Şönt Kapasitör Çıkışlarının Gerilime Bağımlılığı

1. Şönt Kapasitör Çıkışlarının Gerilime Bağımlılığı • Şönt kapasitörlerin MVAr sağlama kapasiteleri gerilim düştükçe azalır. • Eğer sistem gerilimi %90’a düşerse, şönt kapasitör, nominal kapasitesinin %81’ini (0,9x0,9) sağlayabilir. • Sistem operatörleri, gerilim çok düşmeden şönt kapasitörleri devreye almalıdır. Böylece MVAr kapasitesinin azalması engellenmiş olur. EES 455 - 04.10.2011

2. Gerilim Kontrolünde Kullanılan Teçhizat • Gerilim kontrolü için temel kaynaklar sistem generatörleridir. • Kapasitörler ve reaktörler alternatif teçhizatlardır. Üretilmeleri ve sisteme ilave edilmeleri kolaydır. Bunlar sistemin kalıcı bir parçası olabileceği gibi ihtiyaca göre devreye alınacak şekilde de (kesiciler aracılığıyla) tasarlanabilirler. EES 455 - 04.10.2011

3. Kapasitörler • Güç sistemine şönt ya da seri olarak bağlanabilirler. • Seri kapasitörler, devreye alındığı iletim hattının empedansını düşürmek için kullanılır. • Şönt kapasitörler MVAr kaynağı olarak MVAr ihtiyacı olan en yakın bölgeye monte edilir. EES 455 - 04.10.2011

4. Şönt Kapasitörler • Hem iletim hem de dağıtım seviyesindeki baralara bağlanabilirler. • Daha önce de bahsedildiği gibi MVAr çıkışları bağlı oldukları baraların o anki gerilimine göre (karesi ile orantılı) değişir. Örneğin 154 kV baraya bağlı 60 MVAr nominal gücündeki kapasitör, bara gerilimi %95 nominal (146 kV) iken devreye alınırsa nominalin %90 (0,95x0,95) değerine karşı gelen 54 MVAr üretir. EES 455 - 04.10.2011

5. Seri Kapasitörler • Seri kapasitörler, uzun iletim hatlarında hattın indüktif reaktansını (XL) azaltmak için kullanılır. • Hattın indüktif reaktansı azalırsa hattın güç transfer kapasitesi arttırılmış olur. Dolayısıyla seri kapasitörler iletim sisteminin güç transfer kapasitesini arttırırlar. EES 455 - 04.10.2011

6. Seri Kapasitörler • Seri kapasitörün reaktansı ile hattın indüktif reaktansı arasında 1800 faz farkı olduğundan, hattın reaktansı kapasitörün değeri kadar azalmış olur. • Seri kapasitör devreye alındığında hattan yapılabilecek güç transferi (güç açısını arttırmadan) arttırılmış olur., • Seri kapasitör ile yapılacak kompanzasyon %70 oranını aşmamalıdır (Arıza akımlarını sınırlamak için) EES 455 - 04.10.2011

7. Reaktörler • Güç sistemine şönt ya da seri olarak bağlanabilirler. • Şönt reaktörler sistemden reaktif gücü absorbe ederler. • Seri reaktörler, devreye alındığı iletim yolunun reaktansını arttırırlar. EES 455 - 04.10.2011

8. Reaktörler Şönt Reaktörler • Sistemden reaktif gücü çekerek sistem geriliminin düşmesini sağlarlar. • İletim hatlarına ve trafoların tersiyer sargılarına bağlanırlar. Seri Reaktörler • Temel kullanım amacı arıza akımlarını limitlemektir. • Generatörler arasındaki güç osilasyonlarını azaltmak için de kullanılır. EES 455 - 04.10.2011

9. Trafoların Gerilim Kontrolü İşlevi • Trafolardaki kademe değiştiriciler ile sarım oranları değiştirilerek sargılarda indüklenen gerilim kontrol edilebilir. Bu da trafonun primer ve sekonder gerilimlerinin kontrol edilebilmesini sağlar. • Yük altında kademe değiştirilebilen ve değiştirilemeyen trafolar mevcuttur. • Ototrafolar ve güç trafolar genelde yük altında kademe değiştirilebilen, generatör yükseltici trafoları ise yük altında kademe değiştirilemeyen türdendir. EES 455 - 04.10.2011

