Türkiye elektrik iletim şebekesine VSC tabanlı bir HVDChattın entegrasyonu ve sistemin kararlılık analizleri

Abstract

Dünyanın geri kalanında olduğu gibi, ülkemizde de hem üretim, hem de tüketim açısındansürekli değişen elektrik enerjisi profili nedeniyle mevcut elektrik şebekesi geliştirilmekzorunda kalınmaktadır. Bu da iletim sistemini giderek daha karmaşık hale getirmektedir.Özellikle tüketim bölgelerinden uzakta bulunan yenilenebilir enerjiye dayalı santraller,iletim sisteminde açısal kararlılık ve gerilim kararlılığı ile ilgili sorunlara neden olmaktadır.Çalışmada, elektrik enerjisi profilindeki son gelişmeler ve bu gelişmelerin yukarıdaözetlenen mevcut şebeke üzerindeki etkilerinden hareketle güç sistemlerinde kararlılıkkonuları üzerinde durulmuştur. Bu bağlamda, hatların gerilim kararlılığı, açısal kararlılığı vegüç aktarma kapasitesi ayrı ayrı ele alınmıştır. Çalışma kapsamında Türkiye'nin hem 400 kVhem de 154 kV enterkonnekte şebeke modelleri kullanılmıştır. Analizler ulusal elektrikşebekesinin tümü üzerinden yapılmış olsa da, bazı kritik bölgeler özellikle ele alınarakincelenmiştir. Örnek çalışma olarak, temel durum (n) ve n-1, n-2 kısıtlılıkları ile ilgili bazıönemli testler, kritik bir dönem olan feyezan dönemine ait (Nisan-2016) bir veri setikullanılarak gerçekleştirilmiştir. Böylece mevcut iletim sistem ile ilgili sorunlar ortayaçıkarılmıştır. Daha sonra, incelenen bölgedeki yerel üretimlerin yoğun olduğu bir baradantüketimin yoğun olduğu başka bir baraya yüksek miktarda yük taşıyabilmek için bir VSCHVDC(gerilim kaynaklı dönüştürücü kullanan yüksek gerilim doğru akım) iletim hattıönerilmiş ve modellenmiştir. Sonuçlar, önerilen HVDC hattın mevcut şebekeyeeklenmesinin, tüm sistemin açısal ve gerilim kararlılığını ve iletim hatlarının güç aktarmakapasitesini önemli ölçüde iyileştireceğini göstermektedir.

Due to contiuously changing electrical energy profile in terms of generation andconsumption, electrical power grid of our country has to be improved as in the rest of theWorld and that causes our transmission network to become increasingly complex.Especially, renewable energy power plants that are built far away from regions with heavyenergy consumption, cause problems related to angular and voltage stability in thetransmission system. In this study, taking recent developments about electrical energy profileand their aforementioned effects on the electrical network into consideration, stability issuesin power systems are examined. In this context, voltage stability, angular stability and powertransfer capability of transmission lines are investigated individually. Both of 400 kV and154 kV interconnected network models of Turkey are utilized. Although the analyses arecarried out on the entire national electrical network model, some critical regions areexamined specifically. As a case study, some important tests about base case (n) and n-1, n-2 contingencies are performed using a data set belonging to a critical flood-period (April-2016). Thus, problems pertaining to the transmission network have been found out.Afterwards, to be able to transfer a high amount of power from a bus with heavy local powergeneration to another with high power consumption, construction of a VSC-HVDC (voltagesource converter based high voltage direct current) transmission line is proposed andmodeled. Results show that adding the proposed HVDC line to the transmission networkwill significantly improve the angular and voltage stability of the whole system and thepower transfer capacity of the transmission lines.