Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Güç Kalitesi(power quality in renewable energy systems)

No description
by

mozhgan moazzen zadeh

on 18 March 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Güç Kalitesi(power quality in renewable energy systems)

Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Güç Kalitesi
Mozhgan Moazzen Zadeh
Prof.Dr.Hayati OLGUN
Yrd.Doç.Hacer ŞEKERCİ
Enerji kalitesi ne demektir?
Gerilim, akım ve frekanstaki herhangi bir değişim ile tespit edilen problemin, kullanıcının sisteminde bir arıza veya istenmeyen bir çalışma şeklini oluşturmamasıdır.

Gerilim Değişiklikleri ve Dalgalanmalar
Bir elektrik güç sisteminde meydana gelen anlık düşüş olup, birkaç çevrim ile birkaç saniye arasında kısa bir süre sonra gerilimin düzelmesiyle
sonuçlanır (IEC 61050-161).
Anma gerilimin%10’unundan
daha az genliği olan RMS
değerlerindeki veya tepe
değerlerindeki değişikliklerdir.
GERİLİM YÜKSELMELERİ
Güç Frekansı Aşırı Gerilimi :50/60 Hz’lik güç frekanslarında oluşurlar.Farklı durumları söz konusudur.


A1. Yalıtım hatası:
Yalıtımlı nötr bir sistemde veya empedans topraklı nötr bir sistemde, faz ve toprak arasında bir yalıtım hatası oluşursa, toplu fazlardan toprak hattına verilen gerilim, fazdan faza verilen gerilime ulaşabilir.

A2. Reaktif gücün fazla karşılanması
: Şönt kondansatörler, kaynaktan bulundukları yere doğru verilen gerilimde bir artışa sebep olurlar. Bu gerilim, özellikle düşük yük sürelerinde yüksektir.

Aşırı Gerilimin Anahtarlanması:
Bunlar, şebeke yapısında meydana gelen hızlı modifikasyonlar sonucu ortaya çıkar (koruyucu cihazın açılması...vs.). Aşırı gerilimleri normal yükte anahtarlama,

B1. Düşük indükleyici akımların açma kapama anahtarlaması sonucunda üretilen aşırı gerilimler,

B2. Toplayıcı devrelerin anahtarlaması sonucunda üretilen aşırı gerilimler
(yüksüz hatlar veya kablolar, kondansatör bankları). Örneğin, bir kondansatör bankının enerjilenmesi ilk tepe değerinin anma gerilimin rms değerinin 2√2 katına ulaşabildiği geçici bir aşırı gerilime ve kondansatörün anma akımının 100 katı tepe değerinde bir aşırı gerilime sebep olur.



C. Yıldırım Aşırı Gerilimleri
Harmoniklerin varlığı, elektrik sistemlerinin çalışmayacağı anlamına gelmez. Diğer güç kalitesi olayları gibi, harmoniklerin varlığında da çalışmanın sürekliliği, güç iletim sisteminin sağlamlığına ve donanımın hassasiyetine bağlıdır.

Bir fabrika yüksek harmoniklerin kaynağı olurken, diğer bir taraftan ise normal çalışmasına devam edebilir. Bu harmonik kirlenme çoğu kez şebeke elektrik dağıtım sistemi üzerinden taşınabilir ve aynı sistemde ondan daha duyarlı komşu tesisleri de etkileyebilir.
Yarı iletken elemanların tabiatı gereği ve sanayide kullanılan bazı nonlineer yüklerin ( transformatör,ark fırınları, v.b.) etkisiyle; akım ve gerilim dalga biçimleri, periyodik olmakla birlikte sinüsoidal dalga ile frekans ve genliği farklı diğer sinüsoidal dalgaların toplamından meydana gelmektedir. Temel dalga dışındaki sinüsoidal dalgalara HARMONİK” denir.

HARMONİK KAYNAKLARI
Bu kaynakların şebekede ürettiği harmonikler 100 Hz ile 50 kHz arasında değişmektedir. 5kHz e kadar olan harmonikler güç elemanları ve makinaları üzerinde etkili olur.5 kHz üzerindeki
harmonikler iletişim sistemlerinde problemler yaratmaktadır.
HARMONİKLERİN SEBEP OLDUĞU
PROBLEMLER
Nötr noktasında aşırı yüklenme

Aşırı ısınan transformatörler:

Kapasitor banklarınınn aşırı yüklenmesi gerilim

değeri ile orantılı olarak dieletrik zorlanma Deri etkisi;

Ölçüm cihazları hatalı ölçüm yaparlar

Düşük gerçek güç faktoru (GF) okumasına neden olurlar

Motorlar ve jeneratörlerdeki pozitif, negatif ve sıfır sıralama gerilimleri.

