Günümüzde Kesintisiz Güç Kaynakları, 10 yıl önceki kritik, pahalı cihazların ve onlarda işlenen bilgilerin korunması işlevinden daha büyük sorumluluk alarak tüm işletmede 7x24 saat kesintisiz “iş sürekliliğini” sağlayan olmazsa olmaz üniteler haline gelmiştir. Her kuruluşun IT altyapısının güç koruması, yaygın olarak en uç noktalara kadar yapılmakta ve KGK üniteleri büyük güçlerde ve yedekli olarak işletmeye alınmaktadır.

    Güç Elektroniği komponentlerindeki gelişmelerin yanı sıra güç kontrolünü hızlı ve yüksek doğrulukla sağlayan özel işlemcilerin de katkıları ile, KGK çıkış davranışları hem mükemmelleşmiş hem de KGK çözümleri yaygınlaşarak ucuzlamıştır. Modern tüm KGK üreticileri, müşterilerine standartlardan daha iyi bir KGK çıkış davranışı sunmaktadır.

    Aynı şey KGK’nın giriş tarafındaki davranışı için söylenememektedir. Tüm modern işletmelerde KGK giriş gücü, doğrudan ya da bir trafo üzerinden şebekeden sağlandığı gibi uzun süreli enerji kesintilerinde de jeneratörden sağlanır. Ayrıca aynı noktadan enerjilerini alan aydınlatma, havalandırma, çeşitli motor ve sürücüleri de KGK ile aynı güç hattını paylaşır. Ama modern statik KGK’ların bir çoğu “double-conversion” konseptini kullandığından giriş tarafı, genel olarak tipik üç fazlı non-lineer doğrultucu davranışına sahiptir. Bu giriş tipi, hem çekilen akımın harmonikli olmasına hem de giriş cos ? faktörünün birden farklı -genelde reaktif- olmasına sebep olur.

    KGK, kritik yükler ile enerji kaynağının arasına konan bir sistemdir. Kritik yüklere kaliteli ve sürekli enerji sağlama sorumluluğu kadar girişinin bağlandığı ortak noktanın da aynı şekilde kaliteli enerji kaynağı olarak kalmasını sağlamakla yükümlüdür. Aksi halde aynı noktayı paylaşan sistem ve düzeneklerin bozulmasının yol açacağı enerji kesilmelerine, aşırı kayıplara, aşırı büyük jeneratör kullanılmasına sebep olacaktır. Bu da girişteki güvenirliğin ve verimliliğin düşük olmasına sebep olacaktır. Unutulmamalıdır ki; işletmenin “iş sürekliliğini”, sadece KGK çıkışındaki enerji kalitesine değil, en az o kadar da girişindeki enerji kalitesine de bağlıdır.

    APC Silcon Serisi, “Delta Conversion On-line” konsepti ile hem giriş hem de çıkıştaki yüksek enerji kalitesi yanında sunduğu yüksek sistem verimliliği ile en modern teknoloji olarak tüm dünyada ünlenmiştir. Halen patent koruması altında olan bu konsept, yarın tüm KGK üreticilerin kullanacağı ana konsept olacaktır. Çünkü dünyamız artık ne verimsizliğe ne de kirliliğe katlanamayacak kadar yaşlanmıştır. Günümüzde net olarak anlaşılmıştır ki, kaynaklarını verimsiz kullanan her kuruluş er ya da geç varlığını sürdüremez duruma gelecektir.

    Şekil 1 ve 2'de sırası ile günümüzün alışılmış KGK’larında kullanılan “double conversion” konsepti ile APC Silcon Serisinde kullanılan en modern “delta conversion” konseptinin kapalı blok şemaları ve giriş akım-gerilim dalga şekilleri görülmektedir.

    “Double conversion” konseptini kullanan yapıda, giriş bloğu genelde non-lineer 6-pulse doğrultucu olup regüleli ara gerilim sağlanması için, üç fa#0066CCzdan gelen gücün anahtarlanması ile akım şeklinde sıçramalar ve darbeler oluşur. Ayrıca akımın gerilimden belirli bir faz farkı ile geride gitmesi de giriş cos ? faktörünün 1’den küçük (genelde 0,8) olduğunu göstermektedir.

    “Delta conversion” konseptinde ise giriş akımı, giriş gerilimi ile aynı fazda ve akım şekli sinusoidaldır. Yani güç faktörü yaklaşık 1’dir. Bu konsepte giriş bloğu non-lineer bir doğrultucu değildir. Giriş akımını gerilimle aynı fazda sinusoidal şekline getiren bir Güç Faktörü Düzeltme (PFC) devresi kullanılmaktadır. PFC, sistemin KGK yapısı içine tam ve akıllı olarak entegre edildiğinden toplam sistem verimi de diğer tüm konseptlere göre yüksektir.

