TERMİK VE SU SANTRALLARININ ANA VE YARDIMCI BAĞLANTI SİSTEMLERİ

termik ve su santrallarının ana ve yardımcı bağlantı sistemleri y.müh. zbignieıv radomski

UDK:

621.311.21 : 621.311.22 : 621.311.17

ÖZET

Halen Polonya 'da çalışan ve tesis edilmekte olan su santralları ve termik santrallarda karşılaşı lan bazı elektrik sorun I arı tartışılmakta ve bu sorunlara çözümler geti rilnektedir.

SUMMARY

Electricc~>l problems associated with the thermal and hydraulic power plants presentlu operating or under construction in Poland are discussed and Solutions to these problems are proposed.

GÎRİŞ

Bu tebliğ daha büyük birimlerin tasarım ve uygu lama çalışmaları i l e birlikte, halen Polonya'da çalışan ve t e s i s edilmekte olan termik ve su santrallarında karşılaşılan bazı elektriksel so runlara çözüm getirmek amacıyla hazırlanmıştır.

Bu raporun yazarı, Polonya'da enerji üretim dağı tım sistemlerinin tasarım ve geliştirilmesinden sorumlu ENERGOPROJECKT Araştırma Kurumunda elek trik mühendisliği bölümünün müdürlüğünü yapmakta dır.

Bu tebliğde sunulan projeler Energoprojeckt Kuru munca hazırlanmıştır.

Şekil 1. Altematörlerin tipik bağlantı biçimleri.

IIDkV SDHı

¥

Şekil 2. 8x200 MN'lık santralın tek hat şeması.

1. POLONYA'DA KURULAN SANTRALLARIN GENEL TANITIMI

Polonya'da kömür, l i n y i t ve benzeri b i r i n c i l ener ji kaynaklarının büyük miktarlarda bulunması nede n i y l e , e l e k t r i k üretimi kömür y a k ı t l ı termik s a n t r a l l a r a dayanmaktadır. Büyük güçlü s a n t r a l l a r açık tip soğutma sisteminin kolaylıklarından ya rarlanabilmek i ç i n , nehir yada göllere yakın alan lara kurulmuşlardır.

Merkezi ısıtma sistemlerinde ihtiyaç duyulan ı s ı ve e l e k t r i k e n e r j i s i n i sağlamak için yapılmış bu lunan üretim t e s i s l e r i de Polonya Enerji Sistemin de önemli b i r yer tutmaktadır. Bu santrallardan sağlanan ı s ı , sıcak su ve buhar halinde tüketim merkezlerine iletilmektedir.

Polonya'daki nehirlerin ve arazinin niteliğinden ötürü enerji sisteminde su santrallarına gerekli a ğ ı r l ı k kazandırılamamıştır. Ancak son y ı l l a r d a kurulan depolama t i p i su s a n t r a l l a r ı i l e enterkon nekte sistemin tepe yük gereksinimi önemli ölçüde k a r ş ı l a n a b i l m i ş t i r . Bu s a n t r a l l a r ı n çok kısa süre de paralele girebilme ö z e l l i ğ i , gece ve gündüz ih tiyaç duyulan üretim k a p a s i t e l e r i arasındaki far kı en a l t düzeye i n d i r m i ş t i r . Böylece, termik s a n t r a l l a r ı daha verimli yüklerde çalıştırma ola nağı doğmuştur.

Polonya'daki santralların n i t e l i k l e r i aşağıda kı saca özetlenmiştir.

1.1. Termik Santrallar

Tasarım ve teknolojide geliştirilen standartlaş tırma ile özellikle ihtiyaç duyulan elektrik ve mekanik donatımın (teçhizatın) ülke içinde yapıl ması, Polonya üretim sisteminde önemli bir kapa site artışını sağlamıştır.

Üretimine geçilen 125 MW gücündeki bitimler 1960 yıllarında sisteme bağlanmaya başlanmıştır. Bu bi rimlerden 22 adet halen çalışmaktadır. Bunun yanı sıra son 15 yılda seçilen standart güç 200 MW ol muştur. 1962 yılından itibaren bu 200 MW'İlk bi rimlerden 48'i işletmeye alınmıştır. Ayrıca 15 bi rim de tesis yada işletme aşamasındadır. Bu 200 MW'lık birimlerden birkaçı halen yabancı ülkelerde çalışmakta olup, dış ülkelerde tesis edilmek üzere anlaşmaya bağlanan 8 birimden ikisi de Türkiye'ye verilmiştir.

200 MVJ'lık birimlerin temel nitelikleri aşağıdaki gibidir:

• generatör 200 MW (yeni üretim programında 210 M W ) , 15, 75 kV, çarpanı 0,85.

• üç kademeli türbin: türbin girişindeki buhar: 130 ata/540 °C kızdırıcı çıkışındaki buhar: 30 ata/535 C

• 650 ton/saat kapasiteli kazan: kömür ve linyit için tasarımlanmıştır.

• 3 adet kazan besleme pompası: herbiri 360 ton/saat, 198 ata kapasitesinde.

llOkV, 50Hz

p ÛDÛn

Dû

rv'TSftrıı s^\t5onvrt s^\a0HrR Qm/tııf U ^j/rs/ınif \£zjı/sjaur

2?0lıV 50Hı

Genel Yardımcı Donatının AH Dağıtımı

KÖn:ür Alma

Şekil 3. 6x120 Mü'lık bölge ısıtma santralı tek hat şeması.