10. Kademe Değiştirici ve Reaktif Güç • Kademe değiştiriciler, trafo sarım sayılarını değiştirerek gerilimi kontrol ederler. Trafo sarım oranı değiştiğinde trafodaki reaktif güç akışı değişir. Gerilimin değişmesi için reaktif güç akışının değişmesi gerekir. EES 455 - 04.10.2011

11. 345/138 kV nominal gerilimli trafo 138 kV kademesinde, trafonun kaybı 3 MVAr Trafo kademesi 142,3 kV konumuna yükseltiliyor. Ancak kademe karşılığı 4,3 kV artmasına rağmen sekonder gerilim 3 kV artıyor. Kademe değişikliğinin gerilime etkisi, trafonun bağlı olduğu güç sisteminin kuvvetine göre değişir. Bir başka deyişle, trafonun sistemdeki konumu ve güç sisteminin o andaki durumu gerilimin ne kadar değişeceğini etkiler. Eğer primer taraf zayıf ise (reaktif güç rezervi yetersiz) kademe değişikliği neticesinde sekonder tarafta gerilim artışı olmayabilir. Kademe 151,8 konumuna yükseltiliyor. Ancak sekonderdeki gerilim 146 kV seviyesine yükselebiliyor. Primer gerilimi 3 kV düşüyor. Kademe değişimi ne kadar büyük ve primer taraf ne kadar zayıf ise primer taraftaki gerilim düşümü o oranda fazla olur. EES 455 - 04.10.2011

12. Trafolarda Sirkülasyon Akımı Paralel çalışan trafolar, farklı gerilim kademe pozisyonlarında çalıştıklarında, trafolar arasında sirkülasyon reaktif akımı, dolayısıyla da sirkülasyon reaktif güç akışı oluşur. (b) durumunda A trafosunun kademesi B’ye göre %5 düşük değere ayarlanmıştır. EES 455 - 04.10.2011

13. …Trafolarda Sirkülasyon Akımı • Paralel çalışan trafolar, farklı gerilim kademe pozisyonlarında çalıştıklarında, trafolar arasında sirkülasyon reaktif akımı, dolayısıyla da sirkülasyon reaktif güç akışı oluşur. • Sirkülasyon reaktif gücü, trafoların daha fazla yüklenmelerine ve kayıplarının artmasına neden olur. • Eğer trafoların empedansları farklı ise sirkülasyon reaktif gücünün oluşmasını önlemek için trafolar bilinçli olarak farklı kademe pozisyonlarında çalıştırılabilir. • Normalde trafoların farklı kademelerde çalıştırılmasından kaçınılması gerekir. Ancak, sistem restorasyonu gibi bazı özel durumlar esnasında, trafolardaki MVAr kayıplarını arttırmak için bilinçli olarak farklı kademeler ayarlanabilir. Böylece sistem geriliminin bir-kaç kV düşmesi sağlanabilir. • Ayrıca bazı kritik durumlarda, farklı empedanslı trafolardaki yüklenme oran farklılığını gidermek amacıyla da farklı kademe ayarlaması yapılabilir. EES 455 - 04.10.2011

14. Generatörlerin Gerilim Kontrol İşlevi • Generatörler gerilim kontrolünün temel yapı taşlarıdır. • Güç sistemlerinin gerilim profilinin kontrol edilebilmesi için generatörlerin ikaz sistemleri kullanılır. • İkaz sistemi, generatörün terminal gerilimini ve MVAr üretimini kontrol eder. • Otomatik gerilim regülatörü, ölçtüğü generatör terminal gerilimi ile gerilim set değerini karşılaştırır. Eğer ölçülen gerilim set değerinden düşük ise rotor sargılarına uygulanan DC ikaz akımını arttırır, yüksek ise azaltır. EES 455 - 04.10.2011

15. İKAZ KONTROL SİSTEMİ BLOK DİYAGRAMI Hedef Voltaj VoltajRegülatör EFD İkaz Ölçülen Voltaj (Terminal Voltaj) EES 455 - 04.10.2011