    Girişinde non-lineer doğrultucu kullanan konseptlerde oluşan bu harmonikli ve faz farklı davranışın ortaya çıkardığı ana problemler aşağıda sıralanmıştır:

• Harmonikler, akımın kullanılmayan buna karşın önemli güç kaybına neden olan parçasıdır. Dolayısı ile tesisin enerji girişi ile KGK arasında yer alan tüm taşıyıcı ve aktarıcı ünitelerde güç kaybına neden olacaktır. Bu kayba tabiiki, akım gerilim faz farkından oluşan reaktif bileşen kaybı da eklenir.
• Kaybın artması ile birlikte enerji girişi ile KGK arasında yer alan tüm taşıyıcı ve aktarıcı ünitelerin güvenli çalışması için gereğinden daha büyük olarak boyutlandırılması gerekmektedir. Örneğin daha büyük trafo, daha kalın kablo gibi... Bu yapılmazsa enerji akışını sağlayan bu ünitelerde ciddi arıza potansiyeli oluşur./li>
• Örneğin bir transformatörün kullanılabilirlik yüzdesi, içinden akan harmonikli akıma -k faktörüne- göre aşağıdaki Tablo 1'e göre değerlendirilir.

    Bir 3 fazlı non-lineer doğrultucu –“double conversion” KGK– için “k” değeri 5 ile 15 arasında değişir. Dolayısı ile enerji dağıtımında kullanılan trafoda sadece KGK yükü için %10 ile %30 arasında -harmonik kaybı için- daha büyük kapasite ayrılmalıdır.

• Kayıpların artması, gereken soğutma sistemi ile ilgili yatırım ve işletme masraflarını da arttıracaktır.
• Giriş güç faktörünün 1’den küçük olması güç kompanzasyonunu gerektirir. Bu durumda şebeke girişinde tüm reaktif yükler gibi, KGK yükü için de ek yatırım yapılacaktır. Her üç ile beş senede bu yatırımın bir kısmının yenilenmesi gerekmektedir. Çünkü kompanzasyon için kullanılan kapasitif elemanların ömürleri sınırlıdır. Ayrıca buradaki kayıplar da göz önüne alınmalıdır.
• Aynı noktaya bağlı aktif ve pasif yükler ve filtreler, harmonikli akımın dolaşması ile bozulma ve rezonans tehlikesini arttırmaktadır. Rezonansın meydana getireceği yüksek gerilimler, kondansatörlerin patlamasına; yüksek akımlar ise devre kesicilerin açmasına neden olacağından hem yatırım hem de enerji kesinti riski büyük olur.
• KGK’nın oluşturduğu harmonikler, girişinde non-lineer doğrultucu bulunan motor sürücülerinde ters etkide bulunarak aşırı güç çekmelerine ve devreden çıkmalarına sebep olacaktır.
• Jeneratör ile çalışma da ise çok kritik problemler ortaya çıkar. Harmonikli akımların gerilimdeki bozucu etkisi enerji kaynağının iç empedansı ya da başka bir yaklaşımla oransal kısa devre gerilim düşümü ile orantılıdır. Bir dağıtım trafosu kullanıldığında, KGK’nın gördüğü kaynak iç empedansı %4; enerji, jeneratörden sağlandığında ise % 16 mertebelerine yükselir. Dolayısı ile şebekeden sorunsuz çalışan bir “double conversion” KGK, jeneratörden çalıştığında dağıtım noktasındaki bozulma en az 4-5 kat daha büyür. Bu da aynı yere bağlı diğer yüklerin bozulma ve devreden çıkma riskini, osilasyon olasılığını ve daha da önemlisi jeneratörün yanlış sıfır geçişler ya da gerilim algılayıp çıkışını regüle edemeyip susmasına kadar giden büyük sorunlar yaratabilir. Bu sorunları gidermek için jeneratör oldukça büyük boyutlandırılır ya da KGK için gerekli kapasite büyür.

    APC Silcon Serisin sunduğu çözüm bu sorunları tamamen bertaraf etmektedir.

    Standartlar ve regülasyonlar lüks değildir. Emniyetli çalışma için gerekli, asgari uyulması gereken şartlardır. Bunların uygulanması kısa dönemde biraz pahalı çözüm gibi görülse de uzun vadede hem kuruluş hem de ülke ekonomisi açısından göz ardı edilemeyecek yararlar sağlar.
    G5/3 standardı, başta İngiltere olmak üzere çeşitli gelişmiş ülkelerde elektrik şebekesindeki harmonik sınırları belirleyen pratik bir regulasyondur. Aşağıda bu standardın pratik uygulamaları verilmiştir.
    Ortak dağıtım noktasında -PCC (Point of Common Coupling)- G5/3’ye göre müsade edilen toplam gerilim distorsiyonu THVD, “%” olarak Tablo 2'de verilmiştir. Alçak ( 415V ) ve orta gerilim ( 6.6/11kV ) için sırasıyla kısa devre kapasitesi 10MVA ve 100MVA olarak alınmıştır.

