T.C.
ENERJİ PİYASASI DÜZENLEME KURUMU
Proje Adı:
ELEKTRİK DAĞITIM ŞEBEKELERİNDE GERİLİM REGÜLASYONU VE YÜK AKIŞININ KONTROLÜ İÇİN SERİ (HAVA VEYA DEMİR ÇEKİRDEKLİ) REAKTÖR UYGULAMASI
Proje Dönemi:
2016-1
Ar-Ge Komisyon Karar No:
07/14/02
Proje Sahibi Şirket:
ARAS ELEKTRİK DAĞITIM A.Ş.
Ekim 2017 ERZURUM
2
PROJE KÜNYESİ
Proje Sahibi: ARAS ELEKTRİK DAĞITIM A.Ş.
Proje Sahibinin Adresi:
ARAS ELEKTRİK DAĞITIM A.Ş.
Şükrüpaşa Mahallesi Şıh Köyü Yolu Üzeri 25050 Yakutiye / ERZURUM
Proje Adı:
ELEKTRİK DAĞITIM ŞEBEKELERİNDE GERİLİM REGÜLASYONU VE YÜK AKIŞININ KONTROLÜ İÇİN SERİ (HAVA VEYA DEMİR ÇEKİRDEKLİ) REAKTÖR UYGULAMASI
Proje Bölgesi (Uygulama yapılan lokasyon): ARAS EDAŞ SORUMLULUK BÖLGESİ
Proje Süresi: 18 AY
Ar-Ge Dönemi: 2016-1 (Ocak)
Ar-Ge Komisyon Kabul no ve Tarihi: 07/14/02
3
ORGANİZASYON ŞEMASI
Proje Paydaşı:
GENETEK Güç, Enerji, Elektrik Sistemleri Özel Eğitim ve Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şti.
Projedeki Statüsü:
Proje kapsamında; pilot fiderin belirlenmesi, saha uygulaması yapılan seri reaktör için tasarım parametrelerinin belirlenmesi, seri reaktörün üretilmesi ve şebeke analizlerin gerçekleştirilmesi için projenin iş paketlerinde görev almıştır. Bu kapsamda GENETEK’ten ilgili iş paketlerinde, iş gücüne karşılık hizmet ve mal alımı yapılmıştır.
4
ÖNSÖZ
Bu çalışmada EPDK ARGE projeleri kapsamında ARAS EDAŞ sorumluluk bölgesi içerisinde belirlenen bir pilot fidere, gerilim regülasyonu ile yük akışının kontrolünü sağlamak amacıyla seri reaktör uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tesis edilen reaktörün tasarım parametreleri, sahadan alınan gerçek ölçüm verileri ve bilgisayar destekli analiz yazılımları ile elde edilen sonuçlar göz önünde bulundurularak belirlenmiştir. Uygulama sonrasında tesis edilen seri reaktörün yük akışına etkisi incelenmiştir. Seri reaktör uygulamasının etkinliği değerlendirilerek kaçak değerlerinin azaltılması ile elde edilen kazanç hesaplanmıştır.
5
PROJE ÖZETİ
EPDK ARGE çalışmaları kapsamında “Elektrik Dağıtım Şebekelerinde Gerilim Regülasyonu Ve Yük Akışının Kontrolü İçin Seri (Hava Veya Demir Çekirdekli) Reaktör Uygulaması”
projesinde ARAS EDAŞ sorumluluk bölgesi içerisinde bulunan ve pilot uygulama fideri olarak belirlenen Doğubeyazıt DM – Köyler Fideri üzerine seri reaktör uygulaması yapılmıştır. Bu uygulama ile gerilim regülasyonu ve yük akışının kontrolüne ilişkin çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Köyler fiderinin pilot fider olarak seçilmesinde kaçak oranının çok yüksek olması ve özellikle kışları artan ısıtıcı (sabit empedans) yükleri ile fider yükünün 2,5 – 3 katına çıkarak kaçak kullanım miktarının ciddi boyutlara ulaşması etkili olmuştur. Belirlenen pilot fidere ait ölçüm verileri, fider üzerinde bulunan analizörlerden alınarak seri reaktörün boyutlandırılması ve kademe değerlerinin belirlenmesi için kullanılmıştır. Fider bilgilerine uygun şekilde tasarlanan seri reaktör, üretiminin ardından sahaya gönderilerek tesis edilmiş ve devreye alınmıştır.
Devreye alınan seri reaktör, etkinliğinin değerlendirilebilmesi amacıyla farklı kademelerde çalıştırılmış ve reaktör yardımıyla değiştirilen fider gerilimi ile yük akışındaki değişimin ilişkisi incelenmiştir. Ardından elde edilen veriler ışığında seri reaktörün etkinliği fayda yönünden değerlendirilmiştir. Yapılan saha uygulamaları ile elde edilen sonuçlar, tasarım aşamasında gerçekleştirilen çalışmalar ile paralellik göstermiş ve reaktörün etkinliği matematiksel hesaplamalar ile gösterilerek kazanç hesaplanmıştır.