Kurulmakta olan 2x500 MW'lık birimlerden birin cisi bu yıl işletmeye alınabilecektir. 1650 ton/ saat kapasiteli (176/41,3 ata) Polonya yapısı ka zanların kullanıldığı bu santrala ait 500 MW'lık türbo generatörler Sovyetler Birliği'nden alınmış tır.

Bununla birlikte yakın gelecekte kurulmak üzere seçilen kapasite 360 MW'dır. Bu birimlerin 165/33 ata, 1150 ton/saat kapasiteli kazanları kömür ve linyitle çalışacak şekilde ve tamamen Polonya yapısı olarak, türbo generatörler ise Brown Boveri lisansı ile imal edilmektedir. Bu 360 MW'lık birimlerden 18 adedi Polonya'da inşa halindedir.

Bu birimlerden sonra, hazırlık ve tasarım çalış malarının ciddi biçimde yoğunlaştırıldığı, tek birim kapasitesi ise 760 MVJ'tır.

1.2. Merkezî Isıtma Sistemi S a n t r a l l a r ı

Çevre ve iklim koşulları i l e üretim ekonomisi ye gaz ve sıvı yakıt sağlanmasında karşılaşılan güç lükler, merkezi ısıtma sistemlerinin bölge ısıtma santralları ile beslenmesini zorunlu kılmıştır.

Bu santrallarda ı s ı ve elektrik enerjisi bilinen biçimde üretilmekte ve uzun boru sistemleri ile taşınması ve dağıtımı yapılan sıcak su evlere;

alçak basınçlı buhar da endüstri tesislerine ve rilmektedir.

Isıtma santrallarınm standart tipleri şu şekil dedir:

• Tip BC 100: generatör 120 MW, geri basınçlı tür bin 127 a t a , 530 °C ve 430 ton/saat, k a p a s i t e l i kazan 138 a t a , 540 °C

• Tip BC 50 : generatör 63 MW, geri basınçlı t ü r bin 55 veya 63 MW kapasitesinde 130 ata, 530 °C ve 230 ton/saat kapasiteli kazan 140 ata,

540 °C.

1.3. Depolama T i p i Su S a n t r a l l a r ı

Sistemin tepe yük gereksinimi karşılamak, frekan sını sabit tutmak ülkeler arası enerji alışveri şindeki değişken yükleri karşılamak ve daha ekono mik ölçüler içinde enerji üretmek yönünden enerji sisteminde çok önemli bir yer tutmaktadır. Bu tip üretim tesislerinden iki büyük santralın tesis çalışmaları ilerlemiş durumdadır. Oldukça yeni bir 'tasarım olan Porabka Zar, depolama tipi su santralı klasik tipteki mevcut santrala ait gölün (reservoir) üst tarafına yerleştirilmiştir. Üst taraftaki yapay göl ise alt taraftaki gölden 1300 m yukarıya Zar dağının üstüne yapılmıştır. Bu iki göl arasındaki yükseklik farkı 450 m'dir.

Ters yönde çalışabilen 4 adet türbo generatörün bulunduğu makine dairesi bir yeraltındaki santral binasına yerleştirilmiş bulunan birim trafoları 220 kV'luk yağlı kablolarla 220 kV luk harici tip salt merkezine bağlanmıştır. Bu sistemin tek hat şeması Şekil 5'de genel yerleştirme projesi de Şekil 15'de gösterilmiştir.

Her b i r i 180 MW kapasitesinde 4 adet ters yönde çalışabilen türbo generatörü içeren diğer santra lın tek kutuplu şeması ise Şekil 6'da gösteril miştir.

2. SANTRALLARIN ELEKTRÎKÎ GÜÇ SİSTEMLERİ

Santralların elektriki güç sistemleri aşağıda be l i r t i l e n görevleri yerine getirmektedir;

a) generatör çıkış gücünün enerji iletim sistemi ne taşınması, b) yardımcı donatının normal yada acil koşullarda devamlı olarak beslenmesi, c) arızaların yayılmasının önlenmesi, d) donatımın d e ğ i ş t i r i l e b i l i r n i t e l i k t e olması.

Şekil l'de generatör trafo biriminin tipik bir bağlantısı görülmektedir. Şekil 1.1'de genera törün i k i s a r g ı l ı bir yükseltici trafo ve üç sargılı bir yardımcı trafo i l e basit bir bağ

l a n t ı biçimi gösterilmiştir. 400, 220 yada 110 kV1 luk s a l t merkezleri santralın yanma olduğu gibi bazı durumlarda santraldan 20 km kadar uzağa da kurulabilmektedir. Şekil 2'de yeni santrallar için tercih edilen kesicili generatörler görülmek tedir. Büyük kapasiteli generatörler için uygun olabilecek bu tip k e s i c i l e r , son zamanlarda diğer Avrupa ülkeleri tarafından yapılmaktadır. Bu ke sicinin asıl yararı, birimin ilk hareketi yada durdurulması sırasında yardımcı enerji ihtiyacı nın yükseltici trafo tarafından sistemden karşı lanması ve başka bir kaynağa ihtiyaç duyulmama sıdır.