Kontrol ve kumanda işaretlerinin harmoniklerden olumsuz bir şekilde etkilenmesi

Harmoniklerin neden olduğu rezonans koşullarında sistemde aşırı gerilim ve aşırı akımların oluşması

Tesiste gerilim düşümünün artması

Malzemelerde izolasyon delinmesi ve erken yaşlanma

Yalıtımı zayıflatarak tesis elemanlarının ömürlerini kısaltır.

Sıfır noktasına bağlı çalışan kumanda devreleri yanlış çalışır

Sistemimizde harmonikler
olduğunu nasıl anlarız?

En iyi metod arızalara ihtimal vermeden sistemde harmonik ölçümü yapılmasıdır.

Çok sık kondansatör ve ilgili ekipmanını değiştirmek zorunda kalıyorsanız.

Besleme şalterleri rezonans olayları ile belirsiz zamanda açma yaparak işletmeyi durduruyor ise.

Ölçüm cihazları hatalı ölçüm yapıyorlarsa.

Nötr kablosu çok yükleniyor ve ısınıyorsa.
Harmonikler ne seviyede ise
problem var demektir?

Uluslar arası IEC 519-1992 ‘ye göre standartlar içinde kabul edilen harmonik bozulma değerleri,Gerilim için %3, Akım için % 5 olarak belirlenmiştir .Ana dağıtım panosunda yapılan ölçümlerde gerilim harmoniği %3 ila %5 ve akım harmoniği %10 ila %12 değerlerinin üzerinde ise önlem alınmalıdır.

Sadece ana dağıtım panosunda ölçüm yapmak yanıltıcı olacaktır zira tali panoda harmonik problemi olabilir

Harmonikleri Nasıl
Bulacağız?
Elle kumanda edilebilen Harmonik Analizörler

harmonik monitörün ya da harmonik ölçme ve kaydetme kabiliyetine sahip güç kalite analizörünün kullanılmasını
HARMONİK BOZULMALARIN GİDERİLMESİ
HARMONİK FILTRELER
PASIF FİLTRELER
Pasif uygulamalar empedansı sıfıra eşitleme prensibine dayalı olarak çalışır

Bu, pasif bileşenleri (endüktans, kondansatör, direnç) kullanarak, genliği düşürülecek olan frekanslara düşük empedanslı bir by-pass bağlamayı gerektirmektedir. Farklı bileşenleri ortadan kaldırmak için birbirine paralel bağlı türdeki pasif filtreler gerekebilir.Çalışma mantığı olarak; paralel kol olarak tasarlanan pasif filtre düzeneği, tasarlandığı harmoniğin frekans değerinde seri rezonans oluşturarak harmonik akımını sisteme zarar vermeden toprağa aktarır.Harmonik filtreleri boyutlandırılırken çok dikkatli olunmalıdır; kötü dizayn edilmiş pasif bir filtre rezonansa yol açabilir ve filtrenin montajından önce kesintiye neden olmayan
frekansları yükseltebilir

HARMONİK BOZULMALARIN GİDERİLMESİ
HARMONİK FILTRELER
AKTIF FİLTRELER
Aktif filtreler ise empedanstan tamamen bağımsız, üretilen harmonik akımının tersinin üretilerek harmonik akımlarının söndürülmesi ve dolayısıyla gerilim harmoniğinin de düzeltilmesi prensibiyle çalışırlar.


Aktif filtre harmonikleri ölçerek ters harmonik yaratarak yok etme tekniğine dayanan bir teknoloji.

HARMONİK BOZULMALARIN GİDERİLMESİ
HARMONİK FILTRELER
Aktif Filtre
Aktif filtrelerin üç faz üç tel ve üç faz dört tel uygulamaları olabildiğine değinmemiz doğru olacaktır. Dört telli uygulamalarda,nötr iletkenine bağlanan dördüncü tel, nötr iletkeninden akacak olan üç ve üçün katı olan harmonik akımlarını temizleyecektir .Bu sayede, nötr barasından akan akımların oluşturduğu gerilim düşümü sebebiyle nötr ile toprak arasında artan potansiyel fark (gerilim) azalacaktır.