Anahtar kelimeler: Seri reaktör, gerilim kontrolü, yük akışı kontrolü, kayıp-kaçak, teknik kayıp.
6
İçindekiler
PROJE KÜNYESİ ... 2
ORGANİZASYON ŞEMASI ... 3
ÖNSÖZ ... 4
PROJE ÖZETİ ... 5
İçindekiler ... 6
Şekiller Listesi ... 7
1 PROJENİN AMACI, KAPSAMI VE ÖNEMİ ... 8
2 İŞ PAKETLERİ ... 13
3 BÜTÇE ... 16
4 PROJE ÇIKTILARI, EK DOKÜMANLAR VE AÇIKLAMALARI ... 17
5 SONUÇLAR VE YORUMLAR ... 21
Diğer Dağıtım Şirketleri ile Paylaşılacak Çıktılar ... 25
Paylaşılmasında Sakınca Görülen Çıktılar ... 25
6 Kaynakça ... 26
7 Ekler ... 29
7
Şekiller Listesi
Şekil 1-1 Yanlış Boyutlandırılmış Seri Reaktörün Şebekede Gerilim Profiline Etkisi... 9 Şekil 1-2 Doğru Boyutlandırılmış Seri Reaktörün Şebekede Gerilim Profiline Etkisi ... 9 Şekil 1-3 Seri Reaktör Tesisi Öncesinde Tipik Dağıtım Sistemi Fideri ... 10 Şekil 1-4 Seri Reaktör Tesisi Öncesinde Endüktif Karakteristikli Yükün Fazör Diyagramı ... 11 Şekil 1-5 Seri Reaktör Tesisi Sonrasında Endüktif Karakteristikli Yükün Fazör Diyagramı .. 12 Şekil 2-1 Projenin Zaman Planı ... 15 Şekil 5-1 Doğubeyazıt TM – Şehir 1 Fiderinin Şebeke Modeli Üzerinde Gösterimi ... 21 Şekil 5-2 OG Bağlantılarının Yapılmasının Ardından Devreye Alma İşlemi Öncesinde Seri Reaktörün Görünümü ... 22 Şekil 5-3 OG Bağlantılarının Yapılmasının Ardından Seri Reaktörün Farklı Açıdan Görünümü ... 22 Şekil 5-4 Seri Reaktörün Plaka Değerleri ... 23 Şekil 5-5 Farklı Kademeler İçin DM 1’den Ölçülen Aktif Güç Değerleri ... 24
8
1 PROJENİN AMACI, KAPSAMI VE ÖNEMİ
Dağıtım şebekesinde kayıpları ve enerji kalitesini doğrudan etkileyen en önemli faktör şebekede oluşan gerilim düşümü ve yükselmesidir. Gerilim kararlılığının sağlanması adına gerilim kontrolü problemlerine çözüm olarak ülkemizde genellikle kademe değiştiricili transformatörler ile anahtarlanabilen kompanzasyon grupları kullanılmaktadır.
Konvansiyonel şebeke yapılarında kısıtlı durumlar için kullanılabilen yöntemlerin kabiliyetleri sınırlıdır. Dolayısıyla kullanılacak yöntemin yenilikçi şebekeler için uygun, hedefe yönelik ve esnek karakterde olması gerekmektedir. Uygulanacak yöntemin şebekedeki yük değişimleri sonucunda veya dağıtık üretimlerin entegrasyonu ile ortaya çıkabilecek gerilim değişimlerinin önüne geçebilmesi gerekmektedir.
Projenin amacı, dağıtım şebekelerinde enerji verimliliğini etkileyen kayıp-kaçak değerlerinin azaltılmasına imkan veren güç elektroniği ve seri reaktör uygulaması temellerine dayanan cihazın geliştirilmesi ve bunun sonucunda tüketicilere sağlanan enerji kesintiye uğratmadan kayıp-kaçak oranlarının azaltılmasıdır.
Proje kapsamında ARAS EDAŞ sorumluluk bölgesi içerisinde bir pilot fider belirlenmiş ve Ülkemizde olduğu gibi dünya genelinde de elektrik şebekelerinde teknik kayıpları ve kaçak oranlarını minimum seviyede tutmak elektrik şebekesi işletmeleri için sürekli ve en zorlu hedeflerden biridir. Ancak bunu yaparken tüketicilere sunulan elektrik enerjisinin kalitesinin yükseltilmesi ve sürekli olarak yerli ve uluslararası standartlarca belirlenen değerlere uygunluğun sağlanması gerekmektedir. Teknik kalite açısından; dağıtım şirketleri EPDK mevzuatında yer alan “Elektrik Dağıtımı Ve Perakende Satışına İlişkin Hizmet Kalitesi Yönetmeliği’nde yer alan gerilim etkin değerleri için aşağıdaki şartlara uymakla yükümlüdür.