Büyük şehirler yada endüstri merkezlerinde kurulan bölge ısıtma santrallarında uygulanan bağlantı b i çimi Şekil 3'de gösterilmiştir. Enterkonnekte s i s tem bağlantısı için genellikle 110 kV ve mahalli şebekenin beslenmesi için de 15 kV kullanılmakta dır.

Şekil 4'deki bağlantı Şekil 2'deki bağlantıya ben zemektedir. Ancak burada genel iç ihtiyaç enerji si de generatör çıkışından alınmaktadır.

Yüksek gerilim s a l t merkezinin uzağa kurulması du rumunda genellikle Şekil 5'deki bağlantı biçimi tercih e d i l i r . 2 adet 200 MW yada 360 MW'lık b i rimden sağlanan enerji 400 kV'luk bir hat ve bir fider tarafından taşınmaktadır.

îtOkV, SOHı stttt

6kV

Şekil 4. 8x360 Mft'lık santralın tek hat şeması.

Depolama tipi su santrallarmın bağlantı biçimi Şekil 6 ve 7'de gösterilmiştir. Dönüş yönünü de ğiştirmek ve böylece türbin yada pompa olarak ça lışmayı sağlamak için generatür çıkışma ayırıcı konmuştur. Şekil 6'daki ilk hareket motoru genera torun yardımcı enerji harasından beslenmektedir. Şekil 7'deki generatör yük ayırıcısı ise yol ver me motoru ile uyarma (ikaz) sisteminin generatör çıkışından beslenmesini sağlamaktadır.

2 . 2 . Yüksek G e r i l i m S a l t M e r k e z l e r i Generatör çıkış gücü sisteme 400 kV yada 220 kV ve çok seyrek olarak 110 kV'luk trafo merkezleri üzerinden verilmektedir. 110 kV'luk sistem daha çok bölge ısıtma santralları için kullanılır. 220 kV ve 110 kV'luk merkezlerde aralarında bağ lantı olanağı bulunan üçlü bara sistemi tercih edilmektedir. 420 kV'luk merkezlerde daha çok çift bara ve transfer sistemi kullanılmaktadır.

400 kV'luk sistemler bir buçuk kesici yada çift bara ve transfer sistemlerine göre tasarımlanmış t ı r . Farklı gerilimlerdeki sistemler, örneğin 400 kV ve 220 kV'luk sistemler oto trafolar üze rinden birbirine bağlanmaktadır.

YG salt merkezleri harici t i p t i r . Toz ve kirlen menin yoğun olduğu endüstri merkezlerinde bazen dahili tip sistemler kurulmaktadır.

2.3. Yardımcı Donatının Beslenmesi

Polonya'daki santrallarda birimin yardımcı donatı sı ile genel yardımcı donatının besleme sistemle ri tamamen birbirinden ayrılmıştır. Büyük güçlü santrallarda 6 kV ve 0,4 kV'luk gerilimler kulla nılmaktadır.

Z20kV, SOHt

Birimin yardımcı donatısı generatör çıkışından beslenir. Şekil l'de görüldüğü gibi üç sargılı birim yardımcı trafosu ve 6 kV'luk çift pano sis temi kısa devre akımlarını sınırladığı gibi bir bölümdeki arızanın diğerini etkileme olasılığı da a z a l t ı l ı r . Birimin yardımcı donatısı için hazır yedek olarak da çalışan genel donatı ise, iki sargılı düşürücü (yol verme) trafosu vasıtası ile 220 kV yada 110 kV'luk sistemden beslenir. Bazı durumlarda 220/110 kV'luk oto trafonun tersiyer sargısı da genel ihtiyaç donatısını besleyebilir. Bu durumda, oto trafo terminalleri ile yardımcı trafo terminalleri arasındaki bağlantı için faz lar birbirinden tamamen ayrılmalıdır. Bu faz faz kısa devre olasılığını ortadan kaldırmak için gereklidir. Çünkü oto trafonun tersiyer sargısı doğrudan (direkt) kısa devrelere dayanabilecek biçimde boyutlandırılmaz .

Yardımcı donatının besleme sistemi tasarlanırken aşağıda belirtilen ölçütler gözönüne a l ı n ı r :

1) Genel ihtiyaç trafolarının kapasitesi:

a) Genel yardımcı donatının tepe yükünü, b) Birimin yardımcı trafolarından b i r i devre den çıktığında birim yardımcı donatısının enerji gereksinimini, c) Paralele girmekte olan bir birimin yardım cı donatısının enerji gereksinimini, d) Acil koşullarda devreden çıkan diğer b i r i min yardımcı donatısının enerji gereksini mini , aynı anda karşılayacak biçimde seçilmelidir.

2) Gerilim sınırları aşağıdaki gibidir:

a) En büyük motorun ilk hareket anındaki yol

220 kV'luk havai hatlar

8 km

ıtt/ıutr

J

Şekil 5.

4x150 MVA depolama tipi su santralının tek hat şeması.

o

•lOOkV, SOH:

T TTTTT

UOki, SOHı

som

Şekil 6. 4x228 MVA depolama tipi su santralının tek hat şeması.

alma akımının neden olacağı gerilim düşümü % 10'dan büyük olmamalıdır. b) Geçici gerilim düşmesinden sonra (örneğin besleme sisteminin değişmesi sırasında) tek rar yol verilen motorların ilk hareket akı mının neden olacağı gerilim düşümü % 25'den büyük olmamalıdır.

