Kaynak Atölyelerinde Flicker ve SVG Çözümleri

Kaynak yükleri elektrik şebekesi için en kötü yük türlerinden biridir. Bir nokta kaynak makinesinin tek bir çevrimi 200-400 milisaniye içinde başlar ve biter; bu çevrimde 50-200 kVA mertebesinde anlık güç çekilir. Klasik kompanzasyon panolarının yanıt süresi 5-15 saniye olduğu için bu yüklere yetişemez ve sonuç şebekede şiddetli reaktif güç dalgalanması ile birlikte ortaya çıkan flicker'dır.

Flicker Tam Olarak Nedir?

Flicker, gözle algılanabilen aydınlatma titremesidir; ancak fiziksel olarak şebeke geriliminin saniyeler ölçeğinde %1-5 oranında dalgalanmasıdır. EN 61000-4-15 standardı flicker'ı Pst (kısa süreli) ve Plt (uzun süreli) değerleri ile ölçer. Pst > 1.0 olduğunda titreme insan gözüyle algılanabilir hale gelir.

Kaynak Atölyelerinde Tipik Senaryo

15-20 nokta kaynak makinesi olan bir otomotiv yan sanayi tesisinde Pst değeri rutin olarak 2,5-4,0 aralığında ölçülür. Komşu fabrikadan yöneticilerin gelip "lambalarımız titriyor, aydınlatma anahtarlama yaparken motor anahtarlamada gibi davranıyor" şikayetinde bulunması neredeyse standart bir hikayedir. Daha da ciddi olarak: aynı baraya bağlı CNC tezgahları, robot kontrolörleri ve PLC'ler bu gerilim dalgalanmalarından etkilenir; üretim hatları kısa süreli duraksamalarla karşılaşır.

Klasik Kompanzasyon Neden Yetmiyor?

Klasik panonun cevap süresi mekanik kontaktöre bağlıdır ve 5-15 saniye sürer. Bir nokta kaynak çevrimi 200-400 milisaniyede tamamlandığı için kompanzasyon pano bu çevrime "yetişemez". Tristörlü kontaktörler 20-40 milisaniyeye iner ve önemli bir gelişme sunar; ancak cevap halen kademeli olduğu için 5 kVAr ya da 10 kVAr atlamalarla yapılır. Kaynak akımı içeride 50 kVA'lık bir çıkış üretmişse, kademeli sistem buna 50 kVAr ya da 40 kVAr ile cevap verir ve aradaki 10 kVAr fark flicker olarak görünür.

SVG: Sürekli ve Kademe-siz

Statik VAR Jeneratörü (SVG), IGBT tabanlı invertör topolojisi sayesinde kademeli değil sürekli bir cevap verir. 23 kVAr istendiğinde tam 23 kVAr verir; 47 kVAr istendiğinde 47 kVAr. Cevap süresi 5-15 milisaniyedir. Kaynak çevriminin başlangıcında milisaniye ölçeğinde reaktif güç enjekte eder, çevrim bittiğinde aynı hızla geri alır. Şebeke geriliminin dalgalanma genliği %3-4'ten %0,5-1'e iner ve flicker insan gözüyle algılanmaz hale gelir.

Doğru SVG Boyutlandırma

Kaynak atölyesinde SVG boyutlandırması statik kompanzasyon ihtiyacına değil, dinamik yük talebine göre yapılır. Pratik formül: en büyük tek kaynak makinesinin anlık reaktif güç çekimi × 1,5 emniyet faktörü = SVG kapasitesi. 80 kVA bir nokta kaynak makinesinin tipik cosφ değeri 0,3-0,4 olduğundan reaktif güç bileşeni yaklaşık 70-75 kVAr'dır. 5 adet böyle makine için 100-150 kVAr kapasiteli SVG yeterlidir; çünkü tüm makineler aynı anda kaynak yapmaz.

Konuşlandırma: Yere Yakın mı, Trafo Çıkışında mı?

Kaynak makinelerini besleyen bara üzerine doğrudan kuruluş, en iyi flicker performansını verir. Ancak çok dağınık bir tesiste her kaynak istasyonu için ayrı SVG ekonomik değildir. Bu durumda kaynak baralarının birleştiği toplama panosuna 1 adet büyük SVG kurulur.

Vaka: Bursa Otomotiv Yan Sanayi

Tibcon'un Bursa'daki bir otomotiv yan sanayi projesinde 22 nokta kaynak makinesinin beslendiği baraya 250 kVAr kapasiteli SVG kuruldu. Devreye almadan önce Pst değeri 3,4'tü; komşu tesisten flicker şikayeti haftalık geliyordu. Devreye alma sonrası Pst değeri 0,68'e düştü ve şikayetler tamamen sona erdi. Yatırım maliyeti yaklaşık 1,1 milyon TL; iki komşu tesisin de bağlı olduğu OSB yönetimi tarafından yatırıma kısmi destek verildi.

Bonus: SVG'nin Yan Faydaları

SVG sadece flicker'ı çözmekle kalmaz, aynı zamanda kaynak makineleri arasında oluşan faz dengesizliğini de dengeler. Üç fazlı bara üzerinde tek faz arasından çalışan büyük kaynak makineleri varsa faz akımları arasında %20-30 fark olabilir. SVG bu faz dengesizliğini de aktif olarak düzeltir; trafonun nominal kapasitesini boşa harcamamış olursunuz.

Saha Tavsiyesi

Kaynak atölyesi tesislerinin %80'inde SVG yatırımı ROI olarak 18-24 ay arasındadır; ancak ROI hesabına direkt enerji tasarrufunu değil, üretim duraksamalarının önlenmesinden gelen kazancı eklemek doğru olur. Kaynak yan sanayi sektöründe 4 saat üretim duraksaması tipik olarak 80-150 bin TL ciro kaybı demektir; yıl içinde bu tip 5-6 duraksamayı önlemek bile yatırımı kendi başına amorti eder.