Enterkonnekte Şebekeye Bağlı Rüzgar Santrallerinde I/Session 3... · 2020. 8. 27. · SVC...
Transcript of Enterkonnekte Şebekeye Bağlı Rüzgar Santrallerinde I/Session 3... · 2020. 8. 27. · SVC...
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