|
|
ŞEBEKEDEKİ BOZUCU ETKİLER VE KRİTİK YÜKLER
Elektrik enerjisinin gittikçe yaygın kullanım alanı bulması, hayati önem taşıyan
yada sürekli çalışması gereken, cihaz ve sistemlerde uygulanması, bu enerjiyi
üreten kaynakların güvenilirlik sorununu gündeme getirmiştir. Tüketilen elektrik
enerjisinin %95'den büyük bir oranını sağlayan AC şebekede, güvenilirlik için
alınan tüm önlemlere rağmen, günümüz uygulamalarında yetersizliklerle
karşılaşılmakta, kritik yük olarak nitelendirilen cihaz ve sistemlerin
Kesintisiz Güç Kaynakları (KGK) üzerinden beslenmesi zorunlu olmaktadır.
AC şebekeleri aşağıdaki özellikleri sağladığı varsayılan gerilim kaynaklarıdır:
• Sabit efektif değer ve sabit frekansta alternatif gerilim sağlar.
• Gerilim dalga şekli sinüzoidaldir.
• Sağlanan enerji süreklidir.
• Sıralanan bu özellikler yükleme şekli ile değişmez.
Ancak bu özellikleri pratikte bulmak mümkün değildir. Şebekeyi oluşturan kuvvet
santrallerindeki jeneratörlerden tüketicinin bağlandığı besleme klemensine kadar
bütün birimler, belirtilen özellikleri sınırlı olarak sağlarlar. Gerilim efektif
değeri ve dalga şeklinin değişmesi, genellikle yüklenmeye bağlıdır. Kısa devre
empedansının ideal olarak sıfır olmaması, çekilen akıma bağlı olarak gerilimin
değişmesine neden olur. Efektif değeri sabit tutmak için gerilim
regülatörlerinden, dalga şeklini düzeltmek için filtre devrelerinden
yararlanılabilir.
Şebekenin herhangi bir noktasında oluşacak geçici arızalar da tüketiciyi
etkiler. Enerji nakil hattının kopması, aşırı yüklenmede kesicilerin devreyi
açması, nakil hattına yıldırım düşmesi, indirici ve yükseltici trafoların
devreye girip çıkması gibi durumlarda; gerilimde kısa yada uzun sürekli
kesintiler görülür ve tüketici temiz enerji ile beslenemez. Buna benzer
durumlarda motor-jeneratör grupları gibi yedek güç kaynaklarına başvurulabilir.
Ancak bunlar elektro mekanik dönüştürücüler olduğundan, kesinti süresini belli
bir değerin altına indiremez. Kesinti sırasında grubun otomatik olarak
çalıştırılması ve sürekli rejime girmesi bile birkaç dakika alır. Grubun sürekli
çalıştırılması ve kesinti ile birlikte yükün jeneratöre aktarılması ise birkaç
yüz milisaniye süre gerektirir. Ancak bu yol da ekonomik açıdan verimli
değildir.
Modern teknolojinin getirdiği olanaklar yanında karşılaşılan belki de en önemli
problem, elektrik gücü ile çalışan bir takım cihaz ve sistemlerin beslemede
görülebilecek çok kısa süreli aksamalardan bile etkilenmeleridir. Hastaneler,
havaalanları, haberleşme merkezleri gibi kuruluşların kesintilere tahammülü
gittikçe azalmaktadır. Örneğin bir açık kalp ameliyatı veya iniş sırasında uçağa
gerekli bilgilerin aktarılması anında doğabilecek kesintiler hayati önem
taşımaktadır.
Şebeke arızaları endüstriyel otomasyon sistemlerinde verimi büyük ölçüde
etkilemektedir. Süreklilik isteyen proseslerde kesinti sonucu doğan malzeme ve
işgücü kayıpları önemli boyutlardadır.
Gerek hayati önem taşıyan kuruluşlarda, gerekse endüstriyel uygulamalarda
gittikçe yaygın kullanım alanı bulan KGK’ların kullanım alanları aşağıda
sıralanmıştır.
- Bilgisayarlar ve bilgisayar destekli otomasyon sistemleri,
- Bilgisayar destekli üretim/ambalajlama tezgahları (otomotiv, metal işleme,
tekstil vb.)