1. AG seviyesi için; ölçüm periyodu boyunca ölçülen gerilim etkin değerlerinin 10’ar dakikalık ortalamalarının, en az % 95’i nominal etkin gerilim değerinin en fazla ± % 10’u kadar, tamamı ise nominal etkin gerilim değerinin en fazla + % 10 - % 15 aralığında değişmelidir.
2. OG seviyesi için; ölçüm periyodu boyunca TS EN 61000-4-30’da tanımlanan ölçüm periyodu boyunca (kesintisiz bir hafta) ölçülen gerilim etkin değerlerinin 10’ar dakikalık ortalamalarının en az % 99’u beyan etkin gerilim değerinin + % 10’nu aşmamalı, yine bu ortalamaların en az %99’u beyan etkin gerilim değerinin - % 10’nun altına düşmemelidir. Ölçülen gerilim etkin değerlerinin 10’ar dakikalık ortalamalarının
9
hiçbiri beyan etkin gerilimin ± % 15’lik sınırlarının dışında olmamalıdır. Dağıtım şebekelerinde güç kalitesini doğrudan etkileyen parametrelerden biri de gerilim kararlılığıdır. Şebeke içerisinde gerilim düşümleri ve yükselmeleri büyük çaplı 3 fazlı yüklerin devreye girip çıkmasıyla oluşabileceği gibi dengesiz yüklenme sonucunda sorun tek fazda da görülebilir.
Tesis edilecek reaktörün doğru şekilde boyutlandırılması gerekmektedir. Ancak bir durum için boyutlandırılan reaktör, şebekenin değişken karakteristiğine uyum sağlaması için yeterli olmayacaktır. Gün içinde şebekenin farklı saatlerde farklı değerlerle yüklendiği bilinmektedir.
Buna göre seri reaktörün tesis edileceği fiderin belirlenerek, reaktör boyutlandırılmasının fiderin ihtiyaçlarına uygun şekilde gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bunun için reaktörün, fiderin farklı yüklenme durumlarına uyum sağlayabilecek şekilde kademeli olması gerekmektedir.
100%
U1 U2 U1 U2
100%
Şekil 1-1 Yanlış Boyutlandırılmış Seri Reaktörün Şebekede Gerilim Profiline Etkisi
100%
U1 U2 U1 U2
100%
Şekil 1-2 Doğru Boyutlandırılmış Seri Reaktörün Şebekede Gerilim Profiline Etkisi Şebekenin mevcut yapısına göre doğru şekilde boyutlandırılan sabit seri reaktörün şebekenin gelişen yapısı, artan yük veya dağıtık üretim birimlerinin entegrasyonu ile değişen şebeke karakteristiğine göre yetersiz kalabileceği düşünüldüğünde uygulaması yapılacak seri reaktörün, faydalı şekilde işletilebilmesi için farklı güç değerleri sağlayabileceği farklı kademeleri olması şarttır.
10
Seri reaktörler ile gerilim seviyesinin ayarlanabilmesinde kullanılan teori aşağıda verilmiştir.
U1 U2
jXL
RL
P+jQ I
Şekil 1-3 Seri Reaktör Tesisi Öncesinde Tipik Dağıtım Sistemi Fideri Bu sistemde;
U1 :Hat başı gerilimi U2 : Hat sonu gerilimi I : Hat boyunca akan akım P+jQ : Yükün görünür gücü
Şekil 1-3 üzerinde gösterilen devre için endüktif yük karakteristiğinde oluşturulan fazör diyagramı Şekil 1-4 üzerinde gösterilmiştir. Fazör diyagramda;
ϕ :Yükün güç faktörü açısı
ϴ :Hat başından çekilen gücün güç faktörü açısı
11
Şekil 1-4 Seri Reaktör Tesisi Öncesinde Endüktif Karakteristikli Yükün Fazör Diyagramı
Kaynaktan yüke kadar olan gerilim düşümü Şekil 1-4 üzerinde gösterildiği gibi elde edilirse;
∆𝑈 = √3(𝑈𝑅cos 𝜑 + 𝑈𝐿sin 𝜑) (1)
= √3(𝐼𝑅𝐿cos 𝜑 + 𝐼𝑋𝐿sin 𝜑) (2)
=𝑃𝑅𝐿+ 𝑄𝑋𝐿
𝑈1 (3)
Yükün endüktif karakteristikli olarak kabul edilmesi sonucunda oluşturulan fazör diyagram (Şekil 1-4) incelendiğinde hat sonu geriliminin, hat başı geriliminden düşük olacağı görülebilmektedir.
