Elektrik şebekesinin içinde çökme ve gerilim dengesizliğini ve kaybını önlemek için önlemler:

 

Alıcı uç aktif (veya reaktif) gücün bir fonksiyonu olarak uç gerilimi alan bir iletim sistemini tanımlayan P-V eğrisi (veya Q-V eğrisi), gerilim kararlılığının bir sembolü haline gelmiştir. Gerilim kararlılığı (veya gerilim çökmesi) olgusunu bu şekilde tanımlamanın yolu, yük talebine göre iletim sistemi sınırlamasıyla ilgili statik bir yaklaşımdır.

 

Bu nedenle gerilim kararlılığına yük kararlılığı da denir (genellikle jeneratör kararlılığı olarak adlandırılan açısal kararlılıkla karşılaştırıldığında). Gerilim kararlılığı da reaktif gücün mevcudiyeti ile çok yakından ilgilidir.

 

Gerilim kararlılığının diğer yönleri, jeneratör yetenekleri ve sınırlamaları ile ilgilidir.

 

Son otuz yılda, gerilim profilinin bozulması, çeşitli şekillerde bir dizi genelleştirilmiş güç sistemi olayının nedeni olmuştur. Bu çeşitli olayların sonucu, gerilim çökmesine karşı güç sistemi korumasına yönelik artan özen ve oldukça karmaşık olabilen gerilim kararlılığı olgusunun daha iyi anlaşılması için çalışmalara katılım oldu.

 

İçindekiler:

1. Gerilim kararlılığı fenomeni

            1. Gerilim düşüşleri

            2. Maksimum iletim kapasitesi

            3. Basit gerilim çökmesi örneği

4. Açığa çıkan başka bir gerilim çöküşü senaryosu

2. Birçok güç alt sistemlerinin rolü

            1. Yükler

            2. Tüketiciler

            3. Gerilim değişimleri

            4. İletişim hatları ve kabloları

            5. Değişkenler ve “dinamik” değişkenler

            6. Jeneratörler

            7. Kondansatörler ve reaktörler

            8. Statik var kompansatörler

9. Yük altında kademe değiştiriciler (OLTC'ler)

10. Sekonder gerilim kontrolü (ve üçüncül gerilim kontrolü)

11. Gaz türbinleri

12. Yük atma

13. İletişim bağlantıları

14. Operatörler

15. Birden çok zaman alanı

16. Çoklu döngü sistemi

 

1. Gerilim kararlılığı fenomeni

Gerilim kararlılığı olgusunda yer alan süreçler çok karmaşık olabilir ve hem statik hem de dinamik yönleri yükseltebilir, ancak birkaç basit örneği göz önünde bulundurmak ve akılda tutmak yararlıdır.

 

Sadece iki hususu ele alalım: gerilim düşüşleri ve maksimum iletim kapasitesi.

 

1.1. Gerilim düşüşleri

Şekil 1'e göre önemsiz elektrik modelini ele alalım, burada senkron bir G jeneratörü, yük gücü S = P + jQ olan tek bir seri empedans ZL= R + jX ile temsil edilen bir iletim hattı üzerinden bir yükü besler.

 

Gerilim profili uygun olduğunda, hattın iki ucundaki gerilimin çok farklı olmadığını ve güç aktarım açısının ψ küçük olduğunu (ψ = hattın iki ucundaki gerilim açılarının farkı) iletim hattı boyunca iyi bilinen gerilim düşüşünü göz önünde bulundurarak buluruz:

 

ΔV = [(RP + XQ) + j(XP – RQ)] / V2

 

İki bileşene ayrılabilir:

 

1. V2 ile fazda gerilim düşüşü, şuna eşittir: (RP + XQ) / V2

2. V2 ile karelemede bir gerilim düşüşü, şuna eşittir: (XP – RQ) / V2

 

Şekil 1 – Temel iletim sistemi modeli

Herhangi bir sistem operatöründen veya (neredeyse) herhangi bir koruma cihazından bakıldığında, gerilim tahmini, gerilim büyüklüğünün ölçümüne dayanır, bu nedenle fazdaki bileşen ilk yaklaşımda dikkate alınmalıdır.

 

Ve yukarıdaki çok basit denklemlerden, düşük gerilim düşüşleri istediğimiz için hem planlama, operasyon, koruma, hem statik hem de dinamik yönler için ilginç ipuçları bulabiliriz:

 

İpucu #1 – Jeneratörler ve yükler arasında yüksek gerilim profili, iyi boyutlandırılmış iletim ağı, yük seviyesinde düşük reaktif güç tüketimi aramalıyız.

