüm anındaki temel akıma referans alır. TDD ise bunu tanımlanmış maksimum talep yük akımına referans alır. Bu nedenle TDD, değişen yük koşullarında PCC değerlendirmesi için daha kararlıdır.

Harmonikler nötr akımını her zaman artırır mı?

Her sistemde değil. Bu endişe, özellikle nötr hattında üçlü harmonik akımlarının toplandığı, çok sayıda tek fazlı doğrusal olmayan yükü besleyen üç fazlı, dört telli sistemlerde daha güçlüdür. İptal olacağını varsaymak yerine nötrü doğrudan ölçün.

Bir kondansatör grubu THD'yi düşürebilir mi?

Sadece harmonik filtreleme veya detuned kompanzasyon sisteminin bir parçası olarak tasarlandığında düşürebilir. Standart bir kondansatör grubu THD'yi azaltmayabilir ve sistem endüktansı ile rezonansa girerse distorsiyonu artırabilir.

Bir aşırı gerilim koruyucu (SPD) harmonikleri filtreler mi?

Hayır. Bir SPD geçici aşırı gerilimleri ele alır. Harmonikler, kaynak azaltma, reaktörler, harmonik filtreler veya diğer güç kalitesi önlemleri gerektiren kararlı durum veya tekrarlayan dalga biçimi bileşenleridir.

IEEE 519 ölçümleri nereden alınmalıdır?

IEEE 519, kullanıcı ortak bağlantı noktasında kararlı durum bozulma hedeflerini belirler. Gerçek PCC, her bir ekipman terminali olduğu varsayılmak yerine, servis ve proje düzenlemesinden tanımlanmalıdır.

THD ölçümü için hangi cihaz gereklidir?

Değerlendirme amacına uygun ve gerektiğinde üç fazlı gerilim, akım, harmonik spektrumu, THD ve TDD kaydı yapabilen bir güç kalitesi analizörü kullanın. Gerçek RMS multimetre, bozuk dalga biçimlerinde doğru RMS değerleri için kullanışlıdır ancak normalde eksiksiz bir harmonik çalışması gerçekleştiremez.

Sonuç

Harmonik değerlendirmesi, tek bir kabul edilebilir THD sayısı arayışı değildir. Bu; dalga biçimi bileşenlerinin, ölçüm konumunun, sistem gücünün, yük davranışının ve ekipman etkileşiminin yapılandırılmış bir incelemesidir.

THDv, THDi ve TDD'yi ayırt ederek başlayın. Temsili çalışma koşulları altında doğru sınırda ölçüm yapın, bireysel harmonik spektrumunu koruyun ve baskın dereceleri kaynaklarına kadar izleyin. Ardından şebekeye uygun azaltma yöntemini seçin: empedans ve düzeltme için reaktörler, öngörülebilir spektrumlar için pasif filtreler, değişen yükler için aktif filtreler veya kaynak azaltmanın daha iyi bir sistem kararı olduğu durumlarda düşük harmonikli ekipmanlar.

Pano üreticileri ve OEM'ler için en önemli şartname sadece “düşük THD” değildir. Bu; PCC veya ekipman terminaline, çalışma yükü aralığına, geçerli standarda, ölçüm yöntemine ve doğrulama prosedürüne bağlı tanımlanmış bir performans gereksinimidir.