16. Reaktif Yüklenme Eğrileri • Her generatörün tasarımı ile ilgili MVAr yüklenme kapasitesi özel bir eğri ile gösterilir. • Bir generatör düşük ikazlı bölgede çalışırken (sistemden reaktif çekerken), sıfır noktasından uzaklaştıkça güç sistemi ile arasındaki manyetik bağ zayıflar. Generatörün manyetik bağı zayıfladığında, sistemle senkronizasyonunun kaybolması ihtimali artar. Bu durumun oluşmaması için genelde generatörlerin sözkonusu bölgede çalışmasını önleyici koruma sistemleri mevcuttur. • Generatörlerin reaktif kapasite limitleri, genellikle termal (ısısal) nedenlerden kaynaklanır. Bu nedenle sistem gerilimi arttıkça, akım şiddeti düşeceğinden generatörün reaktif kapasitesi de artar. EES 455 - 04.10.2011

17. Şebekeye Reaktif Güç Basıyor Rotor ısınma sınırı Şebeke Normal / Aşırı İkaz Çalışma Aşırı ikaz Stator ısınma sınırı Aşırı ikaz limiti GENERATÖR YÜKLENME EĞRİSİ Şebekeye Aktif Güç Basıyor Düşük ikaz limiti Düşük ikaz Düşük İkaz Çalışma Şebeke Stabilite sınırı Çekirdek ısınma sınırı Şebekeden Reaktif Güç Çekiyor EES 455 - 04.10.2011

18. (b) (a) Generatörlerin reaktif kapasitesi (özellikle düşük ikaz yönünde), generatörün soğutma sisteminin kapasitesi ile doğrudan bağlantılıdır. Bu nedenle genel olarak hidrolik santral ünitelerinin (b) –MVAr kapasitesi termik santral ünitelerine (a) göre daha fazla olur. EES 455 - 04.10.2011

19. Senkron Kompansatör • Bazı generatörler (özellikle hidrolikler) senkron kompansatör olarak çalıştırılabilir. Generatör bu modda sistemden az bir miktar aktif güç çekerken ikaz akımı değiştirilerek sistemden çekilen veya sisteme verilen reaktif güç değiştirilir. • Generatörler kompansatör modunda çalıştırıldıklarında, sisteme daha fazla reaktif kapasite sağlayabilirler. EES 455 - 04.10.2011

20. Sistem Gerilimi Yükseltici Manevralar • Mevcut sistem teçhizatının (hatlar, trafolar vb.) tümünün serviste olduğu kontrol edilir. Örneğin bir hat gerilimi düşürmek amacıyla ya da bakım için servis harici olabilir) • Şönt reaktörler servis harici edilir. • Şönt ve seri kapasitörler servise alınır. • Trafo kademeleri ayarlanır. • Bölgedeki ve komşu sistemlerdeki generatörlerden daha fazla +MVAr talep edilir • Bölgedeki generatörlerin çıkış güçlerinin dağılımı değiştirilebilir. Örneğin, yük akışını değiştirmek için bir santraldan yük düşerken diğer santralın yükü arttırılabilir. EES 455 - 04.10.2011

21. Sistem Gerilimini Düşürücü Manevralar • Şönt ve seri kapasitörler servis harici edilir • Reaktörler servise alınır • Trafo kademeleri ayarlanır • Bölgedeki generatörlerden daha fazla –MVAr talep edilir. • Komşu sistemlerden destek talep edilir. • Düşük MW yüklü ve yüksek MVAr üreten hatlar (sistem güvenliğini azaltmayacak ise) açılır. EES 455 - 04.10.2011

22. EES 455 - 04.10.2011

23. Karakteristik Empedans (Surge Impedance) : Naturel Yük (Surge Impedance Load) : EES 455 - 04.10.2011

24. ÖRNEKLER EES 455 - 04.10.2011

25. Örnek-1 EES 455 - 04.10.2011

26. Örnek-2 EES 455 - 04.10.2011

27. … Örnek-2 EES 455 - 04.10.2011