Automation FairElectric FairEnergy FairSolar Fair

• Anasayfa
• Güncel Haberler
• Şirket Haberleri
• Ürün Haberleri
• Fuar ve Kongre
• Elektrik Video
• Teknik Bilgiler
• Uzman Gözüyle
• Roportajlar
• Linkler

ANKET

Tüm Anketler

Rüzgar Santrallerinde Reaktif Güç Kontrolü SVC
Dr. Özgür GENCER, San-el Mühendislik

 

Fosil yakıtların azalması ve bu kaynakların çevreye verdiği zararlar rüzgar enerjisinin önemini gün geçtikçe artırıyor. Ancak, rüzgar santrallerinin elektrik üretimdeki payı artıp büyük güçlü türbinlerin şebekeye bağlanması ile sistem daha zayıf hale geliyor. Bu nedenle de rüzgar santrallerinin 24 Eylül 2008’de Resmi Gazete’de yayınlanan yönetmelik gereği, Ek-18’de yer alan şebeke bağlantı kriterlerine uyması gerekiyor.

Rüzgar enerjisi, fosil esaslı yakıtların çevreye verdiği zararlar ve kaynakların sınırlı olması nedenleri ile çağımızda en çok tercih edilen alternatif enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Türkiye, AB ülkeleri içerisinde İrlanda ve İngiltere’den sonra üçüncü büyük rüzgar potansiyeline sahiptir.

Ülkemiz, bulunduğu coğrafi konum itibarı ile yıllık bazda tüm illeri rüzgar enerjisinden elektrik elde edilebilecek kadar rüzgar hızına sahip bir coğrafyada yer almaktadır. Rüzgar santrallerine mali, vergi ve üretim teşvikleri getirilerek bu kaynaktan enerji üretimi yatırıcılar için cazip hale getirilmektedir.

Şekil 1. Rüzgar santrali reaktif güç kapasite eğrisi

Rüzgar santrallerinin elektrik üretimdeki payı artıp büyük güçlü türbinlerin şebekeye bağlanması ile sistem daha zayıf hale gelmektedir. Burada zayıf olarak nitelenmesi, rüzgar hızına bağlı olarak üretim kapasitesinin, gerilim kararlılığının ve hata sonrası düzeltme yeteneğinin düşük olmasıdır. Bu amaçla rüzgar santrallerinin 24 Eylül 2008’de Resmi Gazete’de yayınlanan yönetmelik gereği Ek-18’de yer alan şebeke bağlantı kriterlerine uyması zorunlu hale getirilmiştir. Birçok ülkede uygulanan bağlantı kriterleri arasından Nordic bağlantı kriterleri Türkiye’dekine en yakın olanıdır.

Ek-18 altı ana başlıktan oluşmaktadır. Bunlar:

• Hata sonrası sisteme katkısı

• Aktif güç kontrolü

• Frekans tepkisi

• Otomatik gerilim regülasyonu

• Reaktif güç kontrolü

• Akım, gerilim dalga şekli kalitesi’dir.

Rüzgar santrallerinde reaktif güç kontrolü

Ek-18’e göre rüzgar santralleri şebekeye bağlantı noktasında (PCC-yüksek gerilim barası) yukarıdaki şekilde verilen eğrinin sınırlar dahilinde her bir noktadasında çalışabilir olmalıdır.

Şekil 2. 2.5 MW türbin reaktif güç eğrileri

Bu eğriye göre santral, aktif gücün yüzde 50’sine kadar 0,835, yüzde 50’nin üzerindeki üretimlerde 0,95 güç faktörünü sağlamalıdır. Bunu sağlarken gerilim regülasyonu açısından hem kapasitif hem de endüktif olarak ayarlanabilmelidir. Sistemde kullanılan türbinlerin aktif gücün yanında endüktif/kapasitif reaktif güç üretim kapasiteleri vardır. Merkezi bir izleme sisteminden gerekli reaktif güçler izlenip türbinlerin üretmesi gereken reaktif güçler ayarlanabilir.

Reaktif güç kapasitesi, türbin gücüne ve tipine bağlı olarak değişmektedir. Şekil 2’de 2,5 MW’lık bir türbinin reaktif güç eğrileri görülmektedir.

Bu türbin, mavi çizgi ile gösterilen standart donanımında hem endüktif hem de kapasitif olarak 2,5 MW güçte 0,822 MVAr reaktif güç üretebilmektedir.

Şekil 2’deki verilere göre öncelikle kullanılan türbinin Ek-18’de verilen reaktif güç eğrilerini sağlayıp sağlamadığı incelenmelidir. Bu amaçla 2.5 MW güce göre şekil 1’deki eğri ve şekil 2’deki eğri birleştirildiğinde şekil 3 elde edilmektedir. Şekil 3 incelendiğinde türbin tam yüklenme durumlarında yönetmeliği karşılamasına rağmen düşük güçlerde gerekli olandan daha az güç üretildiği görülmektedir. Rüzgar türbinlerinin verimi yüzde 17-36 olduğu düşünüldüğünde türbin uçlarında Ek-18’deki kriterlerin sağlanamadığı görülmektedir.

