FRANSA'DA KÜÇÜK AKARSU SANTRALLERİ

UDK: 621.311.3

Varan : Sami TOLGAY. Elek. Y. MUhendisi Sümerbank G. Md.lügü.

ÖZET :

Fransa'da 1954 senesinden beri, düşüşü küçük, su mikdart oldukça büyük akar su larda kolaylıkla tatbik edilmek üzere elektrik enerjisi üreten hidrolik santrallar üzerinde çalışılmaktadır. Bu konuda aşağıda özelliklen anlatılacakçok küçük santrallar (Sticrocent rales) verimli ve pratik neticeler vermektedir.

Fransa gibi çok ileri bir memlekette bir çok akarsu üzerinde bu santrallardan kurul muş ve istifade edilmektedir. Bu tip san trallar kalkınma hamlesi yapan memleketler için, bilhassa köy ve kasaba elektriklendirü mesinde, tavsiye edilmektedir.

SVMMARY:

Research has been carried out in France, since 1954, on hydroelectric ' pomer stattons. and rather high volume ol water floıo. These microstatıons, whose characteristics are pre sented be'.oto, are proving to be e{/icıent and whlch are suitable for streams with loıv head practıcal.

Many of these stations, in fact, have al ready been buut on streams m France, a highly advanced country and are belng utlli sed. They öre especially recommended for electrıftcation of the vıllages and the toıuns in neıvly developıng countrıes

Fransa'da bu günkü Enerji Politikası :

Fransa'nın 1967 1968 senesi genci elektrik üretimi 120 milyar (kWh) civarındadır; bunun 30 milyarı zayiat ve yardımcı tesislere sarfe dilmiştir. Geri kalan 90 milyar (kWh) enerji net olarak kullanılmıştır. Fransa'da elektrik üretimi tesislerinin takriben % 74 ü (EDF) (Electricite de France) tarafından işletilmekte dir. (EDF) Fransız elektrik enerjisi üretimini yöneten bir devlet teşekkülü olup, yalnız idarî bakımdan değil teknik araştırma ve geliştirme bakımından da fransız sanayicilerine yön ver mektedir.

Fransa'nın 1968 istatistiklerine göre 3 x 10r kW. toplam kuruluş gücünün takriben % 47 sini hidrolik ve % 53 ünü termik ve nükleer san trallar teşkil etmektedir. Kuruluş gücü genel olarak senede % 6 7 bir hızla artmaktadır. Fransa elektrik enerjisi üretimini artırmak için her türlü imkâna baş vurmaktadır. Bir taraftan mevcut santrallannı 250 500 MW lık büyük ter mik ünitelerle takviye ederken diğer taraftan hidrolik imkânlarım da azamî gayretle değer lendirmeğe çalışmaktadır. Aşağıda anlatacağı mız küçük akarsu santralları, (Microcentra'es) Fransa'da küçük imkânlardan nasıl istifade edil diğini göstermesi bakımından üzerinde durul mağa değer

Mlkrosantrallur :

Dere veya ırmak gibi ıküçük debi ve çok alçak düşümlerde kullanılabilen su santrallanna Fransa'da Mikrosantral (Microcentrales) denil mektedir; buna türkçe karşılık olarak küçük akarsu santralı diyebiliriz.

Bunlar, 1 5 metrelik düşülenle 20 30 kW. dan 100 150 kW. güçlere kadar küçük, basit ve işletmesi kolay santrallardır.

Mikrosantrallar, bir dere veya ırmak boyunca küçük su düşümlerinden istifade edilerek tesis edilmiş, değirmen ve benzeri tesislerin yerine kaim olmaktadır.

Mikrosantralların Tesisinde Göz önünde tu tulması gereken hususlar :

Prensip olarak ekonomik yönden, su düşümü alçaldıkça tesisin (kW.) gücüne irca edilen ma liyeti yükselir.

