ELEKTRİK TESİSLERİNDE DAĞITIM VE KORUMA İ.Kürşat BÜLBÜL Ege Üniversitesi

1. ELEKTRİK TESİSLERİNDE DAĞITIM VE KORUMA İ.Kürşat BÜLBÜL Ege Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği

2. Kaynaklar • Practical Power System Protection Hewitson, Brown, Ramesh • Protective Relaying-Principles and Applications Blackburn, Domin • Protection of Electrical Networks Christophe Preve • The Art & Science of Protective Relaying Russell Mason • Power System-Analysis and Design Glover, Sarma, Overby (Chapter-10) • Elements of Power System Analysis Stevenson (Chapter-13) • EPRI Power System Dynamics Tutorial

3. GÜÇ SİSTEMLERİNDE DAĞITIM • Temel Konular

4. GÜÇ SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI • Generatörler / Elektrik Santralları • Gücü üretir • Yükler • Gücü kullanır / tüketir • İletim Sistemi • Gücü dağıtım sistemine iletir / taşır • Dağıtım Sistemi • Gücü yüklere dağıtır / taşır

5. Güç Sistemleri

6. Güç Sistemleri

7. Güç Sistemleri

8. Güç Sistemleri

9. Güç Sistemleri

10. Güç Sistemleri

11. Güç Sistemleri

12. Güç Sistemleri

13. Güç Sistemleri

14. İletim Sistemi

15. Dağıtım Sistemi

16. Dağıtım sistemi

17. Dağıtım Sistemi

18. Dağıtım Sistemi

19. Dağıtım Sistemi

20. PER-UNIT DEĞERLER

21. Per-Unit Gerilimler (Örnek) Baz Gerilimler: 20 kV 138 kV 345 kV

22. Per-Unit Empedanslar (Örnek)

23. 380 kV Baz Empedansı=(380 kV)2/250 MVA=577,6 ohm 380 kV Bazda Gerçek Empedans=0,1203x577,6=69,49 ohm

24. FAZ AÇISI • GÜÇ AÇISI

25. Faz Açısı

26. Güç Açısı

27. Faz Açısı-Güç Açısı İlişkisi

28. … Faz Açısı-Güç Açısı İlişkisi

29. GÜÇ TRANSFERİ DENKLEMLERİ

30. Güç Transfer Denklemlerinin Çıkartılması

31. Aktif Güç Transferi

32. Reaktif Güç Transferi

33. GERİLİM KONTROLÜ

34. Reaktif Güç Analojisi 2 kişi topu gitmesi gereken yere doğru iterken, 1 kişi de topun yörüngeden sapmasını engelliyor Büyük bir topun 1 noktasından 2 noktasına taşınması gerekiyor Reaktif güç; aktif gücün işini yapmasını sağlar. Güç sistemleri; her iki güç tipi yeterli miktarda olmadıkça işletilemez. Aktif ile reaktif güç arasındaki açı: 90 derece

35. Aktif-Reaktif-Görünür Güç İndüktif yük Akım gerilimden açısı kadar geride

36. Reaktif güç sıfır Aktif güç sıfır Akım-gerilim faz farkı sıfır Akım-gerilim faz farkı 90 (geri-ileri)

37. Daha az kayıp Daha az gerilim düşümü

38. Reaktif Güç Akış Yönü

39. Yüksek Gerilim – Düşük Kayıp • Yüksek miktarda güç iletebilmek için olabildiğince yüksek gerilimler kullanılır. • Yüksek gerilim – düşük akım – az kayıp • Reaktif güç kontrolü = Gerilim kontrolü • Reaktif güç akış yönü genel olarak yüksek gerilimden düşük gerilim noktasına doğrudur.

40. Gerilim Kontrolü Analojisi • Gerilim (Reaktif Güç) kontrolünün “lokal” bir problem olduğunu anlamak için “yorgan” analojisini bilmekte yarar vardır: Gerilim seviyesi Yorganın yerdenyükseklik seviyesi Reaktif güç kaynağı Yorganı tavana bağlayan ipler Yorganın üzerindeki taşlar Reaktif güç tüketimi

41. Gerilim-Reaktif Güç İlişkisi • Gerilim seviyeleri, reaktif gücün varlığıyla doğrudan bağlantılıdır. • Eğer MVar ihtiyacı olan bölgelerde yeterli reaktif güç kaynağı var ise sistem gerilimi kontrol edilebilir. • Reaktif güç yetersizliği durumunda gerilim seviyeleri düşer, reaktif güç fazlalığı durumunda da gerilim seviyeleri yükselir. • Düşük gerilimin nedenleri • Yüksek miktarda güç transferleri • İletim hattı arızaları • Reaktif teçhizat arızaları

42. Aktif-Reaktif Kayıplar • Güç kayıplarını azaltabilmek için akımın azalması ve gerilimin artması gerekir • Kayıpların azaltılması için gereken diğer yol da hat empedansının azaltılmasıdır. • Denklemlerden de görüleceği üzere aktif güç kayıpları (MW) hattın direncine, reaktif güç kayıpları (MVar) hattın indüktif reaktansına bağlıdır. • Yüksek gerilim iletim hatlarında, indüktif reaktans bileşeni direnç bileşeninden çok daha büyüktür (İletken tipine ve kesitine bağlı olarak 3-15 kat). Bu durum gerilim kontrolünü önemli ölçüde etkileyen bir unsurdur.

43. MVAr Transferi için MW MW transferi arttıkça MVAr kayıpları daha büyük oranda artmaktadır Ortalama olarak; yüklü iletim hatlarındaki MW transferindeki birim artış, sisteme bu artışın kübü oranında MVAr ilavesi gerektirir. Örneğin MW transferi 2 katına çıktığında MVAr ihtiyacı 2x2x2=8 katına çıkar

44. İndüktif reaktans Kapasitif reaktans

45. EİH - Reaktif Davranışı • Hattın (doğal kapasitansının) ürettiği reaktif !!! Üretilen MVAr gerilime bağlı, akımdan bağımsız • Hattın tükettiği (kaybettiği) reaktif !!! Tüketilen MVAr akıma bağlı, gerilimden bağımsız

46. EİH Naturel Yükü (Surge Impedance Loading) • Bir iletim hattının naturel yükü; hattın MVAr ihtiyacının (kayıplarının) tam olarak hattın doğal kapasitansı tarafından sağlandığı anda gerçekleşen MW transfer değeridir. • İletim hattı; naturel yükünün altında yüklendiğinde net reaktif üretici (kapasitif), naturel yükünün üstünde yüklendiğinde de net reaktif tüketici (indüktif) olarak davranır.

48. EİH – Bazı önemli parametreler Z0 : Karakteristik empedans (Surge Impedance) P0 : Naturel Güç (Surge Impedance Loading) Yeraltı kablolarının şönt kapasitansı havai hatlara göre çok yüksektir!

49. EİH Arızaları Aktif kayıplar 57 MW artıyor Reaktif kayıplar 844 MVAr artıyor Aynı gerilim için ilave 1024 MVAr gerekli Açı farkı 26’dan 68 dereceye çıkıyor

50. 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.