Üç faz üç tel uygulamalar ise genelde harmonik kaynağı olan makine girişlerinde, makinenin sisteme basacağı harmonikleri kaynağında filtrelemek ve diğer cihazlara zarar vermesini engellemek amacı ile kullanılabilmektedir.

Harmonikler Giderilmesi için Sonuç ve Önrriler
Kaliteli enerji kaliteli malzeme kullanımıyla başlar

Yurtdışında enerji satan firma ile alıcı arasında karşılıklı anlaşma yapılmaktadır. Enerji dağıtımı yapan şirket kaliteli enerji satacağını taahhüt etmektedir. Tüketici de sistemin enerji kalitesini bozmamak için gerekli çalışmaları yapmaktadır


Sisteminizde doğrusal olmayan yükleriniz varsa derhal harmonik ölçümü yapılarak kompenzasyon tesisatının filitreli hale getirilmesi, doğrusal olmayan yüklerin önüne giriş koruma reaktörleri monte edilmesi gereklidir.
Kompanzasyon sisteminde 400 V kondansatorler kullanılmamalıdır
Tesis yükünün büyük bir kısmı sık devreye girip çıkan cihazlardan oluşuyorsa statik kompanzasyon panosunda kontaktor yerine tristör şalterleri kullanılmalıdır

Hız kontrol cihazının üzerinde filitreli olduğu yazılı olsa bile giriş koruma reaktörüne ihtiyacımız vardır. Hız kontrol cihazlarının üzerlerindeki filitreler EMI filtreleridir. Harmoniklere hiçbir etkileri yoktur.

Yeni tesisatlarda harmonik filtreli kompanzasyon sistemi kurulmalıdır.
Kademeli reglaj ile güç faktörü 1 değerine yaklaşmaktadır ve rezonans ihtimali artmaktadır. Bu nedenle harmonik filitreli kompanzasyon tesis edilmesini öneriyoruz.

Aynı trafodan beslenen bir tesiste filitreli ve filitresiz kompenzasyon kademelerinin beraber kullanılmaması gereklidir

Kondansatörlerin gerilim değerini arttırarak harmonik sorunu
çözümlenmez.

Harmonik filitreli kompanzasyon tesisatında kullanılacak reaktörler indüktivite mH değeri o kademede kullanılacak kondansatörlerin değerine ve reaktör faktörüne göre hesap
edilmelidir
Reaktörler yönlendirilmiş silisli trafo saçından imal edilmiş ve manyetik kuvvetlerde ses üretmemesi ve izolasyonun dayanıklı olması için özel vakum poliester vernikli olması gereklidir.

Hız kontrol cihazının ürettiği harmonikleri şebekeye vermemesi için girişine koruma reaktörü bağlanması kesindir, bunun yanı sıra hız kontrol cihazının sürdüğü motorunda korunması gereklidir


Bugün Avrupa’nın yapmış olduğu gibi, bir kompanzasyon uygulamasında, standart bir kompanzasyon yapılacağına, 189 Hertz’e ayarlanmış filtreli bir kompanzasyon uygulaması yapılmakta olup, bunu uygulayan tesis için hap çözüm gibi düşünülebilir.

Gerilim düşmesi dalga formu
Güç kalitesi
Güç kalitesi, kullanıcıların cihazlarının arızalanmasına veya güç sisteminin işletilmesinde hatalı operasyonlara neden olan, gerilim, akım ve frekanstaki bozulmalar olarak tanımlanabilir

Güç dağıtım sisteminde, bara gerilim ve akım değeri ile şebeke frekansının tanımlanan değerlerin dışına çıkması ve sinüssel dalga şeklindeki bozulma olarak da tanımlanabilir



Enerji kalitesini gelenlikle bozan olaylar:
Yük tarafından
Doğal etkenlerden
Ve Dış etkenlerden
Enerji kaltesi genellikle yük tarafından bozulur. Gerilim-Akım (V-I) karakteristiği doğrusal olmayan yükler şebekeden sinüs olmayan akımlar çeker ve bu akımlar şebekede sinüs olmayan gerilim düşümleri oluşturarak besleme noktasındaki gerilimin dalga şeklini bozar.