 

İpucu #2 – Dinamik yönlerin dikkate alınması çok önemlidir, çünkü formülün tüm parametreleri gerçek zamanlı olarak değişebilir: jeneratörler ve yükler arasındaki iletim bağlantısının tutarlılığı (topoloji değişiklikleri veya hat açmaları nedeniyle), tüketim yükün (yük talebinin varyasyonları, yükün gerilime duyarlılığı…), gerilim profili.

 

İpucu #3 – Ayrıca, gerilim değerlerinin gerçeğin mükemmel modellemesi olmadığını da unutmamalıyız.

 

(!) Bu, operatörler ve koruma cihazları üzerinde etkiler yaratır. Gerilim büyüklükleri, fazörler değil, genel olarak dikkate alınır ve teknoloji hususları birçok kusura neden olabilir. Operatörler ve koruma cihazları tarafından t zamanında alınan farklı gerilimler, aslında farklı zamanlarda ölçülen ve belirsizliklerle değiştirilen gerilimleri temsil edebilir.

 

Hatırlayalım ki ölçüm seviyesindeki %1'lik hata 400 kV'luk bir gerilim için 4 kV'u temsil eder ki bu, normal şartlarda 380 ile 420 kV arasında diyelim ki dar bir aralıkta gerilimi kontrol etmemiz gerektiğinde oldukça yüksek bir hata payıdır.

1.2. Maksimum iletim kapasitesi

Şekil 1'deki önemsiz elektrik modelimizi tekrar ele alalım. Bu sefer, jeneratör ucunda (verici uç: Veriyolu 1) gerilim seviyesinin sabit tutulduğunu varsayacağız. Ayrıca, iletim hattı direncinin reaktansla karşılaştırıldığında ihmal edilebileceğini ve yükün reaktif gücünün sıfır olduğunu belirterek sorunu basitleştireceğiz.

 

Daha sonra alternatif varyantları ele alacağız: ilkinde, yük seviyesindeki (alıcı uç: veriyolu 2) gerilim değişimi serbesttir; ikincisinde, yük seviyesindeki gerilim de sabit tutulur.

 

(!) Teknik literatürden biliyoruz ki her iki durum da yüke sağlanabilecek gerçek gücün bir maksimum değeri olduğunu ve gerilimin yük seviyesinde sabit tutulmasının yük gerilimi kontrolsüz olduğunda mümkün olan maksimum değerin kabaca iki katına çıkmasına neden olduğunu belirtir.

 

Önemli bir fark da, bu yükün reaktif gücü sıfır ise, gerilimi yük seviyesinde sabit tutmanın imkansız olmasıdır. Bu, gerilimi yük seviyesinde sabit tutmanın, yükün reaktif gücünü kontrol etmek (reaktif gücün kompanzasyonu yoluyla) anlamına geldiğini gösterir.

 

Yük gerilimi sabitken yazılabilecek ilginç denklemlerden aşağıdakileri kullanacağız:

 

 

P= [|V1|×|V2|×sinψ] / X	MW/faz olarak yüke iletilen gerçek güç
Q2= [|V1|×|V2|×cosψ − |V2|2] / X	Alıcı uçta, Mvar/fazda reaktif güç
Q1= [|V1|2 − |V1|×|V2|×cosψ] / X	Mvar/fazda yayan uçta reaktif güç

 

|V| fazör V'nin büyüklüğüdür.

 

Yük seviyesinde gerilim seviyesi kontrolsüz bırakıldığında, yüke verilebilecek gerçek güç ile yükün gerilimi arasındaki ilişkiyi tanımlayan iyi bilinen “P-V eğrisini” çizebileceğimizi teknik literatürden de biliyoruz, bkz. Şekil 2.

 

Bu eğri, A noktası sonsuz direnç ve B noktası sıfır direnç olmak üzere, yük direnci değerinin bir fonksiyonu olarak çizilmiş olarak da düşünülebilir;  yayan gerilim sabit kalırsa ve yük direncinin değeri sonsuz değerden sıfıra değişirse, M çalışma noktası A'dan B'ye eğriyi izleyecektir.

 

“Kritik nokta” C'de, yüke iletilen maksimum gerçek güce sahibiz.

 

Şekil 2 - Bir iletim sistemi için P-V eğrisi

Yüke sağlanan gerçek gücün belirli bir değeri için, M1 ve M2 iki olası çalışma noktası var gibi görünmektedir.  Aslında, C kritik noktasının altında olan P-V eğrisinin parçası, tatmin edici çalışmaya karşılık gelmez.  M2 noktasında, aynı gerçek güç akışı için, yükün gerilimi çok daha düşüktür, yük akımı ve kayıplar çok daha yüksektir.