Generatör çıkışında kesici yük ş a l t e r i kullanıldı ğı zaman lc'deki koşul uygulanamaz. Bu da genel yardımcı donatı için seçilen trafonun daha ekono mik kapasitede seçilebilmesini sağlar. 2.maddede ki koşullar ise trafo kapasitelerinin arttırılma sını g e r e k t i r i r . Birim ve genel yardımcı sistem lerin 6 kV'luk panoları gruplara ayrılmış tek ba ra sistemleri için hazırlanmıştır. Santralın dur durulmasına gerek olmadan yardımcı dağıtım s i s t e minin bir bölümü işletmeden çıkarılabilecek bi çimde, aygıtlar gruplandırılmıştır.

uyarma sistemi, generatör şaftı tarafından tahrik edilen 500 Hz frekanslı bir uvarma makinesi, s i likon doğrultmaçlar ve t i r i s t o r l u otomatik geri lim regülatöründen oluşuyor (Şekil 7). Doğrultucu birim üç adet tam dalga doğrultma bölümlerinden oluşmaktadır. Her bölümdeki diyot sayısı, bir bö lüm işletme dışında kaldığı zaman, doğrultucu tam kapasitedeki uyarma akımını sağlayabilecek biçim de saptanmıştır.

360 MW ve 120 MW'lık yeni tip generatörler ise t a mamen statik uyarma sistemi i l e donatılmıştır (Şe kil 8). Bu sistem, bir trafo (1) aracılığı ile ge neratör terminallerinden beslenmekte ve t i r i s t o r lu doğrultucu (2) otomatik gerilim regülatörü ta rafından denetlenmektedir. Statik tip uyarma sis temi çok kısa bir tepkeye (response) sahip olduğun dan k a r a r l ı l ı k açısından çok yararlıdır. Ayrıca

2 . 4 . Yeni S a n t r a l l a r ı n Tek Kutuplu Şemaları

Yeni santralların güç sistemlerine ait örnekler 2 6 arasındaki şekillerde gösterilmiştir.

3. ANA ELEKTRİK DONATISI ve SANTRAL TESİSLERİ

3.1. Alternatörler ve İ l g i l i Donatı

Generatörler yapımcılar tarafından komple donatı sı ile b i r l i k t e verilmektedir. Örneğin hidrojen, CO2, yada su i l e soğutma sistemleri, uyarma sis temi ve gerilim regülatörü ı s ı ölçme aygıtları vb. generatörle bi r l i k t e teslim edilmektedir. 63 MW, 200 MW ve 500 MW'lık generatörler statik doğrultuculu uyarma sistemi i l e donatılmıştır. Bu

Şekil 7. 500 Hz uyarma makinesi ve doğrultuculara sahip generatör uyarma sistemi.

ELEKTRİK MÜHENDÎSLÎCÎ 248

RST

Otomatik Gerilin Regülatörü

Elle Ayar Aygıtı

Tırıstor

—ç

1 Köprüsü

2'

Şekil 8. Statik tip generatör uyarma sistemleri.

hareketli parçasının olmaması da tamir görmeden uzun süre kullanılabilmesini sağlamaktadır. Ancak yakın kısa devrelerde generatör uyarımı tamamen kaybolabilir. Bu nedenle harici bir ön uyarma sistemine ihtiyaç duyulur.

Polonya'da çok kullanılan generatörlerin temel nitelikleri aşağıdaki çizelgede gösterilmiştir.

lim ayarı bulunmamaktadır. 150 MVA ve üzerindeki transformatörlerde yağ sıcaklığı ile denetlenen su yağ cebri soğutma sistemleri kullanılmaktadır.

Tüm transformatörler çift şamandralı Bucholz (sin yal ve açtırma), sargı sıcaklığı, yağ seviye röle leri ve soğutma dolaşım göstergeleri i l e donatıl mıştır.

GMerator Tipi

GTH 63 6TH 63

Y apımcı

Dolmel Dolmel

Anma Olcu*

63 KM

125 m

78.75 KVA 147 KVA

Sile Çarpanı

0.8

0,85

Anma G e r i li mi (kV) 1 0 . 5 ı X 5 1 3 . 8 1 1 5

Veri» (X)

98.3

98,69

Uyarma G e r i li mi ve 222 V

280 V

Uyara* Akım

1840 A 1860 A

Aeaktanslar ( I )

"d »2

V

«d

SoğUtM Sistemi

Stator Rotor

19,7

18.2

22,08

26,7

24.7

211.4

H dola y l ı H? d o l a y l ı 'soğutma solutma

H2 doğrudan H? doğrudan soğutma soğutma

TBK 200 2 Oolmel 200 m 235,3 KIA 0,85 15,75li 5 98,6 315 V 2660 A

19,1 23.2 27,5 188 Su soğutmalı

»2 soğutmalı

GTHW 360 Dolmel 360 W 426 KVA 0,85 22H 5 98.6 535 V 2800 A

25 20

Su soğutmalı soğutmalı

uyaraı Sistem!

