Yangının en temel sebeplerinden birisinin elektrik kaynaklı olduğu konusunda artık hepimiz hemfikiriz. Artan yangınların birçok sebebi var. Elektrik kaynaklı yangın başlatma – oluşma olayları gün geçtikçe daha da artmaktadır. Elektrik kaynaklı yangınlarda, kendi içinde birçok kategorisi vardır. Bu kategorilerden birisi de harmoniklerdir.
Alternatif akımının bulunması ve kullanılmasından sonra her gün daha da gelişen teknolojiler hem hayatımızı kolaylaştırıyor hem de hayatımıza yeni riskleri dahil ediyor. Özellikle eski elektrik tesisatlarında hiçbir yenileme ya da iyileştirme yapmadan kullanılan yeni teknoloji ürünleri ciddi riskler meydana getiriyor.
Alternatif akım sinüs dalgalarından oluşur. Harmonikler genel olarak nonlineer elemanlar ile nonsinüsoidal kaynaklardan herhangi birisi veya bunların ikisinin sistemde bulunmasından oluşur. Temel dalga dışındaki sinüsoidal dalgalara “harmonik” adı verilir. Harmonikli akım ve gerilimin güç sistemlerinde bulunması sinüsoidal dalganın bozulması anlamına gelir. Bozulan dalgalar teknik literatürde nonsinüsoidal dalga olarak isimlendirilir.
Günümüzde harmoniklerin oluşmasının temel nedeni modern enerji dönüşüm teknikleri kullanan güç elektroniği cihazlarının sayısındaki hızlı artıştır. Örneğin birçok uygulamada verimlilik ve kontrol olanakları gibi nedenler ile elektrik motorları, motor sürücüler tarafından kontrol edilmektedir. Bir güç elektroniği cihazı olan motor sürücü şebekeden harmonik içerikli akımlar çeker.
Harmonikler, konverterler, transformatörler, jeneratörler, ark fırınları, bazı aydınlatma türleri, bilgisayarlar, yazıcılar, televizyonlar, telefon şarj cihazları ve kesintisiz güç kaynakları gibi elektronik cihazların kullanımının yaygınlaşmasıyla hayatımıza giren yeni bir terimdir.
Hayatımızda yoğun olarak karşılaşılabilecek harmonik içerikli akımlar çeken cihazlar ise, motor sürücüleri, kesintisiz güç kaynakları UPS’ler, doğrultucular (redresörler) ve akü şarj cihazları, sanayide endüksiyon ocakları, işyerlerinde ise bilgisayarlar ve ofis cihazları ve özellikle elektronik balastlı lambalardır.
Özetle Elektrik sistemini, elektronik sistemlerin kontrol edilmesi, elektrik sistemimizde kirlilik yaratır ve bu kirlilik harmonik diye adlandırılır. Üretici tarafından özel bir filtre yapılmamışsa, bu harmonikler elektrik sistemini kirletir.
İşletme artık kirli bir elektrik kullanılmaya başlar. Hız kontrolleri ile ilgili yanlış bir bilgiyi düzetmekte fayda var. Hız kontrolün önünde bulunan bobin filtre değildir. Hat reaktörü veya şönt reaktördür. Özel seçilmemişse harmonikler üzerinde etkin değildir. Bu cihaz sadece pik akımları söndürmeye yarar. Hız kontrol seçiminde, ihtiyaç duyulanın bir büyüğü ve güçlüsü alınır. Bu hatalı bir davranıştır. Aslında hız kontrolün verimli çalışması %80 güç tükettiği zamandır. Çalışma gücü %80 altına düştüğü zaman harmonik yüzdeleri artar kayıplar daha yükselir.
Harmoniklerin birçok zararı vardır; arızalar, kabloda oluşan verim kayıpları, trafo verim kayıpları, elektronik kartlarda arızalar, makinaların ve teçhizatlarının çalışmasında hatalar, gerilim bozulmaları, kompanzasyon kondansatörlerinde ömür kısalması, kompanzasyon panolarında yangın riski ve genel tesisatta hemen her noktada yangın riski oluşturur.
Fazladan çekilen akım, kabloların ısınmasına neden olmaktadır. Çünkü harmonikli akımlar tamamen reaktif güç çekerler. Buna ek olarak bu akımlar yüksek frekanslı bileşenler içerdiklerinden kablolarında deri (kılıf) etkisi oluşur. Deri etkisinden dolayı kablonun dış yüzeyi kullanıldığından kablo kesiti düşer ve kablolar ısınır bu ısınma ise tüm tesisatta yangın riskini açığa çıkarır.
Harmoniklerin kesin çözümü, üretildiği yerde yok etmektir. Böylece harmoniği kablolarda taşımamış olursunuz. Sadece merkezi sistem filtre kullanıyorsanız, merkezi sistem filtreli kompanzasyonla aslında harmoniklere 2. Darbe vurulur. Harmonik filtreli kompanzasyon sisteminde kondansatör ve bobinle bir rezonans oluşturulur. Bu rezonansı, ölçerek veya üretici firma tarafından verilen verilere göre hesaplanır. Harmonik değerleri bilmeden yapılan kompanzasyonlar, sadece tıkaç filtresi olarak yapılmak zorundadır. Bu sistemlerin Harmoniklere etkileri azdır.
Harmonikler 3,5,7 olarak 50 harmoniğe kadar vardır. Burada önemli olan 3. Harmoniktir ki bu 5 ve 7 göre daha özeldir. Çünkü 3. harmonik, nötr harmoniğidir, nötr hattını kirletir, sekonder de yıldız ve faz kayması yaratır. Ciddi biçimde tehlikelidir ve yangın riskini de bu yaratır. Yeni teknolojiler ile beraber sadece kondansatörlü kompanzasyon sistemi kullanmak ile elektrik tesisatımızı koruyamayız.
Yangın riski ve diğer tehlikelere karşı tesisatlarımızı özel harmonik filtreler ile de korumamız gerekir. Bazı firmalar 3. Harmonik için özel filtre, 5 ve 7 için özel filtre tasarlamıştır. Tesisatımızı korurken bu özel filtreleri seçmek gerekir. Harmonik filtrelerin avantajları sadece yangın riskini minimize etmekle kalmaz ve sizin harmonik nedenli arıza riskinizi minimum seviyeye çeker, kablo kayıplarınız minimum seviyeye iner ve ciddi bir Elektrik tasarrufu sağlar.
Harmonikler kaynaklı elektrik başlangıçlı yangın risklerinden korunmak için önce uzman mühendislere harmonik ölçümleri yaptırılması tesisteki harmonik tehlikeler tespit edilmeli ve bununla beraber hesaplamalar yapılarak uygun tasarlanmış imal edilmiş harmonik filtreler kullanılmalıdır.
Kaynak: FCEF www.fcef.org.tr