Güç Kalitesi Kaydı ve Analizi
Güç kalitesi kayıt cihazını bağlayıp, günlerce topladığınız veriler, kullandığınız güç ile ilgili olarak kapsamlı bilgi sağlayacaktır. Bu yazıda, güç kayıt cihazları ile ilgili değişik kayıt teknikleri söz konusu edilecek, stratejinize uygun teknik ve aletler tanıtılacaktır. Araştırmanız gereken nedir? Kayıt ne zaman gereklidir?
Kullandığınız gücü ideal olarak değerlendirebilmek için, her bir periyota bakarak en küçük değişikliği tespit etmenize gerek yoktur. Kullandığımız güç bir günde 4 milyondan fazla periyot ile yön değiştirmektedir, en ufak değişiklikleri tespit etmek, pratik değildir, ve çoğunluklada gereksizdir. Bir iki periyot süresince oluşan gerilim düşmelerini, ancak çok az sayıdaki yük hissedebilir.
Ne kadar süre ile kayıt yapmanız gerekliliği, bir yerde binanızın ritmine bağlıdır. Bina, tipik bir ticaret merkezi veya hafif sanayi hizmetinde kullanılıyor ise, bir hafta süre ile kayıt normal çalışma periyotunu belirleyebilir. Eğer, fabrikada aralıklı süreler ile çalışan özel ekipman mevcut ise ( örneğin ayda bir kere çalışan fırın gibi), bu tür yüklerin devreye giriş zamanlarınıda takip etmeniz gerekir.
Göreceli olarak çok geniş zaman periyotlarında oluşan küçük değişiklikleri tepit etmek için değişik kayıt teknikleri geliştirilmiştir. Bir çok enstrüman bir çok tekniği bir arada birleştirerek, kapsamlarını geniletmişlerdir. Yaygın teknikleri artıları ve eksileri ile tanımlayacağız.
Değişik teknikleri anlamanız halinde, elinizdeki işe göre en uygun aleti daha iyi seçebileceksiniz.
Eğim Eğrilerini İzlemek için Teknikler
Eğim eğrileri ile güç kalitesi parametreleri saatler veya günler boyunca izlenebilir. Güç kaydediciler, gerilim, akım, güç gibi parametreleri zaman içinde ölçerek, kayıt altına alırlar. Eğim eğrileri ile kayıt yapılması halinde normal güç değişimleri tespit edilir, fakat hızlı ve olağan dışı olayları yakalama kabiliyeti ise sınırlıdır.Bunun yanında, enstrüman imalatçıları, uzun süreli kayıt sırasında hızlı olayları yakalamak için yeni usuller geliştirmektedirler.
Sabit Aralıklar ile Kayıt
Sayısal kaydın en basit şeklidir. Ayarlamak için, sabit bir zaman periyotu veya bir okuma aralığı süresi seçilir, bu süre genellik ile saniye veya dakika olarak tanımlanır. Enstrüman her bir aralıkta okunan rms değerlerin ortalamasını hesaplayarak, hafızada saklar. Kayıt aralığından daha uzun sürede meydana gelen olayları tespit etmek için bu teknik yararlıdır. Ölçüm aralığının çok kısa süreli tutulması halinde, hızlı olaylar yakalanır, fakat hafıza çok çabuk dolar.
Min/Maks/Ortalama Kayıt
Bu teknik sabit aralıklar ile kayıt tekniğine benzer, önceden belirlenmiş zaman aralığı kullanılır. Fakat her bir aralıkta bir okuma yerine yüksek hızda bir çok ölçüm alınır. Enstrüman işlemcisi, her bir aralık için minimum, maksimum ve ortalama değerleri kayıt eder. Minimum ve maksimum noktaları kısa süreli olaylardaki en kötü durumu temsil eder, bazı Enstrümanlarda, bu süre bir güç periyotu süresi kadar kısadır. Ortalama eğrisi ise genel eğimi gösterir. Bu enstrümanlarda, minimum, maksimum ve ortalama genellik ile aynı grafik eğrisi üzerinde gösterilir.
