Güneş enerji santrallerinde yıldırım etkilerinin araştırılması
Stduy of lightning strike activity in solar power plants
Yazar: EMRE DEMİREL
Danışman: PROF. DR. ALİ KEÇEBAŞ
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Büyük ölçekli ve yere kurulan güneş enerji santralleri yapısı gereği geniş alanlara kurulmaktadır. Bu durum güneşe dayalı elektrik üretimi yapan santrallerin atmosferik olaylardan etkilenmesine neden olmaktadır. Atmosferik olaylardan biri de yıldırım fenomenidir ve yüksek frekanslı darbeler içerir. 
Bu çalışma, kurulu bir güneş enerji santralinde yıldırım darbesi sonucu neden olduğu düşünülen iki hasarı temel alarak, PSCAD programında örnek bir güneş enerji santralinin benzetimi yapıp yıldırım darbe etkinliğini incelemiştir. Bu bağlamda 6MW gücündeki güneş enerji santralinin gerçek zamanlı verileri kullanılarak yıldırım darbelerinin doğrudan ve dolaylı etkileri incelenmiştir. Çalışmada yıldırım parametreleri için IEC 62305 standardı esas alınmıştır. Benzetim çalışmaları yapılmadan önce güneş enerji santralinde kullanılan gömülü güç kabloları, transformatörler, toprak parametreleri ve fotovoltaik panellerin yüksek frekans modelleri açıklanmış, uygun model seçimleri ve yaklaşımları kabul edilmiştir. Çalışma 25kHz ile 1MHz arasında değişen yıldırım darbelerinin güneş enerji santrallerine ait materyallerin yüksek frekans eş değer modelleriyle birlikte gerçek zamanlı geçici durum analizlerini kapsamaktadır. Bu durum çalışmanın özgün değerini oluşturmuştur.
Yapılan benzetim çalışmalarında farklı frekans ve farklı genliklerdeki yıldırım darbelerinin dolaylı veya doğrudan güneş enerji santralinde yaratmış olduğu gerilim yükselmesi ve akım paylaşımı sonuçları paylaşılmıştır. Sonuçlar öğrenilen hasar bilgileriyle karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir. Oluşan etkilerin daha az maliyetli yollar için kritik parafudr noktaları belirlenmiş ve önerilmiştir.

Abstract:
Large-scale solar power plants are installed in large areas due to their structure. This situation causes solar power plants to be affected by atmospheric events. One of the atmospheric phenomena is the lightning phenomenon and involves high frequency pulses.
The purpose of this study to simulate a real solar power plant in the PSCAD program and examine the lightning impulse activity based on the two damages thought to be caused by a lightning strike in an established solar power plant. In this context, direct and indirect effects of lightning strikes have been investigated by using real-time data of a solar power plant of 6MW power. In the study, the lightning parameters are based on the IEC 62305 standard. Before the simulation studies were carried out, buried power cables, transformers, ground parameters and high frequency models of photovoltaic panels used in solar power plant were explained and appropriate model choices and approaches were accepted. The study includes real-time transient analysis of lightning strikes ranging from 25kHz to 1MHz with high frequency equivalent models of materials belonging to solar power plants. This situation created the original value of the study.
In the simulation studies, the results of the voltage rise and current sharing caused by lightning strikes of different frequencies and different amplitudes in indirect or direct solar power plants were shared. The results were compared with the damage information learned and evaluated. Critical surge arrester points have been determined and proposed for less costly way of impacts.