 

Tüketiciler, Yükte Kademe Değiştiricilere (OLTC'ler) sahip transformatörler aracılığıyla besleniyorsa, bu OLTC'lerin davranışı küçük bozulmalarda kararlı olmayacaktır.

 

Örneğin OLTC'ler, transformatörün kademesini değiştirerek yükün terminallerindeki gerilimi yükseltmeye çalışacaktır.  Sistemden görülen yükün görünen empedansını düşürme ve böylece gerilimi tekrar düşürme etkisine sahip olacaktır;  daha sonra OLTC'ler kademeleri değiştirmeye devam edecek ve OLTC'ler nihai kademelerine ulaşana kadar süreç bir gerilim düşüşüne devam edecektir.

 

(!) Bu nedenle, kabaca P-V eğrisinin alt kısmının kararsız olduğu söylenebilir (elbette, gerçeklik daha karmaşıktır ve kesin bir açıklama, P-V eğrisinin ve yükün özelliklerini temsil eden eğrinin kesişimlerini dikkate almalıdır). Açıkça, çalışma noktasını kritik C noktasından yeterince uzak tutmak gereklidir.

 

Şekil 3'te, V1 yayan gerilimin değeri ile P-V eğrisinin nasıl değiştiğini görebiliriz.  Şekil 4, yükün doğası değiştiğinde (kapasitif ve endüktif yükler), yayan gerilimin sabit değerinde P-V eğrisinin nasıl değiştiğini gösterir.

 

Şekil 3 – Yayan gerilim nedeniyle P-V eğrisinin değişimi

Şekil 4 – Yük güç faktörü nedeniyle P-V eğrisinin değişimi

Burada yine bu çok basit durumlardan ilginç gözlemler çıkarılabilir:

 

Gözlem #1 – Belirli bir ağ yapısında, bir yükü gerçek güçle beslemek istediğimizde aşılamayacak bir maksimum iletim kapasitesi vardır.  Belirli koşullarda, çalışma noktası kararsız hale gelebilir.

 

Gözlem #2 – Yüksek gerilim profili, maksimum iletim kapasitesinin artırılmasını sağlar.

 

Gözlem #3 – Jeneratörler ve yükler arasında düşük bir X değerine yol açan iyi boyutlandırılmış bir iletim ağı aynı etkiye sahiptir.

 

Gözlem #4 – Yükün karakteristiğinin güçlü bir etkisi vardır.  Yük güç faktörünün kompanzasyon yoluyla iyileştirilmesi, sistemin daha yüksek iletim kapasitelerine ulaşmasını sağlar.

 

(!) Ancak ters bir etkisi vardır: şönt kapasitörlerin eklenmesi, çok düz olan P-V eğrisinin üst kısmına yol açar ve bu nedenle gerilimin değeri, gerilim çökmesine yakınlığın çok zayıf bir göstergesi haline gelir. Ayrıca kritik gerilim noktasını nominal gerilime doğru hareket ettirir.

 

Gözlem #5 – Gerilim düşüşlerini düşündüğümüzde açıklanan nedenlerle aynı nedenlerle dinamik yönlerin dikkate alınması çok önemlidir.

 

Gözlem #6 – Denklemlerden gerilim ve reaktif gücün yakından bağlantılı olduğu açıktır.

 

Gözlem #7 – Bir iletim hattının iki ucundaki reaktif güç oldukça farklı olabilir, bunu şu şekilde çevireceğiz: “reaktif gücün uzak noktalarda iletilmesi zordur”.

 

(!) Gözlem #6 ile birleştirildiğinde, gerilimin çok düşük olduğu durumlara ulaştığımızda, bu reaktif rezervler sorun alanından çok uzaktayken mevcut reaktif güç kapasitelerine güvenmenin imkansız olduğu anlamına gelir. Bu aynı zamanda, reaktif rezervlerin tahminine dayalı gerilim çökme endekslerinin ve bu rezervlerin mobilizasyonuna dayalı koruma eylemlerinin, rezervler çok uzaksa verimsiz olabileceği anlamına gelir.

 

Gözlem #8 – Yük seviyesinin kontrolsüz veya kontrollü olduğu durumların karşılaştırılmasından, bir güç sisteminin gerilimin sabit tutulabileceği adil sayıda baraya sahip olmasının çok önemli olduğu sonucunu çıkarabiliriz.

 

O halde soru, sabit gerilimli otobüslerin nasıl elde edileceğidir; burada jeneratörler en önemli olanlardır, şu şartla ki:

1. İyi bir birincil Otomatik gerilim Regülatörüne (AVR) sahipler ve
2. Yeterli reaktif güç kapasitesi sağlayan nominal bir güç faktörü ile boyutlandırılmıştırlar: jeneratör maksimum reaktif rezervlerine ulaştığında, gerilim artık jeneratör barasında sabit tutulmaz.