Güç kalitesi parametrleri
Daha geniş bir tanımlama ile güç kalitesi;
Enerjinin sürekli olması,
Gerilim ve frekansın sabitliği,
Güç faktörünün bire yakınlığı,
Faz gerilimlerinin dengeli olması,
Akım ve gerilimdeki harmoniklerin belirli değerlerde kalması, gibi kriterlerin göz önüne alınması olarak tanımlanabilir
Güç Kalite Ölçütleri ve Standartları
1- EN 50 006 'The Limitations Of Distrubances in Electricity Supply Networks
Caused By Domestic And Similar Appliances Equipped With Electronic Devices'
Comite Europeen De Normalisation Electrotechnique, CELENEC.

2- IEC Norm 555-2, 555-3 International Electrotechnical Commision.

3- IEC 1000-3-2, 1995 (EN 6100-3-3) 1995 Alçak gerilim dalgalanması ve fliker
sınırlarını belirler.

4- VDE 0838 Beyaz Eşya, VDE 0160 Çeviriciler, VDE 0712 Fluoresant.

5- IEEE 519-1992 'Guide For Harmonics Control Ad reactive Conpensation of
Static Power Converters, ANSI/IEEE Std.519.

6- TS 9882: Ev tipi cihazlar ve benzeri elektrik donanımının elektrik besleme
sistemlerinde yol açtığı bozulmalar “Bölüm 2: Harmonikler”.

7- EN 6100-3-2: Elektromanyetik uyumluluk (EMC) - Kısım 3. Sınırlar, Bölüm 2:
Harmonik akım emisyon sınırları (Faz başına 16 A' den küçük cihazlar).

8- IEC 1000-3-4: Elektromanyetik uyumluluk (EMC) - Kısım 3. Sınırlar, Bölüm 4:
Harmonik akım emisyon sınırları (Faz başına 16 A' den büyük cihazlar).

9- IEC 1000-2-2: Elektromanyetik uyumluluk (EMC) - Kısım 2: Düşük frekanslı
iletken dağıtımları ve düşük gerilim sistemleri işaretlemelerde uyumluluk
seviyeleri.

Güç Sistemindeki Bzulmalar
Kısa Süreli Kesintiler
En az bir yarım dalga boyu süresince gerilimin sıfır değerini almasıdır.nedeni şebeke arızalarıdır.
Gerilim Yükselmesi (Voltage Swell)
Gerilimin bir tam dalgadan daha uzun süre %110'dan daha büyük bir değere çıkmasıdır. Nedeni; yük azalması ve şebekedeki kontrol kumanda cihazlarının (tüm röle çeşitleri) ayar zayıflığıdır.


Gerilim Düşmesi (Voltage Sag)
Gerilimin bir tam dalgadan daha uzun bir süre %80'den daha düşük bir değere düşmesidir. Nedeni; şebeke yetersizliği, aşırı yüklenme, büyük motorların yol alması ve kısa devrelerdir.


Flicker(kırpışma)
Gerilimin periyodik olarak 6-7 tam dalga süresince (8-9 Hz) azalması ve
yükselmesidir. Nedeni; ark fırını gibi dalgalı aşırı yüklerdir.
Harmonik
Gerilim ve akım dalga biçiminin ideal sinüsten uzaklaşmasıdır.
Nedeni; güç elektroniği devreleri, elektro-mekanik makinelerde doyma ve ark ilkesiyle çalışan cihazlardır.

