Enterkonnekte Şebekeye

Bağlı Rüzgar Santrallerinde

FACTS

ile

Gerilim ve Güç Kontrolü

GİRİŞ

GÜÇ SİSTEMLERİNDE KARARLILIK

FACTS CİHAZLARI

ÖRNEK MODEL ve GÜÇ AKIŞI

FACTS SİSTEMLERİNİN ENTEGRE

EDİLMESİ

SONUÇ

İÇERİK

Elektrik Şebekesi

Üretilen elektrik enerjisini kullanıcılara iletmek için oluşturulmuş

bileşik bir ağdır.

•Elektrik gücü üreten enerji santralleri,

•Üretim kaynaklarından talep merkezlerine enerji aktaran iletim

(nakil) hatları,

•Kullanıcılara bağlantı sağlayan bileşik dağıtım hatlarından oluşur.

GİRİŞ

GİRİŞ

GİRİŞ

ENTERKONNEKTE ŞEBEKELER

•Bu tip şebekelerde, o bölgedeki bütün elektrik üretim ve tüketim

araçları büyük küçük ayrımı yapılmaksızın sisteme dahil

edilmektedir.

•Enterkonnekte şebekenin;kesintisiz elektrik sağlayabilme,yüksek

verim,ekonomik olması gibi avantajları vardır.

•Bununla birlikte kısa devre akımlarının yüksek oluşu ve sistemin

kararlılığının sağlanmasının zor oluşu gibi sakıncaları vardır.

GİRİŞ

Birbirine bağlı güç

sistemlerinin güvenilir ve

güvenli bir şekilde

çalışabilmesi için güç

sistemi kararlılığı önemli

bir konu olarak kabul

edilmiştir. Güç sistemi

işletimi ile ilgili istikrar

sorununun önemi birbirine

bağlı şebekedeki güç

alışverişinin artmasından

kaynaklanmaktadır.

GÜÇ SİSTEMİNDE KARARLILIK

GÜÇ SİSTEMİNDE KARARLILIK

Güç sistemlerinde kararlılık grafiği(2)

•Şebekenin reaktif güç talebini karşılayamaması

•Reaktif güç dengeleme araçlarının özellikleri

•Gerilim kontrol ünitelerinin etkinliği ve koordinasyonu

•Generatör reaktif güç sınırları

•Yük karakteristikleri

•İletim hatları ve trafoların karakteristikleri

•Üretim ve tüketim arasındaki uzak mesafeler

•Koruma ve kontrol cihazlarının koordinasyon eksikliği

Güç sisteminde gerilim kararlılığını etkileyen başlıca etkenler

şunlardır:

GÜÇ SİSTEMİNDE KARARLILIK

FACTS cihazları, güç sistemleri kontrol edilebilirliğini artırmak,

İletim hatlarının yapısındaki tüm sınırlı koşulları iyileştirmek ve

bölgeler arasındaki güç aktarımını sağlamak için kullanılır.

FACTS denetleyicileri güç sistemi çalışmasında iyileşme ve güç

aktarım yeteneğinde artış sağlar. Artan enerji talebi gerekli gücü

sağlamak için ekstra iletim hatlarının kurulumunu gerektirir. Bu

durumda birçok araştırma, gerekli olan gücü sağlayabilmek için

yeni teknoloji ve yöntemlerin kullanılma zorunluluğunu ortaya

koymuştur.

FACTS CİHAZLARI

FACTS cihazlarının iki ana amacı vardır:

-İletim sistemlerinin güç transfer kapasitesini artırmak.

-Tanımlanan iletim rotaları üzerinde güç akışının

kontrolünü sağlamak.

FACTS CİHAZLARI

SVC sisteme paralel olarak bağlanan reaktif güç

kontrolünü sağlayan FACTS cihazlarından biridir.

SVC temel olarak reaktif güç kompanzasyonu, gerilim

regülasyonu ve güç faktörü düzeltmeleri için kullanılır.

İletim hattında SVC denetleyicisi kullanmanın

avantajları; hızlı cevap, faz dengeleme, ekstra gerilimin

ortadan kaldırılması, düşük bakım maliyeti, basit kontrol,

geçici kararlılığın artırılması, gerilim çöküşünün

önlenmesi, güç faktörünün geliştirilmesi, güç kalitesinin

artırılması ve harmoniklerin ortadan kaldırılmasıdır.

FACTS CİHAZLARI(SVC)

FACTS CİHAZLARI(SVC)

SVC genel yapısı (1)

FACTS CİHAZLARI(SVC)

SVC V-I karakteristiği (1)

Statik Senkron Kompanzatör (STATCOM) güç elektroniği tabanlı olarak

sistemi dinamik değişimlere karşı koruyan güç elektroniği tabanlı FACTS

cihazlarından biridir.

STATCOM güç sistemlerinde kararlılık, gerilim regülâsyonu, aktif ve

reaktif güç kontrolü, osilasyon sönümlemeleri gibi oluşabilecek problemleri

ortadan kaldırmak için kullanılır.