AA uyarma Trafo makinesi statik statik tlrlstorlu doğrul tucu doğrul tucu

Trafo statik tlrlstorlu doğrul tucu

TWW 5O0 2 Elektroslla

500 m 588 KVA

0,85 20 ı I 5 98.7 480 V 3560 A

24.2 19,5 35,5 256 Su soğutmalı

"2 soğutmalı

Çizelge 1. 3 . 2 . Birim Yükselteç Trafoları

Polonya'da en çok kullanılan birim yükselteç tra folarının karakteristik değerleri çizelgede veril miştir.

Bu transformatörler üç fazlı, tek tanklı ve demir yolunda taşınabilecek biçimde tekerlekli yapılmış lardır, iki sargılı transformatörlerde yükte geri

SlcU (KVA) Gerlllal

121 i l 5/ 10.5 kv

Y üzde Empedansı

Soğutü Tipi

Topla» Ağırlık

Tasıaa Ağırlığı

10,5

TY CH 95 t

77.5 t

63/45/63 121 ± X 16/ 16,51 X 5/

10.5 kV 11 19 6,5 CtCH

85,4 t

67,7 t

150 12511 5/

13,8 kV, 245/13,8 kV

CY CS 143 t

128 t

126/15,75 kV 250/15.75 kV, 420/15.75 kV

11.5 13,5 15

185 t 201 t 265 t

145,5 t 165 t 190 t

426 250/22 kV, 420/22 kV

630 420/20 kV

CY CS 150 t

400 t

Açıklaea: i r : Tabii yağ soğuua CV : febH yağ soğutM (Y ağın ponpa i l e dolaşım sağlanıyor)

CH : Cebri hava soğut » ( v a n t i l a t ö r l ü ) CS : Cebri su soğutM (Suyun poapa i l e dolaşım sağlanıyor)

Çizelge 2.

3.3. İç İhtiyaç Trafoları

En çok kullanılan birim iç ihtiyaç (yardımcı ser vis) trafolarının karakteristik değerleri şöyle sıralanabilir:

• 200 MV'lık birimler için: Uç sargılı tip, 15,75/6,3/3,6 kV; 20/10/10 MVA ve yükte gerilim ayarlı.

• 360 MV ve 500 MV'lık birimler için: Üç sargılı tip, 20 ±10 %/6,3/6,3 kV, 50/25/25 MVA.

36 7

O® O©O ® e

Şekil 9.

RSW 10 tipi 10 kV'luk dağıtım panosu.

Genel iç ihtiyaç trafoları için en çok kullanılan değerler: 25 MVA, 120 + 14 %/6,3 kV ve 50 MVA, 230± 10 %/6,3 kV. Bu trafolar yükte gerilim ayar lıdır. Santrallardaki iç ihtiyaç trafolarının çalışma koşulları sistemdekilere göre daha ağırdır. Bu trafolar sık sık açma kapamalardan gelen aşırı gerilimler ve elektrik motorlarının yol alma akım larıyla karşı karşıyadır. Bu nedenlerle iç ihtiyaç trafoları özellikle yüksek kısa devre akımlarına dayanabilecek biçimde yapılmalı ve AG sargısının yalıtımı artırılmalıdır.

3.4. Generatör Bara Bağlantıları

120 MW ve daha büyük birimlerde generatör termi nalleri, yükseltici trafo ve yardımcı servis tra

foları arasındaki bağlantılar fazları ayrı ayrı tümüyle metal kaplı ve tabii soğutmalıdır. İlet ken ve kılıflar alüminyumdandır. Böyle bir düzen leme hem kısa devre akımlarının dinamik etkileri ni biraz azaltır hem de generatörün çıkışındaki sistemde faz arası arızaları pratik olarak orta dan kaldırır.

Generatör bara bağlantı biçimleri Şekil 11 ve 12' de gösterilmiştir. Bu düzenlemelerin karakteris tik değerleri aşağıya çıkarılmıştır.

Generatörün gücü (MW) Anma akımı (A) İletkenin çapı (mm) Kılıfın çapı (mm)

120 200 360 500 000 9 000 12 000 18 000 300 300 390 650 710 710 920 1 180

Şekil 10.

Propel tipi 10 kV'luk dağıtım panosu.

\D \

O O

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 241

Generatör

ff ff

Şekil 11. 120 MW'lık generatörün bağlantıları için fazları yalıtılmış sistem.

3 . 5 . Orta ve Alçak Gerilim Dağıtım Panoları

Yeni projelerde 6 kV iç ihtiyaç dağıtım panoları tümüyle metal kaplı ve kesicileri çekip çıkarıla b i l i r cinstendir. Yalıtım düzeyi 10 kV'tur. Ay gıtların bir saniye süreyle dayanabileceği anma kısa devre akımı 200 MW'lık birimler için 25 kA, 360 MW ve 500 MH'lık birimler için 40 kA alınmış t ı r . Şekil 9 ve 10'da 10 kV'luk tipik dağıtım pa no düzenlemeleri görülüyor. Yardımcı servis tra foları i l e dağıtım panoları arasındaki bağlantı lar üç fazı birarada metal kaplı oluklar içindeki haralarla yapılmaktadır. Bara k ı l ı f l a r ı dairesel dir ve baralar 5000 A'e göre tasarım].anmıştır. Bu bağlantıların yapımı Şekil 13'de gösterilmiştir. Üç iletken, alüminyumdan silindir muhafaza içinde radyal olarak yerleştirilmiş epoksi reçine izola törlerle tutturulmuştur. Böyle bir yapım çok ba ' s i t t i r ve makine dairesi yada tüneller gibi bir birinden bağımsız bölümlere kolayca uygulanabilir Bu türdeki bara bağlamaları orta güçlü (örneğin 55 MW) generatörlerin çıkış sistemlerinde de kul lanılabilir.