Frekans Değişimi (sapması)
Frekansın anma değerinden sapmasıdır. Nedeni; elektrik
şebekesi ve jeneratörlerin ayar düzeneklerinin yetersizliğidir
Çentik (Notches)
Şebeke geriliminin bir tam dalgasında doğrultucu darbe sayısı
kadar tekrarlanan çökmelerdir.
Nedeni; doğrultucuları besleyen trafo ve hat
endüktansının anahtarının aktarımını geciktirmesidir.
Dugan, R.C., Mcgranaghan, M.F., Beaty H.W., Santoso S., "Electrical Power Systems Quality 2nd ed.", McGraw-Hiil Comp., New York, 59-71, 78, 260-71 (1996).
Dugan, R.C., Mcgranaghan, M.F., Beaty H.W., Santoso S., "Electrical Power Systems Quality 2nd ed.", McGraw-Hiil Comp., New York, 59-71, 78, 260-71 (1996).
Dugan, R.C., Mcgranaghan, M.F., Beaty H.W., Santoso S., "Electrical Power Systems Quality 2nd ed.", McGraw-Hiil Comp., New York, 59-71, 78, 260-71 (1996).
Elk.Müh. Serkan Kuruüzüm.’Güç Sistemlerindeki Harmonik Filtrelerin İncelenmesi’. Kocaeli Üniversitesi-Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.Mayıs 2002.
Gerilim Harmonikleri
Gerilim KIrpışması(Flicker)
Frekans
Gerilim dengesizliği
Akımın etkin değeri
Akımın Harmonikleri
Chattopadhyay, S., Mitra, M., Sengupta, S., “Electric Power Quality” Springer, Kolkata, 8-12 (2010).
Chattopadhyay, S., Mitra, M., Sengupta, S., “Electric Power Quality” Springer, Kolkata, 8-12 (2010).
Chattopadhyay, S., Mitra, M., Sengupta, S., “Electric Power Quality” Springer, Kolkata, 8-12 (2010).
Dugan, R.C., Mcgranaghan, M.F., Beaty H.W., Santoso S., "Electrical Power Systems Quality 2nd ed.", McGraw-Hiil Comp., New York, 59-71, 78, 260-71 (1996).
Chattopadhyay, S., Mitra, M., Sengupta, S., “Electric Power Quality” Springer, Kolkata, 8-12 (2010).
[8] IEEE std. 519 “Recommended practice for harmonic control and reactive compensation of static power converters”, 15, 57, 61, 62 (1992).
• Yarı iletken kontrollü güç kaynakları
• Motor hız kontrol cihazları,
• Yumuşak yol vericiler
• Aydınlatma dimmerleri
• Kesintisiz güç kaynakları
• Eviriciler ve frekans dönüştürücüler
• Bilgisayarlar
• Statik var kompanzatörleri
• Transformatörler
• Demir çekirdekli bobinler
• Jeneratörler
• Motorlar
• Gaz deşarj prensibi ile çalışan aydınlatma elemanları
• Yüksek gerilim ile enerji iletim (HVDC) sistemleri
• Elektrikli ulaşım sistemleri
• Akü şarj devreleri
• Fotovoltaik sistemler
• Şebekeye bağlantılı rüzgar türbinleri




Rüzgar Türbinlerinin Güç Kalitesi Üzerine Etkileri
Rüzgar türbinlerinin, üzerinde bozucu etkilere sebep olduğu başlıca güç kalitesi problemleri aşağıda alt başlıklar halinde incelenmiştir.


Gerilim Dalgalanmaları
Yavaş Gerilim Değişimleri :
Rüzgar gücünün şebeke içindeki oranının artması, maksimum gerilim değerini arttırmaktadır. Bu sorun rüzgar türbinlerinin güç faktörü ayarlanarak çözülebilir. Ancak güç faktörünün düşürülmesi, şebekede kayıpların artmasına neden olmaktadır. Bu nedenle güç faktörü regülasyonu dikkatli kullanılmalıdır ve alternatif çözümler de değerlendirilmelidir. Bu çözümlerin bazıları; yeni hatlar ile şebekeye takviye yapmak ve rüzgar çiftliği gücünü gerilime göre azaltmak olarak sıralanabilir. Gerilime bağlı güç faktörü kontrolü ile de şebeke kayıplarındaki artış önemli derecede azaltılabilir
fliker
Gerilim flikeri IEC 61000-4-15 standardında belirtildiği gibi bir flikermetrenin kullanılmasıyla ölçülebilir. Flikermetre giriş olarak gerilim değerlerini alır ve çıkışta fliker şiddetlerini verir. Ancak bir rüzgar türbininin neden olduğu fliker seviyesinin flikermetre ile ölçümü sırasında, ölçüm yapılacak olan noktaya her zaman başka fliker kaynakları da bağlı olacağından hatalı değerler bulunabilir. Rüzgar türbinlerinin ölçüm süresi boyunca şebekeden ayrılması ise ekonomik olmayacağından, türbinlerde şebekeden bağımsız fliker ölçümü, akım ve gerilim veya aktif ve reaktif güç ölçümlerine göre yapılır .

küçük bir gerilim dalgalanması bile belli frekanslarda fliker seviyesinin sınır değerlere yaklaşmasına neden olabilir.Yüksek frekansa sahip gerilim dalgalanmalarının insanlar tarafından fark edilememesinin nedeni, lamba flamanının ısı değerinin bu kadar hızlı değişememesidir. Düşük frekansa sahip dalgalanmalar ise insan beynindeki görme ile ilgili hafızaya alma bölümünün uzun süreli değişimleri depolayamamasından dolayı fark edilememektedir

