HARMONİK FİLTRELER

Merhaba endüstriyel harmonik savaşçıları! “VFD motorlarım %25 harmonik üretiyor, kondansatörlerim yanıyor, rölelerim sürekli arıza veriyor!” diyorsanız, harmonik filtre panosu hayat kurtarıcıdır. Kompanzasyon panosunun “akıllı kalkanı” olan bu sistem, 5., 7., 11. harmonikleri emerek %THD’yi (Toplam Harmonik Bozulma) %3-5’e düşürür, ekipman ömrünü uzatır ve TEDAŞ harmonik cezalarını önler.

Bu blog yazısında harmonik filtrelerin ne olduğunu, tasarım adımlarını, pasif/aktif filtre karşılaştırmasını, rezonans önleme tekniklerini, 2025’in en iyi çözümlerini mühendislik seviyesinde anlatacağım. Hazır mısınız? Harmonikleri emelim, sistemi temizleyelim!

Harmonik Filtre Nedir?

Harmonik filtre, non-lineer yüklerden (VFD, UPS, kaynak makinesi, LED aydınlatma) kaynaklanan yüksek frekanslı akım/güç harmoniklerini emen veya bloke eden bir devredir. Reaktif kompanzasyon ile birlikte çalışır ama kondansatörleri korur, röle arızalarını önler ve şebeke kalitesini yükseltir.

Temel Türler: Pasif Filtre: LC devresi (kondansatör + reaktör) – ucuz, yaygın Aktif Filtre (APF): IGBT tabanlı, gerçek zamanlı harmonik enjeksiyonu – pahalı, hassas Hibrit Filtre: Pasif + aktif kombinasyonu – en verimli

Hedef: %THD_I < 5%, %THD_V < 3% (IEC 61000-3-12 standardı)

Harmonik Filtre Tasarım Adımları (Profesyonel Rehber)

Tasarım, harmonik analiziyle başlar – ölçmeden filtre kurmayın!

1. Harmonik Analizi (Zorunlu!)

• Enerji kalite analizörü ile 1 hafta ölçüm:

  • 5. harmonik: %15-25 (VFD’ler)

  • 7. harmonik: %5-10

  • 11., 13. harmonik: %3-5

• %THD_I ve %THD_V hesaplayın.

• Rezonans frekansı tespit edin:

  text

  fr = fs × √(Xc / Xl)

  • fs: Şebeke frekansı (50 Hz)

  • Xc: Kondansatör reaktansı

  • Xl: Reaktör reaktansı

Örnek: %THD_I = 28% → 5. harmonik baskın → %7 detuned filtre gerekli.

2. Filtre Tipi Seçimi

Tip	Avantaj	Dezavantaj	Kullanım
Pasif (%7 Detuned)	Ucuz, basit	Sadece sabit harmonik	VFD <%30 harmonik
Pasif (%5.67)	3. harmonik için	Nadir	LED + UPS
Aktif Filtre	%THD <3%, dinamik	Pahalı	%THD >30%, değişken yük
Hibrit	Maliyet/performans dengesi	Karmaşık	Büyük tesisler

Kural: %THD_I >20% → aktif filtre, <20% → pasif %7 detuned

3. Pasif Filtre Tasarımı (LC Devresi)

Reaktör Oranı Hesabı:

• %7 detuned → p = 7% → frekans = 50 × √(1/0.07) ≈ 189 Hz

• %5.67 → p = 5.67% → 210 Hz

Reaktör İndüktansı:

text

L = (p × V²) / (2πf × Qc × 100)

• p: Detuned oranı (%)

• V: Hat gerilimi (400V)

• f: Şebeke frekansı (50 Hz)

• Qc: Kondansatör gücü (kVAr)

Örnek: 50 kVAr kondansatör, %7 filtre, 400V L = (0.07 × 400²) / (2π × 50 × 50 × 100) ≈ 0.57 mH

Kondansatör Gücü:

• Aynı kVAr, ama reaktörle birlikte devreye alınır.

