Seri Dinamik Frenleme Direnci ve Statik Var Kompanzatör Yapıları Kullanılarak Arıza Durumu Rüzgar Tarlası Kararlılığının Geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışma, güç sistemlerinde gittikçe önemli bir yere sahip olan rüzgâr enerji santrallerinin kısa devre arızası durumunda şebeke yönetmeliği gereğince sistemde kalması ve olası doğabilecek kötü sonuçların engellenmesi için yürütülmüştür. Rüzgâr türbinleri, tükenmez bir enerji kaynağına sahip olmaları ve çevre dostu yapıları ile geçmiş yıllardan bugüne sayıları hızla artarak şebekede etkin rol oynamaktadırlar. Şebekede hızla artan bu nüfusa karşılık ise güç sistemi de o oranda tehdit altındadır. Şebekede meydana gelen kısa devre arızalarından kolay etkilenen yapıları ile şebeke yönetmeliğince gerekli olan gücü ve gerilimi sağlayamadıklarından şebeke ile bağlantılarının kesilmesi gerekmektedir. Bu durumda ise devreden çıkan rüzgâr generatörü grubu ile şebekede talep güç oluşmakta ve bu da yedek generatör grubunun sistemde hali hazırda bulunmasını gerekmektedir. Bir çok açıdan olumsuzluğa neden olan bu durum için rüzgâr generatörlerinin kısa devre arızalarından etkilenmelerini azaltıcı ve bu sayede şebekede kalabilme yeteneklerini arttıran yöntemler geçmişten günümüze geliştirilmektedir. Etkili bir yöntem olarak rüzgâr tarlası ile şebeke arasına seri ve şönt bağlantılı, arıza esnasında rüzgâr generatörlerine destek veren aygıtlar kullanmak iyi sonuçlar vermektedir. Bazı kısa devre arıza şartları için bu aygıtların tek kullanımı etkili olmakta, fakat yeterli olmamaktadır. Bu çalışmada, birbirini destekler özelliklere sahip seri dinamik frenleme direnci (SDFD) ile statik var kompanzatör (SVK) yapısı, rüzgâr tarlası ile şebeke arasına bağlanarak çeşitli arıza ve güç sistemi durumları için analizler yapılmıştır. Simülasyon ortamında gerçekleştirilen bu çalışma için MATLAB/Simulink programı kullanılmıştır. Analizlerden elde edilen sayısal ve görsel veriler bu çalışmada kullanılan yöntemin oldukça verimli ve etkili olduğunu göstermektedir.

This study is performed to stay wind farm connected with grid according to grid code requirements and also it is aimed to prevent possible negative consequences when a fault occurs at the grid. Wind turbines are popular in power system with its clean and inexhaustible structure. Despite the wind energy has several advantages, it causes many power system stability problems due to its impressionable characteristic in fault condition. If the wind farm does not support the required active power and voltage levels to grid, the wind farm have to be disconnected from the grid. In this case, the emergency generator set is needed to compensate the lack of power which is caused by disconnection of wind farm from the grid. Many methods have been developed to solve this problem effectivelly. One of these methods is using serial and shunt devices between the wind farm and the grid. But one of these devices may not be enough for some fault condition if it is used individually in a power system. In this study, series dynamic braking resistor (SDBR), which is connected in series, and static var compensator (SVC), which is shunt connected, are used to enhance the wind farm stability and remain the wind farm connected with the grid. MATLAB/Simulink was used for simulation analysis. Simulation was carried out for diffirent fault and system conditions. Visiual and numerical data show that the method used in this study presents fertile and effective solutions.