Bu bakımdan maliyeti mümkün mertebe dü şürmek için aşağı,daki hususlar göz önünde tu tulmaktadır :

a) İnşaat Konusunda :

Masrafları ve inşaat işlerini asgariye indir mek için, mümkün mertebe mevcut bent ve ba rajlardan istifade edilmektedir, ve temel in ş.ı işleri basitleştirilmektedir. Santral binasını or tadan kaldırma imkânları araştırılmaktadır.

b) Malzeme :

Malzeme mümkün mertebe basit olur ve seri halde yapılması kolay tipler kabul edilirse ma liyet daha çok düşmüş olur.

c) Nakliyat ve Montaj :

Nakliye masraflarım düşjürmek için malze menin hafif olması, gayri müsait şartlarda ve gayri müsait yol gartlarında dahi kolayca taşı nabilecek şekilde, münasip parçalara ayrılabil mesi lâzımdır.

d) İşletme Şekli :

İşletme personelini asgariye indirmek İçin, tesisatın mümkün mertebe otomatik çalışır şe kilde olması ve bakıma fazla İhtiyaç gösterme mesi icap eder.

e) Bakım :

Bakım masraflarını azaltmak için, Malze menin basit ve sağlam olması, çok az ve basit bakımları icap ettirir şekilde olması ve büyük tamir ve revizyonlar için yerine yedeği takıla rak revizyonu yapılacak kısmın kolayca merkez tamir atölyelerine götürülebilmesi lâzımdır.

Bütün bu şartlara Fransa'da en uygun gö rülen türbin tipi : (groupe bulbe) olarak ad landırılan hidrolik türbin gruplarıdır.

(Groupe bulbe) nedir?

Fransa'da, Almanya'da ve Avusturya'da çok tutunan (Groupe bulbe) denilen hidrolik türbin grupları, genellikle alçak düşümlü ve büyük su

debill yerlerde çok iyi netice vermektedir. Bu balamdan klasik (Kaplan) tipi türbinlerle mu kayese edildiği takdirde, aynı §art ve güçler için gerek inşaat gerek montaj ve gerekse iş letme personeli bakımlarından % 25 daha ucuz luk temin edilmektedir.

(Groupe bulbe) tabiri grubun hidrodinamik şeklinden dolayıdır. (Şekil 1) de görüldüğü gibi alternatör ve türbin şaft kısımları hidrodinamik bir kılif içerisindedir, bu kılıf olduğu gibi suya daldırılmakta ve su akıntı yönüne en az direnç gösterecek şekilde yerleştirilip, sabit yöneltioi kanatlar vasıtası ile çepere bağlanmaktadır. (Çok büyük güçlerde yöneltici kanatlar, grubu tesbite kâfi gelmediğinden grup arkadan da des teklenmektedir ve bu desteklerin içerisi galeri şeklinde boş yapılarak alternatörün bakım ve kontrolü için geçit sağlanmaktadır.)

Şekil incelenince gölrülürki grubun şekli (bulbe = Soğan) hldro dinamik akün eğrilerini en az değiştirdiğinden, hidrodinamik zayiat çok azaltılmış olup bu suretle emsali (Kaplan) tipi türbinlere nazaran daha yüksek hidrolik verim elde edilmektedir.

Ayrıca grup su içine dalnuş olduğundan sis temin soğutulması da kolayca temin edilmiş ol maktadır.

Bu tip türbin grupları 10.000 20.000 kW. güç lerde İmal edildiği gibi, 20 30 kW.dan 100 150 kW. güçlere kadar çok düşük güçlerde de İmal •edilmekte ve bu küçük tipler küçük dere sant rallannın tesisine en uygun gelmektedir.

Mikro santrallar için imal edilen küçük so ğan biçimli grup (groupe bulbe) (Şekil 1) de

Elektrik MUtıendtsliğl 15!i

görüldüğü gibi soğan seklinde sızmaz bir kılıf tır, alternatör ve ona direk bağU türbin aksamı bu kılıfın içerisindedir, yalnız helis dışarıdadır. Soğan şeklindeki maden! kılıfın (bulbe) içeri sinde hava veya dielektrik yağ vardır, alterna tör ve kılıfın içerisindeki diğer aksam komple bu yağın içerisine gömülmüştür. Yağın tazyiki hafifçe yükseltilerek elis şaftının kılıftan dışarı çıkan yatak kısmından içeriye su sızması ön lenmektedir. (Büyük gruplarda bu işlem taz yikli hava ile yapılmaktadır) Dielektrik yağ hem sistemi yağlamakta hemde alternatörle so ğan biçimli kılıfın dışından akan su arasında hareret iletimini çok iyi yaptığından alternatör kayıplarını önlemektedir.