Gözlem #9 – Bu eğrinin alt kısmı sabit olmadığından, çalışma noktasının P-V eğrisinin ucundan yeterince uzakta tutulması gereklidir.

 

Yükün olası evrimi (yükün artması çalışma noktasını sağa kaydırır), ağ topolojisinin olası gelişimi (bir topoloji değişikliği varsa, P-V eğrisinde bir değişiklik vardır) ve diğer olası doğrusal olmayan durumlar konusunda dikkatli olunmalıdır.

1.3 Gerilim çökmesine basit bir örnek

Şimdi, gerçek gerilim çökmelerinin çoğunu temsil eden basit bir örneği inceleyelim. Bir yükün, G1 jeneratörünün reaktif rezervleri tükenmediği sürece Bara 1'de gerilimi sabit tutmada başarılı olan iyi bir AVR ile donatılmış bir G1 jeneratörü tarafından bir iletim hattı aracılığıyla sağlandığını varsayacağız; bkz. Şekil 5.

 

Bara 1, başka bir iletim hattına eşdeğer farklı yollarla, her frekansta frekansı ve her durumda gerilimi sabit tutabilen sonsuz kapasiteye sahip bir G∞ jeneratörü olarak kabul edilebilecek toplu şebekeyi (“sonsuz” şebeke) temsil eden Bus 2'ye bağlanır.

 

Şekil 5 – Gerilim çökmesi çalışmaları için basit bir sistem

Şimdi farz edelim ki sabahın erken saatlerindeyiz ve evsel ve endüstriyel faaliyetlerin başlamasıyla yük artmaya başladı.

 

Gerilimin sabit tutulduğu iki baramız (1 ve 2) olduğundan ve Şekil 6'daki M çalışma noktası, durumu sabit olarak temsil eden Eğri 1'de yavaşça sağa doğru kaydığından, durum güç sistemi için oldukça iyidir. Bara 1 ve 2'deki gerilimler; maksimum iletim kapasitesine makul bir mesafe vardır (kritik nokta C1).

 

Yük artmaya devam ettikçe, G1 jeneratörü daha fazla reaktif güç üretmek zorundadır; son olarak, G1, reaktif rezervlerinin (çalışma noktası B) sınırlarına ulaşır ve bu nedenle gerilim artık Bara 1'de sabit tutulamaz.

 

Şimdi çalışma noktası, gerilimin yalnızca Bara 2'de sabit olduğu durumu temsil eden Eğri 2'yi takip eder. Bu, güçlü bir doğrusal olmama durumudur; maksimum iletim kapasitesine olan mesafe B noktasından C1 noktasına kadar iken, şimdi sadece B noktasından C2 noktasına kadardır. Yük artmaya devam ederse ve çok hızlı bir önlem alınmazsa gerilim çökmesine neden olabilir.

 

Artık gerilim çökmesine karşı korumanın planlama aşamasından gerçek zamana kadar dikkatli çalışmaları içerdiği görülebilir.

 

Şekil 6 - Şekil 5'e göre farklı çalışma modları için P-V eğrileri

1.3.1 Olay

Olaydan birkaç yıl önce, planlama çalışmaları, yükü beslemek için iletim hatlarının ve jeneratörlerin nerede yapılması gerektiğine ve bu jeneratör ve hatların yük tahminlerine göre uygun özelliklerinin neler olması gerektiğine karar verilmesini sağlamıştır. Jeneratörleri ve hatları inşa etmek için bu çalışmalar yeterince erken yapılmalıdır.

 

Yeni reaktif güç kaynaklarının (kapasitörler vb.) nereye yerleştirilmesi gerektiğine ve OLTC'lerin nerede sağlanması gerektiğine ve gerilim çökmesini önlemek için hangi yeni koruma şemalarının gerekli olduğuna karar vermek için başka çalışmalara ihtiyaç vardır. Santrallerin ve kontrol merkezlerinin operatörlerine, herhangi bir gerilim olayı ile karşılaşmaları durumunda doğru tepki vermeleri için eğitim verilmektedir.

 

Gelelim olayın birkaç ay öncesine.

 

Artık jeneratörler, hatlar, kompanzasyon araçları, koruma şemaları ve cihazlar mevcut ve yenilerini inşa etmek için çok geç. Operatörler mevcut tesislerle başa çıkmak zorundadır. Bu andan olay gününe kadar, gerilim çökmesi olasılıklarını göz önünde bulundurmaları gereken başka kararlar almaları gerekir.