- Tıbbi elektronik cihazlar, hastaneler
- Hava alanı aydınlatması
- Hava trafik kontrol merkezleri
- Askeri radar sistemleri
- Haberleşme ve yayın kuruluşları
- Asansörler
- Elektronik kapılar
- Barkod cihazları
- Yazar kasalar
- Elektronik teraziler
- Acil durum aydınlatmaları ısıtma cihazları
- Soğutma cihazları
Kesintisiz güç kaynakları işte bu gereksinimlerin zorlaması ile ortaya çıkmış
statik elektronik düzenlerdir. Güç elektroniği ve elektronik kontrol
tekniğindeki gelişmelere paralel olarak yenilenen Kesintisiz Güç Kaynakları
günümüzde tüketicinin tüm isteklerine cevap verebilecek özellikte ve
performansta yapılabilmektedir.
Kesintisiz güç kaynakları özellikle bilgi işlem sistemlerinde ve kişisel
bilgisayarlarda şebekede bir arıza oluşması halinde o esnada çalışılan bilginin
kaybolmaması ve genel olarak cihazın şebekeden gelebilecek bozucu etkilere karşı
korunması amacıyla kullanılmaktadır. Bu bozucu etkiler;
- Rasgele veya düzenli elektrik kesintileri
- Kapasite yetersizliğinden doğan gerilim düşümleri veya sürekli düşük ya da
yüksek şebeke gerilimi Genel olarak güç kalitesinin düşük olması.
- Harmonik bozulmalar, kararsız frekans, ani gerilim sıçramaları ve gürültü.
- Harmonikler yakındaki bir tesiste büyükçe bir elektrik yükünün devreye girmesi
veya çıkması ya da doğrusal olmayan yüklerin kullanımda olması nedeniyle oluşan
ve şebeke gerilimi dalga şeklinin olması gereken sinüs formundan uzaklaşması
sonucu ortaya çıkan yüksek frekanslı titreşimler olarak özetlenebilir.
Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) kullanımını gerekli kılan enerji sorunları
şunlardır;
GÜÇ SORUNLARININ ÇEŞİTLERİ
Spike
Bilgisayar çalışmalarını sekteye uğratabilecek hatta ekipmana zarar verebilecek
yüksek genlikli anlık olaylardır. Spike çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir. En
önemli neden yakın, uzak bir yere veya enerji iletim hatlarına düşen
yıldırımlardır. Bunlar gerilimde büyük sıçramalara neden olabilirler.
Spike oluşturan diğer olaylar, büyük elektronik yüklerin veya şebekenin açılıp
kapanması ve statik deşarjdır. Spike sonucunda oluşabilecek en yıkıcı olay
donanımın zarar görmesidir. Yüksek gerilim darbeleri mikroçip yollarında (traces)
delikler açabilir. Bazen bu hasar hemen kendini gösterir; bazen de olaydan
günler, haftalar boyunca kendini göstermeyebilir. Zarar görmüş data, yazıcı,
terminal veya data işleme hataları daha az tehlikeli sonuçlardır.
Surge
Bir peryottan uzun süren aşırı gerilimlerdir. Surge, büyük miktarda güç çeken
hattaki bir cihazın aniden durması veya kapatılması sonucu oluşabilir. Şebekeler
büyük yükleri hat dışında anahtarladıkları zaman surge oluşabilir. Bir surge’ün
büyüklüğünden çok süresi önemlidir. Uzun veya sık surge’ler bilgisayar
donanımına hasar verebilir.
Sag
Sag (çöküntü) surge’ün zıttıdır. Bunlar uzun süreli düşük gerilim durumlarıdır.
Topraklama hataları, zayıf güç sistemleri, büyük elektriksel yüklerin ani start-up’ları
gerilim çöküntülerinin tipik sebepleridir. Yıldırım düşmesi de ayrıca
çöküntülerin önemli bir nedenidir. Çöküntüler, bilgisayarlara karşı ciddi bir
tehdit oluşturabilir. Çöküntüler disk sürücüleri yavaşlatabilir, okuma
hatalarına ve hatta çökmelerine sebep olabilir.