ğan biçimli grup) su akım yönüne paralel bir şekilde doğrudan doğruya daldırılmıştır, yalnız sabit yönelteçler ve helis, diffizör içerisindedir.

2 — Boru kılıflı grup : (Şekil 3) de görüldüğü gibi (Soğan biçimli grup) su kanalı içerisine kanal eksenine ça kışık bir şekilde konmuştur. Bu iki sistemde nisbeten pahalı olup 200 500 kW. lık güç verebilen santrallerde elverişlidir.

8 — Sifonlu Grup : (Şekil 4) de görüldüğü ,gibi soğan biçimli grup sifonun mansap tarafına ve diffizör ek

SEKİL 2 BENTE ÛMMRMAU GRUP (Group* »n p t r t u l » )

Soğan biçimi gruplar, akarsu santrallerine üç şekilde uygulanmaktadır.

1 — Bente daldırmak grup : (Şekil 2) de görüldüğü gibi bir ısgara sis temi ile muhafaza edilmiş bentin içerisine (So

senine çakışık olarak yerleştirilmiştir. Bu tip bilhassa çok küçük düşülerde (1 2 metre) el verişli olup tesisi, bakım ve kullanılması en kolay olanıdır. (Şekil 5) de görülen santral, Ma yenne ırmağı üzerinde kurulan 17 akarsu sant ralından (Saint Beaudelle) mevkiinde kurulmuş

SEKİL. 3 BORU KlUFU GRUP (Gronpt m conduıt)

E'cktrlk Mühendisliği 155

ŞEKİL « SFOM.U GRUB ( Gronp* «n

tır, her santral üretimini bu hat üzerine aktar maktadır.

Sifon tipi gruplarda her şey en basit ve kolaya çevrilmiştir. Bakım ve İşletmede perso nel sayısı asgariye indirilmiştir. Ve santral bina sı ortadan kaldırılmıştır.

Sifon grubunun çalışması :

Sifon grubunun çalışması (Şekil 7) de gö rüldüğü gibi sifonun tepesindeki aspiratör ça lıştırılarak pifonun havası boşaltılır, sifon su ile dolunca suyun akışı temin edilmiş olur, bu su

olamdır, resimde görüldüğü gibi santral binası na İhtiyaç yoktur.

Mayenne Irmağı üzerindeki tesisler :

Mayenne den çıkıp Laval Kasabasından ge çen Mayenne ırmağı üzerine tesis edilen Mikro santraJların yeri (Şekil 6) daki haritada gös terilmektedir, iki kasaba arasındaki takriben 100 kilometrelik kısım arasında halen 17 Mikro santral tesis edilmiştir. Bunların hepside sifon tipi gruplar olup güçleri 50 180 kW. arasında degigmektedir. Bu 17 santral birbirleri ile 15 kV. luk bir orta gerilim hattı ile birleştirilmiş.

Elektnk Mühendislik 155

retle küçük soğan biçimli türbinin helisi dön meye bağlar ve grup ıçalışmış olur.

Gruba direkt bağlı alternatör daima aynı yükte çalıştırılmak suretiyle gerilim regülatör sistemi ortadan kaldırılmıştır. Grubun çalışma sı ve durması seviye elektrodunun devrede ol ması veya olmamasına bağldır.

Grubun mansap kısmında (Şekil 7) suyun seviyesi elektrotla temas haline gelince sifonun havasını boşaltan aspiratör çalışır sifon dolunca otomatik kumanda ile durur ve grup devreye girer, su seviyesi dügtüğü zaman sifonun üzerin

INSTAl"" DE MICfiO CENTRALES

DANS DES BIEFS OE LA MAY ENNE

grubun debileri, 9 ile 4,5 mVsn arasında değiş mektedir ve istifade edilen düşüler de 1,50 m 2,76 m. arasındadır. Bu gruplardan 12 si asenkron generatör ile 5 ide senkron generatör le mücehhezdir. Senkron generatörlede basitliği temin makgadı ile rotor devresi tabiî mıknatıslı dır; sifonlu devrelerde daima sabit yükle çalış ma prensibi kabul edildiğinden böylece yüke göre ikaz ayar etme sistemi de ortadan kaldı rılmış bulunmaktadır.