4. Aktif Filtre Kapasitesi Hesabı

• Gerekli AHF kapasitesi = Toplam harmonik akım (I_h) × 1.2

• I_h = I_5 + I_7 + I_11 + …

• Örnek: I_5 = 80A, I_7 = 30A → AHF = 132A

Kural: AHF, tüm harmonikleri 50 Hz'ye kadar telafi eder.

5. Rezonans Önleme ve Güvenlik

• Rezonans frekansı şebeke harmoniğinden %10 uzak olmalı.

• Deşarj direnci: 60V’a 3 saniyede düşmeli.

• Termik koruma: Reaktör ve kondansatör için.

• IP54+ pano, fan soğutma.

Harmonik Filtre Bağlantı Şeması

text

[Şebeke] → [Ana Şalter] → [CT'ler] → [Kompanzasyon Rölesi]
                    ↓
              [Pasif Filtre Bankları]
              L1-C1-R1 → %7 detuned
              L2-C2-R2 → %7 detuned
                    ↓
              [Aktif Filtre Paralel]
                    ↓
              [Yük (VFD, UPS)]

CT Bağlantısı: Röle ve aktif filtre aynı CT’yi kullanır.

Montaj ve Test Adımları

Montaj:

1. Pano yerleştirme: Titreşimsiz, 25°C ortam.

2. Kablo: 5x16 mm², ekranlı CT kablosu.

3. Reaktör montajı: Dikey, havalandırmalı.

Test:

1. %THD ölçümü: Filtre öncesi/sonrası karşılaştır.

2. Rezonans testi: 180-200 Hz süpürme.

3. Güç faktörü: cosφ ≥ 0.98

4. Harmonik raporu: IEC 61000-3-12 uyumlu

2025’in En İyi Harmonik Filtre Çözümleri

Ürün	Özellik	Fiyat Aralığı
ENTES EFR-100 Aktif Filtre	100A, %THD <3%, IoT	80.000-120.000 TL
Adalpano %7 Detuned Pano	200 kVAr, 12 basamak	60.000-90.000 TL
Sigma Hybrid Filter	150A aktif + %7 pasif	150.000-200.000 TL
Schneider AccuSine+	300A, AI optimizasyon	250.000+ TL

2025 Trendi: AI tabanlı aktif filtreler – yük tahmini, otomatik frekans ayarı!

Yaygın Hatalar ve Çözümleri

Hata	Çözüm
Yanlış detuned oranı	%THD analizine göre %7 veya %5.67 seç
Reaktör yok, kondansatör yanıyor	Her basamağa reaktör zorunlu
Aktif filtre kapasitesi yetersiz	I_h × 1.3 hesapla
CT oranı uyumsuz	Röle ve AHF aynı CT oranını kullanmalı
Rezonans	fr = 189 Hz → 5. harmonik (250 Hz) ile çakışmaz

Pratik Örnek: 800 kW Fabrika

Parametre	Değer
%THD_I	32% (VFD’ler)
5. harmonik	120A
Çözüm	100A aktif filtre + %7 detuned 300 kVAr kompanzasyon
Sonuç	%THD_I → 2.8%, ceza 0 TL, kondansatör arızası %90 azaldı

Sonuç: Harmonikleri Temizleyin, Sistemi Koruyun!

Harmonik filtre tasarımı, fabrikanızın sessiz koruyucusu – doğru analiz, doğru filtre ile %THD’yi %3’ün altına düşürün, ekipman ömrünü 5 yıl uzatın, yıllık 200.000 TL tasarruf edin.

Tavsiye: %THD <20%? → %7 detuned pasif filtre %THD >25%? → Aktif filtre + hibrit Bütçe dostu? → ENTES pasif + MPR röle

Siz harmonik filtre kullanıyor musunuz? Hangi %THD seviyesindesiniz? Yorumlara yazın! Belki bir sonraki yazıda AI ile Dinamik Harmonik Yönetimini anlatırım.

Bir sonraki yazı: “OG Trafo Merkezi Tasarımı: 34.5 kV’tan 400V’a Güvenli İndirgeme!”

Abone olun, harmonikleri yok edin! 🌊