Gürültü,
Normal sinüs dalganın üzerine binen çeşitli yüksek frekans darbeleri için
kullanılan kollektif bir terimdir. Genliği birkaç mV’den birkaç V’ye kadar
değişebilir. Özellikle tehlikeli bir problem, radyo frekans (RF) gürültüsüdür.
RF gürültüsü, elektrik kabloları üzerinde dolaşan yüksek frekanslı sinyallerden
oluşur. RF gürültüsü, yıldırım çarpması, radyo iletimleri ve bilgisayar güç
kaynakları tarafından yaratılabilir. Gürültü, hatalı data iletimine ve
bilgisayar işlem, yazıcı ya da terminal hatalarına sebep olabilir.
Brownout,
Dakikalar, hatta saatler süren uzun süreli düşük gerilim durumlarıdır. Tepe akım
isteği kapasitenin üzerinde olduğu zaman şebekeler tarafından yaratılırlar.
Brownout, lojik devre ve disk sürücüleri düzgün çalışmaları için gerekli
gerilimden mahrum bırakarak hatalı çalışmalarına veya donanım hasarlarına sebep
olurlar.
Blackout,
Dakikalar, saatler hatta günler süren 0 (sıfır) gerilim durumlarıdır. Enerji
dağıtım şebekesine, taşıyabileceğinden daha fazla yük bindirildikçe daha sık
meydana gelirler. Blackout, topraklama hataları, kazalar ve doğal afetler
yüzünden oluşabilir. En mühim etkisi sistem çökmelerine sebep olmasıdır. Güç
aniden kesildiğinde disk sürücüler veya diğer sistem bileşenleri zarar
görebilir.
Harmonikler,
Normal sinüs dalgada oluşan bozukluklardır. Harmonikler, gerisin geri AC hattına
lineer olmayan yükler tarafından iletilirler. Fax ve fotokopi makinaları,
bilgisayarlar, değişken hızlı motorlar lineer olmayan yüklere örnek olarak
verilebilir. Bu harmonikler, AC hattına bağlı diğer cihazların çalışmalarını
engelleyebilir. Harmonikler, iletişim hatalarına ve donanım hasarlarına sebep
olabilirler. Üç fazlı sistemlerde trafoların ve nötr iletkenlerin aşırı ısınıp
yangın tehlikesi oluşturmalarına sebep olabilir.
Şebeke gücü kesilirse ne olur?
Bir UPS'in bir bilgisayarı ani bir güç kaybına karşı koruyup koruyamayacağı
genelde UPS'in fişini çekip sonucu görmekle test edilir. Eğer bilgisayar hala
çalışıyorsa, UPS bu iş için uygun görünür. APC'de gördük ki bu test, olabilecek
güç hatalarının sadece zayıf bir simulasyonudur ve bazı UPS markaları gerçek güç
hatalarına bu basit "fişi çek" testinden daha fazla tepki süresi veriyorlar. Bu
demektir ki "fişi çek" testinden 100 kez başarıyla geçmiş bir UPS, gerçek bir
sorun karşısında bilgisayarınızı koruyamayabilir.
Fiş çekme testi ile gerçek bir güç sorunu arasındaki benzerlik her iki durumda
da bilgisayara gerilim verilmemesidir. Ana fark, gerçek bir güç kaybında (real
power outage) binanızdaki diğer elektriksel yükler UPS'inizin güç kablosuna
bağlı kalırlar. Bu yüklerin güç çekişi UPS'e oranla çok fazladır ve bundan
dolayı UPS girişinde bir kısa devre sunarlar. Bununla fişi çekme testi arasında
derin bir farklılık vardır.
 |
Şekil 1A
Şekil 1B
Çoğu UPS
üreticileri güç kesintisi tespit edildiğinde devreye yedek güç ünitesini sokan
tepki sistemi kullanırlar. Fişi çekme durumunda UPS çıkışına hemen enerji
verilir ve sonuç mükemmeldir. Gerçek bir güç sorununda, yedek ünite, transfer
anahtarı hareketini tamamlayıncaya kadar kısa devre edilir. Dolayısıyla fiş
çekme testine göre ek bir tepki zamanı ortaya çıkar. Pratikte bu tepki zamanı
%20 ila %50 arasında artabilir. Belli koşullar altında anahtar ark yaratabilir
ve güç kusuruna tepki 8 ms yada yarım periyod artabilir. Sonuç olarak bu sistemi
kullanarak elde edilen performans tutarlı değildir.
