Büyük güçlü su arıtma tesisi için harmonik analizi ve optimal çözüm önerilerinin sunulması
Harmonic analysis and proposal of optimal solutions for a large power water treatment plant
- Tez No: 1001969
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OKTAY ARIKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nüfusun artması ve sanayinin hızlı gelişimi ile birlikte elektrik enerjisine olan talep her geçen gün artmakta, bu durum yalnızca enerji üretim ve tüketim miktarlarının değil, aynı zamanda enerji kalitesinin de kritik bir parametre hâline gelmesine neden olmaktadır. Özellikle yarı iletken teknolojilerinin yaygınlaşmasıyla birlikte frekans konvertörleri, doğrultucular, anahtarlamalı güç kaynakları ve benzeri doğrusal olmayan yüklerin kullanımının artması, güç sistemlerinde harmonik bozulmaların önemli ölçüde yükselmesine yol açmaktadır. Bu harmonik bozulmalar; akım ve gerilim dalga şekillerinin bozulması, RMS akım değerlerinin artması, ek aktif güç kayıpları, düşük güç faktörü, ekipmanlarda aşırı ısınma ve koruma elemanlarının hatalı çalışması gibi çeşitli olumsuz etkilere neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında, İstanbul'da yer alan iki adet farklı yapıdaki su arıtma tesisinde meydana gelen harmonik problemler detaylı olarak incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, tesislerin farklı ölçüm noktalarında enerji kalite analizörleri kullanılarak saha ölçümleri gerçekleştirilmiş; özellikle yarı iletken tabanlı yüklerin yoğun olarak bulunduğu bu tesislerde yüksek seviyelerde harmonik bozulma, artmış RMS akım değerleri ve buna bağlı kayıplar tespit edilmiştir. Elde xii edilen ölçüm sonuçları doğrultusunda tesislerden biri, bir güç sistemi analiz yazılımı olan ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) ortamında, diğer tesis ise aktif harmonik filtre uygulamasının gerektirdiği gelişmiş anahtarlama yapıları ve control algoritmalarının modellenebilmesi amacıyla doğrudan MATLAB/Simulink ortamında ölçümlerin alındığı anlık işletme koşullarını yansıtacak şekilde modellenmiş ve modelin doğruluğu saha verileri ile karşılaştırılarak valide edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında, farklı işletme senaryoları altında pasif ve aktif harmonik filtre çözümleri uygulanarak kapsamlı simülasyonlar gerçekleştirilmiş ve akım ile gerilim toplam harmonik bozulma değerlerinin kabul edilebilir sınırlar altına düşürülebildiği gösterilmiştir. Uygulanan filtreleme çözümleri sayesinde RMS akım değerlerinin azalmasına bağlı olarak genel enerji tüketiminin düştüğü, aktif güç kayıplarının azaldığı, güç faktörünün iyileştirildiği ve harmonik kaynaklı ekipman arızalarının büyük ölçüde önlendiği tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, büyük güçlü su arıtma tesislerinde harmonik analizi temelli doğru filtreleme stratejilerinin enerji verimliliği, ekipman ömrü ve işletme sürekliliği açısından kritik öneme sahip olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
With the increase in population and the rapid development of industry, the demand for electrical energy has been rising steadily, making not only the amount of energy production and consumption but also power quality a critical parameter. In particular, the widespread use of semiconductor technologies has led to a significant increase in nonlinear loads such as variable frequency drives, rectifiers, switched mode power supplies, and similar equipment, resulting in considerable harmonic distortions in power systems. These harmonic distortions cause various adverse effects, including the deformation of current and voltage waveforms, increased RMS current values, additional active power losses, low power factor, excessive heating of equipment, and malfunction of protection devices. In this thesis, harmonic-related problems occurring in two large-scale water treatment plants located in Istanbul are examined in detail. In the first stage of the study, field measurements were carried out at different measurement points within the facilities using power quality analyzers. The results revealed high levels of harmonic distortion, increased RMS current values, and associated losses, particularly in systems with a high concentration of semiconductor-based loads. Based on the obtained measurement data, one of the facilities was modeled in the xiv ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) power system analysis software, while the other facility was directly modeled in the MATLAB/Simulink environment in order to enable the implementation of advanced switching structures and control algorithms required for active harmonic filter applications. In both cases, the models were configured to accurately represent the actual operating conditions at the time of measurement, and their validity was verified through comparison with field data. In the final stage of the study, comprehensive simulations were performed under various operating scenarios by applying passive and active harmonic filter solutions. The results demonstrated that both current and voltage total harmonic distortion levels could be reduced to acceptable limits. As a result of the implemented filtering solutions, reductions in RMS current values led to a decrease in overall energy consumption, lower active power losses, improved power factor, and a significant mitigation of harmonic-related equipment failures. The findings indicate that harmonic analysis–based and properly designed filtering strategies are of critical importance for energy efficiency, equipment lifetime, and operational continuity in large-scale water treatment plants.
Benzer Tezler
- Simulation based optimization of aeration in carousel reactors for securing new EU discharge regulations
Yeni AB deşarj yönetmeliklerinin güvence altına alınması için karusel reaktörlerde havalandırmanın simülasyon tabanlı optimizasyonu
IRMAK ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- GIS and best-worst method integration for wastewater treatment plant site selection
Atıksu arıtma tesisi yer seçimi için CBS ve en iyi-en kötü yöntem entegrasyonu
ELİF ÇELİKEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ERDEN
- Sustainability of wastewater recycling and reuse in agricultural irrigation
Tarımsal sulamada atıksuyun geri dönüşümü ve yeniden kullanımının sürdürülebilirliği
BORA OKAN
Doktora
İngilizce
2025
Ziraatİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE ESER ÖKTEN KIRAN
DOÇ. DR. DENİZ GERÇEK KURT
- Nitrogen removal and microbial community shift in oxic-settling-anoxic sludge reduction process
Oksik-çökeltim-anoksik çamur azalma prosesinde azot giderimi ve mikrobiyal topluluk değişimi
AGNE KARLIKANOVAITE BALIKCI
Doktora
İngilizce
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN YAĞCI
