FRANSA'DA KURULU BİR POMPA/TÜRBİN ELEKTRİK SANTRALI

Fransa'da kurulu bir pompa/türün elektrik santralı

mustafabeyaz

ÖZET

Fransa'nın "Ren" bölgesinde aralarında 100 m yük seklik farkı bulunan iki gölden yararlanılarak bir pompa/türbin merkezi kurulmuştur. Düşük yük saat lerinde su Siyahgölden Beyazgöle pompalanmaktadır. Tepe yük saatlerinde bu depolanan su elektrik enerjisinde kullanılıyor. Generatörler sistem ka rarlılığı için senkron kompansatör olarak da kul lanılabiliyor.

SUMMARY

By using two lake s with an altitude difference of 100 m, a pump/turbine station has been installed at "Rhin" region of France. At low load hours water is pumped from Blacklste to Hhitelake. At peak load hours this stored water is used for electric energy production. Generators'can also be used as synchronous compensator for system stabilitu.

UDK: 621.311.21:621.221.4 (44)

1. GÎRÎŞ

Siyahgöl santralı iki göl arasında pompalama yolu ile su depolaması yapan bir su santralıdır. Siyah göl (en yüksek noktası 951,50 m) düşük düzeyde, Beyazgöl (en yüksek noktası 1057,50 m) yüksek dü zeyde depolama yapan iki göldür.

Her iki göl santral kurulmadan önce kırsal Genie bölgesinin gereksinmelerini karşılayan Siyah ve Beyaz derelerin düzenleme havuzu görevini yapmak taydı. Göller bugün de aynı görevi yapmaktadır.

Göllerin vadinin yamaçlarında oluşturdukları ha vuzlar çok küçük olduğundan santral için kullanı lan su pratik olarak kapalı bir şekilde devret mektedir.

Colmar yolu üzerinde Colmar'a 38 km uzaklıktaki Orbey kasabasının üstünde kurulmuş olan santral ilk olarak 1933 yılı Kasım ayında işletmeye gir di, ancak 1934 yılı Ocak ayında olan bir kazada büyük zarar gördü. Kesin işletmeye giriş, onarım

Mustafa Beyaz, TEK

4 77

dan sonra 1938 1939 yılları arasında gerçekleşti rilebildi.

Şekil 1. Siyahgöl santral tesislerinin görünüşü. 478

2. SANTRALIN KURULUŞ AMACI

Siyahgöl su santralı Kembs santralının artan ener jisini su olarak depolamak için bu santralla bir likte kurulmuş olup, aynı zamanda, genel şebeke nin artan enerjisini alıcı gibi kullanır ve üret miş olduğu etkin (aktif) ve tepkin (reaktif) güç aracılığı ile genel şebekenin gerilim ve gücünün ayarlanmasına yardım eder.

Santralın kurulu gücü 100 MW'tır. Çabuk işletmeye girmesi bakımından yardım edici yada puant nite likli bir santral durumundadır. Bu nedenle, san tral doğrudan 150 kV'luk bir hatla Logelbach tra fo merkezine ve yine T şeklinde bir hatla da Lo gelbach ve Anould trafo merkezlerine bağlanmış tır.

3. TEKNİK ÖZELLİKLER

Generatörler senkron kompansatör gibi çalışabil mektedir. Generatör olarak çalıştırıldıklarında 80 MW'lık bir güç sağlamaktadır.

Santralda herbiri 25 MVA gücünde dört generatör türbin, pompa grubu bulunmaktadır. Generatör, türbin ve pompa düşey bir eksen üzerine yerleşti rilmiş ve sağlam yapılı bir desteğe asılmışlar dır. Her generatör kablo ile doğrudan (arada ke sici olmaksızın) 25 MVA gücünde ve 12/150 kV'luk bir transformatöre bağlanmıştır. Dört grup, göl içinde su sızdırmaz bir tekneye yerleştirilmiş ve santral binasının aşağısına 'konmuştur. Transfor matör merkezleri ve baralar, kış aylarında buz tutmaması için, çatının altında, makine dairesi nin bulunduğu odanın üst kısmına yerleştirilmiş tir.

Santralın enerji gereksinmesi 20 kV'luk bir hat la şebekeden karşılanmakta, ayrıca yedek bir ge neratör grubu bulunmaktadır.