    Tablo 3'de ise yine alçak ve orta gerilimden enerji alma durumlarında yukarıdaki limitlerin içinde kalmak şartı altıda uygulabilecek filtresiz 3 fazlı doğrultucu güçleri verilmistir. Alçak gerilimden çalışmada “PCC” noktasında % 5 THVD limiti içinde kalmak üzere, ek bir filtre kullanmadan 6-pulse olarak 100kVA’ya; 12-pulse olarak 150kVA’ya kadar uygulama yapılabilir. Bunun üzerine çıkmak için harmonik filtreler kullanılmalıdır.

    Türkiye'de benzeri bir regulasyon henüz devreye girmediğinden daha yüksek güçlü “double conversion” KGK’ların aynı şartlar altında önlemsiz olarak kullanılması mümkündür. Ama tabii yüksek THVD değerini göze alarak...Ya da başka bir değişle yukarıda bahsedilen tüm olumsuzlukları göğüsleyerek...

    Jeneratörle çalışmada ise sistem şebekeden bağımsız çalıştığından ve kısa süreli çalışma söz konusu olduğundan alçak gerilim hattında %10’lara kadar THVD’ye izin verilir.

    “6-pulse” girişli KGK’lara uygulanan 5. harmonik bastıran filtre Şekil 3'te görülebilir.

    “12-pulse” girişli KGK’ lara uygulanan 11. harmonik bastıran filtre aşağıdaki Şekil 4'te görülebilir. “12-pulse”, iki “6-pulse” ın bir faz kaydırıcı trafo ile 5. harmoniğin yokedilmesi prensibi ile gerçeklenir.

    Bu filtrelerle kullanılan sistemlerde göz önünde bulundurulması gereken önemli hata riskleri ve kayıplar söz konudur.

    APC Silcon Serisi, girişinde kendi içinde PFC prensibi ile çalıştığından “6-pulse”, “12-pulse” tipli, harmonik filtreli yada filtresiz tipli KGK’lara göre çok büyük avantajlara sahiptir. “Double Conversion” prensibi ile çalışan KGK’lar yukarıda sıralanmış sakıncalar nedeniyle işletme sırasında ortaya çıkacak problemleri önceden kestirmek oldukça zordur. KGK’nın bağlandığı ortak noktada olabilecek her fiziksel ve elektriksel değişiklik her zaman değişik bir problem yaratabilecek potansiyeldedir.

    KGK, bağlandığı noktadaki enerji kalitesindende sorumludur. Bu durumda KGK sistemi; KGK, harmonik filtresi, kompanzasyon filtresi ve jeneratörle uyumlu çalışması içinde bir takım otomasyon birimleri gerektirmektedir. Şekil 5'te APC Silcon ile bir “double conversion” tipi KGK sisteminin karşılaştırılması görülmektedir.

    APC Silcon tek bir ünitede tüm isteklere risksiz olarak cevap verirken, klasik “double conversion” tipi KGK sistemi birkaç ünite ile ve ortak noktadaki her değişiklikte başka türlü bir problem riski ile yaşamayı çözüm olarak sunmaktadır.

    Tablo 4'te çeşitli tipteki KGK prensipleri karşılaştırılmaktadır. “Delta conversion”a doğru sistem davranışları mükemmelleşmektedir. Çok yer kaplayan ve atıl rotary tipi KGK; statik çözümlere kıyasla çok pahalı olmasına rağmen “double conversion” KGK’nın riskli giriş davranışından başı ağrımış uygulayıcılar için büyük güçlerde alternatif olarak tercih edilmektedir. Tabii APC “Delta conversion” çözümünü bilmeyen uygulayıcılar tarafından…

    Diğer bir karşılaştırma da aşağıdaki tablo 5'te görülüyor.

    Bu tabloda statik KGK'ların birbirleri ile karşılaştırılması yapılmıştır.

    Tablo 6'da görülen 10 yıllık zaman aralığında sistem verimlerinin karşılaştırılması, 2x 320kVA’lık paralel bir sistemin 500kW'lık bir yükü beslemesi örnek alınarak yapılmıştır.

    “6-pulse” ve “12-pulse” “double conversion” KGK’larda yeni teknolojilerle üretilse bile KGK’nın verimi sırası ile %94 ve %92’lere ulaşmaktadır. Harmonikler için kullanılacak filtre ve kablolardaki kayıp en az %2’ler mertebesindedir.

    Eğer kompanzasyon sistemi yatırımı ile reaktif bileşenin girerileceği durumu incelersek sonuç olarak Tablo 7 ortaya çıkar.

    Bu hesaplarda görüldüğü üzere APC Silcon sistem çözümü, yüksek verimliliği ile 10 yıllık bir sürede dahi KGK sistemini 2-3 kez yeniden alabilecek mertebede bir “yatırım geri dönüşü” sağlamaktadır.

    Özetle,

özellikleri ile veri merkezi ve kritik görev uygulamalarında en yüksek "İş Sürekliliği" sağlamanız için "APC Silcon Delta Conversion" teknolojisi elinizin altındadır.

Unutmayınız!

"Verimsiz her kuruluş yok olmaya mahkumdur."