 

(!) Örneğin, G1'in bazı üretim birimlerini veya yükü Otobüs 1 ve 2'ye bağlayan bazı iletim hatlarını devre dışı bırakacak ve böylece sistemi daha savunmasız hale getirecek bazı bakım çalışmaları yapmak gerekebilir; diğer bakım ekipleri jeneratörler, ikaz sistemleri, otomatik regülatörler ve koruma cihazları üzerinde bazı çalışmalar yapacak. Bu doğru şekilde yapılmazsa jeneratörün değerli Mvar'larının bir kısmının, tasarım etkinleştirmiş olsa bile etkin bir şekilde kullanılamaması mümkün olabilir.

 

Olaydan bir gün önce, diğer çalışmalar (yük tahminleri ve optimizasyon programları kullanılarak), üretimin nerede sağlanması gerektiğine ve en iyi sistem topolojisinin ne olduğuna dair karara rehberlik edecektir.

 

Olay günü gelir çatar.

 

Olay meydana geldiğinde, her şey koruma cihazlarının ve operatörlerin eylemlerine bağlıdır. Pek çok doğrusal olmama olasılığı bulunduğundan, evrimin kesin bir tahmini çok zordur. Operatörler gerilim çökme indekslerinden yardım alamazlarsa riski tespit etmeleri ve ne yapacaklarına karar vermeleri oldukça zor olabilir.

 

Her eylemin gerçekleştirilmesi için zamana ihtiyaç vardır ve gerilim olayı durumunda zaman çok değerlidir: yeni bir kapasitör bankasının eklenmesi erken veya geç gerçekleştirildiğinde aynı etkiye sahip değildir, çünkü kapasitörün verimliliği karesinin bir fonksiyonudur. gerilim ve gerilim düşüyor. Çok geç yapılırsa yük atma bile etkisiz olacaktır.

 

Önceki personel eğitimi de çok önemlidir: Elektrik santrallerinin operatörlerinin ünitelerini korumak için devre dışı bıraktığı, gerilim çökmeleri sırasında hala görülebilir, ancak üretimi sürdürürken güç sisteminin hayatta kalmasını sağlar.

1.4 Ortaya çıkan başka bir gerilim çökmesi senaryosu

Enerji endüstrisinin kuralsızlaştırılmasındaki açık eğilimle birlikte, birbirine bağlı büyük sistemlerde yuvalanmış bazı kamu hizmetleri, ağları üzerinden akan artan güç transferlerine tabi olacaktır. Bu güç akışlarının gerilim kararlılığı ve güvenliği üzerinde büyük etkisi olabilir.

 

Durum, Şekil 7'de çizilmiştir.

 

Sistem, üretim ve yük merkezleri (noktalı çizgi) arasındaki elektrik mesafesi nedeniyle başlangıçta gerilim sorunlarına eğilimli olabilir. Komşu sistemlerden gelen gerilim ve reaktif güç desteğinin marjinal olduğu varsayılır. İletim tesislerinin harici güç aktarımı (kesik çizgi) tarafından artan yükü, dahili hat veya jeneratör kesintileri ile ilgili güvenlik marjlarını önemli ölçüde azaltabilir.

Şekil 7 - Belirli alanlarda artan güç aktarımının neden olduğu gerilim kararsızlığı

2. Birçok güç alt sistemlerinin rolü

Bir gerilim çökmesi sırasında, dinamik etkiler birçok mekanizmadan gelir.

2.1. Yükler

Yükler, yükün doğasına göre genellikle gerilime bağlıdır. Dirençli yüklerin daha az şiddetli koşullara yol açtığı kabul edilir, çünkü gerilim düştüğünde gerçek yük gerilimin karesi olarak azalır. Bununla birlikte, ısıtma cihazları, termostatların etkisinden dolayı, gerilim düşüşünden sonra dakika cinsinden zaman ölçeğinde güç geri kazanımına yol açabilir.

 

İsveç çalışmaları, bunun sadece termal atalete değil, aynı zamanda termostatik kontrolörün gerilime göre davranışına da bağlı olduğunu göstermiştir.

 

Asenkron motor yükleri, bir motor tarafından emilen reaktif güç, bir gerilim düşüşü sırasında artabileceğinden oldukça şiddetlidir.

 

(!) Endüstriyel tüketiciler dikkate alındığında yükün büyük bir kısmını asenkron motorlar oluşturabilmektedir. Gerilim azalması durumunda, bir asenkron motor, gerilimin ve mekanik yükün bir fonksiyonu olarak yavaşlar. Kritik bir değerin ötesinde, asenkron motor kararsız hale gelir ve durur, yine de büyük miktarda reaktif güç emer ve böylece kendi durma koruması onu ağdan ayırana kadar gerilimin düşmesine katkıda bulunur.