Hat üzerinde seri olarak endüktif reaktansı XReaktör olan bir seri reaktör eklenmesi durumunda fazör diyagramın değişimi ve oluşturulan yeni fazör diyagram Şekil 1-5 üzerinde gösterilmiştir.
12
Şekil 1-5 Seri Reaktör Tesisi Sonrasında Endüktif Karakteristikli Yükün Fazör Diyagramı
Kaynaktan yüke kadar olan gerilim düşümü Şekil 1-5’den elde edilirse;
∆𝑈 = √3(𝑈𝑅cos 𝜑 + (𝑈𝐿𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡ö𝑟+ 𝑈𝐿) sin 𝜑) (1)
= √3(𝐼𝑅𝐿cos 𝜑 + 𝐼(𝑋𝐿+ 𝑋𝐿𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡ö𝑟) sin 𝜑) (2)
Pilot fider olarak belirlenen Köyler Fideri, Doğubeyazıt TM’den çıkan Şehir 1 fideri üzerinde bulunan Doğubeyazıt DM’ye bağlıdır. Doğubeyazıt DM’den çıkan fider, en uzak noktasında 70 km’den fazla uzunluğa ulaşan ve yoğunlukla kırsal konut yüklerinden oluşan bir fiderdir.
Fiderin beslediği yüklerin çok yüksek bir kısmı kaçak tüketicilerdir. Beslediği bölgenin sert iklim yapısı sebebiyle yazları ortalama 35 Amper çekilen fiderden kışın ısıtıcı yüklerinin artması ile puant anda çekilen akım 125 Amper mertebelerine yükselmektedir. Isıtıcı yüklerinin yapısı sabit empedans yükü olarak tanımlanmaktadır ve çekilen akım doğrudan şebeke gerilimine bağlıdır. Bu proje ile gerilim tesis edilen seri reaktör yardımıyla Köyler Fideri üzerinde gerilim kontrolü sağlanmış ve fiderden çekilen kaçak enerji azaltılırken tüketicilere sağlanan enerjinin sürekliliği de korunmuştur.
13
2 İŞ PAKETLERİ
İş Paketi-1: Reaktör Tabanlı Cihaz Tasarımı İçin Literatür Taramasının Yapılması İş paketi kapsamındaki faaliyetler aşağıda verilmektedir.
Benzer fonksiyonlara sahip ürün araştırmasının yapılması
Cihaz ilave fonksiyonlarının belirlenmesi
Cihaz tasarımının ve donanım listesinin hazırlanması
İş Paketi-2: Benzetim Çalışmalarının Hazırlanması İş paketi kapsamındaki faaliyetler aşağıda verilmektedir.
Benzetim modeli için gerekli hat, transformatör, kompanzasyon vb. parametreleri içeren tek hat veya benzeri şemaların tedariki
Ölçüm verilerinin tedariki
Üretim birimlerinin proje bilgilerinin tedariki
Benzetim modelinin hazırlanması
Yük dağılımlarının yapılması
Üretim birimlerinin modele işlenmesi
Yük akış sonuçları ile ölçüm sonuçlarının karşılaştırılması
İş Paketi-3: Pilot Bölge Tespit Çalışmalarının Yapılması İş paketi kapsamındaki faaliyetler aşağıda verilmektedir.
Proje dokümanında bahsedilen güç kalitesi problemlerinin bulunduğu en uygun pilot bölgenin tespit edilmesi
İş Paketi-4: Üretim ve Testlerin Yapılması
İş paketi kapsamındaki faaliyetler aşağıda verilmektedir.
Donanım ve ekipmanların temini
Reaktör tabanlı cihazın üretilmesi
Standart ve yönetmeliklerin incelenerek gerekli testlerin belirlenmesi
Testlerin gerçekleştirilmesi
14
İş Paketi-5: Pilot Uygulamanın Gerçekleştirilmesi ve Raporlanması İş paketi kapsamındaki faaliyetler aşağıda verilmektedir.
Pilot uygulamanın gerçekleştirilerek ölçümler ve hesaplamaların karşılaştırılması
Pilot bölgeye reaktör tabanlı cihazın kurulumunun gerçekleştirilmesi
Proje sonuç raporlarının hazırlanması
Yukarıda belirtilen iş paketleri ve paket içeriklerini kapsayacak şekilde bir zaman planı oluşturulmuştur. Oluşturulan zaman planında iş paketlerinin süreleri tek tek paylaşılmıştır.
