Alçak Gerilim Tesislerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu

Abstract

Son yıllarda, sanayileşmenin artış göstermesiyle birlikte işletmeye alınan cihazlar ve bunun sonucunda da reaktif güç karşılanma gereksinimleri de artmaktadır. Üretilen ve tüketilen elektrik enerjisinin istenilen bazı şartlarda olması beraberinde pek çok olumlu sonuçlar getirecektir. Elektrik sistemlerinde istenilen bu şartlar ise, sabit frekans, gerilim kararlılığı ve kaliteli güç gibi faktörlerinden oluşmaktadır. Bu nedenle sistemlerde oluşan reaktif güç neticesinde oluşan kayıpların en aza indirilmesi gerekmektedir. Elektrik sisteminin reaktif güce ihtiyaç duyulan yerlerinde belirli yöntemler kullanarak karşılanması “reaktif güç kompanzasyonu” olarak isimlendirilir. Bunun sonucunda tesislerde güç katsayısı ( cos? ) düzeltilecek ve 0,95 ile 1 değeri arasında bir değere getirilecektir. Genel olarak ideal bir kompanzasyon sisteminden beklenenler gerçekleşmediğinde, iletim hatları aşırı yüklenecek ve ısı kayıpları oluşacağı gibi Enerji Dağıtım Şirketine tesis tarafından reaktif bedel ödenmesi durumuyla karşılaşılacaktır. Günümüzde klasik kompanzasyon yöntemleri, gelişen yarı ileten teknolojisi temeline sahip bileşenler devrede olduğunda yeterince hızlı ve güvenilir cevap veremediği görülmektedir. Yapılan bu tez çalışmasıyla, özellikle bir kamu binasının reaktif güç gereksinimi analiz edilmiş, kompanzasyon sistemi yakın incemele altına alınarak, gerekli raporlamalar yapılmıştır. Sahada incelenen alçak gerilim tesisinin kompanzasyon sorunu SVC-TKR statik var kompanzasyonu yöntemiyle çözülmüş, bununla birlikte tesisin harmonik değerlerinin düşürülmesine yönelik bilgisayar ortamında çalışmalarda bulunulmuştur. Sistemde kullanılan endüktif yük sürücüsünün(SVC-TKR) etkinliği denetlenilmiş, tesiste dinamik yükler de bulunduğundan Statik Var reaktif güç düzenleme çeşitlerine de değinilmiştir. Bir tesisi kurmadan önce tesis hakkında teorik bilgilerin analiz edilmesi, gerekli karşılaştırılmaların nicel olarak yapılması, tesis bilgileri hakkında gerekli bilgisayar xiii programlarıyla analizlerinin ve matematiksel modellerinin gerçeklenmesi, zaman ve ekonomik açılardan olumlu yararlar sağlayacaktır. Ayrıca bu tez çalışmasıyla alçak gerilim tesislerinde reaktif güç kompanzasyonu konusu detaylarıyla irdelenmiştir. Kompanzasyonun tanımı ve sayısal olarak ne anlam ifade ettiği, neden kompanzasyon işlemi tesislere uygulanmalıdır, kompanzasyon çeşitlerinin ne olduğu, reaktif güç kompanzasyonun enerji üretici – enerji tüketici taraflarına ne gibi faydalar sağladığı ayrıca kompanzasyonun önemi ve harmonikler konusu da açıklanmıştır. Aktif olarak çalışılan bir kamu binasında (alçak gerilim tesisi) kompanzasyon takip altına alınmış, projesi hayata geçirilmiş kompanzasyon için gerekli hesaplamaları incelenilmiştir. İlerleyen zamanlarda, meydana gelen arıza sonrasında tesisin kompanzasyon ihtiyacı belirlenmiş tesis için kademe ayarları hesaplanılmış, kullanılacak olan röle ve kontaktör, kondansatör seçimi yapılmış, alçak gerilim tesisinin yük karekteristliğine göre uygun reaktif güç kompanzasyonu uygulanarak; tesise ait omik yük, kapasitif yük ve endüktif yük incelenmiştir. Tesis enerji altında kompanzasyon sistemi devredeyken ölçümler yapılmış; sonuçları analiz edilerek raporlandırılmştır. Kamu binalarında uygulanmış kompanzasyonlar revize edilerek, sistemin takibi için gerekli çalışmaların yapılması gerekliliği görülmüştür. Alınan ölçüm sonuçları simülasyon programına girilerek; SVC-TKR kompanzatör ile ölçülen gerçek gerilim harmoniklerinde, simülasyon ortamında ise STATKOM aktif filtre çalışmasıyla tesisin kaynak ve yük akım harmoniklerinin düşürülmesinde verimli sonuçlar alınmıştır.

In recent years, with the increase of industrialization, the devices that have been put into operation and as a result, reactive power requirements have also been increasing. The production and consumption of electrical energy in some desired conditions will bring with it many positive results. These conditions required in electrical systems consist of factors such as constant frequency, voltage stability and quality power. Therefore, losses due to reactive power in systems should be minimized. Meeting the electric system using certain methods in areas where Reactive Power is needed is called “reactive power compensation”. As a result, the power coefficient ( cos) in the plants will be corrected and brought to a value between 0.95 and 1.00. In general, when what is expected from an ideal compensation system is not realized, transmission lines will be overloaded and heat losses will occur, as well as reactive costs will be paid to the Energy Distribution Company by the plant. Today, classical compensation methods fail to respond quickly and reliably when components based on the evolving semiconductor technology are in operation. With this thesis, the reactive power requirement of a public building was analyzed, the compensation system was placed under close scrutiny and the necessary reports were made. The compensation problem of the low voltage facility investigated in the field was solved with the method of static var compensation, however, studies were carried out on computer environment to reduce the harmonic values of the facility. The effectiveness of the inductive load driver used in the system was controlled and the types of reactive power regulation controlled by thyristor were also mentioned. Analyzing the theoretical information about the facility before setting up a facility, making the necessary comparisons quantitative, realizing the necessary computer programs and mathematical models about the facility information,will provide positive benefits from time and economic aspects. xv In addition, the subject of reactive power compensation in low voltage plants was examined in detail with this thesis. Numerical definition of compensation and what it means, why facilities should be applied to the compensation process, the compensation varieties are a manufacturer of reactive power compensation energy – energy compensation and harmonics that also provide benefits to the consumer the importance of the issue is also discussed. Compensation in an actively working public building (low voltage facility) has been followed and the calculations necessary for compensation have been examined. In the following periods, after the failure of the facility, the compensation requirement of the facility was determined for the stage settings were calculated, the relay and contactor, capacitor were selected, the appropriate reactive power compensation was applied according to the load characteristics of the low voltage facility and the omic load, capacitive load and inductive load were examined. Measurements were made while the facility was under energy compensation system was activated; the results were analyzed and reported. The compensations applied in public buildings were revised and the necessary studies were observed to be carried out for the follow-up of the system. Measurement results obtained by entering the simulation program; Real voltage harmonics measured with SVC-TKR compensator and efficient results were obtained in the source and load current harmonics of the plant by statkom active filter work in the simulation environment.