Elektrik güç sistemlerinde hatbaşı ve hatsonu arasındaki faz farkı aktif güç tarafından belirlenirken, gerilimin genliği reaktif güç değişimi ile kontrol edilir. Güç sisteminde kaynak ile yük arasındaki aktif ve reaktif güç akışı, büyük akım ve gerilim dalgalanmalarından sakınmak için dengelenmelidir.Bir hata meydana geldiğinde akımla ve trafo merkezinden uzaklıkla orantılı olarak devre boyunca bir gerilim düşümü meydana gelir. Rüzgar çiftlikleri genellikle trafo merkezlerinden uzakta bulunduğu için empedans yüksek değerde olmakta ve bu nedenle gerilim düşümleri önemli boyutlara ulaşmaktadır. Trafo merkezindeki regülatör, kendi gerilim sınırlarını aşmadan rüzgar çiftliği bağlantı noktasındaki gerilimi yükseltemeyebilir. Bu durumda rüzgar çiftlikleri gerilim kontrolü özelliğine sahip olmalıdır
Reaktif Güç
Hızlı Gerilim Değişimleri (Fliker):
Hızlı gerilim değişimleri genellikle yükteki veya üretilen güç değerindeki hızlı değişimlerden kaynaklanırlar. 0,5 Hz ile 35 Hz frekans aralığındaki gerilim dalgalanmalarının neden olduğu ışık kaynaklarındaki aydınlık şiddetleri değişimi, gerilim flikeri olarak adlandırılır. Başlıca gerilim flikeri kaynakları, dahili kaynaklar olan klimalar, çamaşır ve bulaşık makinaları, kurutucular ve buzdolapları olarak sıralanabilirken harici kaynaklar ise kapasitörlerin anahtarlanması, ark kaynakları, hadde makinaları ve kaynak makinaları olarak genelleştirilebilir
Ferekans


Rüzgar türbinlerinde bulunan generatörler şebeke tarafından talep edilen reaktif gücü sağlarken, ürettikleri aktif güç düşük ise güç faktörü düşebilir. Ancakgeneratörler nominal şartlarda çalışırken güç faktörü 1’den uzaklaşırsa aşırı akımlar oluşur. Bu nedenle rüzgar türbinlerinin güvenli bir şekilde sağlayabileceğiaktif ve reaktif güç değerleri, genellikle bir sınırlayıcı eğriile belirlenir.

Türbinlerde en çok kullanılan generatör tipi olan endüksiyon generatörleri şebekeden reaktif güç çekerler ve düşük güç faktörü üretirler. Çekilen reaktif gücün çok fazla artmasıyla sistem kararsız hale gelebilir.Rüzgar türbinlerinin reaktif güç ihtiyaçlarınınkondansatör grupları kullanılarakazaltılması, gerilim seviyesini yükseltecektir. Bu sayede türbinlerin gerilim üzerindeki etkileri azalacaktır.

Frekans

Bir generatörün çıkış gücünün aktif bileşeni, miline uygulanan mekanik giriş gücü ile belirlenir. Sağlanan güç (üretim) ve talep edilen güç (yük ve şebeke kayıpları) arasındaki fark, sistem frekansında değişimlere yol açar. Üretimdeki fazlalık frekansta artışa, eksiklik ise düşüşe neden olur. Şebekelerde yükün artması durumunda sistem frekans kontrolü devreye girerek, frekans yeniden nominal değerine ulaşana kadar bazı generatörlerin momentini arttırır.Rüzgar türbinlerinde frekans 50 Hz’i aştığında, türbinin aktif güç üretimi ancak nominal değerinin altında bir değerde olacak şekilde sürdürülebilir.Rüzgar türbinlerinin bağlı olduğu şebekelerde, farklı durumlarda kullanabilmek amacıyla ek güç kontrol stratejileri gerekmektedir. Şebekenin durumuna ve yerel şebeke yönetmeliğine bağlı olarak en önemligüç regülasyon tipleri; tam güç sınırlaması, delta üretim sınırlaması, denge regülasyonu, güç eğim sınırlaması ve sistem koruması olarak sıralanabilir