15
Şekil 2-1 Projenin Zaman Planı
16
3 BÜTÇE
Proje süresince; pilot fider belirlenmesi, saha uygulaması yapılan seri reaktör için tasarım parametrelerinin belirlenmesi, seri reaktörün üretilmesi ve şebeke analizlerin gerçekleştirilmesi iş paketlerinde görev almış olan paydaş kuruluş GENETEK Güç, Enerji, Elektrik Sistemleri Özel Eğitim ve Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şirketi’nden iş gücüne karşılık toplam 730,000.00 TL tutarında hizmet ve mal alımı yapılmıştır. Fatura bilgileri Ek 10’da detaylı olarak verilmiştir.
17
4 PROJE ÇIKTILARI, EK DOKÜMANLAR VE AÇIKLAMALARI
Proje kapsamında aşağıdaki temel çıktılar elde edilmiştir:
Literatür Taraması
Oluşturulan literatür taraması raporunda, proje kapsamında üretilen demir çekirdekli ve yükte otomatik kademe değiştiricili seri reaktörün geliştirilmesi ve uygulamasının yapılabilmesi amacıyla gerekli bilgi birikiminin sağlanabilmesi için uluslararası literatür incelenmiştir. Elde edilen veriler bir doküman halinde sunulmuştur.
Söz konusu doküman EK-1’de verilmiştir.
Reaktif Güç Değerlerinin ve Kısa Devre Analizi Sonuçlarının Değerlendirilmesi
Bu raporda, proje kapsamında Doğubeyazıt TM’ye bağlı Şehir 1 fideri üzerindeki DM 1 dağıtım merkezinden beslenen Köyler 1 fideri üzerine seri reaktör tesis edilmesinin ardından Elektrik Şebeke Yönetmeliği’ne göre reaktif ceza durumuna düşüp düşmediği ve olası üç faz kısa devre durumları için analiz çalışmaları ve değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir.
Doğubeyazıt TM’nin reaktif cezaya girme durumunun değerlendirmesi için öncelikle Elektrik Şebeke Yönetmeliğinin 14. Maddesinde bulunan ilgili açıklama incelenmelidir. Elektrik Şebeke Yönetmeliğine göre;
• Birinci fıkra: İletim sistemine doğrudan bağlı tüketiciler ve dağıtım lisansına sahip tüzel kişiler tarafından; aylık olarak sistemden çekilen endüktif reaktif enerjinin sistemden çekilen aktif enerjiye oranı yüzde yirmiyi, aylık olarak sisteme verilen kapasitif reaktif enerjinin sistemden çekilen aktif enerjiye oranı ise yüzde on beşi geçemez.
Bu çalışma kapsamında yukarıda belirtilen sınır değerler gözetilerek, reaktörün tesis edilmesinden sonra TM’deki cezaya girme durumu incelenmiştir.
Söz konusu doküman EK-2’de verilmiştir.
18 Reaktörün Tasarımı ve Saha Uygulaması
Bu rapor içerisinde Doğubeyazıt TM, Köyler Fideri üzerine tesis edilen yükte kademe değiştiricili seri reaktöre ait plaka değerleri paylaşılmış ve tesisi sonrasına ait görsellere yer verilmiştir. Reaktör, fiderin değişen yük miktarına göre doğru şekilde regülasyon sağlayabilmesi için kademeli olarak üretilmiş ve yükte kademe değiştiricisi ile uzaktan kontrol edilebilir olarak tasarlanmıştır. Kademe değiştirme operasyonlarının uzaktan kontrol edebilmek için kullanılan regülatör modeli ve bağlantı şekli gibi bilgilere de rapor içerisinde yer verilmiştir.
Söz konusu doküman EK-3’te verilmiştir.
Seri Reaktör Plaka Değerleri
Bu ek dokümanında uygulaması yapılan seri reaktöre ait plaka bilgileri paylaşılmıştır. Görsel üzerinde seri reaktörün her bir kademedeki güç değerleri, bağlantı şekli ve seri no, sipariş no, rapor no. vb. üretici bilgileri yer almaktadır.
Söz konusu doküman EK-4’te verilmiştir.
Seri Reaktör Test Raporu
Bu ek dokümanında uygulaması yapılan seri reaktörün test raporuna ait sonuçlar paylaşılmıştır.
Görsel üzerinde seri reaktörün her bir kademesi için gerçekleştirilen test süreçlerinde elde edilen sonuçlar gösterilmiştir.
Söz konusu doküman EK-5’te verilmiştir.
19 Seri Reaktörün Etkinliğinin Değerlendirilmesi
Bu rapor içerisinde, Doğubayazıt/Ağrı’da bulunan Doğubeyazıt TM’den çıkan Şehir 1 Fideri üzerindeki DM 1 isimli dağıtım merkezinin Köyler Fideri (Fider 4) isimli hat üzerine yerleştirilen seri reaktörün etkinliği incelenmiştir. Yükte kademe değiştiricisinin kademe değeri değiştirilerek tekrarlanan çalışmalarda sahada bulunan enerji analizörlerinden elde edilen verilerden faydalanılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile seri reaktör ile elde edilebilecek yıllık ortalama kazanç miktarı hesaplanmıştır.
