Harmonik Bozulma (THD) Nedir? Etkileri

Harmonik Bozulma Nedir?

İdeal bir AC şebekesinde gerilim ve akım sinüzoidal dalga biçimindedir — tek bir frekansta (50 Hz). Harmonik bozulma, bu sinüzoidal dalganın üzerine eklenen çoklu frekanslardaki bileşenlerdir. 3. harmonik 150 Hz, 5. harmonik 250 Hz, 7. harmonik 350 Hz'dir.

Harmonikler, doğrusal olmayan yükler tarafından üretilir:

• Değişken hızlı motor sürücüleri (VFD/inverter)
• Kesintisiz güç kaynakları (UPS)
• LED sürücüler ve elektronik balastlar
• Bilgisayar güç kaynakları (SMPS)
• Kaynak makineleri ve ark fırınları
• Güneş enerjisi invertörleri

Toplam Harmonik Bozulma (THD) Nedir?

THD (Total Harmonic Distortion), harmonik bileşenlerin temel frekans bileşenine oranını ifade eder. IEEE 519-2022 standardı endüstriyel sistemlerde şebeke gerilimi THD'sinin %5 altında tutulmasını önerir.

Harmonik Bozulmanın Zararları

• Transformatör ısınması: Harmonik akımlar trafoda eddy current kayıplarını artırır. THD yükseldikçe trafo daha çabuk ısınır ve ömrü kısalır.
• Nötr iletken aşırı yüklenmesi: 3. harmonikler (150 Hz) nötr iletkende üç faz bileşeni olarak birikerek kablo ısınmasına ve yangın riskine yol açar.
• Kompanzasyon panosu hasarı: Harmonik ortamda kondansatörler rezonans riski taşır. Uygunsuz kompanzasyon panosu kısa sürede arıza yapar.
• Hassas ekipman hataları: CNC makineleri, tıbbi cihazlar ve ölçüm ekipmanları yüksek THD ortamında hatalı çalışabilir.
• Enerji ölçüm hataları: Eski nesil sayaçlar harmonik ortamda hatalı ölçüm yapabilir.

THD Nasıl Ölçülür?

Argus EMS'e bağlı enerji analizörleri (Schneider PM5350, Siemens PAC3220, ABB B-serisi vb.) THD değerini faz bazında sürekli ölçer. Harmonik spektrum analizi da sunan modeller her harmonik bileşeni ayrı ayrı raporlar.

Harmonik Azaltma Yöntemleri

• Pasif harmonik filtreler: Belirli harmonik frekanslara ayarlı L-C devreleri. Düşük maliyet, sabit frekans.
• Aktif harmonik filtreler (AHF): Anlık harmonik ölçerek tam tersine akım enjekte eder. Yüksek etkinlik, geniş frekans aralığı.
• 12-puls veya 18-puls sürücüler: VFD'lerde çok-puls doğrultma düzenekleri harmonik içeriği doğal olarak azaltır.
• K-faktörlü transformatörler: Harmonik yüklere dayanıklı, özel tasarım trafolar.
• Sistem tasarımı: Harmonik yükler ayrı besleme noktasından beslenerek hassas ekipmandan ayrıştırılır.

EPDK ve Harmonik

Türkiye'de EPDK Kalite Yönetmeliği, bağlantı noktasında gerilim THD üst sınırını %8 olarak belirler. Bu sınırın aşılması halinde EPDK ceza uygulayabilir; daha önemlisi komşu abonelerin şikayetlerine konu olabilirsiniz. Sanayi kuruluşları kendi tesislerinde gerekli önlemleri almakla yükümlüdür.