Beyaz ve Siyah derelerin düzenli akışını sağlamak için 828,89 m yükseklikte, Siyahgöl bendinin he men altında, bir ayarlama merkezi kurulmuştur.

Düşüş yüksekliği 120 m ile 91 m arasında değişen ve ızgara ile alınan su Beyazgöl'den başlayarak aşağıdaki bölümlerden geçer:

• Su iletim tüneli: Herbiri iki kelebek vanalı bir sistemle sonuçlanan ve birbirine paralel iki su iletim tüneli vardır. Vanalardan biri koruma, diğeri ise su akımının çok hızlı oldu ğu durumlarda kendi kendine kapama yapan güven lik vanasidir.

• Basınç galerisi: 700 m uzunluğunda, 5,50 m ça pında ve % 25 eğimli olan galeri granitten oluşmuş bir arazi içine kazılmıştır.

• Denge bacası: 13 m çapında, 38,70 m yüksekliğin de ve savaklı olan baca aynı arazide kazılmış tır.

• Kuvvet tüneli: 36 mm kalınlığında çelik saçtan yapılmış ve aynı granit arazi içine gömülmüş olan kuvvet tünelinin uzunluğu 270 m, çapı 4,60 m ve eğimi 60°'dir.

• Toplayıcılar: Ana gruplar için dört ve yardımcı

grup için bir kol vardır. Her kolda suyun hızlı akması durumunda kendi kendine kapama yapan bir güvenlik kelebek vanası vardır.

4. SANTRALIN DONATIMI a) Ana gruplar: Her grup aşağıdan yukarıya, aynı eksen üzerine

yerleştirilmiş bir pompa, bir türbin ve bir gene ratörden oluşur. Hızı 272,7 devir/dakika olan dö nen kısmın tamamı (200 ton ağırlığında) bir ek sen tarafından taşınmaktadır.

Su içinde sürtünme nedeni ile doğan kayıpları ön lemek için, kullanılmayan makinenin spiral türbin karteri basınçlı hava ile boşaltılır.

Monalytri

Mokmiy*

Şekil 2. Santralın enine kesiti. A A ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 250

y9*

.mumw, \

i ir x'

JİI

T $\•

ii

» rt/TıTl n/rrhftıt

}

'tyr ty/ir/

I

4 79

Pompalar: Yapımcı kuruluşu E.W olan biribirinin aynı üç pompa ve düşük güçta ciğer bir pompa ile, servomotorla yöneltilen hareketli vanalar var dır. Pompaların özellikleri Çizelge l'de verilmiş tir.

En az 90 m yükseklikten akan suyun debisi ve elde edilen güç

Gruplar 1, 2, 3

15 ,75 m V s n 20 ,3 MW

Grup 4

9 m3/sn 13 ,3 MW

En çok 130 m yükseklik ten akan suyun debisi ve elde edilen güç

Çizelge 1.

9 ,8 m3/sn 16 ,5 MW

6 m3/sn 10,7 MW

Türbinler: Yapımcı kuruluşu E.W olan Francis tipi birbirinin aynı dört türbin vardır.

Brüt düşü Elde edilen debi Generatörde elde

m

m3/sn

edilen güç (MW)

24,7

24,8

Çizelge 2.

Generatörler: Yapımcı firma ALSTHOM (Belfort) an ma gerilimi 12 kV ve güç, Cos<}> 1 ile 0,8 arası 25 MVA, Cosıfı 0 için 18 MVA.

Yardımcı aygıtları:

DA ana uyarma (ikaz) dinamosu 230 V, 142,8 kW

DA pilot uyarma dinamosu

115 V, 4,25 kW

Takometrik dinamo

220 V, 5 kw

Transformatörler: Yapımcı firma ALSTHOM (St.Ouen), üç fazlı, 12/150 kV, 25 MVA, AG taraf üçgen, YG taraf yıldız ve nötrü dışarıya çıkarılmış, 150 kV tarafında 4 konumlu kademe değiştirici var. Toplam ağırlığı 115 ton.

b) Yardımcı grup: Yatay eksenli, dönme hızı 1000 dev/dakika Francis tipi türbin: E.W, 370 kW Alternatör: ALSTHOM, 430 kVA, Cos<J>=0,8, 380 V.

c) YG merkezi:

Dahili tip. 150 kV iki ana + transfer bara sis temi.

