Rüzgar santrallerinde oluşan aşırı gerilimlerin transformatörler üzerindekietkileri
The effects of overvoltage on transformers in wind power plants
Yazar: OĞUZ HAN IŞIK
Danışman: PROF. DR. ENGİN ÖZDEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aşırı gerilimler = Overvoltage ; Güç transformatörü = Power transformer ; Rüzgar enerjisi = Wind energy ; Rüzgar santralleri = Wind plants

Özet:
Günümüzde artan enerji ihtiyacı ve fosil yakıtların kullanımının yerine çevreyi
kirletmeyen enerji kaynaklarına talebin artmasıyla birlikte rüzgâr enerjisinin kullanımı da
artış göstermektedir. Türkiye'de 2012 yılında kurulu güç içerisinde rüzgâr enerjisinin
payı %2,45 iken 2022 Mart ayı itibariyle %10,8 olmuştur. Dünya'da da benzer bir artış
söz konusudur. Yakın gelecekte fosil kaynakların tükeneceği öngörülerek yenilenebilir
enerji ve rüzgâr enerjisinin payı daha da artacağı tahmin edilmektedir. Kurulumu yapılan
rüzgâr türbinlerinin güç kapasitesi ve türbin boyutları da gelişen teknoloji ve taleplerle
birlikte artmaktadır.
Rüzgâr enerjisi tahmin edilmesi zor ve rüzgâr hızının da sürekli olarak değişmesinden
kaynaklı olarak güç sistemine etkileri ve rüzgâr türbinlerine çeşitli etkileri olmaktadır.
Rüzgâr türbininde meydana gelen arızalar, güç sistemi içerisinde rüzgar türbinlerinin payı
arttıkça şebekeyi olumsuz etkilemekte ve arıza durumunda devam edebilme yeteneği,
harmonik etkileri, gerilim dalgalanmaları kontrol altına alınabilmelidir.
Rüzgâr türbinlerinde çalışan transformatörler ise rüzgâr türbinlerinde gerçekleşen
arızalardan en çok etkilenen ve elektrik üretiminde kesintiye sebep olan ana
ekipmanlardan biridir. Transformatörler, rüzgâr türbinlerinde gerçekleşen aşırı gerilim ve
gerilim düşümlerine uygun olarak tasarlanmadığı durumlarda arızalanabilmekte ve
kullanım ömürleri azalabilmektedir.
Bu çalışmada örnek bir rüzgâr santralinde gerçekleşen 3 faz-toprak kısa devre arızası,
rüzgâr türbin barasına bağlı olan kesicinin açma-kapama yapmasıyla sebebiyle oluşan
aşırı gerilim ve gerilim düşümlerinin rüzgâr türbini ve transformatöre etkileri incelenmiş
ve transformatörlerin bu etkilerden etkilenmemesi için alınması gereken önlemler
açıklanmıştır.

Abstract:
Nowadays, the use of wind energy is increasing with the increasing energy need and the
demand for energy sources that do not pollute the environment instead of the use of fossil
fuels. While the share of wind energy in the installed power in Turkey was 2.45% in 2012,
it became 10.8% as of March 2022. There is a similar increase in the world. Since fossil
resources are predicted to be depleted in the near future, the share of renewable energy
and wind energy is expected to increase further. With the developing technology and
demands, the power capacity of the installed wind turbines is also increasing.
Wind energy impacts to electrical grid due to the changing of wind speed. As the
percentage of wind power in the electrical grid increases, faults increase and some effects
such as harmonic effects and overvoltages may occur in the electrical grid. Wind turbine
transformers are effecting due to the all these effects especially overvoltages. If
transformers are not designed in accordance with the overvoltage that occur in wind
turbines, they may fail and their transformer's aging may be shortened.
In this thesis, the effects of overvoltage and voltage drops on the wind turbine and
transformer due to a 3-phase-earth short-circuit fault in a sample wind power plant and
the opening and closing of the circuit breaker connected to the wind turbine busbar were
investigated and the precautions to be taken to prevent transformers from being affected
by these effects are explained.