EES 455 - 04.10.2011 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.

2

nom

fiilinomfiili V

VMVArMVAr

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 AkımıParalel 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

Ölçülen Voltaj (Terminal Voltaj)

Hedef Voltaj

VoltajRegülatör

İkaz EFD

İKAZ KONTROL SİSTEMİ BLOK DİYAGRAMI

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

Normal / Aşırı İkaz Çalışma

Şebeke

Şebeke

Düşük İkaz Çalışma

Şebekeden Reaktif Güç Çekiyor

Aşırı ikaz

Düşük ikaz

Şebekeye Aktif Güç Basıyor

Aşırı ikaz limiti

Rotor ısınma sınırı

Stator ısınma sınırı

Düşük ikaz limiti

Çekirdek ısınma sınırı

Stabilite sınırı

GENERATÖR YÜKLENME EĞRİSİ

EES 455 - 04.10.2011 18

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.

(a) (b)

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