 

Gerilimi tüketici seviyesinde tutarak besleme kalitesini sağlamayı amaçlayan OLTC'ler, güç sistemi açısından bakıldığında zararlı bir etkiye sahip olabilir.

2.2 Tüketiciler

Tüketiciler, gerçek güç talebi ve dolayısıyla reaktif güç talebi üzerinde çok güçlü bir etkiye sahiptir. Talebin gelişimi çok keskin olabilir. Japonya'daki (1987) gerilim düşüşü, klimaların büyük ve beklenmedik bir şekilde kullanılmasıyla açıklandı. İyi yük tahminleri, iyi üretici çizelgelerinin ve iyi reaktif rezervlerin sağlanmasını sağlar.

 

Geçmiş deneyimler, manuel yük atma işleminin güç sistemi operatörleri üzerinde bir miktar ahlaki baskı oluşturabileceğini göstermiştir, çünkü operatörler, yük atma durumunda tüketicilerin talepte bulunacağını bilir. Bu nedenle, operatörlerin bu tür eylemler gerekli olduğunda bile yük atma siparişi vermekten çekinmelerine neden olabilir.

2.3 Gerilim varyasyonları

Bir güç sistemi, zaman dinamiği ve büyüklük açısından oldukça değişken olan birçok varyasyondan etkilenebilir. Yük talebinin değişimi genellikle yavaş dinamiklere yol açarken, bir jeneratörün tetiklenmesi, güç sisteminde sabit gerilimli baralardan yoksun olması durumunda oldukça büyük olabilecek ani bir düşüş üretir.

 

Bir güç sistemi, reaktif rezervler sağlamak ve gerilimi sürdürmek için birçok araca sahip olduğundan, bu araçların koordineli kullanımı uygundur. Yavaş değişimlerle başa çıkmak için yavaş araçlar kullanılmalıdır, böylece hızlı eylem gerektiğinde hızlı araçlar kullanılabilir olacaktır.

2.4 İletim hatları ve kabloları

İletim hatlarına ve kablolara özel olduğu için lütfen yukarıdaki Bölüm 1'e bakın.

2.5 Değişkenler ve "dinamik" değişkenler

Jeneratörler ve statik araçlar (kapasitörler, reaktörler) tarafından sağlanan hizmetler eşdeğer olarak kabul edilmemelidir. Bir jeneratör, anlık ve doğru eylem sağlayabilir ve güç sistemi güvenliği için değerli olan sabit gerilimli (reaktif kaynaklar mevcut olduğunda) bir bara oluşturur.

 

Aksine, kapasitörlerin verimliliği gerilimin bir fonksiyonudur ve otomatik kontrol ekipmanı ile ilişkili gecikmelerden etkilenir. Bu nedenle, jeneratörlerin yanı sıra senkron kondansatörlere ve statik değişken kompansatörlerine (SVC'ler) özel bir "dinamik değişken" etiketi verilmelidir.

2.6 Jeneratörler

Modem birincil otomatik gerilim regülatörlerinin (AVR'ler) hareketi anlık ve oldukça verimlidir. Modern jeneratörler aşırı uyarma kapasiteleri aracılığıyla geçici ek Mvarlar sağlayabilse bile, iyi bir güç faktörü paha biçilmezdir. Birçok jeneratör, ekipmanı aşırı ısınmadan korumak için aşırı uyarma sınırlayıcıları ve kararlılık nedenleriyle düşük uyarı sınırlayıcıları ile donatılmıştır. Koruma cihazları da uygulanmaktadır.

 

Tüm bu bileşenler, gerilim düşüşü veya gerilim çökmesi durumunda jeneratörün davranışını derinden etkiler.

 

(!) Elbette, jeneratörler iyi reaktif rezervler sağlayabilecek şekilde tasarlandıklarında, tüm bakım çalışmaları, otomatik regülatörler, uyarı sistemleri ve korumalar arasındaki koordinasyonu dikkate alarak bu rezervlerin etkin bir şekilde kullanılabilir olmasını sağlamalıdır. Yük talebinden çok uzak olan jeneratörlerin Mvar'larını yüke teslim etme şanslarının olmadığı da unutulmamalıdır. Santrallerin yardımcı sistemleri genel olarak asenkron motorların (pompalar, fanlar vb.) önemli bir kısmını içermektedir.

 

Büyük bir gerilim düşüşü durumunda, bu motorlar durmaya eğilimlidir. Kritik fonksiyonların sağlanabilmesi için elektrik santrali tasarımını incelemek ve uygun korumaları sağlamak gerekir. Kötü gerilim koşulları, jeneratörün devreye girmesine ve dolayısıyla sabit gerilimli bir veri yolunun kaybolmasına neden olabilir.