Otomatik Zaman Sıkıştırmalı, TrendPlot
TrendPlot, bazı Fluke enstrümanlarında kullanılan kayıt tekniğidir. Min/Maks/Ortalama kayıt şekli olup, eğim eğrisi hafızanın sonuna yaklaştıkça, zaman skalası otomatik olarak sıkıştırılır. Kayıt edici hafızası dolma noktasına gelince, sinyal prosesörü, komşu aralıkları birleştirerek yeni minimum, maksimum ve ortalama değerler tespit eder. En kötü durumları yansıtan ölçümleri genel eğri üzerinde görebilirsiniz. Ölçümleri durduğunuz an, hafızanın kullanılır kısmına göre en iyi zaman çözünürlüğünde eğri elde edilir.
Olay Kaydı
Ani düşme, yükselme, kesintiler tümü ile gerilim olaylarıdır. Güç kalitesi olayları, meydana geldikleri, tarih, zaman bilgileri, süreleri ve önemlerine göre karakterize edilirler.Kullanıcı tarifli eşik değerleri veya tetiklemeler ile neyin olay olarak niteleneceği belirlenir. Olay kaydı, geriliminizin toleransı olan +%10 içerisinde olduğundan emin olabilmeniz için en iyi çözümdür. Genellik ile veriler liste olarak sunulur, güç sistemindeki tüm olağandışı durumlar kolaylık ile görülür. Olayların neden olduğu problemler önemine ve süresine bağımlıdır. Örneğin %20 düşmenin 5 saniye sürmesi halinde, ortaya çıkan durum, düşmenin %20 olupda 1 periyot sürmesi durumundan daha ciddidir. Bu gibi durumlarda olay verileri, CBEMA tolerans eğrisi gibi standart eğriler ile karşılaştırılır, bu eğriler önem ve olay süreleri için toleransları belirtir.Çoklu limitleri belirlemek ihtiyacı, kayıt ayarlarında zorluk çıkartabilir. Eğer toleransınızı çok daraltır iseniz, bir çok olay yakalırsınız, eğer tolerans çok geniş tutulur ise, hemen hemen hiç bir olayı tespit edemezsiniz.
Geçici Dalga Şeklinin Yakalanması
Bu teknik ile, gerilim veya akımın sinüs dalga şekli yakalanarak, süresi bir periyottan az olan olaylar tespit edilir. Yakalama işlemi tetikleme ile başlar, ve yüksek hızlı sayılaştırıcı kullanılır. Bir çok tetikleme kullanılmaktadır, fakat enstrümanların bir çoğu “zarf tetikleme” kullanmaktadır. Zarf tetikleme temiz bir sinüs dalgasından farklı sapmaları tespit eder. Kullanıcının tarif ettiği toleransda gerilimin sinüs dalga şeklinin etrafına bir zarf teşkil eder. Eğer dalga şekli zarfın dışına çıkar ise, enstrüman olayı yakalar ve hafızaya alır. Fluke 430Serisi enstrümanlarda, dalga şeklinin, akım yükselmesi veya rms olayları gibi diğer kriterler ile ilintili olduğu durumlarda ekranın anlık görüntüsüde tespit edilir.
Uzun Süreli Kayıt
Bu teknik ile, aynı anda min/maks/ortalama değerler,geçici olaylar, yakalanan olaylar kayıt edilir. Gerilim düşmesi veya geçici olaylardan hangisinin kayıt edileceğine karar vermenize gerek kalmadan, her ikisinide yakalarsınız. Bu enstrümanlar, otomatik olarak olay yakalamak için eşik değerini anında ayarlar. Bu özellik eşik değer ayarını kolaylaştırır. Bu kayıt tekniği kapsamlı çalışmalarda, günlerce, haftalarca, aylarca süren kayıtlarda çok yararlıdır.Güç kalitesinin kaydı bir çok genel durumda yapılır. Bu bölümde en yaygın uygulamalar belirtilmektedir.
