Alçak gerilim dağıtım sistemlerinde nötr yüklenmesinin incelenmesi
Investigation of neutral loading in low voltage distribution system
Yazar: VOLKAN AYTEKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA GÖZEL
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Genel olarak Alçak Gerilim Dağıtım Şebekesi dört telli üç fazlı şebekedir, biri nötr ve üçü faz telidir. Eğer yük dengeli ise nötr telinden akım akmaz. Ancak gerçek şartlarda yük dengesizdir çünkü şebekeden çoğunlukla bir takım tek fazlı yükler beslenir. Bu tek fazlı cihazların bağlı olduğu bir şebekede haftanın her gününde ve günün her saatinde yapılan ölçümler sonucu göstermektedir ki nötr akımları şebeke faz akımlarının ortalamasının % 36'si kadardır. Bu çalışmada Kocaeli ili Gebze ilçesinde bulunan 326 adet tüketicisi olan bir dağıtım trafosunda on gün süreyle ölçüm yapılmış ve nötr akımları izlenmiştir. Ölçüm sonuçları incelendiğinde görülmüştür ki nötr akımının en yüksek değeri 116,905A, en düşük değeri 24,778A ve ortalama değeri 52,79A'dir. Dağıtım şebekesi similasyonu yapan analiz programlarından Open Distribution System Simulator (Open DSS) ile yapılan bu hesaplamalar için gerçek tüketim verileri kullanılmış ve daha gerçekçi sonuçlar elde etmek için yeni yük profilleri geliştirilmiştir. Open DSS ile dört farklı senaryoda dağıtım şebekesi incelenmiştir. Bir gün boyunca nötr iletkeninden geçen akımlar ve hat kayıpları hesaplanmıştır. Hat kayıpları dengeli yük profilleri ve yeni yük profilleri için dört farklı senaryoda karşılaştırılmıştır. En iyimser senaryoda hesaplanan aktif güç kaybı yeni yük profilleri için % 9,5 fazla çıkmaktadır. Nötr akımları için simülasyon sonuçları ve ölçüm sonuçları karşılaştırıldığında görüldü ki hiçbir senaryoda gerçek Nötr akımlarına ulaşılamamıştır. Nötr akımları için ölçüm değerlerine en yakın senaryoda gerçek Nötr akımlarına ortalama %78,1 yaklaşılmıştır. Bunun üzerine şebekede harmonik analizi yapılmıştır. Harmonik analizi için en çok tüketim yapılan günler seçilmiş ve görülmüştür ki ölçüm anında ana dağıtım panosu nötr iletkeni üzerindeki akan Nötr akımlarının %99,9'u faz akımlarının birinci harmonik bileşenleri (temel frekanstaki dengesiz yüklenme), faz akımlarının üçüncü harmonik bileşenleri ve faz akımlarının dokuzuncu harmonik bileşenlerinden oluşmaktadır.

Abstract:
In general, Low Voltage Distribution Network is a four-wire three-phase network, one neutral and three phase wire. If the load is balanced, no current flows through the neutral wire. Under real conditions, however, the load is unstable because a number of single-phase loads are often supplied from the grid. Measurements taken on a single-day network in a network to which these single-phase devices are connected show every day of the week and at any time of the day, indicating that Neutral currents are 36% of the average of the mains phase currents. In this study, a distribution transformer with 326 consumers in Gebze district of Kocaeli was measured for ten days and Neutral currents were monitored. When the measurement results are examined, it is seen that the highest value of the neutral current is 116,905A, the lowest value is 24,778A and the average value is 52,79A. Real consumption data was used for these calculations made in Open Distribution System Simulator (Open DSS), one of the distribution network simulation analysis programs, and new load profiles were developed to obtain more realistic results. The distribution network was examined for four different scenarios by OpenDSS. The currents passing through the neutral conductor and line losses for one day were calculated. Line losses for balanced load profiles and new load profiles are compared in four different scenarios. In the most optimistic scenario, the calculated active power loss is 9.5% higher for new load profiles. When simulation results and measurement results for Neutral currents were compared, it was seen that no Neutral currents could be reached in any scenario. In the scenario closest to the measured values for neutral currents, the actual neutral currents were approached by an average of 78.1%. Harmonic analysis was performed on the network. The most consumed days were selected for harmonic analysis and it was observed that 99.9% of the neutral currents flowing on the main distribution board Neutral conductor at the time of measurement were the first harmonic components of the phase currents (unbalanced load at the fundamental frequency), the third harmonic components of the phase currents and the ninth harmonic components of phase currents.