Söz konusu doküman EK-6’da verilmiştir.
Yük Tiplerinin Belirlenmesi
Bu rapor içerisinde “Elektrik Dağıtım Şebekelerinde Gerilim Regülasyonu Ve Yük Akışının Kontrolü İçin Seri (Hava Veya Demir Çekirdekli) Reaktör Uygulaması” EPDK Arge projesi kapsamında şebeke yüklerinin tiplerine göre ayrılabilmesi ve seri reaktör uygulamasının gerçekleştirildiği Köyler Fiderinin yük tipinin belirlenebilmesi adına literatürde gerçekleştirilen yük tipi belirleme çalışmaları incelenerek kullanılması planlanan yöntemler raporlanmıştır.
Söz konusu doküman EK-7’de verilmiştir.
Köyler Fiderinin Yük Tipinin Belirlenmesi
Bu rapor içerisinde, Doğubayazıt/Ağrı’da bulunan Doğubeyazıt TM’den çıkan Şehir 1 Fideri üzerindeki DM 1 isimli dağıtım merkezinde seri reaktörün yerleştirildiği Köyler Fideri (Fider 4)’nin yük tipi incelenmiştir. Yükte kademe değiştiricisinin kademe değeri değiştirilerek tekrarlanan çalışmalarda sahada bulunan enerji analizörlerinden elde edilen verilerden faydalanılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile Köyler Fiderine bağlı yüklerin karakteristiği belirlenmiştir.
Söz konusu doküman EK-8’de verilmiştir.
20 Seri Reaktörün Uzaktan Kontrolü
Bu rapor içerisinde Köyler Fiderine bağlanan seri reaktörün kademe değerlerinin uzaktan kontrolü ve mevcut kademe pozisyonun izlenebilmesi için yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Seri reaktörün kontrol mekanizması olan regülatörün bir web arayüzü yardımıyla mevcut durumda kullanılan Inavitas enerji izleme sistemine entegrasyonu ve sistem üzerindeki arayüzü tanıtılarak kademe operasyonlarının nasıl yapılacağı gösterilmiştir.
Söz konusu doküman EK-9’da verilmiştir.
21
5 SONUÇLAR VE YORUMLAR
Bu raporda gerçekleştirilen tüm çalışmalar, “Elektrik Dağıtım Şebekelerinde Gerilim Regülasyonu Ve Yük Akışının Kontrolü İçin Seri (Hava Veya Demir Çekirdekli) Reaktör Uygulaması” isimli EPDK ARGE projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. Proje kapsamında öncelikle proje konusu ile ilgili geniş çaplı bir literatür taraması yapılmıştır. Literatür çalışması kapsamında yapılan değerlendirmeler yerli ve yabacı literatürdeki çalışmalar ile Türkiye’de mevcut geçerli yönetmelikler ışığında, bölgeden sağlanan gerçek şebeke verilerine dayandırılarak gerçekleştirilmiştir.Literatür taramasının ardından seri reaktörün tesis edileceği pilot fideri belirlemek için çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Yapılan değerlendirme sonuçlarına uygun olarak Ağrı ili içerisindeki Doğubeyazıt TM’den çıkan Şehir 1 Fiderine bağlı Köyler Fideri üzerine bir seri reaktör tesis edilmesine karar verilmiştir.
Şekil 5-1 Doğubeyazıt TM – Şehir 1 Fiderinin Şebeke Modeli Üzerinde Gösterimi Gerçekleştirilen bilgisayar tabanlı sayısal analizler ile kısa devre ve reaktif güç değerleri kontrol edilmiş ve ardından şebekeden sağlanan ölçüm verilerine dayanan hesaplamalar ile reaktörün gücü, kademe sayısı ve her bir kademe için güç değerleri belirlenmiştir.
DoğubeyazıtTM TM
DM 1 Şehir 1 Fideri
Köyler Fideri Seri Reaktör
22
Hesaplanan değerlere göre seri reaktörün üretimi gerçekleştirilmiş ve Doğubeyazıt DM’ye tesis edilmiştir. Seri reaktörün tesisi sonrasında DM-1 içerisindeki konumu Şekil 5-2 ve Şekil 5-3 üzerinde görüldüğü gibidir.
Şekil 5-2 OG Bağlantılarının Yapılmasının Ardından Devreye Alma İşlemi Öncesinde Seri Reaktörün Görünümü
Şekil 5-3 OG Bağlantılarının Yapılmasının Ardından Seri Reaktörün Farklı Açıdan Görünümü
23
Seri reaktöre ait plaka bilgileri Şekil 5-4 üzerinde gösterilmiştir.