AC/DC UPS ürünleri değişik bir sistem kullanır. AC/DC sisteminde UPS "beyni"
transfer anahtarının işini tamamladığından emin oluncaya kadar yedek güç
ünitesini devreye sokmaz. Bu yapıda yedek güç hiçbir zaman güç giriş kablosuna
bağlanmaz. Anahtar, güç girişi yerine yedek gücü seçinceye kadar yedek güç
devreye girmez. Bundan dolayı gerçek güç sorunlarına olan tepki "fişi çek"
testininkiyle aynıdır.
Doğru Tercihi Yapmak:
Aşağıdaki tablo hangi sorunlar için hangi cihazların uygun olduğunu
göstermektedir:
|
Sorunlar |
On-Line UPS |
Off-Line UPS |
Line
Conditioners |
Surge Suppressors |
|
Blackout |
• |
• |
|
|
|
Brownout |
• |
• |
• |
|
|
Spike |
• |
• |
• |
• |
|
Surge |
• |
• |
• |
• |
|
Çöküntü (Sag) |
• |
• |
• |
|
|
RF Gürültüsü |
• |
|
• |
• |
|
Ortak Mod Gürültüsü |
• |
|
|
|
|
Harmonikler |
• |
|
|
|
|
OLAYLAR |
SEBEPLER |
ETKİLERİ |
SAGS (ÇÖKÜNTÜLER)
Voltaj seviyelerindeki kısa süreli düşüşlerdir. En genel güç sorunudur
|
Motorlar, kompresorlar, asansörler
vb gibi aletlerin start-up güç talepleri tipik sebeptir. Çöküntüler, ayrıca
şebekenin ekstra güç ihtiyaçlarıyla başetme yoludur. |
Bir çöküntü, bilgisayarı,
ihtiyacı olan güçten mahrum bırakabilir; kilitlenmiş klavyelere ve sistem
çökmesiyle sonlanacak bilgi kayıplarına yol açabilir. Bu çöküntüler,
elektrik aletlerin özellikle elektrik motorların ömrünü kısaltır. |
KARARTMA (BLACKOUT)
Şebeke gücünün tamamen yitirilmesi
|
Şebekede aşırı talep,
şimşek çakmaları, nakil hatlarında oluşan buzlar, depremler
|
Hafıza (ram) veya ön bellek
kaybı, sürücüdeki tüm bilgilerin silinmesiyle sonuçlanacak hard-disk FAT
'inin kaybı |
SPIKE
Spike, voltajdaki ani, dramatik gerilimdir; cihaza zarar verebilir veya
tamamen çökertir.
|
Tipik sebebi, yakın yerlerde
oluşan yıldırımlardır. Spıke'lar
şebeke geriliminin aniden geri dönmesi yüzünden de oluşur.
|
Donanıma katastropik zarar.
Bilginin kaybı.
(katastropik: felaket gibi, felaket meydana getiren)
|
GÜRÜLTÜ
Teknikte EMI (Elektromagnetik Interferance) ve RFI (Radio Frequency
Interferance) olarak bilinir; elektriksel gürültü, istenen sinüs dalgayı
engeller.
|
Elektriksel gürültü,
jenaratörler, radyo vericileri, şimşek çakması, yük anahtarlaması ve
endüstriel
ekipman gibi birçok sebepten oluşur. Aralıklı veya kronik (sürekli)
olabilir.
|
Gürültü, programlarda ve
data dosyalarında hatalara sebep olur. |
SURGE
Voltajda kısa dönemlik artış. Saniyenin en az 1/120 'si kadar sürer.
|
Klimalar gibi çok güçlü
elektrik motorlar ve civardaki ev aletlerinin çalıştırılması. Bu ekipmanlar
çalıştırıldığında güç hatlarında
ekstra güç harcanır.
|
Bilgisayarlar ve benzeri
hassas elektronik aletler belli voltaj aralığında güç almak için
tasarlanmışlardır. Beklenen voltajın dışındaki herhangi birşey bu aletleri zarara uğratacaktır.
|
|