Harmonikler


Bir güç elektroniği konverteri olmaksızın şebekeye direkt bağlanan endüksiyon generatörlü bir rüzgar türbini, gerilimin dalga şeklini bozmaz. Türbinlerdeyumuşak kalkış (soft start) için kullanılan güç elektroniği elemanları ise kısa süreli olarak yüksek dereceli harmonik akımları oluşturabilir, ancak bunların süreleri ve genlikleri çok küçük olduğu için göz önüne alınmazlar. Bu nedenle sabit hızlı rüzgar türbinli sistemleriçin harmonikler bir sorun teşkil etmemektedirler. Değişken hızlı türbinlerde ise tristör kullanan konverterler,standartlarda sınırları verilen harmonik gerilimlerini aşabilecek değerleri üretirler.Ancak bu konverterler, yeni rüzgar türbinlerinde nadiren kullanılmaktadır. Günümüzde türbinlerde kullanılankonverterler daha çok transistör bazlıdır ve 3 kHz’in üzerindeki anahtarlama frekanslarında çalışırlar. Sonuç olarak yeni rüzgar türbinlerinin ürettikleri harmonik miktarının gerilim dalga şekli üzerindeki etkileri genelde önemsenmeyecek kadar azdır ve bu nedenle rüzgar gücünün şebeke içindeki oranının artmasına bir engel oluşturmamaktadır.


Gerilim Dalgalanmaları :
Rüzgar türbinleri,sisteme aktif güç verdikleri için sistemdeki gerilim seviyesini arttırırlar. Aynı zamanda sistemden reaktif güç çekmeleri nedeniyle de gerilim seviyesini düşürürler.

Rüzgar Türbinlerinin Fliker Etkileri
Rüzgar türbinlerinin ilk çalışması (start-up) gibi anahtarlama işlemleri ve sürekli çalışması esnasındaki aktif ve/veya reaktif güçteki dalgalanmalar, flikere neden olurlar.
Sonuç
Rüzgar enerjisinin şebeke içerisindeki oranının artması üzerindeki önemli etkisi nedeniyle hızlı gerilim değişimleri bugüne kadar farklı simülasyon programlarıyla ve farklı yöntemlerle modellenmeye çalışılmıştır.

Bu modeller içerisinde ağırlıklandırma eğrilerini kullanan ve gerilimin analog filtrelemesine dayanan yapılar da bulunmasına rağmen [1], filtrelerin dijital uygulaması yaklaşımına dayananlar daha önemli bir yer tutmaktadır [2,3]

Rüzgar türbinlerinin fliker etkilerini analiz edebilmek için Vilar vd. frekans domeninde sabit hızlı bir rüzgar türbininin tüm bileşenlerini modelleyerek yeni bir yöntem önermişlerdir [4].
Bir başka yeni yaklaşım ise Wu ve Chen tarafından sunulmuştur [5].
Bu yayında gerilim flikeri bileşenlerini hesaplayan bir yöntem ayrık Fourier dönüşümünü, ani gerilim vektörlerini ve hızlı Fourier dönüşümünü birleştirmektedir. Ayrıca literatürde ışık kaynaklarına uygulanan gerilim değerlerini kullanmadan direkt lambanın ışık yoğunluğunu ölçerek fliker emisyonu tahmini yapan flikermetreler gibi farklı uygulamalar da vardır [6].
Ancak en yüksek doğruluğa sahip ölçümleri yapan algoritmalar genellikle IEC 61000-4-15flikermetre standardının [7]baz alınmasıyla elde edilmiştir.
Rüzgar türbinlerinin güç kalitesi üzerindeki etkilerini değerlendirenIEC 61400-21 standardı da flikermetre algoritmasından faydalanmaktadır.
Ülkemizde de kabul edilmiş olan her iki standart ile yapılacakbir değerlendirme işlemi sayesinde, türbin tipini değiştirmek ve anahtarlama sayılarını bir kontrol sistemi ile azaltmak gibi önlemler alınarak türbinlerin neden olduğu güç kalitesi sorunlarının oluşması baştan önlenebilir. Bu durumda bozulan güç kalitesi karakteristiklerini düzeltmek için kullanılacak gerilim düzelticiler (SVC, STATCOM, vb.), filtreler ve diğer güç kalitesini iyileştirmeye yardımcı olabilecek cihazların yüksek ek masraflarının önüne geçilebilir.Bu amaçla literatürde son yıllarda her iki standardın da modellemeleri yapılmaya çalışılarak, türbinlerin sürekli çalışma ve anahtarla işlemleri esnasındaki fliker ve gerilim değişimlerini tahmin etmeye yönelik çalışmalar artmaktadır [8,9].