Transferin, çıkışların ve diğer grupların kesici leri: DELLE ALSTHOM, az yağlı tip, 500 A , kesme gücü 1500 MVA.

d) Kumanda odası:

Elektrik ve su donatımı kumandalarının hepsi ma kime dairesinin bulunduğu salonun üstündeki bir kumanda odasında toplanmıştır.

Işıklı bir gösterge çalışan tesisleri ve bakıma alınan bütün değişiklikleri göstermektedir.

Çeşitli gruplar aynı mil üzerine yerleştirildiğin den, elle yolverme çok zaman alacaktır. Bu yüzden grupların durdurulması ve yolverme işlemi otoma tik olarak yapılmaktadır. Bir gruba türbin, pompa yada senkron kompansatör olarak yolvermek yada bu grubu durdurmak için bir düğmeye basmak yeterli dir. Bu düzen çalışanlar için büyük kolaylıklar sağlamaktadır.

5. GRUBUN SAĞLADIĞI YARARLAR

Siyahgöl'den elde edilen su en iyi koşullarda 2 290 000 m3'tür. Dört pompa grubu 14 saatte 850 000 kWh'a yakın enerji tüketerek bu miktar suyu Siyahgöl'den Beyazgöl'e basar. Aynı koşul larda, basılan İm su miktarı 7 saatte Beyazgöl' den Siyahgöl'e aktarılarak 580 000 kWh civarın da bir enerji üretilir. Aylık enerji üretimi 15.106 kWh'e kadar erişebilir.

Otomatik yolverme donatımı, grubun türbin olarak çalıştırılmasında 3 dakikada, pompa yada senkron kompansatör olarak çalıştırılması durumunda ise 6 dakikada harekete geçmesini sağlar.

Siyahgöl su santralının sağladığı olanaklar şöy le sıralanabilir: • Tepe yükü saatlerinde 80 MW'lık bir güçte çalı şarak 6 saat süre ile enerji üretimi yapar.

• Birkaç dakika içinde devreye alınarak 80 MW'a çıkılabilir.

• Düzensiz rejimde frekansın düzenlenmesine yar dım eder. Gücünü birkaç dakikada 72 MW'tan +80 MW'a kadar değiştirebilme yeteneği vardır.

• Çeşitli frekanslarda iki şebeke arasında belir li bir güç (hidrolik kuplajla) aktarımında bu lunur. Çeşitli gruplarda türbin ve pompa olarak aynı zamanda yolverilebilir.

• Şebekeden tepkin güç çekerek yada üreterek en terkonnekte şebekenin gerilimini ayarlar. Tür bin olarak boşta yada senkron kompansatör gibi çalıştırıldığında, şebekeye verebileceği yada şebekeden çekebileceği tepkin güç 70 MVAr'dır.

6. SONUÇ

Ülkemizde yukarıda anlatılan tipte santralların yapılması için ön çalışmalar yararlı olacaktır. Örneğin: Erçek gölü ile Van gölünü ele alalım; Erçek gölü 1803 m, Van gölü ise 1646 m yükseklik te olup iki göl arasındaki yükseklik farkı 157 m1 dir. Yükseklik farkını ortalama 150 m kabul ede lim. Erçek gölünün yüzeyi 100 km2 dolayındadır, bu gölün 1 m yükselmesi durumunda elde edilecek su miktarı 100.106 m3 olacaktır. Bu miktar su yu karda anlatılan santralda olduğu gibi 7 saatte akıtılacak biçimde hesaplar yapılırsa; tepe yükü karşılamak üzere 54 MW gücünde bir santral kuru labileceği görülür. İki göl arasında açılacak tü nelin uzunluğu yaklaşık 15 km'dir. Aynı durum Er çek gölü ile Kuşçu barajı arasında da düşünülebi lir. Kuşçu barajı 2785 m yüksekliktedir. Baraj ile göl arasındaki yükseklik farkı yaklaşık 982 m olup Kuşçu barajından alınacak su miktarı 15 m 3 / saniye'dir. Gerekli hesaplar yapılırsa tepe yük ler için 100 MW gücünde bir santral kurulabilece ği görülür. Burada da gölle baraj arasında açıla cak tünelin boyu yaklaşık 12 km'dir.