Dağıtık üretim tesisi içeren alçak gerilim dağıtım şebekelerinde durum analizi gerçekleştirilerek dağıtım şebekesinde optimum durumun belirlenmesi
Determination of the optimum condition in the distribution grid by performing a condition analysis in low-voltage distribution grids containing distributed generation facility
Yazar: AHMET SARI
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ERİŞTİ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dağıtık üretim = Distributed production ; Güneş enerjisi santrali = Solar energy plant ; Kısa devre = Short circuit ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy ; Yük akış analizi = Load flow analysis

Özet:
Elektrik enerjisi üretim sistemlerindeki gelişmeler dağıtık enerji üretimi modeline ilgiyi arttırmıştır. Elektrik enerjisi başta olmak üzere enerji tüketimi artıkça, mevcut enerji üretim kaynakları ve şebeke yapılarıyla talebi karşılama ihtimali azalmaktadır. Hızlı bir şekilde gerçekleşen talepler sonucunda yeni şebeke ve üretim modellerine olan geçişi hızla arttırmaktadır. Yaşanan gelişmelerin ışığında şebeke yapısından kaynaklı bazı problemlerde bu çerçevede ortaya çıkmaktadır. Teknolojik gelişimler alçak gerilim seviyesinde dağıtık üretim kaynakları yoğunluğuna göre birçok problem oluşmaktadır. Problemlerin başında şebekelerin geleneksel olarak kaynaktan, son kullanıcıya doğru akması gelmektedir. Bu noktadan sonra ise çift yönlü akış bara geriliminin yükselmesine, kısa devre arızalarında kısa devre gücünde değişim gibi birçok değerde optimum durumu yakalama problemiyle karşı karşıya kalınmaktadır. Alçak gerilim seviyesinde dağıtık üretim kaynakları varlığı hakkında yapılan incelemelerde güneş enerjisine dayalı üretim modellerinin ağırlıklı olarak kullanıldığı görülerek şebeke benzetim çalışmasında dağıtık üretim kaynakları olarak güneş enerji santralleri tercih edilmiştir. Bu şebeke modeli ile birlikte örneklemeler yapılarak güç yönünden günün belirli saatlerinde sanal olarak analiz edilerek değerlendirilmiştir.
Tez çalışması ile birlikte mevcut şebekede bulunan dağıtık üretim kaynaklarından ve saha dağıtım kutusu olarak bilinen elektrik dağıtım panosundan ölçüm alınmış ve bu ölçümlerle ulusal dağıtım şebekesinden birebir örnekleme ile oluşturulan sanal şebekede yük akışı, kısa devre analizi, harmonikler gibi veriler incelenmiş ve karşılaştırmalar yapılarak dağıtım şebekelerinde alçak gerilim seviyesinde, dağıtık üretim kaynakları varlığında şebekenin en uygun şekilde yönetilebilmesi için gerekli olan koruma sistemleri selektivitesi, gerilim değerlerinin yönetmelikler çerçevesinde kalması ve harmoniklere karşı en uygun koruma ve kompanze etme yöntemlerine yani optimal sonuca ulaşılmaya çalışılmıştır. Yapılan bu benzetim çalışmalarında DIgSLIENT POWER FACTORY kullanılmış olup, mevcut şebekeden ise veriler A-Eberle marka güç kalitesi ölçüm cihazı ile ölçülmüştür. Tez içerisinde yapılan incelemeler sonucunda ve çatı tipi güneş enerji santrallerinde sınırın 10kWp'ten 25kWp'e çıkartılması sonucu mevcut sistemdeki enerji ölçüm ve kontrol yöntemlerinde oluşacak problemlerin giderilebilmesine yönelik analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bu sonuçlara göre kısa devreye karşı koruma sistemlerinde yapılması gereken değişiklikler, gerilim düşümü ve yükselmesine karşı dağıtım trafoları otonom kontrol yöntemleri, üretimin belirli saatlerde olmasının sonucu olan şebekedeki gerilim dalgalanmaları ve ekonomiksel problemlerin önüne geçilmesi için depolama yöntemlerinin önemi ve harmoniklere karşı şebekenin davranış modelleri ile alakalı sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
Developments in electrical power generation systems have increased the interest in the distributed power generation model. Existing energy generation sources, especially electrical energy, whose consumptions are increasing day by day, with their existing grid structures seem to have a very weak possibility to meet the growing consumption demand. The speed in consumption demand has been observed in parallel with the transition to new grid and generation models. In the light of the developments experienced, it can be said that some problems arising from the grid structure have emerged within this framework. Technological developments cause many problems at low voltage level, depending on the density of distributed generation resources. The traditional flow of grids from the source to the end user is the first order of problems. Then, it is faced with the problem of catching the optimum condition in many values, such as the increase in the bidirectional flow busbar voltage, the change in the short-circuit power in case of short-circuit faults. In the examinations on the existence of distributed generation sources at low voltage level, it was seen that the production models based on solar energy were predominantly used, and solar power plants were preferred as distributed generation sources in our grid simulation study. By using this grid model, samples and evaluations were made by analyzing them in terms of virtual power at certain times of the day.
In this study, measurements were taken from the distributed generation sources in the existing grid and the electricity distribution panel known as the field distribution box, and these measurements were compared with the values such as load flow, short circuit analysis, harmonics in the virtual grid created by one-to-one sampling from the national distribution network. By this way, the selection of the protection systems necessary for the most appropriate management of the network, the voltage values remaining within the framework of the regulations and the most appropriate protection and compensation methods against harmonics were examined at the low-voltage level of the distribution grids. Thus, an optimal result has been tried to be obtained. In these simulation studies, DIgSLIENT POWER FACTORY was used, and the data from the existing grid was measured with A-Eberle brand power quality measuring device. As a result of the examinations made in the study, analyzes were carried out to eliminate the problems that may arise in the energy measurement and control methods in the existing system as a result of increasing the limit from 10kWp to 25kWp in rooftop solar power plants. Based on the observations in this study, the changes that need to be made in the short-circuit protection systems, the autonomous control methods of distribution transformers against voltage drops and spikes, the importance of storage methods to prevent voltage fluctuations and economic problems in the grid as a result of production at certain hours, and the reaction models of the grid against harmonics, relevant results have been obtained.