AG iç ihtiyaç panoları da (380 V) metal kaplı ve kesme aygıtları çekip çıkarılabilir cinstendir. Çıkışlar için pano üzerine düzgün biçimde yerleş t i r i l i r . 6/0,4 kV kuru tip transformatörler AG dağıtım panosunun yakınına y e r l e ş t i r i l i r . Giriş fideri doğrudan trafo terminallerine bağlanır.

Şekil 12. 360 Mft'lık generatörün bağlantıları için fazları yalıtılmış sistem.

Şekil 13. 10 kV üç faz metal kaplamalı bara sistemi.

3.6. DA B a t a r y a l a r ı ve D o ğ r u l t u c u l a r

Büyük santrallarda aşağıdaki sistemlerin beslen mesi için bağımsız DA kaynakları gerekir:

• Acil aydınlatma ve generatör yağ pompaları, tür bin yağ pompaları vb. birim için çok önemli yar dımcı motorlar,

• Koruma ve denetim sistemleri, • Sinyalizasyon.

îlk iki grup için 220 V, üçüncü grup için de 48 V yada 60 V kullanılır. Orta büyüklükteki üretim merkezlerinde koruyucu donatı, önemli motorlar, denetim sistemi ve acil aydınlatma için ortak DA sistemi kullanılır. 220 V DA kaynağı asit depolu (storage) bataryalardan elde edilir. Bataryanın kapasitesi 1 saatlik boşalma hızına göre tasarım lanır. Otomatik gerilim ayarlı (bataryayı doldur mak için kullanılan) doğrultucular (charger) nor mal çalışma koşullarında merkezin DA yüklerini

besler ve bataryanın gerilimini belirli bir değer de tutar. Şekil 14'de iki birim için kullanılan DA kaynağı görülüyor. Ana DA dağıtım panoları üç bölümden oluşur. Orta bölüm bataryaya ve doğrul tucuya bağlıdır. Kenardaki bir bölüm DA yüklerini beslemek için; diğeri yandaki birimle gerekli bağlantıları yapmak için kullanılır. Bataryanın her iki kutbu da güvenilirliği artırmak için top rağa göre yalıtılmıştır. DA dağıtımının her iki kutbundaki toprak arızalarını ve kablodaki yalı tım bozukluğunu saptamak için koruma sistemi kul lanılıyor. DA dağıtımında şöyle bir temel ilke uygulanır: Her besleme devresi birbirinden bağım sızdır ve ayrı sigorta yada kesicilerle korunur. Gerilim kaybolduğunda alarm alınır.

3.7. Denetim Aygıtları tçin AA Dağıtım Sistemi

Santralın çalışma güvenliğini artırmak için yeni tasarımlarda; otomatik denetim, ölçme, koruma ve

mı

ifi

O,

1 I

+—

1^\

— "i

!

——l' hlt

I®1

H

—

n• \ tj

•

©

"1 y

1 J

Birim 1

Birim 2

3 70

Şekil 14. 220 V DA kaynağı.

motorlu vanaların beslenmesi için ek bir AA güven lik sistemi kullanılıyor. AA güvenlik sistemi ba taryadan özel tiristorlu dönüştürücüler (converto üzerinden besleniyor.

4. ELEKTRİK AYGITLARININ YERLEŞTlRİMÎ

YG salt merkezinin yerleştirimi santralın genel yerleştirimine bağlıdır ve üzerinde önemle durul ması gereken bir konudur. Buhar türbini üretim merkezlerinin açık soğutma sistemli yoğuşturma tesisleri soğutma suyu borularının uzunluğundan ve pompalama kayıplarından ötürü elden geldiğince gölün yada nehrin yakınına yerleştirilir. Bu du rumda YG salt merkezi, kazanın öbür y a n m a yer leştirilmeli ve yükseltici trafonun çıkışı ana binanın üzerinden YG havai hattı ile yapılmalıdır. Harici tip yükseltici trafo, birim ve genel yar dımcı trafolar ana binanın yakınma yerleştiril melidir. Yangına karşı korumak için trafolar ile drenaj kanalları arasına ayırıcı duvarlar yapılır.

1960'larda yapılan santrallarda; yardımcı panolar ve denetim odaları santral binasının merkezine, çoğunlukla da makine dairesi ile kazan binasi arasına yerleştirildi. Böyle bir yerleşimde san tral binasının tüm bölümleriyle doğrudan konuşma olanağı bulunduğu gibi çok basit ve kısa kablo yolları elde edilir.