STATCOM, sisteme paralel olarak bağlanarak sisteme reaktif güç verirler

veya sistemden reaktif güç çekerler. Güç sistemlerinde kullanılan

STATCOM‟un özel parametre ayarları yapılarak çıkış kontrolü

yapılabilmektedir. Genel anlamda enerji kaynağı veya enerji depolama için

kullanılan DC kapasitör elemanları şarj veya deşarj olması ile sistemin

reaktif güç kontrolünü sağlarlar.

FACTS CİHAZLARI(STATCOM)

FACTS CİHAZLARI

STATCOM devre modeli (1)

FACTS CİHAZLARI

STATCOM V-I karakteristiği (1)

Tristör kontrollü seri kompanzatör (TCSC) seri kompanzasyon olarak iletim

hattının endüktif reaktansını azaltarak oluşacak olan gerilim düşümünü

kompanze etmek ve sistemden çekilen reaktif gücü azaltmak için kullanılır.

TCSC reaktif güç verirken sistemden çekilen reaktif güç oranını

azalmaktadır. Kapasitif güç hattan akan akımın karesi ile doğru orantılı

olduğundan sistem yükü arttıkça kapasitif güç de artmaktadır.

Yükün artmasına paralel olarak çekilen akım değeri de artacağından bunun

sonucuna bağlı olarak gerilim düşümü de artmaktadır. TCSC seri

kompanzasyonda kullanılarak hattın sistem kapasitesini arttırır

FACTS CİHAZLARI(TCSC)

FACTS CİHAZLARI

TCSC genel yapısı (1)

Enterkonnekte

şebekeye bağlı

olarak çalışan

rüzgar

santralinin yük

barasındaki

gerilim ve

reaktif güç

kontrolü ile

aktif güç

değişiminin

incelenmesi için

STATCOM

kullanılmıştır.

ÖRNEK MODEL

ÖRNEK MODEL

ÖRNEK MODEL

Enterkonnekte

şebekeye bağlı olarak

çalışan rüzgar

santralinin yük

barasındaki gerilim ve

reaktif güç kontrolü

ile aktif güç

değişiminin

incelenmesi için SVC

kullanılmıştır.

ÖRNEK MODEL

ÖRNEK MODEL

ÖRNEK MODEL

Enterkonnekte

şebekeye bağlı olarak

çalışan rüzgar

santralinin yük

barasındaki gerilim ve

reaktif güç kontrolü

ile aktif güç

değişiminin

incelenmesi için TCSC

kullanılmıştır.

ÖRNEK MODEL

ÖRNEK MODEL

ÖRNEK MODEL

FACTS Cihazı

Yük barası

zaman cevabı

(sn)

Gerilm

p.u. (V)

Aktif güç

(W)

Reaktif

güç (VAr)

STATCOM 0.15 1.005 -0.13 0.13

SVC 0.23 1.002 0.019 0.011

TCSC 0.21 0.99 -0.1 -0.104

Sisteme 4MW ve 2MVAr yük değerlerinde devreye alındığında elde

edilen sonuçlar

ÖRNEK MODEL

Sistemde STATCOM, SVC ve TCSC kullanıldığında yük barası

geriliminin 1 p.u değerinde çok yakın bir değer aldığı görülmektedir.

Yük barasındaki aktif güç ve reaktif güç değişimlerinin de 0 p.u

değerine yakın değer aldığı benzetim çalışmasında görülmektedir.

Çizelgelerde elde edilen sonuçlar neticesinde gerilim ve güç

kontrollerinde FACTS cihazlarının yük barasındaki gerilim, aktif ve

reaktif güç değişimlerini kontrol etmede etkili olduğu görülmektedir.

STATCOM‟un zaman cevabı açısından diğer FACTS cihazlarından

daha kısa sürede sistemi kararlı hale getirirken TCSC‟ün sistemi daha

geç zamanda kararlı hale getirdiği görülmüştür.

ÖRNEK MODEL

•Değişen aktif ve reaktif enerji üretimlerinden dolayı şebekede

istenmeyen gerilim değişimlerinin önlenmesi.

•Mevcut şebeke elemanlarının kısa devre akım limitleri ile ısıl

dayanım kapasitelerinin zorlanmaması.

•Flicker ve harmonik üretiminin kabul edilebilir sınırlar içinde

olması.

•Anahtarlama ve anlık devreye girme olayları gibi geçici

durumlarda şebeke kararlılığının limit değerleri içerisinde olması

gerekmektedir.

SONUÇLAR

•Aktif-reaktif enerji değişimlerinden kaynaklı güç

sistemindeki gerilim değişimlerine istenen seviyede

tutabilmesi

•Elektrik güç sistemindeki ekipmanları kısa devre

akım limitlerinde olabilmesi

•Bağlandığı güç sisteme bozucu etkiler standartlar

sınırında olmalı

•Ani elektrik güç sistemine girmesi gerektiğinde

şebekenin stabilizesi bozmaması gerekmektedir.

SONUÇLAR

1.Ertay M.M.,Enerji İletim Sistemlerinin UPFC ile

Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi,

2006.

2. Kundur P., Paserba, and V. Ajjarapu "Definition

and Classification of power system stability

IEEE/CIGRE joint task force on stability terms and

definitions", IEEE Transactions on Power Systems,

vol. 19, no. 3, pp. 1387-1401, 2004.

KAYNAKLAR

SORULAR…

TEŞEKKÜRLER