Laboratuar ölçekli bir karma iletim hattında statcom kullanılarak sistem dinamik ve sürekli hal davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, yüksek gerilim havai hat ve yeraltı kablo sistemlerinin birleşiminden oluşan karma iletim hatlarının statik güç kompanzatörleriyle tesis edilmesi durumu laboratuar ve simülasyon ortamında incelenmiştir. Bu amaçla bileşenleri ölçekli, modüler deney gereçleri içeren Niğde Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümünün Güç Sistemleri Laboratuarı kullanılmıştır. Ayrıca, bu laboratuar sistemi için fiziksel bir yeraltı kablo modeli ve prototip bir STATCOM tasarımı gerçekleştirilmiştir. Kablo modeli, mevcut güç sistemleri elemanlarıyla uyum içinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Kablo modeline ait hat sabitleri, şu an işletilmekte olan 400 kV, 2000 mm2, XLPE yer altı yüksek gerilim kablosuna ait işletmeci ve üretici firma verileri ile PSCAD / EMTDC programı içinde bulunan kablo sabitleri alt programı kullanılarak elde edilmiştir. Fiziksel kablo modeli, hattın dağınık parametreli yapısına yaklaşabilmek ve diğer laboratuar düzenekleri ile modüler bir kullanım kolaylığı sağlayabilmek amacıyla her biri 1 km uzunluğunda olan 10 adet kablo parçasından meydana gelmektedir. Üç fazlı, 12 darbeli STATCOM tasarımı, IGBT güç yarı iletken anahtarlama elemanlarının kullanıldığı iki gerilim beslemeli dönüştürücü köprüsü, bu dönüştürücü köprülerinin AC sistemle bağlantısını sağlayan iki bağlantı transformatörü ve DC bara kondansatörleri kullanılarak oluşturulmuştur. STATCOM'un çalışma prensibi ve temel devre yapısı, genel kontrol metotları ile birlikte açıklanmıştır. Kablo modeli ve STATCOM prototipinin performansı, PSCAD / EMTDC simülasyon programı ve laboratuar ortamında oluşturulan farklı yapıda güç iletim sistemi modellerinden elde edilen deney ve simülasyon sonuçlarıyla doğrulanmıştır.

In this thesis, the installation of mixed transmission lines, which are formed through the combination of high voltage overhead line and underground cable systems, with the static power compensators was investigated in laboratory and simulation environments. The Power Systems Laboratory including scale components and modular test equipment of Nigde University, Faculty of Engineering and Architecture, Electrical - Electronic Engineering Department was applied in order to achieve the objective. In addition, the physical design of an underground cable model and a prototype STATCOM for the laboratory system were provided. Cable model has been designed to work in accordance with the elements of the existing power systems. The line constants belonging to the cable model were obtained by using the operator and the manufacturer data which is currently being operated through 400 kV, 2000 mm2, XLPE high-voltage underground cable, and the cable constants subroutine of PSCAD/EMTDC program. The physical cable model consists of 10 cable pieces, and each of these pieces is 1 km in length in order to approximate the distributed parameter structure of the line and provide modular ease of use with other laboratory equipment. Three-phase, 12-pulse STATCOM design is built by applying two voltage-source converter bridge that uses IGBT power semiconductor switching elements, two coupling transformers which provide connection between converter bridges and the AC grid, and DC bus capacitors. The working principle and the basic circuit structure of STATCOM are explained within the general control methods. The performance of the cable model and prototype STATCOM has been verified by the results of experiments and simulation which were collected from the power transmission system models that were different in structure and created in the laboratory and PSCAD / EMTDC simulation program.