KGK VE JENERATÖR ORTAK ÇALIŞMASI

6 darbeli doğrultucunun giriş gerilim ve akım dalga şekilleri

Başlıca doğrultucu tipi olarak pek çok üretici 6 darbeli doğrultucuyu tercih etmektedir ki bu yapıların şebekeden çektikleri akım şekli yukarıdaki gibidir ve akım harmonik oranı %33'ler civarındadır. 6 darbeli olmaları nedeni ile burada etkin olan harmonik bileşen n-1=6-1=5. ve buna ek olarak 7. harmoniktir. Oysa 12 darbeli bir sistemde etkin olan harmonik bileşen 11. ve ek olarak 13. harmoniktir. Buradaki THD ise opsiyon olarak üretilen 12 darbeli sistemlerde %10 civarındadır.
Bu değer KGK ile jeneratörün problemsiz çalışması için yeterlidir. Kimi üreticiler ucuz bir çözüm olması için filtre kullanmayı tercih ederler ancak filtre çözümü beraberinde başka problemleri de getirir. Başlıca problem, filtrelerin belirli bir akım ve empedans değeri göz önüne alınarak dizayn edilmiş olmaları ve pasif olarak görev almalarından dolayı yük değişimlerine cevap verememeleridir(şekil 1). Bunun en basit açılımı düşük yüklerde filtre giriş akım harmoniklerini bastırmak bir yana problemin ana kaynağı olarak baş rolü oynayacaktır. Yandaki şekilde bir endüstri tesisinde yapılmış harmonik ölçüm sonuçları gözükmektedir. Dikkat edilmesi gereken konu 6 darbeli bir doğrultucuda dahi %33 olan akım harmoniği yanlış yük ve harmonik filtre seçimi nedeniyle burada %49.5’e kadar çıkmaktadır. Bu nedenle 80 kVA ve üzeri güçlerde yük değişimi büyük farklılıklar gösterebileceğinden KGK sisteminin 12 darbeli doğrultucu olanlar tercih edilmesidir.


Frekans Dalgalanmaları: Jeneratörler yük değişimlerine cevap verebilmek ve frekansı kontrol edebilmek için doğal limitlere sahiptir. Fonksiyon karmaşıktır ve sadece jeneratörün özelliklerine bağlı olmayıp, governör (jeneratörün ürettiği çıkış gerilimin frekansının kararlı olmasını sağlayan hız kontrol ünitesi) cevap hızının dönme ataletine ve yükün frekans değişimlerine reaksiyonuna da bağlıdır. Jeneratördeki frekans dalgalanmasının en belirgin sonucu olarak kronik bir şekilde ortaya çıkan KGK-By-Pass senkronizasyon olamama durumudur.

İyi bir kontrol yapısı ile hem motor-jeneratör, hem de KGK üreticisi frekans dalgalanma problemlerini ya ortadan kaldırmalı ya da minimize etmelidir.

Motor, hızlı yanıt veren bir governöre sahip olmanın yanı sıra yüke göre ayarlanmış ve doğru boyutlandırılmış olmalıdır. Benzer şekilde de KGK geniş bir frekans kabul aralığına sahip olacak şekilde tasarlanmış olmalıdır. Tabi ki bu arada jeneratörün voltaj regülatörü governerden daha hızlı reaksiyon göstermemelidir. Aksi taktirde KGK’nın doğrultucu kısmı ile kararlı olmayan bir durum ortaya çıkar. KGK üreticisi hızlı frekans değişimlerine cevap verebilen bir sistem geliştirmek durumundadır. KGK’nın doğrultucusu saniyede en az 3Hz’lik değişimlere cevap verebilecek kabiliyete sahip olmalıdır.

By-Pass’a Senkron Olmak: KGK çıkışının kesintisiz olması ve evirici-By Pass hatları arası geçişlerde çakışma olmaması için KGK evirici çıkışının By-Pass hattına senkron olması gerekmektedir. Bunun sağlanabilmesi için kararlı frekansta çalışan jeneratör ve frekans cevap aralığı genişletilmişi KGK kullanılmalıdır. Aksi taktirde jeneratörden çalışma esnasında KGK By-Pass hattına bağlı olan jeneratöre senkron olamayacak ve By-Pass transfer işlemini gerekmesi durumunda KGK ve jeneratör durumları uygun olamayacaktır.

Otomatik Transfer Anahtarı: Pek çok KGK-Jeneratör bağlantısı otomatik transfer anahtarı ile çalışır ve şebekenin geri gelmesi durumunda KGK şebekeden beslenecek şekilde aktarma işlemi yapılır. Bu şekilde yapılan hızlı bir transfer işlemi bir problemin kaynağı olabilir. Eğer KGK girişinde 12 darbeli doğrultucu yerine pasif filtre kullanılmışsa ve transfer anahtarı motor yükleri de içeriyorsa filtre transfer esnasında bir uyarma enerjisi yaratır. Bu uyarma kaynağı bu motorları, onların ataletlerini bir enerji kaynağı gibi kullanarak onları jeneratör gibi davranmaya iter. Eğer bu transfer çok hızlı olursa ortaya çıkan alternatif enerji kaynakları gerilimde beklenmedik faz çakışmalarına ve sonucunda da hem bu motor yüklerinin hem de KGK’nın zarar görmesine yol açar. Bu amaçla özellikle 100kVA üzerindeki büyük sistemlerde kullanılan filtre yapılarının jeneratörden şebekeye geçişi esnasında KGK tarafından otomatik olarak devreden çıkartılan yapılar ile birlikte sunulması gereklidir.