Elektrik Sistemi Şebekelerinin Sınıflandırılması

Güç Sistemlerinde Otobüslerin Tanımı ve Sınıflandırılması

Bir güç sisteminde, otobüs, genellikle dikey bir çizgi olarak gösterilen, jeneratörler, yükler ve besleme hatları gibi çeşitli sistem bileşenlerinin birbirine bağlandığı bağlantı noktasıdır. Her otobüs, voltajın büyüklüğü, voltajın faz açısı, etkin güç (ayrıca gerçek güç olarak bilinir) ve reaktif güç olmak üzere dört temel elektriksel miktarla karakterize edilir. Bu miktarlar, güç sisteminin davranışını ve performansını analiz etmek ve anlamakta kritik öneme sahiptir.

Yük akışı çalışmaları, güç sisteminin durağan çalışma koşullarını analiz etmeyi amaçlayan çalışmalardır. Her otobüse ait dört miktarın iki tanesi bilinirken, kalan ikisi belirlenmesi gerekir. Bu miktarların hangilerinin belirtildiğine bağlı olarak, otobüsler üç farklı kategoriye ayrılır: üretim otobüsleri, yük otobüsleri ve gevşek otobüsler. Bu sınıflandırma, yük akışı denklemlerini formüle etmeye ve çözmeye yardımcı olur, mühendislerin güç sistemi operasyonunu etkili bir şekilde analiz etmesine, güç üretimi ve dağıtım planlaması yapmasına ve elektrik şebekesinin genel istikrarını ve güvenilirliğini sağlamak için kullanılır.

Aşağıdaki tabloda, otobüs türleri ve ilgili bilinen ve bilinmeyen değerler gösterilmektedir.

Üretim Otobüsü (Voltaj Kontrol Otobüsü veya P-V Otobüsü)

Üretim otobüsü, genellikle P-V otobüsü olarak da bilinir, güç sistemi analizinde önemli bir elemandır. Bu tür otobüste, voltajın büyüklüğü, üretilen voltaja uygun olarak, ve aktif güç (gerçek güç) P, jeneratörün kapasitesine karşılık önceden belirlenir. Voltajın büyüklüğünü sabit, belirlenmiş bir değerde tutmak için gereken reaktif güç sisteme enjekte edilir. Sonuç olarak, P-V otobüsündeki reaktif güç üretimi Q ve voltajın faz açısı δ güç sistemi analiz algoritmaları aracılığıyla hesaplanması gereken bilinmeyenlerdir. Bu süreç, güç şebekesinin istikrarlı ve düzgün çalışmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir, çünkü güvenilir güç teslimi için sürekli bir voltaj seviyesinin korunması önemlidir.

Yük Otobüsü (P-Q Otobüsü)

Yük otobüsü, aynı zamanda P-Q otobüsü olarak da bilinir, hem aktif hem de reaktif gücün elektrik ağından çekilmesi veya enjekte edilmesi için bağlantı noktası görevi görür. Yük akışı çalışmaları bağlamında, bu otobüste aktif güç P ve reaktif güç Q değerleri, bağlı yüklerin özelliklerine göre belirlenir. Buradaki ana bilinmeyenler, voltajın büyüklüğü ve faz açısıdır. Yük otobüsü voltajının, genellikle %5 civarında kabul edilebilir bir aralıkta değişmesine izin verilir, ancak bu sınırlar içinde kalması, bağlı elektrik cihazlarının düzgün çalışması için kritiktir. Yükler için, voltajın faz açısı δ, voltaj büyüklüğüne kıyasla daha az kritiktir, çünkü çoğu elektrikli cihaz belirli bir voltaj büyüklüğü aralığında etkili bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Gevşek, Sallama veya Referans Otobüsü

Gevşek otobüsü, güç sistemlerinde benzersiz ve kritik bir rol oynar. Diğer otobüslere zıt olarak, doğrudan herhangi bir fiziksel yükü sağlamaz. Bunun yerine, gerektiğinde hem aktif hem de reaktif gücü güç sistemine emdirebilir veya enjekte edebilir. Yük akışı analizinde, gevşek otobüsünde voltajın büyüklüğü ve faz açısı önceden belirlenir. Geleneksel olarak, bu otobüste voltajın faz açısı sıfıra ayarlanır, bu da tüm güç sistemi için referans noktası olur. Gevşek otobüsü için aktif ve reaktif güç değerleri, yük akışı denklemlerinin çözümü sırasında belirlenir.

Gevşek otobüsü kavramı, yük akışı hesaplamalarının pratik zorluklarından ortaya çıkmıştır. Güç sistemindeki I²R kayıpları önceden tam olarak tahmin edilemediği için, her bireysel otobüse ne kadar toplam güç enjekte edileceği kesin olarak belirtilemez. Gevşek otobüsü atamasıyla, mühendisler sistemin güç denklemlerini dengelenebilir, bu da genel güç akışı hesaplamalarının tutarlı ve doğru olmasını sağlar. Gevşek otobüsündeki sıfır faz açısı kuralı, güç sisteminin matematiksel modellemesini ve analizini basitleştirir, bu da şebeke içindeki elektriksel ilişkileri ve güç değişimlerini daha kolay anlamanı sağlar.