Diğer yandan dağıtım panoları ve denetim odaları titreşim (türbo grupların ve kömür matkapların yol açtığı), gürültü, kirlenme ve yüksek sıcaklık gibi etkilere açıktır. Bu etkileri gidermek için kullanılan inşaata ilişkin pahalı önlemler; örne ğin denetim odasının bina yapısından darbe emici esneme sistemleriyle yapısal olarak ayrılması, ses yalıtımı, havalandırma vb., doyurucu sonuç lar vermemektedir. Günümüzde eğilim; ana dağıtım panoları ile denetim odalarını bağımsız temeller ve taşıyıcılar üzerine yerleştirilmiş ayrı bina lara koymaktır. En çok kullanılan bina tipi 12 m, genişliğinde ve makine dairesinin yanına yerleş tirilenidir. Zemin kata 6 kV ve ana 0,4 kV dağı tım panoları ile 6/0,4 kV indirici trafoları ve DA bataryaları konur. Türbin katında denetim oda ları ile yardımcı donatı bulunur. Yakın zamanlar da Avrupa ve Amerika'daki santrallarda görülen bü yük kablo yangınları tasarımcıları, kablo yolları nın düzenlenmesinde daha dikkatli olmaya zorlamak tadır. Çok iyi bir yalıtkan olan PVC kısa devre ile sıcaklık yükselmesinden ötürü çok çabuk yana bilir ve yangını komşu kablolara ve malzemelere taşıyabilir. Yanık gazların aşındırma (korozyon) etkisi büyüktür.

Şekil 15. Depolamalı yeraltı su santralının kesiti.

Kablo tünellerinin yangın önleyici duvarlarla en az 50 m1de bir bölünmesi. Tüm kablo geçişlerinin kapatılması. Yangın saptama sistemleri ile yangın söndürme aygıtlarının hazır bulundurulması.

5. DENETİM ve KORUMA SİSTEMLERİ

5.1. ölçme ve Denetim Sistemlerinin Gelişimi

Santralda elektrik ve mekanik aygıtların uzaktan denetimi bölüm 6'da anlatıldığı gibi denetim mer kezlerinden yapılır.

Birim gücünün artması, teknolojinin karmaşıklığı ve işletme personeli eksikliği denetim sistemle rinin giderek yetkinleşmesini zorluyor. Son on yılda işletmeye alınan santrallar; tümleşik koru ma sistemleri, seçici ve dizi denetim sistemleri, olay ve arıza yazıcı sistemleri vb. gelişkin oto matik sistemlerle donatılmışlardır.

Havada bulunan su buharı ile birleştiklerinde hid ro asit oluşturur ve metal yapılar ile beton de mirlerini eritirler. Kablo yangını olasılığını en aza indirmek ve yangının yayılmasını önlemek için alınan önlemlerin en yaygın olanlarını şöyle özet leyebiliriz:

• Kablo kılıfında aşırı ısınmaları önlemek için kabloların en yüksek kısa devre akımlarına göre boyutlandırılması.

• Her birim için ayrı kablo kanal ve metal muha fazaların kullanılması.

• Komşu kabloların ve kablo taşıyıcılarının bir birinden uygun mesafelerde ayrılması.

İnşa yada tasarım halindeki büyük santrallarda veri işlenmesi ve otomatik dizi denetimler için bilgisayarlar kullanılmaktadır. Denetim sistemle ri aşağıda kısaca tanıtılacaktır.

5.2. Programlanmış Dizi Denetim

Programlanmış dizi denetimde, operatörün bir komu tu ile birimin devreye alınması ve devreden çıka rılması için gerekli işlemler sırasıyla otomatik olarak yapılmaktadır. Bu denetim kazan motorları, pompalar ve vanaları, kömür işleme sistemlerinin taşıma bantlarında kullanılır.

Önceki sistemler çoğunlukla röleler ve diyotlara

Baca

7T

Elektrik Filtreleri

\ A1/

1. Akü 2. 0,4 kV Dağıtım Panosu 3. 6 kV Fağıtım Panosu 4. Birim Transformatörü

5. îç İhtiyaç Trafosu 6. Birim Denetim Merkezi 7. 0,4 kV Alt Dağıtımı

Sakil 16. 120 Mf/'lık birimlerden oluşan santral binası.

dayandırılmıştı. Yeni sis temler ise tümüyle elek tronik ve modüler tiptedir.

5 . 3 . S e ç i c i Denetim Sistemi Seçici sistem, merkezi ve tek tek elle denetimi

ortak anahtar butonlarının kullanılmasıyla sağlar. Sistem şu öğelerden oluşur:

• Tahrik araçlarının ve komutlarının seçimi için anahtarlı butonlar: "Devrede", "Devre dışı", "Durdurma".

3 72

• Birleştirme panoları. • Sistem tek hat şemasını gösteren "mimik diyag ramlı" ve tahrik araçlarının konumunu gösteren minyatür sinyal lambaları. • Tahrik araçlarının işleyişini gösteren sayısal göstergeler.

Yukarıdaki sistem önemli olmayan motorlar için özellikle motorlu vanalar ve tahrik araçları için kullanılır.

5.4. Koruma ve Kilitleme Sistemleri

Yeni santrallarda elektrik ve mekanik koruma sis temleri yerine tümleşik koruma sistemleri kullanı lır.

