Simetrik ve asimetrik arıza durumlarında esnek alternatif akım iletim sistemi cihazlarının kararlılığa etkisinin incelenmesi

Abstract

Günümüzde enerji kaynakları, fosil yakıtların azalması nedeniyle azalmakta buna rağmen enerji ihtiyacı ise her an artmaktadır. Dolaylı olarak da olsa elektrik enerjisi arzının çoğu fosil yakıtların tüketimi ile karşılanmaktadır. Günlük yaşamda kullandığımız elektrik enerjisi insanlık için hayati önem taşımaktadır. Bu nedenle sahip olduğumuz kaynakları optimum faydayla kullanmak çok önemlidir. Elde edilen elektrik enerjisinin verimli kullanımı için birçok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalardan en önemlileri ise güç kalitesini artıran veya düzenleyen çalışmalardır.Elektrik enerji sistemlerinin daha verimli hale getirilmesi, kararlılığın sağlanması ve güç kalitesinin arttırılması amacıyla geleneksel çözümlere alternatif olarak FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) adı verilen sistemler geliştirilmiş ve bu sistemler ülkemizde dâhil olmak üzere dünyanın farklı bölgelerinde kullanılmaya başlanmıştır. FACTS cihazları genel olarak alternatif akım sistemlerinde empedans, gerilim ve faz açısı kontrolü sağlayan sistemler olarak tarif edilebilir. Son dönemde yapılan çalışmalarda, güç sistemlerinde kaliteyi sağlamak için statik senkron kompanzatör, statik VAr kompanzatör gibi modern teknolojiye sahip cihazların kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Bu sistemlerin en önemli özelliği sistemden bir aktif veya reaktif güç çekme gereksinimi duymadan kompanzasyon yapabilmelerinin yanında sistemin güç transferine veya kararlılığına yaptığı olumlu etkilerdir.Bu tez çalışmasında yapılan ilk çalışmada TCR ve TSC yapılarıyla oluşturulmuş statik VAr kompanzatörü tasarlanarak sistemin çalışması gözlemlenmiştir. Bu çalışmada SVC'nin kaynaktan her hangi bir güç ihtiyacı duymadan tamamen statik elemanlar üzerinden gerekli olan reaktif enerji ihtiyacını karşıladığı görülmüştür. Bu sayede sistemdeki gereksiz yüklenmelerin önüne geçilmiştir. Yapılan ikinci çalışmada ise iki makinalı bir sistemde asimetrik ve simetrik hata durumlarında iletim hattının ortasına şönt bağlanan SVC ve STATCOM'un sisteme etkileri değerlendirilmiştir. Simulasyon çalışmalarında STATCOM'un SVC'den daha üstün özellikler sergilediği görülmüştür. Bu tez çalışmasında; enerji verimliliğinin arttırılması, birim üretim başına enerji maliyetlerinin düşürülmesi, gerilim ve açı kararlılığının sağlanması gibi nedenlerle yarı iletken kontrollü kompanzasyon sistemleri tavsiye edilmektedir

Today, energy resources are decreasing due to the decrease in fossil fuels, yet the need for energy is increasing at any time. Even indirectly, most of the electricity supply is met by the consumption of fossil fuels. The electrical energy we use in daily life is vital for humanity. Therefore, it is very important to use our resources with optimum benefit. Many studies have been conducted for the efficient use of the obtained electrical energy. The most important of these studies are those that increase or regulate power quality.FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) have been developed as an alternative to traditional solutions in order to make electrical energy systems more efficient, to ensure stability and to increase energy quality, and these systems have been used in different regions of the world including our country. FACTS devices can generally be described as systems that provide impedance, voltage and phase angle control in alternating current systems. In the recent studies, the use of modern technology devices such as static synchronous compensator, static VAr compensator is becoming widespread in order to ensure quality in power systems. The most important feature of these systems is that they can compensate without the need to take active or reactive power from the system, as well as the positive effects of the system on power transfer or stability.In the first study of this thesis, static VAr compensator formed by TCR and TSC structures was designed and the operation of the system was observed. In this study, it was found that SVC meets the reactive energy requirement completely through static elements without any need for power from the source. In this way, unnecessary loading in the system are prevented. In the second study, the effects of SVC and STATCOM which are connected to shunt in the middle of transmission line in asymmetric and symmetrical error situations in a two machine system were evaluated. In simulation studies, STATCOM showed superior features than SVC.In this thesis study; semiconductor controlled compensation systems are recommended for reasons such as increasing energy efficiency, reducing energy costs per unit production, and ensuring voltage and angle stability.