Şekil 5-4 Seri Reaktörün Plaka Değerleri
Reaktör, tesis edilmesinin ardından devreye alınmıştır. Farklı kademelerde çalıştırılmış ve fider üzerindeki ölçüm noktalarından elde edilen değerler karşılaştırılarak fayda analizi yapılmış ve etkinliği değerlendirilmiştir.
Seri reaktörün etkinliğinin değerlendirilmesi amacıyla gerçekleştirilen farklı kademelerde işletme çalışmaları sırasında ölçülen değerler kayıt edilmiştir. 50 Amper kademesi ve 200 Amper kademesinde ölçülen güç değerleri karşılaştırılmıştır. Reaktörün iki farklı kademesinde çalıştığı günler Şekil 5-5’te karşılaştırılmıştır.
24
Şekil 5-5 Farklı Kademeler İçin DM 1’den Ölçülen Aktif Güç Değerleri
Şekil 5-5’te görülebildiği gibi reaktör, 200 Amper kademesinde iken fiderden çekilen güç 6.4 MW seviyelerine kadar yükselmiştir. 50 Amper kademesinde çalışması durumunda ise Köyler fiderinden gün içerisinde çekilen maksimum güç, gerilimin düşmesi ile birlikte 5.8 MW mertebesinde sınırlandırılabilmiştir.
Başlık 7 içerisinde detaylı şekilde anlatılan çalışmalarda reaktörün devrede olması sayesinde yük değerinin düşmesiyle elde edilen kazanç ve reaktörün kaybı hesaplanmış, ardından reaktörün bir sezonda sağladığı maddi kazanç hesaplanmıştır. Hesaplanan değerlere göre seri reaktör uygulaması ile fider üzerindeki kaçak enerjinin azaltılmasından elde edilen kazanç, reaktörün devrede olduğu bir kış sezonu için ortalama 255.000,00 TL olarak hesaplanmıştır.
Proje süresince elde edilen ölçüm değerleri kullanılarak Köyler Fiderinin yük tipinin belirlenmesi adına da çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalar sonucunda, daha önce kademe operasyonları ile de belirlendiği şekilde fider yükünün yoğunlukla sabit empedans yüklerinden oluştuğu sonucuna varılmıştır.
Bu çalışmada seri reaktör uygulamaları ile dağıtım şebekeleri içerisinde gerilim kontrolü ve gerilim kontrolüne bağlı olarak yük kontrolü yapılabildiği gösterilmiştir. Yapılan pilot uygulama sayesinde reaktör üzerinde düşürülen gerilim, sabit empedans yüklerinin daha düşük miktarda akım çekmesini sağlamış ve böylece fiderden çekilen güç miktarı azalmıştır. Fidere bağlı yüklerin çok yüksek oranda kaçak yüklerden oluştuğu bilindiği için çekilen güç miktarının azalması, tüketicilere sağlanan enerjiyi kesintiye uğratmadan kayıp miktarını da düşürmüştür.
Oluşturulan raporun tüm kullanıcılara katkı sağlaması dileklerimizle, saygılarımızı sunarız.
25 Diğer Dağıtım Şirketleri ile Paylaşılacak Çıktılar Sonuç raporunun aşağıdaki bölümleri:
Önsöz Proje Özeti
Anahtar Kelimeler Sonuç ve Yorumlar
Paylaşılmasında Sakınca Görülen Çıktılar
“Diğer Dağıtım Şirketleri ile Paylaşılacak Çıktılar” başlığı altında yer almayan kısımların paylaşılmasında sakınca görülmektedir.
26
6 Kaynakça
[1] Glover, J. Duncan, Mulukutla Sarma, and Thomas Overbye. Power System Analysis &
Design, SI Version. Cengage Learning, 2011.
[2] Fuchs, Ewald, and Mohammad AS Masoum. Power quality in power systems and Electrical machines. Academic press, 2011.
[3] Schlabbach, Jürgen, Dirk Blume, and Thomas Stephanblome, eds. Voltage quality in electrical power systems. No. 36. IET, 2001.
[4] Dugan, Roger C., Mark F. McGranaghan, and H. Wayne Beaty. "Electrical power systems quality." New York, NY: McGraw-Hill, , 1996.
[5] Chattopadhyay, Surajit, Madhuchhanda Mitra, and Samarjit Sengupta. Electric power quality. Springer Netherlands, 2011.
[6] Motors and Generators, NEMA Standards Publication no. MG 1-1993.
