Dağıtık üretim sistemlerinin dağıtım şebekeleri üzerindeki etkisi

Abstract

Yenilenebilir enerji sektöründeki son gelişmeler, dağıtım şebekesinde dağıtık üretim sistemleri olarak rüzgar türbininin yeni bir enerji kaynağı olarak popülaritesini arttırdığını göstermektedir. Geleneksel şebeke ile ilişkili önemli faktörlerden biri, dağıtık üretim sistemlerinin koruma ve kontrol gereksinimleri iletim şebekesinden farklı olduğu için, dağıtık üretim sistemi şebekeye bağlandığında koruma ve ayar şemasının yetersiz olmasıdır. Böylece, birbirine bağlı bu sisteme sürekli olarak güç sistemi kararlılığında yeni zorluklar yüklenmektedir. Bu zorlukları giderebilmek veya en azından hafifletmek için, söz konusu dağıtık üretim sistemlerinin şebekeye etkileri ve boyutları uygun olmalıdır. Bu tezde, dağıtık üretim sistemlerinin arıza koşulları esnasında dağıtım şebekesi üzerindeki etkisi incelenmektedir. Arıza koşulları kısa devre arızalarını, geçici olayları ve kısa süreli gerilim sarkmalarını içermektedir. Bu koşullara karşı koruma sistemi olarak kesiciler sağlam, etkin ve hızlı anahtarlama görevi yapmaktadır. Kesicilerin etkin, hızlı anahtarlama yapması için ters zamanlı aşırı akım rölesi kullanılmaktadır. Ayrıca bu tez, fotovoltaik gibi kaynaklar için de uygulanabilir ve geçerlidir ancak sadece rüzgar türbinleri örnek olarak seçilmiştir. IEEE'nin 30 baralı dağıtım sistemi, değişik arıza senaryoları için PSCAD/EMTDC programı ile analiz edilmiştir. Bu dağıtım sisteminde, arıza analizi için ve rüzgar türbininin bağlanacağı bazı baralar belirlenmiştir. Rüzgar türbininin gücü, bağlandığı baradan sonraki yüklerin tamamını karşılayacak şekilde seçilmiştir. Rüzgar türbini için bu yüklerle belirlenen gücün 1,5 katı seçilerek de analizler yapılmıştır. Rüzgar türbininin bulunup bulunmadığı her iki durum için baralardaki arıza öncesi akım ve gerilim değerleri elde edilmiştir. Ardından, bu baralarda sırayla faz-toprak ve üç faz-toprak arızaları yapılmıştır ve koruma sisteminin yapılan arızaları önlemesi sağlanmıştır. Son olarak, baralardaki arıza esnası akım ve gerilim değerleri elde edilip, baralara ait akım ve gerilim grafikleri çizdirilmiştir.

Recent developments in the renewable energy sector show that wind turbine as distributed generation systems in the distribution network increases their popularity as a new energy source. One of the important factors associated with the traditional network is the inadequacy of the protection and setting scheme when the distributed generation system is connected to the network due to the protection and control requirements of the distributed generation systems that are different from the transmission network. Thus, the interconnected system constantly faces new challenges in therms of power system stability. To overcome the challenges or at least alleviate the effect of the challenges, the dimensions of distributed generation systems must be appropriate distribution system. In this thesis, the effects of distributed generation systems on the distribution network during the fault conditions are examined. Fault conditions include shortcircuit faults, transient events and voltage sags. As a protection system against these conditions, the breakers should be performing robust, efficient and fast switching tasks. Also, an inverse time overcurrent relay is used for the breakers to make effective, fast switching to eliminate the faults. This thesis can be also examined for other sources such as photovoltaics, but only wind turbines have been discussed in this thesis. The IEEE 30-bus distribution system has been analyzed by the PSCAD/EMTDC program for different fault scenarios. Particular busses in this distribution system are selected for fault analysis and the installation of wind turbines. The power of wind turbine is determined by the total of the loads after the bus connected to wind turbine. The analysis is also done with the wind turbine which has a power capacity 50% more than obtained before. The pre-fault current and voltage values of busses are obtained with and without wind turbine before the faults. Then, phase to ground and three-phase to ground faults are occured in these buses and the protection system is provided to clear the faults. Finally, the current and voltage values during faults are obtained in the buses. Also, the current and voltage graphs of the buses are plotted.