Rüzgar santrali içeren elektrik sistemlerinde etkilenmeler ve kısa-devre incelemesi
The effects of wind farms connected to power systems and short-circuit analysis
Yazar: KADİR TEKİN
Danışman: DOÇ.DR. MUSTAFA BAĞRIYANIK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Dünya nüfusunun hızla artması ile birlikte insanların enerji tüketimi de hızlaartmaktadır. Tüketimin büyük bir kısmının karşılandığı fosil enerji kaynaklarının hızlaazalması ve atık gazlarından dolayı küresel ısınmanın başlıca sorumlusu olmaları, bilimadamlarını, doğaya zarar vermeyecek yenilenebilir alternatif enerji kaynaklarınayöneltmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında hidrolik, güneş, biokütle,jeotermal ve rüzgâr enerjisi son yıllarda büyük önem kazanmaya başlamıştır. Bu enerjikaynakları içinde rüzgâr enerjisine dayalı elektrik enerjisi üretiminin gelişimi gerçektençok etkileyicidir. Bu nedenle çalışmada öncelikle, rüzgârın enerjisi, rüzgâr ölçümlerininönemi, rüzgâr türbinleri ve elektrik üretme teknikleri hakkında bilgi verilerek, rüzgâradayalı elektrik üretiminin avantaj ve dezavantajları, rüzgâr enerjisinin Dünya'da veTürkiye'deki durumu irdelenmiştir. Çalışmada rüzgâr santrallerinin elektrik sistemleribaşlığı altında, genel hatları ile kullanılan generatörlerden, güç elektroniğibileşenlerinden, korumadan ve topraklama sistemlerinden bahsedilmiştir.Elektrik sistemine bağlı çalışan rüzgâr santrallerinin elektrik sistemi üzerinde birçoketkileri vardır. Rüzgâr santrallerinin sisteme bağlanması nedeni ile bölgesel ve sistemüzerinde olan bozucu etkiler, büyük rüzgâr santrallerinin planlamasında yaşanabileceksürekli hal sorunları, büyük ölçekli rüzgâr gücü katılımının etkileri, kısa-devre arızasıdurumunda rüzgâr türbinlerinin tepkisi ile rüzgâr santrallerinin şebekeyi beslemekapasitesi sınırı ve önemi konuları hakkında bilgiler verilmiştir.Çalışmada birden fazla türbine sahip rüzgâr santrali içeren bir örnek sistem göz önünealınarak, sistem üzerinde MATLAB bilgisayar yazılımı kullanılarak benzetimlergerçekleştirilmiştir. Benzetimlerde, sistemde farklı noktalarda oluşturulan çeşitli kısadevredurumlarına ilişkin senaryolar göz önüne alınarak, kısa devre incelemeleriyapılmıştır. Ayrıca bu incelemelerde, bir rüzgâr santralinin bağlı bulunduğu şebekeningüçlü veya zayıf olması gibi durumlar da göz önüne alınarak, elde edilen verilerkıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlar tablolar ve şekiller halinde sunulmuştur.Anahtar Kelimeler: Rüzgâr Enerjisi, Şebeke Etkileri, Kısa Devre.

Abstract:
Due to the rapid increase of world population, the energy consumption of humanity hasalso increased. Since the rapid decline of fossil based energy sources in which the majorconsumption requirement is met and their effect on global warming due to the wastegases; scientists concentrated their research on alternative renewable and eco-friendlyenergy sources. Among the renewable energy sources; hydraulic, solar, bio-mass,geothermal and wind energy have gained much importance in the past years. Among allthese alternative energy resources, it is quite fascinating that the development inelectricity production based on wind power has dramatically increased. Therefore inthis dissertation, primarily, the wind energy, the importance of wind speedmeasurement, wind turbines, wind based electricity generation techniques have beeninvestigated, advantages and disadvantages of wind power generation, the currentsituation of wind energy generation in Turkey and in the World has been analyzed. Thiswork includes, in general, wind power generators, protection and grounding systems ofthe wind farms under the topic of ?the electrical systems of wind farms?.There are numerous effects of the wind farms on the power system. In this thesis, someof these effects such as integrating problems of the wind farms to the network,disturbances on local power system due to the wind farms, the behavior of the windfarms during short-circuits and the limitations have been discussed.In this work, an example three-bus test system was considered, and simulated in Matlabenvironment. The test system has a wind farm connected bus, a load bus and a networkequivalent bus. In simulation, various short-circuit conditions were analyzed based onthe short-circuit scenarios created at different fault locations of the network. In addition,the data were compared obtained from these investigations belonging to the networkcapacity in which this wind farm has been connected. The obtained results wereprocessed and presented in tables and graphics.Keywords: Wind Energy, System Effects, Short Circuit.