Grupların sabit yükte çalıştırılması : ,

ŞEKİL.6 (Laval)velMayenne) kasabalarından ge çen Mayenne ır_ mağı üzerinde tesis edilen 17 Mikrosantralın yerlerini gösterir harita

Yukarda da belirtildiği gibi, çalışma siste mini basitleştirmek için sifonlu grupların sabit güçte çalıştırılması ön görülmüştür. Sabit yük te çalışmada iki hal vardır :

1 — Genel bir enerji Şebekesinin besleme hali

Bu çeşit çalışmada, meselâ (Mayenne) de ol duğu gibi, bir dere veya ırmak boyunca muhte lif enerji grupları ürettikleri enerjiyi orta ge rilimli müşterek bir hatta aktarırlar. Bu du rumda :

a) Eğer dere suyu, türbinden geçmesi lazım gelen ortalama debiyi devamlı besleyecek durum da ise grup devamlı çalışır.

b) Dere suyunun debisi, zirai sulamalar ve ya başka sebeplerle değişken ise, türbinin or talama debisinin altına düşüldükçe grup oto matik kumanda ile durur ve su seviyesi yüksel diğinde yine otomatik kumanda ile devreye gi rer; çalıştığı müddetçe daima sabit bir enerji üretir. (Şekil 8) de a ve 1) grafiklerinde durum görülmektedir.

deki yaylı klape su seviyesi elektrodu su ile te ması kesileceğinden otomatik kumanda ile açı larak sifon boşalır, çalışma durur, bu suretle grubun asgari bir seviyenin altında çalıştırıl ması önlenerek daima sabit yüklerde çalışması temin edilir, böylece gerilim ayar sistemine ih tiyaç hasıl olmaz.

Mayenne nehri üzerinde (lîlectricite de Fran ce) tarafından sifonlu gruplar tecrübe edilmekte ve çok iyi neticeler alınmaktadır. Ortalama 27 m3/sn debisi olan Mayenne nehri üzerinde 1954 den 1961 senesine kadar tesis edilen 17 sifonlu

2 — özerk bir şebekenin beslenmesi hali •

Bu çeşit çalışmada genellikle su seviyesinin düşümünden ziyade grubun tek başına beslendi ği şebekenin sarfiyatının değişikliği mUhimdii'. Grubun yine daima sabit yükte çalışması en. eko nomik tarz olduğuna göre üretilipte sarfedilemi yen enerjinin, beslenen şebekeye paralel' olarak otomatik bir şekilde ve ihtiyaca cevap verecek şekilde dirençler ilave veya çıkarılarak grubun daima sabit bir yükte çalışması temin edilir. (Şekil 8) deki grafik c de durum özetlenmiştir.

T . H ) « ^ r t 5 <T I U L I N ÇAUSMA PRENSM NI SÖSTIRIK Şt M A

MÜŞTEREK ÇAU$MA DUf lUHU '

Bibliyografya

1 — Le3 Mlcrocentrales M. Salesse.

2 — Les Mlcrocentrales de la Mayenne F. Auroy.

3 — R6glon d'equlpment Hydrolique No 7 (EDF).

4 —• Un appareillage Statique pour des Mic rocentrales M. Sallese et L. Budan

5 — Resultats Techiniques Provisoires (1966) (EDF).

JSKILI

Milletlerarası Toplantılar Takvimi

22 28 Ekim 1970 — Elektronik Komponent lerl, ölçü Teçhizatı ve Benzeri Fabrikasyon U rünlerine ait 4 üncü milletlerarası sergisi — Ala nı, Munich, Batı Almanya'da.

11 15 Mayıs 1970 — Modern elektrik sant rıalları konusunda milletlerarası araştırma günü. L16g'e Kongre Sarayı, L16ge, Belçlak'da (bilgi için: Assoclatlon des IngĞnieurs 61ectrlens

sortls de l'Instltut 61ectrotechnique Montefiore, 64, Boulevard Emile de Laveleye, Llege, Belgl que).

25 27 Mayıs 1970 — Birleşmiş Milletler Av rupa Ekonomik Komisyonu, Büyük Elektrik Sis temlerinin İşletme Plânlamasına ait ekonomik problemlerin çözümünde Yöneylem Aragtırma sı metodlarınm tatbiki Slmpozyumu, Varna, Bul garistan.