 

Yükün geri yüklenmesi daha hızlı olacağından, genellikle kapatma yerine jeneratör adalaması tercih edilir.

2.7 Kapasitörler ve reaktörler

Yük talebinin gelişimi ile birlikte, şönt kapasitörler, tüketici yüklerinin yanına yerleştirildiyse ve iyi bir şekilde kontrol edildiyse, şebeke üzerinden reaktif güç transferlerini azalttıkları için güç sistemi güvenliği için değerlidir. Ayrıca, şönt kapasitörler nispeten ekonomiktir.

 

Kontrol tipi, verimlilikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Standart saat cihazlarıyla kontrol edilirse, kapasitörler istemeden devreye girebilir (örneğin resmi tatillerde, saat bu günlere ayarlanmazsa).

 

(!) Yerel gerilime dayalı bir eylem de zararlı olabilir, çünkü gerilim mutlaka yakın gerilim çöküşünün iyi bir göstergesi değildir. PV eğrisinin üst kısmını daha düz hale getirdiklerinden, kapasitörler gerilim çöküşünün yakınlığının daha kötü değerlendirilmesine yol açar. gerilim düştüğünde kapasitörlerin verimliliğinin düştüğü zaten söylendi.

 

Uzun iletim hatlarının empedansını azaltmak için seri kapasitörler de kullanılabilir.

2.8 Statik değişken kompansatörler

Hâlâ pahalı olmalarına rağmen, SVC'ler hızlı hareketlerinden dolayı ilgi çekicidir. Statik var kompansatör, kontrol edilebilir bir reaktif güç kaynağıdır ve SVC'nin aktif aralığında sabit gerilimli bir bara sağlar, i. e. SVC'nin otomatik kontrol kısmı tasarımın sınırlarına ulaşmadığı sürece.

 

SVC'ler, jeneratörler kadar iyi "dinamik" değişken üreticiler olarak kabul edilemez, çünkü otomatik kontrol sistemleri sınırlarına ulaştığında kapasitörlerin ve/veya reaktörlerin saf bir birleşimi haline gelirler.

 

Verilen güç sistemi durumları için bir SVC tasarlanmalıdır ve fiili durum planlama kriterlerini aşarsa verimli olmayacaktır.

2.9 Yük altında kademe değiştiriciler (OLTC'ler)

OLTC'ler, normal koşullarda gerilimi müşteri düzeyinde tutmak ve güç sisteminin farklı seviyelerini (EHV, HV, MV) ayırmak için önemlidir, ancak bir gerilim çökmesi sırasında da zararlı olabilirler. Bu gibi durumlarda, mevcut muslukta bloke edilmeleri veya hatta önceden belirlenmiş bir dokunuşa taşınmaları gerekebilir.

 

Güç sistemi farklı seviyelerde OLTC'lerle (EHV/HV, HV/MV) donatıldığında, OLTC'lerin seviyesine göre farklı gecikmelerle gecikmeli eylem kullanmak gerekir, böylece bunlar arasında sürekli bir etkileşim olmaz. OLTC'lerin farklı seviyeleri. Bu gecikmeler, dinamik gerilim kontrolü sürecinde ek zaman faktörlerine yol açar.

 

(!) OLTC'ler normalde, bir düşürücü transformatörün sekonder gerilimini belirli bir ölü bant içinde tutacak şekilde tasarlanır ve ayarlanır. Normalde trafo primer tarafında oldukça kararlı bir gerilim seviyesi vardır ve yük değişimleri sekonder taraf geriliminin dalgalanmasına neden olur. OLTC daha sonra bu dalgalanmaları telafi edecektir. OLTC normalde ikincil taraftaki gerilim değişimlerinin kaynağına duyarlı değildir. Bu değişimler, yük değişimlerinden kaynaklanabileceği gibi, birincil taraftaki gerilim besleme değişimlerinden de kaynaklanabilir.

 

Düşük iletim sistemi gerilimlerine sahip bir gerilim kararsızlığı durumu sırasında OLTC'ler normal olarak bir miktar gecikmeden sonra ikincil yan gerilimlerini yükseltir. Bu eylemin sistem üzerindeki etkisi, yük-gerilim özelliklerine bağlıdır. Şönt kapasitörlü sabit güç yükü için gerilimi yükseltmek faydalıdır ve empedans yükü için gerilimi yükseltmek faydalı değildir.

2.10 Sekonder gerilim kontrolü (ve üçüncül gerilim kontrolü)

Reaktif güç ve gerilim kontrolünün kontrolü, zaman ve mekanda birbirinden ayrılan birincil, ikincil ve üçüncül kontrol seviyelerinde sınıflandırılabilir.