Uzun Süreli Analiz ile Arıza Tespiti
Ara ara olan arızaların tespiti çok zordur. Bir ekipman parçası, arızalandığı veya kendini nedensiz yere resetlediği anda, devre dışında kalır veya devre kesiciyi resetleyerek olabileceklerin en iyisini ümit eder. Çalışmama süresi maliyetinin yüksek olduğu ekipmalar için, tamir işleminin çok hızlı yapılması halinde bile, tekrarlayan arızaların yarattığı risk çok yüksektir. Ekipmanın tekrar çalışır duruma gelmesinden sonra, güç izlemesi yapılması, tekraralanan hataların sayısını azaltacaktır.
Öncelik ile, monitör veya analizörünüzü bağlayacağınız nokta tespit edilir.
Genellik ile kayıt edici, problemleri yaşayan ekipmanın yakınına bağlanır. Böylece monitörünüz yükün karşılaştığı durumlar ile karşılaşır. Eğer birden fazla kayıt cihazınıza sahip iseniz, güç devresinin değişik noktalarında kayıt yapabilirsiniz.
Kayıt işlemine başlamadan önce, bazı temel soruları yanıtlamak için anlık ölçümler yapınız. Gerilim seviyesi doğrumudur? Gerilim dalga şekli temiz bir sinüs dalgası görüntüsündemidir, veya gerilim dalga şekli gürültülü ve distorsiyona uğramışmıdır? Problem ile karşılaşan 3 fazlı yüke tatbik edilen fazlar dengeli midir? Yükün çektiği akım çokmu yüksektir?
Daha sonraki yanıtlanması gereken soru: neyin kayıt edileceğidir. Eğer gelişmiş bir güç analizörüne sahip olacak kadar şanslı iseniz, kayıt işleminde eğimleri inceleme veya geçici olayları yakalama konusunda bir seçim yapmanız gerekecektir.
Eğimlerin tespiti işlemi içeriğinde problemler daha az görülür, bu neden ile önce eğim kaydı ile başlayın.(sabit kayıt aralığı veya min/maks/ortalama kullanın). RMS gerilim eğiminin her bir fazda kayıt edilmesi en genel yaklaşımdır. Böylece yükün resetlenmesi veya performans düşmesi göstermesinin ani gerilim düşmeleri veya gerilim kesilmeleri sonucunda olup olmadığı tespit edilir. Gerilimin kaydı ile gerilim yükselmeleri ve dengesizlikleride kayıt edilir, bunların sonucunda yükte aşırı ısınma meydana gelir.
Akım eğrileri de arıza tespitinde yararlı olabilir. Aşırı akım çekilmesi halinde aşırı ısınma meydana gelir. Eğer gerilim sabit, temiz ve dengeli ise, yüksek akım çekilmesinin nedeni yükten kaynaklanabilir. Gerilim ve akım kayıtlarını karşılaştırarak, gerilim düşmesinin, sorunlu yük tarafından çekilen aşırı akım veya başka bir yükün çektiği aşırı akım tarafından oluşturulduğuna karar verilir.
Gerilim distorsiyonları aynı zamanda aşırı ısınmayada neden olur, eğer mümkün ise gerilim distorsiyonlarınıda kayıt etmekte yarar vardır. Gerilim distorsiyonu kaydı için en genel yol toplam harmonik distorsiyonların (THD) kaydıdır. Bazi analizörler, bireysel harmonikleride izleyebilir, bu veride toplam harmonik distorsiyonun (THD) yükselmesine neden olan noktanın tespitinde yarar sağlar.
Eğer soruna maruz kalan yük üzerinde ark veya giriş devresinde açma oluşmuş ise , bunlara geçici olaylar neden olmuş olabilir, fakat bu sonuca hemen karar vermeyiniz. Bir süre eğimleri izledikten sonra dalga şekli üzerinde yakalanan geçici olayları incelemeniz gerekir.
