Rüzgar Enerjisi Santrallerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu

Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgar enerjisi dünyanın tüm ülkelerinde hızla gelişen elektrik enerjisi kaynaklarının başında gelmektedir. Bu hızda gelişen bir yapı detaylı inceleme ve işletme standartlarını ortaya çıkarmıştır.

Rüzgar Enerji Santrallerinde Reaktif Güç Kontrolü ve Gerilim Dengesi Nasıl Sağlanmaktaydı?

İlk zamanlarda rüzgar enerjisi santrallerinde şebeke bağlantı noktasında gerilim dengesini sağlamak için mekanik kontrollü kondansatör blokları kullanılmaktaydı. Ancak bu yöntem rüzgar rezervinin sürekli değişken yapısından dolayı rüzgardan elde edilecek elektrik enerjisi için sağlıklı bir yapıda oluşturmamaktadır.

Rüzgar Enerji Santrallerinde Geleneksel Yöntemler Reaktif Güç Kompanzasyonunu Optimum Düzeyde Yapılabilmekte midir? Geleneksel Yöntemlerin Ne Tür Sakıncaları  Vardır?

Rüzgar türbinlerinden elde edilen elektrik enerjisi mevcut elektrik şebekesine verilmektedir. Bunun için rüzgar türbinlerinde, sabit hızlı makineler ve değişken hızlı makineler olmak üzere iki farklı dönüşüm sistemi kullanılmaktadır. Sabit hızlı makineler, doğrudan doğruya şebekeye bağlanmaktadırlar. Elektrik sistemini kontrol edemezler. Başlama akımları yüksektir ve endüksiyon jeneratörüne sahip olduklarından şebekeden büyük miktarlarda reaktif güç çekmektedirler. Bundan dolayı da gerilim seviyesini standartların belirlediği ölçüde olması için reaktif güç sürekli kontrol altından tutulmasını gerektirmektedir. Ancak rüzgar rezervinin değişken yapısından dolayı kondansatör blokları belirli bir miktarda reaktif gücü kompanze edebilmektedir ve gerilim seviyesi istenilen standart değerlerden sapmaktadır. Bunun nedeni ise sürekli değişen rüzgar rezervinden dolayı bu rezerv dengesizliğe kondansatör bloklarının cevap sürelerinin fazla olmasıdır. Kondansatör bloklarının yapısından dolayı yüklenmiş olan kondansatörler devreden çıktıktan sonra belirli bir süre sonra tekrar devreye alınabilmektedirler. Bu süreden dolayı sağlıklı (optimum) reaktif kompanzasyonu yapmak mümkün değildir.

Ayrıca bazı durumlarda kondansatör bloklarının değişken rüzgar rezervinden dolayı gerilimi regüle etmek için sürekli devreye girip çıkmasından dolayı rüzgar türbininin dişli kutusunda aşırı zorlanmalar ortaya çıkardığı gözlenmiştir. Kondansatör blokları, gerilim seviyesi kontrolleri için kullanılabilecek en ekonomik seçenektir ve birçok rüzgâr santralinde reaktif kompanzasyon sisteminin ana elemanı olmaya devam edeceklerdir. Ancak, sadece kondansatör blokları kullanarak rüzgâr santrallerinin bağlantı koşullarını sağlamak her zaman mümkün değildir. Rüzgar santrallerinde reaktif kompanzasyonun optimize edilmesi, şebeke ile olan fiziksel bağlantıları, özel bağlantı yönetmeliklerini, rüzgar santrali ekipmanlarını içeren geniş bir donanım gerektirmektedir.

Kondasatör Bloklarının Devreye Girmesi Türbin Dişlisini Neden Zorlar?

Tüm indüksiyon motorlarında olduğu gibi endüksiyon tipi rüzgar türbin jeneratörlerinde de bağlı oldukları şebekeden rüzgar rezervinin değişken yapısından dolayı reaktif güç çekerler. Bu da türbinin şebekeye bağlantı noktasında ve yakın mesafelerde gerilim düşümlerini meydana getirir. Gerilim seviyesinin korunması gerektiğinden dolayı reaktif güç kompanze edilmesi gerekir. Ancak rezervin değişken yapısından dolayı kompanze etmek için büyük rüzgar türbinlerinde kondasatör blokları çok fazla devreye girip çıkmak zorundadır.

Kondasatör bloklarının rüzgar rezervinin değişken yapısından dolayı devre girip çıkmaları sırasında şebekede veya baralarda ani gerilim seviyesi değişimlerine neden olur. Bu değişimler rüzgar türbininde ani tork yükselmelerine olanak sağlar. Bundan dolayı dişli kutusunda zorlanmalar meydana gelir ve sağlıklı çalışmayı etkiler.

Gelişmiş Yöntemlerle Rüzgar Türbinlerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu Nasıl Yapılmaktadır?

Rüzgar türbinlerinde reaktif güç kompanzasyonu gelişmiş yöntemlerden olan dinamik reaktif güç kaynakları tarafından sağlanmaktadır. Rüzgar santralinin kolektör barasına kurulmuş olan dinamik reaktif güç cihazları sürekli olarak şebeke bağlantı noktasındaki gerilimi izler ve gerektiğinde hassas ve anlık işlemler yapar. D-VAR cihazının değişken çıkışı, gerilim regülasyonu için kullanılın ilk kaynaktır.

Ek kompanzasyon gerektiğinde D-VAR sistemi bir kondansatör bloğunu (veya reaktörü) devreye sokup çıkartır. Dinamik reaktif güç kaynakları gerekli reaktif gücü sisteme basarak yada (devreden alarak) gerilim şeklini ve ani gerilim düşümlerini ve artışlarının oluşmasını engeller.

Dinamik reaktif güç kaynaklarının kapasitif ve endüktif özelliklerinden dolayı geleneksel kondasatör bloklarının oluşturduğu etkiyi büyük ölçüde giderir. D-VAR sisteminin algılama ve kontrol düzeneği, rüzgar santrali kolektör barasındaki veya transmisyon şebekesine bağlantı noktasındaki gerilimi sürekli olarak izler. Gerilim önceden ayarlanmış alt veya üst değerlerine çıkacak veya düşecek olursa, D-VAR sistemi derhal devreye girerek gerilim seviyesini ayarlar.