[7] von Jouanne, A.; Banerjee, B., "Assessment of voltage unbalance," Power Delivery, IEEE Transactions on , vol.16, no.4, pp.782,790, Ekim 2001
[8] Muljadi, E.; Schiferl, R.; Lipo, T.A., "Induction Machine Phase Balancing by Unsymmetrical Thyristor Voltage Control," Industry Applications, IEEE Transactions on , vol.IA-21, no.3, pp.669,678, Mayıs 1985
[9] Davoudi, M.G.; Bashian, A.; Ebadi, J., "Effects of unsymmetrical power Transmission system on the voltage balance and power flow capacity of the lines," Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2012 11th International Conference on , vol., no., pp.860,863, 18-25 Mayıs 2012
[10] Ching-Yin Lee, "Effects of unbalanced voltage on the Operation performance of a three phase induction motor," Energy Conversion, IEEE Transactions on , vol.14, no.2, pp.202,208, Haziran 1999
[11] Kersting, W.H., "Causes and effects of unbalanced voltages serving an induction motor,"
Rural Electric Power Conference, 2000 , vol., no., pp.B3/1,B3/8, 2000
[12] de Abreu, J.P.G.; Emanuel, A.E., "Induction motor thermal aging caused by voltage distortion and imbalance: loss of useful life and its estimated cost," Industry Applications, IEEE Transactions on , vol.38, no.1, pp.12,20, Ocak/Şubat 2002
27
[13] Siddique, A.; Yadava, G.S.; Singh, B., "Effects of voltage unbalance on induction motors,"
Electrical Insulation, 2004. Conference Record of the 2004 IEEE International Symposium on , vol., no., pp.26,29, 19-22 Eylül 2004
[14] Divan, D.M.; Brumsickle, W.E.; Schneider, R.S.; Kranz, B.; Gascoigne, R.W.; Bradshaw, D.T.; Ingram, M.R.; Grant, I.S., "A Distributed Static Series Compensator System for Realizing Active Power Flow Control on Existing Power Lines," Power Delivery, IEEE Transactions on , vol.22, no.1, pp.642,649, Ocak 2007
[15] Omran, Shaimaa; Broadwater, Robert; Hambrick, Joshua; Dilek, Murat, "DSR design fundamentals: Power flow control," PES General Meeting Conference & Exposition, 2014 IEEE , vol., no., pp.1,5, 27-31 Temmuz 2014
[16] “Initial Field Trials of Distributed Series Reactors and Implications for Future Applications,” Ian Grant, Julie Couillard, Joshua Shultz, Frank Kreikebaum, Shaimaa Omaran, Robert Broadwater, proceedings of the CIGRE 2014 Grid of the Future Symposium, Ekim 2014.
[17] Mohamedi, R.; Lefebvre, S.; Ba, A.-O.; Houle, A., "Increasing the Transfer Capacity of a Corridor Through Power Flow Control," Electrical Power Conference, 2007. EPC 2007. IEEE Canada , vol., no., pp.507,513, 25-26 Ekim 2007
[18] Huijuan Li; Fangxing Li; Pei Zhang; Xiayang Zhao, "Optimal utilization of Transmission capacity to reduce congestion with distributed FACTS," PowerTech, 2009 IEEE Bucharest , vol., no., pp.1,5, Haziran 28 2009-Temmuz 2 2009
[19] Gotham, D.J.; Heydt, G.T., "Power flow control and power flow studies for systems with FACTS devices," Power Systems, IEEE Transactions on , vol.13, no.1, pp.60,65, Şubat 1998 [20] Divan, D.; Johal, H., "Distributed FACTS - A New Concept for Realizing Grid Power Flow Control," Power Electronics Specialists Conference, 2005. PESC '05. IEEE 36th , vol., no., pp.8,14, 16-16 Haziran 2005
[21] Brissette, A.; Maksimovic, D.; Levron, Y., "Distributed Series Static Compensator Deployment Using a Linearized Transmission System Model," Power Delivery, IEEE Transactions on , vol.PP, no.99, pp.1,1
28
[22] Kreikebaum, F.; Imayavaramban, M.; Divan, D., "Active smart wires: An inverter-less static series compensator," Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2010 IEEE , vol., no., pp.3626,3630, 12-16 Eylül 2010
[23] Das, D.; Kreikebaum, F.; Divan, D.; Lambert, F., "Reducing transmission investment to meet Renewable Portfolio Standards Using Smart Wires," Transmission and Distribution Conference and Exposition, 2010 IEEE PES , vol., no., pp.1,7, 19-22 Nisan 2010
29
7 Ekler
Ek 1: Literatür Taraması
Ek 2: Reaktif Güç Değerlerinin ve Kısa Devre Analizi Sonuçlarının Değerlendirilmesi Ek 3: Reaktörün Tasarımı ve Saha Uygulaması
Ek 4: Seri Reaktör Plaka Değerleri Ek 5: Seri Reaktör Test Raporu
Ek 6: Seri Reaktörün Etkinliğinin Değerlendirilmesi Ek 7: Yük Tiplerinin Belirlenmesi
Ek 8: Köyler Fiderinin Yük Tipinin Belirlenmesi Ek 9: Seri Reaktörün Uzaktan Kontrolü
