Elektrik şebekesi ile paralel çalışan yerel elektrik santrallerinin şebeke koruma sistemlerine etkileri

Günümüzde enerji ihtiyacının artması ile talebi karşılamak amacıyla dağıtık (embedded) enerji adı ile; GES (Güneş Enerji Santralleri), RES (Rüzgar Enerji Santralleri), HES (Hidroelektrik Enerji Santralleri), KIGS (Kombine Isı ve Güç Santralleri), YH (Yakıt Hücreleri) gibi yerel elektrik santralleri (YES) yaygınlaşmaktadır. Dağıtık (Embedded) santrallerin mevcut şebeke ağıyla entegrasyonu sırasında bir takım istenmeyen durumlar ortaya çıkabilmektedir. "Şebeke", enerji talep edilen iki nokta arasında elektriğin iletimi için birden fazla yol olduğu anlamına gelir. Besleyici, dağıtım gerilim seviyesine ve iletken boyutuna bağlı olarak 2 MVA'dan 30 MVA'ya kadar güç dağıtabilen küçük bir iletim sistemidir. Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE), YES'in iletim sistemine yakın yerleştirildiğini ve merkezi generatör setlerinden önemli ölçüde daha küçük (1 kW ila ~10 MW aralığında) olduğunu belirlemiştir. YES, coğrafi ve maliyet kısıtlamaları, mevcut iletim hatlarının ihtiyacı karşılayamadığı durumlarda trafik sıkışıklığının ve şebeke kayıplarının azaltılması, nüfus artışı ve endüstriyel gelişme nedeniyle iletim hatlarının yeniden yapılandırılması gibi konularda da büyük avantajlara sahiptir. YES ile şebekelerin altyapısı için yapılacak masraflar ertelenebilir ve kaliteli enerji sağlanabilir. YES ile elektrik satmanın yanı sıra şebeke yatırımlarını geciktirme, şebeke kayıplarını azaltma, güç kaynağı güvenilirliğini artırma ve karbon vergisinden kaçınma gibi finansal faydaları da vardır. Elektriğin sağlanmasını ve tüketicinin ihtiyaç duyduğu elektriğin kalitesini yani güvenilirliğini ve kesintisiz çalışmasını sağlamak önemlidir. Tüketilen elektriğin miktarı ve kalitesi her tüketici için kendi ihtiyaçlarına göre değişmektedir. YES'in dağıtım sistemi üzerindeki olumlu etkisi, sistemde oluşacak kayıplarda azalma, gerilim profilinde düzelme, güç kalitesini iyileştirme, sistemin güvenilirliğini iyileştirme, iletim ve dağıtımı basitleştirmesi ve yeni veya geliştirilmiş iletim ve dağıtım altyapısına yapılan yatırımları geciktirmesidir. Elektrik tesisatları ve şebekeler istenmeyen bir durumda olabilir ve güç kaynağının devamlılığı için olumsuz sonuçlar doğurabilir. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak için enerji hatlarının ve bu enerjiyi kullanan cihazların güvenli çalışma koşullarında çalışmasını sağlamak ve bu koşullar altında ortaya çıkan parçayı (arızalı parçayı) şebekeden ayırmak için tasarlanan sistemlere koruma sistemleri denir. Koruma sistemlerinin başlıca işlevlerine seçicilik, hızlı çalışma, güvenilir çalışma, yedek koruma, ekonomik olma, kararlı olma örnek verilebilir. Koruma rölesinin ana görevi, şebekede oluşan arızaları veya acil durumları tespit etmek ve arızalı kısmı sistemin servis verilebilir kısmından izole eden anahtarlama cihazına seçici ve uygun komutlar vermektir.Güç kaynağı sistemlerinde oluşan anormal durumlar yüksek akımların oluşmasına sebep olur. Bu akımlar koruma röleleri ile tespit edilir ve gereken koruma işlevi gerçekleştirilir. Savunma koordinasyonu temel olarak; Güç sistemindeki olası her arıza noktasında, rölelerin hangi sırayla ve hangi gecikmeyle açılacağına karar vermek gerekir. Dağıtık elektrik üretim tesislerinde koruma sistemleri adalaşma durumunu tespit edebilir olmalıdır. Herhangi bir arıza oluştuğunda ana şebekeden ayrılarak adalaşma durumu meydana gelir. Adalaşma oluştuğunda dağıtık elektrik üretim tesisleri enerji üretmeye devam ettiğinden hatlar da enerjili durumda kalacaktır. Adalaşma durumunun önlenmesi için Vektör Dalgalanma (gerilim değişim oranı tespit) röleleri veya frekans röleleri kullanılabilir. Bu yöntemlerde rölelerin koruma hassasiyeti önem arz etmektedir. Asenkron motorlar şebeke ile paralel çalışması durumunda asenkron motorlar da herhangi bir kısa devre anında kısa devre akımını etkileyecek bir akım oluşturur.