Fluke tüm değişik uygulamalar için çeşitli güç kayıt cihazlarını sunmaktadır. Bazı durumlarda birleşik cihaz kullanmakta yarar vardır. Örneğin Fluke 434 ile hızlı arıza tespit çalışması ve kısa süreli izleme yapabilirsiniz. Uzun süreli izlemeler için Güç Kayıt cihazına gerek duyulacaktır.
Enerji Kalitesi
Bazı güç sağlayan kuruluşlar, önceden tespit edilmiş spesifikasyonlara uygun enerji sağlayacaklarını taahüt etmektedirler. Bu spesifikasyonlar kontratta yer alabildiği gibi, EN 50169 gibi yönetmelikler ile de belirlenebilir. Bu gibi sözleşmelerde, kayıt tekniklerinin detayı, toleranslar ve kayıt süreleri belirtilir. Örneğin EN50160 Standartı, 1 haftalık kayıt süresi için spesifikasyonları ve referansları, standart IEC 61000-4-30 ise ölçüm ve kayıt teknikleri spesifikasyonlarını belirtmektedir. Eğer enerji belirtilen spesifikasyonları karşılamıyor ise, test etmeniz gerekecektir.
Yük incelemesi, Güç Kalitesi İncelemesi, ve Devreye Alma
Bu tip kayıtlar, tesisatı devreye alırken veya ekipmanın ilk kullanımından önce kontrol amaçlı yapılır.
Sisteme yeni yük ilavesi yapmadan önce, sistem üzerindeki mevcut yüklerin tespiti gereklidir. Bu çalışma için, istenilen ölçümler, ölçüm aralığı ve ölçüm süresi, yerel normalar ve standartlar tarafından belirlenir. Örneğin US Ulusal Elektriksel Koduna göre, güç ölçümlerinde ölçüm süresi 30 gün olup, ölçüm aralığı ise 30 dakikadır.
Bu ölçümler her ne kadar otoritelerin gerek görmesi ile yapılmakta isede, sistemde önemli bir değişiklik yapmadan önce değerlerin tespit edilmiş olması, ileride oluşacak sistem hatalarının tespiti sırasındada yarar sağlayacaktır. Güç kalitesi amaçlı ve devreye alma sırasındaki incelemeler ile şu soruya yanıt aranmaktadır: “Bu sistem sağlıklı mıdır?” Bu uygulamalardaki strateji şebekenin genişliğini belirleyip, mümkün olduğu kadar veri toplamaktır. Gerilim, akım ve güç eğimleri, geçici olaylar ve olayların kayıt edilmesi en ideal durumdur.
Kayıt Tuşuna Basmadan Önce
- Doğrudan kayıt işlemine başlamayınız. Öncelik ile anlık ölçümler ile, gerilim seviyesini, gerilim şeklini, gerilim üzerindeki distorsiyonu, akımı ve dengesizlikleri tespit ediniz. Bu ölçümler ile, problemleri tespit edebilir, veya bir sonrasında ne yapmanız gerekeceğine karar verebilirsiniz.
- Bağlantılarınızı kontrol ediniz. Eğer enstrümanınızda fazör veya skop ekranı bulunuyor ise, bağlantıların doğrulunu kontrol ediniz.
- Eskilerin dediği gibi: iki kere ayarlayıp, bir kere ölçünüz. Eğer eğim tespiti yapıyor iseniz, ölçüm aralığınızı iki kere kontrol ediniz. Eğer olay veya geçiçi durum yakalama yapıyor iseniz, limitlerinizi tekrar kontrol ediniz.
- Uzun süreli bir kayda başlamadan önce, yaklaşık bir saat süre ile kayıt alınız. Bu kısa süreli kayıt sırasında kayıt ayarlarında yapmanız muhtemel hataları ayıklama olanağınız olacaktır.