Şekil 3. Reaktif güçlerin kıyaslaması

Ek-18 yönetmeliğinde türbinlerin değil, rüzgar santralinin bağlantı noktasında (PCC) belirlenen kriterleri sağlaması gerektiği belirtilmiştir. Dolayısıyla rüzgar santralini oluşturan bağlantı transformatörü, OG kablolar, türbin trafoları ve türbinlerin tümü birlikte değerlendirilmelidir. OG kablolar, kapasitif reaktif güç, transformatörler endüktif reaktif güç, türbinler ise hem endüktif hem kapasitif reaktif güç üretmektedir. Buna göre sistemin yönetmeliklere uyumunu incelemek için türbinlerin farklı yüklenme durumlarını görmek gerekir. Bu amaçla yapılan yük akışı analizi ile toplam reaktif güç gereksinimi belirlenir.

Şekil 3’te, şekil 2’de reaktif güç eğrileri verilen türbinlerden 9 adet kullanılan 22.5 MW’lık bir rüzgar santralinin tek hat şeması görülmektedir. Ek-18’de şekil 1’deki yönetmeliğe göre bu rüzgar santrali ±7.4 MVAr reaktif güçte çalışabilmelidir.

Şekil 4. Rüzgar Santrali tek hat şeması

Sistemdeki türbinlerin yüzde 10’dan yüzde 100’e kadar yüklenme durumlarındaki reaktif güç değişimleri şekil 5’teki gibi hesaplanmıştır. Buna göre türbinlerin yüzde 100 çalışma durumunda, endüktif tarafta yönetmeliği sağlarken kapasitif tarafta yaklaşık 3.5 MVAr’lık bir açık görülmektedir.

Türbinlerin yüzde 50 güçte çalıştığı durumda yönetmelikteki endüktif güç değerinden 3.2 MVAr, kapasitif güç değerinden 5 MVAr düşük olduğu görülmektedir. Buna göre sistemin Ek-18 yönetmeliğine uygun hale gelebilmesi için ek kompanzasyon sistemine gerek olduğu görülmektedir. Kurulacak kompanzasyon sistemi, hem endüktif hem de kapasitif olarak ayarlayabilmeli; gerilim regülasyonunun sağlanabilmesi için çok hızlı (msn mertebesinde) çalışması gereklidir.

Şekil 5. Rüzgar santralinin reaktif güç eğrisi

Bu ihtiyaçların sağlanması amacıyla önceki yıllarda demir çelik fabrikalarında ve iletim sisteminde reaktif güç ve fliker kompanzasyonu amacıyla kullanılan SVC (Statik VAR kompanzatör) sistemleri kullanılabilir. SVC sistemi ile rüzgar santralinde:

• Dinamik reaktif güç kompanzasyonu ayarı

• Sürekli ve geçici hal kararlılığı

• Gerilim regülasyonu

• Fazlar arası gerilim dengeleme

• Kayıpların azaltılması

• Fliker bozulumlarının azaltılması

sağlanmaktadır.

Şekil 6.SVC sisteminin tek hat şeması

SVC’nin yapısı

Statik VAr kompanzatör, güç sisteminde çekilen reaktif gücün kontrolü ile bağlı olduğu sistem geriliminin belirlenen sınırlarda kontrolüne imkan sağlamaktadır. Genel olarak SVC, TCR ve buna paralel kondansatör gruplarından oluşur. SVC’ye ait temel devre şeması şekil 6’da verilmiştir.

SVC sistemi 4 ana bölümden oluşmaktadır bunlar;

a. Kontrol ve koruma sistemi

b. Tristör grubu

c. TCR reaktörü

d. Kapasitör grubudur.

SVC sisteminde kapasitif güç sabit kapasitör gruplarıyla elde edilmektedir. Üretilecek reaktif gücü ayarlama işlemi ise endüktif reaktif güç üreten hava nüveli TCR reaktörlere seri bağlı tristör grubu ile yapılır. Kontrol sistemi, SVC’nin üretmesi gereken reaktif gücü belirleyip tristör grubunun tetikleme derecesi değiştirilerek TCR reaktörünün 50 Hz bileşenli akımı kontrol eder. Bununla sistemdeki güç faktörü nün hedeflenilen değere ulaşması sağlanır.

 

HABER ARA

-- Tüm Kategoriler -- Güncel Haberler Şirket Haberleri Ürün Haberleri Fuar ve Kongre Elektrik Video Teknik Bilgiler Uzman Gözüyle Roportajlar Linkler Gelişmiş Arama