---

SÜREKLİ ÇALIŞMADA FAZ KAYDIRICI TRANSFORMATÖRLER
Hasan Basri ÇETİNKAYA1 Ayşen BASA ARSOY2 Bora ALBOYACI3
1,2,3Elektrik Mühendisliği Bölümü
Mühendislik Fakültesi
Kocaeli Üniversitesi, 41050, Veziroğlu Kampüsü, Kocaeli
1e-posta: cetinkaya@kou.edu.tr 2 e-posta: aba@kou.edu.tr 3 e-posta: alboyaci@kou.edu.tr
Anahtar sözcükler:Faz Kaydırıcı Transformatör,Yük Paylaşımı,Güç Kontrolü
ABSTRACT
As power systems get more complex and more stressed, appropriate tools to control the power flow within a given network are increasingly needed. Phase shifting transformers can serve as such tools. They can control power flow in a complex power network in a very efficient way.
This paper presents how phase shifting transformers operate, how they are modelled in steady state operation and how they can control and regulate the power flow. Simulation studies are performed to show power flow control and regulation of a phase shifting transformer in steady state. Two simulation packages SIMPOW and PSAT are used to simulate phase shifting transformer’s benefits.
1. GİRİŞ
Uygulama alanı gelişmekte olan faz kaydırıcı transformatörler (FKT), karmaşık elektrik şebekelerinde güç akışı kontrolünü sağlama yönünde geliştirilen yöntemlerden biridir[1]. Faz kaydırıcı bir transformatör birincil ve ikincil sargıları arasında (kaynak ve yük uçlarında) bir faz kayması oluşturur. Çok özel uygulamalar dışında faz kaymasının amacı şebekedeki güç akışını kontrol etmektir. Bu olayı anlamak için toplam yükü paralel iki hat üzerinden taşıyan basit bir sistem göz önüne alalım. Doğal akım dağılımı hatların emepedansına bağlıdır. Hat empedansları birbirinden çok farklı ise bu akım dağılımı çok etkin olmayacaktır. Hatlardan birine yerleştirilecek ek bir gerilim kaynağı ile paralel hatlardaki akımların eşitliği sağlanabilir.
Güç akışını arttırmak için, ek gerilim kaynağının hat geriliminde ileri yönde bir faz kaydırma oluşturması gerekir. Hat empedansının endüktif karakteristikli olmasından dolayı, hat gerilimi ile aynı fazda ya da tam ters fazda bir gerilim eklenmesi (gerilim genliğinin değişimi) sadece reaktif güç akışında etkisi olurken, faz açısına dik açıda bir arttırıcı gerilim uygulanması (faz kayması), aktif güç akışını etkiler.
FKT’lerin etkisini inceleme amaçlı başka bir metod olarak çok büyük bir şebeke gözönüne alalım ve bu şebekede ele alınan iki bara yük akımından bağımsız ve gerilimi sabit olsun. Bu iki bara arasındaki yük akışı (P), doğal olarak bara gerilim genlikleri (V1,V2), açı farkı (δ) ve iki bara arasındaki hattın empedansına (X) bağlıdır. Bu durum aşağıdaki şekilde ifade edilir.
δsin**21XVVP= (1)
Hat geriliminin 90 derece ilerisinde gerilim veren bir kaynak bu iki bara arasına yerleştirilirse, hat gerilimi ile aynı fazda bir hat akımı oluşturur ve aktif güç akışını arttırır. Bu durum FKT’lerin çalışma prensibine karşılık gelir: Birinci ve ikincil sargılar arasına koyulan, faz-nötr geriliminin açısını yaklaşık doksan derece kaydıran değişken genlikli, arttırıcı bir gerilim ile faz kaydırma oluşturulmuş olur. Böylece, istenilen bir şebeke dalında, etkin bir şekilde güç akışı kontrolü sağlanmış olur.
Bu çalışmada, önce bir FKT’nin çalışma prensibi, daha sonra da eşdeğer devre modeli verilecektir. Bir FKT’nin güç kontrolündeki etkisi simulasyon çalışmaları ile gösterilecektir.
2. FKT ÇALIŞMA PRENSİBİ
Transformatör empedansından dolayı yük akımındaki bir değişim normal bir transformatörde yük tarafı gerilimini değiştirirken, FKT’de hem gerilim genliğini hem de faz açısını etkiler.
FKT güç akışını arttırmak için kullanıldığında, birincil ve ikincil sargılar arasındaki faz açısının değeri, yüksüz durumda aynı kademe pozisyonundaki açı değerinden daha düşük olur. Yük akımından dolayı faz açısındaki değişim şu sekilde ifade edilebilir.

---