Sürekli çalışma sırasındaki güç dalgalanmaları genellikle; hava boşluğu yoğunluğu, kule gölge etkisi, kanat açı kontrol ve sapma mekanizmalarının hatalı çalışması, kısa bir mesafe içindeki rüzgar hız ve yönünün farklı değerler alması (wind shear), kule salınımı, dişli kutusundaki problemler ve rüzgar hızındaki dalgalanmalar nedeniyle meydana gelir. Meydana gelen bu dalgalanmaların şebeke üzerindeki etkisi, şebekenin kısa devre gücüne ve şebeke empedans açısına bağlıdır. Fliker şiddetleri, kısa devre gücünün artması ile azalırken şebeke empedans faz açısının artmasıyla, türbinin ürettiği aktif güce ve şebekeden çektiği reaktif güce bağlı olarak değişir
Müh. Mustafa Atasal .‘Güç Kalitesi ve Fliker’.İstanbul Teknik Üniversitesi-Fen Bilimleri
Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. Ocak 2000.
Ayşe Ergün .‘Güç Sistemlerindeki Harmoniklerin İncelenmesi’.Kocaeli Üniversitesi-Fen
Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.Haziran 1997.

Thiringer, T., Petru, T. ve Lundberg, S., (2004), “Flicker Contribution From Wind Turbine Installations”, IEEE Trans. Energy Conversion, 19:157-163.
Wu, C. ve Chen, Y., (2006), “A Novel Algorithm for Precise Voltage Flicker Calculation by Using Instantaneous Voltage Vector”, IEEE Trans. Power Delivery, 21:1541-1548.
Diez, G., Eguiluz, L.I., Manana, M., Lavandero, J.C. ve Ortiz, A., (2002), “Instrumentation and Methodology for Revision of European Flicker Threshold”, 10th International Conference on Harmonics and Quality of Power, 262-265.
Gerilim Çökmesi
De Alegria, I.M., Andreu, J., Martin, J.L., Ibanez, P., Villate, J.L. veCamblong, H., (2007), “Connection Requirements for Wind Farms: A Survey on Technical Requierements and Regulation”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11:1858-1872.
De Alegria, I.M., Andreu, J., Martin, J.L., Ibanez, P., Villate, J.L. veCamblong, H., (2007), “Connection Requirements for Wind Farms: A Survey on Technical Requierements and Regulation”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11:1858-1872.
Hsu, Y.J. ve Lu, C.N., (2006), “Flicker Measurements at an Industrial Power Network with Wind Turbines”, Power Engineering Society General Meeting, 18-22 June 2006.
[1]Caldara, S., Nuccio, S. veSpataro, C., (1999), “Digital Techniques for Flicker Measurement: Algorithms and Implementations Analysis”, 16th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, 656-661.
[2]Soliman, S. ve El-Hawary, M., (2000), “Measurement of Power System Voltage and Flicker Levels for Power Quality Analysis Static LAV State estimation Based Algorithm”, Int. J. Elect. Power Energy Syst., 22:447-450.
[3]Vilar, C., Usaola, J. veAmari, H., (2003), “A Frequency Domain Approach to Wind Turbines for Flicker Analysis”, IEEE Trans. Energy Conversion, 18:335-341.
[4]IEC 61000-4-15, (1997), Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 4: Testing and Measurement Techniques-Section 15: Flickermeter-Functional and Design Specifications.
[5]Wu, C. ve Chen, Y., (2006), “A Novel Algorithm for Precise Voltage Flicker Calculation by Using Instantaneous Voltage Vector”, IEEE Trans. Power Delivery, 21:1541-1548.
[6]Gallo, D., Landi, C. vePasquino, N., (2008), “An Instrument for Objective Measurement of Light Flicker”, Measurement, 41:334-340.
[7]Tascikaraoglu, A., Uzunoglu, M., Vural, B. veErdinc, O., (2010), “Power quality assessment of wind turbines and comparison with conventional legal regulations: A case study in Turkey”, Applied Energy, 88:1864-1872.
[8] Gutierrez, J.J., Ruiz, J., Leturiondo, L.A. veLazkano, A., (2007), “Flicker Measurement System for Wind Turbine Certification”, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, 1-3 May 2007, Warsaw.
[9]Bo L., Liu X. ve He X., (2011), “Measurement system for wind turbines noises assessment based on LabVIEW”, Measurement, 44:445-453.
Full transcript