Kısmi Hat Açma Kapaması

Mikro şebekenin güç sisteminin geçici rotor açısı kararlılığına ve geçici gerilim kararlılığına etkilerini göstermek için bu bölümde, bir hat açma-kapaması meydana getirilmiştir. Hat açma-kapama işlemi 2 ile 4 nolu baralar arasında gerçekleştirilmiştir. t= 2 sn.’de açılan hat t=10. sn’de tekrar kapatılmıştır. Mikro şebeke bulunmayan ve mikro şebeke bulunan sistemlerin geçici rotor açı kararlılığını incelemek amacıyla generatörlerin rotor hızlarının zamana göre değişimi şekil 5.39’da ve rotor açılarının zamana göre değişimi şekil 5.40’da gösterilmiştir. Ayrıca sistemlerin geçici gerilim kararlılığını analiz etmek amacıyla da şekil 5.41-46’de sistemlere ait baraların gerilimlerinin zamana bağlı değişimleri gösterilmiştir.

Şekil 5.39 ve 5.40’da görüleceği üzere hat açması sonrası rotor hızlarında azalma ve rotor açılarında azalma yönünde bir tepki meydana gelmiştir. Bunu takiben hat kapanması sonrasında ise rotor hızlarında rotor açılarında da bir artma tepkisi meydana gelmiştir. Mikro şebeke bulunan durum için hem şekil 5.39 hem de şekil 5.40’da sistemdeki senkron makinelerin rotor hızlarının ve rotor açılarının zamana göre değişimi incelendiği zaman sinyallerin sönümlü bir yapısı olduğu görülmektedir. Bu şekillerden de görüleceği üzere mikro şebeke bulunan sistem geçici rotor açı kararlılığı açısından kararlı bir yapıya sahiptir. Kararlı sistemler için bekleneceği üzere, senkron makinelere ait rotor hızlarının referans hız değerine ulaşması beklenmektedir. Şekil 5.39’da generatörlerin rotor hızları referans hız değerine doğru hem hat açması hem de hat kapanması sonrası sönümlü bir şekilde azalmaktadır. Mikro şebeke bulunmayan durum için sisteme ait senkron makinelerin rotor hız ve açı değişimleri sönümsüz bir yapıya sahiptir. Şekil 5.39 ve 5.40’dan görüldüğü gibi mikro şebeke bulunmayan güç sistemi kararlı bir yapıya sahip değildir.

Şekil 5.39. 2 ve 4 nolu baralar arasındaki hat açma kapaması için generatör hız değişimleri

Şekil 5.41. 2 ve 4 nolu baralar arasındaki hat açma kapaması için 14 nolu baranın gerilimi

Şekil 5.42. 2 ve 4 nolu baralar arasındaki hat açma kapaması için 13 nolu baranın gerilimi

Şekil 5.44. 2 ve 4 nolu baralar arasındaki hat açma kapaması için 1 nolu baranın gerilimi

Şekil 5.45. 2 ve 4 nolu baralar arasındaki hat açma kapaması için 2 nolu baranın gerilimi

Şekil 5.40’da görüldüğü gibi rotor açı değişimleri hat açması arızasını takiben rotor hızındaki azalmaya bağlı olarak azalmaya başlamış ve hat kapanmasından sonra rotor hızındaki artışa bağlı olarak artmaya başlamıştır. Şekil 5.40’da mikro şebeke bulunan durum için rotor açı değişimi, gösterilen rotor hız değişimine uygun olarak sürekli durumda sabit bir değere doğru yönelmektedir. Buradan da görüleceği üzere hat açması ve kapanması sonrasında senkron generatörlere ait rotor açıları yeni bir değerde sürekli durum şartlarına ulaşmaktadır. Mikro şebeke bulunmayan sistem için rotor açı değişimi incelendiği zaman sinyalin sürekli durum için bir değere ulaşmadığı ve buna bağlı olarak da bu sistemin kararsız olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Şekil 5.41-5.46’da 14, 13, 12, 1, 2 ve 4 nolu baralara ait gerilim değişimleri gösterilmiştir. Bu değişimler yardımı ile sistemlere ait geçici gerilim kararlılığı analizleri gerçekleştirilebilir. Bu hat açma ve kapama bozulması sonrasında sistemin admitans matrisinde değişmeler meydana gelmiştir. Sistem admitans matrisindeki değişimlere bağlı olarak bara gerilimlerinin sürekli durum değerleri değişmektedir. Hat kapaması sonrası sistem admitans matrisi hat açması öncesi değerine döndüğü için analiz sonucunda bara gerilim değerleri hat açması öncesi ilk durum değerlerine ulaşmaktadır. Yapılan analiz sonucunda mikro şebeke bulunan durum için sisteme ait bara gerilimleri hat açması ve kapaması sonrası sönümlü salınımlar göstererek sürekli durumda sabit bir gerilim değerlerine ulaşmışlardır. Bu sonuçlardan da görüleceği üzere bara gerilimleri arıza sonrası sürekli durumda arıza öncesi bara gerilimi değerlerine geri dönmüştür. Elde edilen şekillerden de görüleceği üzere mikro şebekeli güç sistemi geçici gerilim kararlılığı açısından kararlı bir yapıya sahiptir. Mikro şebeke bulunmayan sisteme ait şekiller incelendiğinde ise baralara ait gerilim değerlerinin sürekli salınımlar gösterdiği görülmektedir. Arıza sonrası mikro şebekeli sistemde meydana gelen gerilim düşüşleri mikro şebekesiz duruma göre daha düşük seviyelerdedir. Ayrıca hat açması sonrası sisteme ait bara gerilim değerlerinin daha düşük değerler aldığı görülmektedir. Güç sisteminde meydana gelen hat açması sonucu diğer iletim hatlarında taşınacak yük miktarının artmasına bağlı olarak hatlarda meydana gelecek gerilim düşüş değerlerinin artması, burada elde edilen sonuçların anlamlı olduğunu göstermektedir. Hat kapanmasından sonra iletim hatlarında taşınacak güç miktarları eski değerlerine döneceği için baralara ait gerilim değerleri de eski değerlerine tekrardan dönmektedir. Bu bölümde yapılan çalışmalar sonucunda, güç sistemine mikro şebeke ilave edilmesi hem geçici rotor açı kararlılığı

açısından hem de geçici gerilim kararlılığı açısından güç sistemine olumlu etkiler sağlamıştır.

Mikro şebekelerin penetrasyon oranlarının güç sisteminin güç açı ve gerilim kararlılığı üzerine etkilerinin analiz edildiği bir çalışmada, Elektrik Güç Araştırma Enstitüsü (EPRI) 36 baralı güç sistemi üzerinde gerçekleştirilmiştir. Penetrasyon oranlarının hem geçici rotor açısı kararlılığı hemde geçici gerilim kararlılığı üzerinde olumlu yönde büyük etkilere sahip olduğu sonucuna ulaşılmıştır [12]. Buradan da görüleceği üzere zaman domeni analizi için elde edilen sonuçlar literatürde yapılan diğer çalışmalarla da uyumludur.