Termik santrallarda tümleşik koruma sistemleri arızaların niteliğini çözümler ve aşağıdaki iş lemleri yapar:

• Tüm birimi devre dışı bırakır. • Kazan minimum çıkışında iken türbini devre dı şı bırakır. • Türbin tahriki devam ederken generatörü devre dışı bırakır. • Birimin çıkış gücünü sınırlar. • Yardımcı aygıtların çalışma programını değişti rir.

Büyük birimler için (generatör, birimin yükselti ci ve iç ihtiyaç trafoları) kompakt elektronik ko ruma sistemleri kullanılır, işletme güvenilirli ğini artırmak için koruma sistemleri işlevsel ola rak birbirini tamamlayan iki gruba ayrılır. Her iki koruma sistemi, ayrı akım ve gerilim trafola rından, tümüyle birbirinden bağımsız DA sistemle rinden beslenir ve kesicilerin ayrı açma bobinle rini enerjiler.

İşletme sırasında yapılabilecek manevra hataları nı azaltmak için denetim sistemleri güvenlikli kilitleme sistemleri ile birarada düşünülür. Böy lece başta programlanmış tüm çalışma koşulları sağlanmadan aygıtların çalışma durumlarının (açık kapalı) değiştirilmesi önlenir.

5.5. Veri İşleme ve Display Sistemleri

Önceki projelerde aşağıdaki monitör sistemleri kullanılıyordu:

a) Ölçmelerin ibreli ve kaydedici aygıtlarla ya pılması, b) Arızaların sinyallendirilmesi, c) Aygıtın çalışma durumunun gösterilmesi, d) Özel elektronik işlemcilerden oluşan olay ka yıt sistemi,

Bu sistemle çalışma durumundaki değişiklikler (durdurma, başlatma) ve değişkenlerin (para metrelerin) sınır değerlerinin aşılması olay ların sıra ve oluş zamanları ile birlikte kay dediliyor. e) Arıza kayıtçıları da arıza süresince ve hemen arıza öncesindeki seçilmiş akım ve gerilimle rin osilogramlarını veriyor.

Yeni tasarımda santralın yönetim ve işletimi için hiyerarşik bilgisayarlar kullanılıyor. Bunlar iki bölümden oluşuyor.

Hesaplama merkezine konan bir bilgisayar yönetim (idari, periyodik bakım programı, yedek parça vb. bilgileri) diğeri de yük dağıtımı ile birlikte

santralın çalışması konusunda alt seviyedeki bil gi birimlerinden ve kendisinden gelen bilgileri topluyor ve gönderiyor. Alt seviyedeki bilgi bi rimleri aşağıdakileri kapsar.

• Sayısal ve örneksel sinyaller için çeviricileri olan merkezi bilgi işlem birimi

• Gerekli ölçüleri yapabilmek için sensörler ve çeviriciler (transdüktörler)

• Genellikle iki monitörü içeren gösterge birimi ve bilgi yazıcıları

• Ek bellek birimleri

Bir monitör arızaları ve diğer olayları doğru za man sıralaması içinde göstermek için kullanılmak tadır, ikinci monitör ise işletme personelinin is tediği bilgileri, bilgi işlem birimince işlenmiş olan optimum değerleri ve diğer bilgileri göster mek için ayrılmıştır. Daha gelişmiş tasarımlarda sistemin seçilen bölgelerinin elektriksel ve me kanik şemaları ile birlikte bunlarla ilgili konum bilgilerini de göstermek olanaklıdır.

Bütün arızalar ve diğer olaylar ve işletme değer leri yazıcılar tarafından kaydedilir. Bu yeni sis tem şimdiye kadar kullanılan alarm aygıtlarının diğer ölçü aletlerinin ve kayıt cihazlarının ye rini almaktadır.

Bu gelişme ise işletme personeli için daha ayrın tılı bilgiler sağladığı gibi aynı zamanda kumanda odası aygıtlarının fiziksel boyutlarının küçülme sini sağlamaktadır.

5.6. Su Santrallarmın Otomatik Denetimi

Pompalama yöntemi ile su depolayan santrallarda aşağıdaki çalışma biçimleri gözlenir:

Devreye girmeye hazır biçimde bekleme Türbin çalışma Türbinin döner yedek çalışması Pompa çalışma Pompanın döner yedek çalışması Kompansatör çalışma

Bu santrallarm çok hızlı olarak devreye girmele ri ve sistemin koşullarına göre hızla çalışma bi çimlerini değiştirmeleri istenir.

Birimin istenilen çalışma biçimine sokulabilmesi için gerekli elektrik ve mekanik aygıtlar geliş tirilmiş tümüyle otomatik sistemlerle denetlenir.

6. DENETİM MERKEZLERİ

Büyük termik santrallarda genellikle aşağıdaki denetleme merkezleri bulunur:

• Yük dağıtım merkezi • YG dağıtım sistemi için denetim merkezi • Genellikle iki birim için tasarımlanan birim denetim merkezi • Boşaltma, depolama, taşıma ve dağıtım sistemle rinin çalışmasını düzenleyen kömür işleme dene tim merkezi • Kül ve cüruf atma denetleme merkezi

Ayrıca suyu minerallerinden ayırma, soğutma suyu, vb. sistemler için ayrı denetleme merkezleri kuru labilir.

Merkezi ısı üretme santrallarmda ısı dağıtım mer kezlerinin önemi de büyüktür.