Türkiye elektrik iletim şebekesine VSC tabanlı bir HVDChattın entegrasyonu ve sistemin kararlılık analizleri
Integration of a VSC-based HVDC line to Turkish electricity transmission network and system stability analysis
Yazar: MERDEN YEŞİL
Danışman: DOÇ. DR. ERDAL IRMAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dünyanın geri kalanında olduğu gibi, ülkemizde de hem üretim, hem de tüketim açısından
sürekli değişen elektrik enerjisi profili nedeniyle mevcut elektrik şebekesi geliştirilmek
zorunda kalınmaktadır. Bu da iletim sistemini giderek daha karmaşık hale getirmektedir.
Özellikle tüketim bölgelerinden uzakta bulunan yenilenebilir enerjiye dayalı santraller,
iletim sisteminde açısal kararlılık ve gerilim kararlılığı ile ilgili sorunlara neden olmaktadır.
Çalışmada, elektrik enerjisi profilindeki son gelişmeler ve bu gelişmelerin yukarıda
özetlenen mevcut şebeke üzerindeki etkilerinden hareketle güç sistemlerinde kararlılık
konuları üzerinde durulmuştur. Bu bağlamda, hatların gerilim kararlılığı, açısal kararlılığı ve
güç aktarma kapasitesi ayrı ayrı ele alınmıştır. Çalışma kapsamında Türkiye'nin hem 400 kV
hem de 154 kV enterkonnekte şebeke modelleri kullanılmıştır. Analizler ulusal elektrik
şebekesinin tümü üzerinden yapılmış olsa da, bazı kritik bölgeler özellikle ele alınarak
incelenmiştir. Örnek çalışma olarak, temel durum (n) ve n-1, n-2 kısıtlılıkları ile ilgili bazı
önemli testler, kritik bir dönem olan feyezan dönemine ait (Nisan-2016) bir veri seti
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Böylece mevcut iletim sistem ile ilgili sorunlar ortaya
çıkarılmıştır. Daha sonra, incelenen bölgedeki yerel üretimlerin yoğun olduğu bir baradan
tüketimin yoğun olduğu başka bir baraya yüksek miktarda yük taşıyabilmek için bir VSCHVDC
(gerilim kaynaklı dönüştürücü kullanan yüksek gerilim doğru akım) iletim hattı
önerilmiş ve modellenmiştir. Sonuçlar, önerilen HVDC hattın mevcut şebekeye
eklenmesinin, tüm sistemin açısal ve gerilim kararlılığını ve iletim hatlarının güç aktarma
kapasitesini önemli ölçüde iyileştireceğini göstermektedir.

Abstract:
Due to contiuously changing electrical energy profile in terms of generation and
consumption, electrical power grid of our country has to be improved as in the rest of the
World and that causes our transmission network to become increasingly complex.
Especially, renewable energy power plants that are built far away from regions with heavy
energy consumption, cause problems related to angular and voltage stability in the
transmission system. In this study, taking recent developments about electrical energy profile
and their aforementioned effects on the electrical network into consideration, stability issues
in power systems are examined. In this context, voltage stability, angular stability and power
transfer capability of transmission lines are investigated individually. Both of 400 kV and
154 kV interconnected network models of Turkey are utilized. Although the analyses are
carried out on the entire national electrical network model, some critical regions are
examined specifically. As a case study, some important tests about base case (n) and n-1, n-
2 contingencies are performed using a data set belonging to a critical flood-period (April-
2016). Thus, problems pertaining to the transmission network have been found out.
Afterwards, to be able to transfer a high amount of power from a bus with heavy local power
generation to another with high power consumption, construction of a VSC-HVDC (voltage
source converter based high voltage direct current) transmission line is proposed and
modeled. Results show that adding the proposed HVDC line to the transmission network
will significantly improve the angular and voltage stability of the whole system and the
power transfer capacity of the transmission lines.