 

Birincil kontrol, bir saniyeden yaklaşık bir dakikaya kadar bir zaman ölçeğinde yerel ölçümlere dayalı olarak bireysel ekipman üzerindeki eylemlerden oluşur. İkincil gerilim kontrolü, bir alan içindeki Q/V kaynaklarının bir ile birkaç dakika arasında bir zaman ölçeğinde koordinasyonudur. O halde üçüncül kontrol, 10 dakika veya daha uzun bir zaman ölçeğinde gerçek zamanlı ölçümlere dayalı bir yardımcı program, havuz veya ülke düzeyinde küresel bir optimizasyondur.

 

(!) İkincil gerilim kontrolü, bir bölge üzerinde gerilim kontrol araçları ve reaktif güç kompanzasyon araçlarının daha iyi koordinasyonu ve daha iyi güç sistemi güvenliği için oldukça faydalıdır. Bölgeye yayılmış fiziksel değerlerin (V, Q vb.) çeşitli ölçümlerine, bu ölçümlerin haberleşme linkleri ile gönderilmesine ve otomatik regülatörlerde işlenmesine dayandığı için zaman dinamiklerini de beraberinde getirir.

 

Sekonder gerilim kontrolü akıllıca ve yeterli güvenlik payı ile kullanılmalıdır. Sekonder gerilim kontrolü, tüm bölgede reaktif rezervlerin optimize kullanımına yol açar, bu nedenle mevcut rezervlerin çok fazlası kullanıldığında yeni rezervlerin bulunması gerekir.

 

Yeni rezerv yoksa, rezervler tüm bölgede seferber edilecek ve reaktif güç uzak otobüslerden verimli bir şekilde iletilemediği için daha fazla yardım yapılmayacaktır.

2.11 Gaz türbinleri

Güç sistemi MW ve Mvar'dan yoksun olduğunda, hızlı başlayan gaz türbinlerinin (veya ek MW ve/veya Mvar'ları çok hızlı üretebilen diğer jeneratörlerin) mevcudiyeti, gerilim çökmesini önlemek için bir anahtar olabilir.

 

MW ve Mvar'larına ek olarak, AVR'lerle donatılmışlarsa sabit gerilimli ek veriyolları da üretirler.

2.12 Yük atma

Tüketiciler bundan hoşlanmasalar da, yük atma nihai etkili eylem olabilir ve ayrıca yük atılmadığında ortaya çıkabilecek daha büyük sorunları da kurtarabilir. Gerilim çökmesi çok hızlıysa, iletişim araçlarının ve operatörlerin analizinin doğasında var olan zaman gecikmeleri, manuel yük atımının etkisiz olmasına neden olabilir.

 

Hızlı bir gerilim çökmesine karşı koymak için otomatik yük atma uygulanmalıdır.

2.13 İletişim bağlantıları

Birçok eylem (operatörler, düzenleyiciler, korumalar) iletişim bağlantılarının kullanımına ihtiyaç duyduğundan, iletişim performansları (güvenilirlik, doğruluk, zaman gecikmeleri vb.) hayati öneme sahiptir.

2.14 Operatörler

İyi eğitimli operatörler için bile, olası evrimi analiz etmek ve sipariş edilecek uygun eylemleri belirlemek çok zor olduğundan, gerilim çökmesi zor bir sorundur. Operatörlere uygun risk tahminleri ile önleyici ve iyileştirici faaliyetler için araçlar sağlamak için çalışmalar devam etmektedir.

 

Sistem, üretim ve dağıtım konularına ilişkin iyi bir küresel anlayış, farklı seviyelerdeki (kontrol merkezleri, enerji santralleri, trafo merkezleri, dağıtım) operatörlerin iyi bir koordinasyonu için de çok değerlidir.

2.15 Çoklu zaman alanları

Yukarıdan, gerilim çökmelerinin, ilk olaylarla (kısa devreler, vb.) ilişkili daha hızlı olaylardan ve hızlı otomatik regülatörlerin ve korumaların tepkilerinden, operatörlerin eylem ve yükünden kaynaklanan daha yavaş olanlara kadar birçok zaman aralığı içerdiği görülebilir. davranış.

2.16 Çoklu döngü sistemi

Önceki tüm maddeler göz önüne alındığında, gerilim çöküşünün iyi bir değerlendirmesinin güç sistemini çok döngülü otomatik bir sistem olarak ele alması gerektiğini kolayca görebiliriz.

 

Bu nedenle, hem yavaş hem de hızlı dinamikleri hesaba katmayı sağlayan iyi simülasyon araçları, iyi koruyucu eylemlerin tasarlanması için çok değerlidir.