DENİZ SEVYESİNDEN YÜKSEK YERLERDE KURULAN ELEKTRİK SANTRALLARI TEÇHİZATININ GÜÇLERİNDE VUKUA GELEN DÜŞÜKLÜĞÜN HESABI

U D K : 621.313 : 621.314.1/.3 : 621.224 : 621.51 : 621.4

DENİZ SEVİYESİNDEN YÜKSEK YERLERDE KURULAN ELEKTRİK SANTRALLARI TEÇHİZATININ GÜÇLERİNDE VUKUA GELEN DÜŞÜKLÜĞÜN HESARI

Hasan Halet IŞIKPINAR Y. Müh.

Yurdumuzun topoğrafık teşekkülâtı, bilhassa doğu bölgemizde, bir çok şehir ve kasabalarımı zın deniz seviyesinden itibaren bin metreyi ge çen rakımlarda kurulmasına sebep olmuştur.

Bu yazımızdan maksat; bu şehir ve kasabalar da kurulacak elektrik santrallarımızın muharrik kuvvet makineleriyle elektrik cihazlarının güç lerinde vukua gelen düşüklüğün nazarı itibare alınması ve hesap edilebilmesi için, literatürde mevcut bazı bilgileri toplu halde meslektaşları mıza arzetmektir. Bu esasların bilhassa projele rin tanziminde, kabul tecrübelerinde ve işletme esnasında faydalı olacağı kanısındayız.

1 — Su Türbinleri :

Yüksek rakımlarda kurulan su türbinleri ile santrifüj tulumbalarının, deniz seviyesindeki güç leri, yüksek rakımlarda, hava basıncının az olma sından dolayı düşmektedir

Güç düşüklüğü deniz seviyesi ile makinenin kurulduğu rakımdaki hava basıncı arasındaki farka muadildir. Burada hava basıncı su sütunu ile ölçülmektedir. Meselâ, Bitlis'te 1450 rakımın da kurulan 233 beygirlik bir su türbininde : 750 632 = 118 mm. olduğundan, buna tekabül eden su sütunu 11,8 santimetredir ve güç düşük

11,8

lüğü :

X 233 = 27,5 'beygirdir. Keza ve

bilhassa Francis Türbinleri, emme borusu ile teç hiz edildiğinden, bu borunun ağzının daima, alt kanaldaki su seviyesine "dalmış olması lâzımdır. Türbin motorunun merkez ekseninden itibaren, alt kanaldaki su seviyesine kadar olan mesafe, emme yüksekliğidir. Türbin çalışmazken, yani alt kanaldan su akmadığı müddetçe, bu mesafe en yüksek seviyededir, işte bu ölçüde nazarı iti bare alınması gerekli bir husus vardır :

Türbinin kurulduğu mahaldeki atmosferik hava basıncı ile alâkalı olan bir kıymet aşılma malıdır. Müsaade edilen azami emme yüksekliği deniz seviyesinde, türbinin tam yükle çalıştığı esnada, havanın nüfuzundan iyice tecrit edilmiş bir emme borusunda 8 metredir. Türbinin az yüklerde de çalıştığı nazarı itibare alındığı tak dirde, emme yüksekliğinin 7,5 metreden fazla olmaması lâzımdır. Emme borusunun, emme yük sekliğinin muhtelif rakımlarda hangi kıymette

olması lâzımgeldiği aşağıda gösterilmiştir: (Ref. No. 1).

Deniz seviyesinde • •

500 metre yükseklikte

1000 »

1200 »

1400 »

1600 »

1800 »

2000 »

2200 »

2400 »

2600 »

2800 »

3000 »

.....

7,50 metre 7,10 » 6,70 » 6,65 » 6,30 » 6,15 » 6,00 » 5,85 » 5,75 » 5,50 » 5,40 > 5,25 » 5,15 »

2 — Yüksek rakımlarda yel türbinlerinin gü cündeki düşüklük :

Hava yoğunluğu az oldukça o nisbette de yel türbinlerinin verdikleri güçte düşüklük olmakta dır Bunun da sebebi, yüksek rakımlarda hava akımlarının Kinetik enerjisinin nisbeten daha az olmasıdır.

3 — Yüksek rakımlarda bacaların çekişinde ki fazlalık:

Yüksek rakımlarda, hava daha hafiflediği için bacaların daha iyi çektiği malûmdur

4 — Yüksek rakımlarda, içten yanmalı motor lerde gücün düşmesi :

a) Deniz seviyesinden itibaren 250 metre yüksekliğe kadar güç kaybı yoktur Bu yüksek likten sonra, her yüz metre yükselişte, dizel veya benzin motörü gücünden yüzde bir kaybet mektedir. Bunun sebebi Yüksek rakımlarda ha vanın yoğunluğunun azalmasıdır (Ref. No. 2).

Misal olarak, Erzurum'da kurulan bir dizel motorunu alalım :

Erzurum santralının rakımı 1950 metredir. Şu halde, 1000 beygir kuvvetindeki bir dizel motorunun gücü 1950 metrede aşağıdaki miktar

kadar düşecektir :

1950 — 250 = 1700 m.

X 1000 = 170 beygir

1000 beygir kuvvetindeki dizel motörü Erzu

rum'da 170 beygir gücü kaybedecek ve ancak

830 beygir gücü verecektir.

E.M M. 69

b) Sanayi Bakanlığı tarafından tasdik edi len İller Bankası Dizel Motörleri Şartnamesine göre : (Ref. No. 3).

Beher santimetre cıva sütununda azalmaya mukabil yüzde 1,6 veyahut 300 metreden itiba ren 100 metre yükselme karşılığı olarak yüzde 1,3 indirme yapılacaktır. Ancak, bunlardan han gisi daha düşük güç vermekte ise o gözönüne alınacaktır.

Erzurum misalinde: bu esaslara göre güç dü

şüklüğü şu miktara baliğ olacaktır :

"

Birinci halde: Cıva sütununun azalması : 760 — 600 = 160 mm. = 16 Sm.

1.6

16 X

X 1000 = 256 beygir

1950 300 1.3

İkinci halde :

X 1000 = 214,5

beygir olur.

Bu zayiatı önlemek için, yüksek rakımlarda

kurulacak dizel motörlerinin süper şarjlı olması

tavsiye edilmektedir (Ref. No. 4).

5 — Y üksek rakımlarda kompresörlerin gü

cündeki düşüklük :

Deniz seviyesinden her yüz metre yükselişte,

emilen havanın hacmi sabit kaldığı takdirde,

kompresör gücünde yüzde yarım nısbetinde bir

düşüklük vukua gelmektedir. Bunun sebebi, yük

sek rakımlarda hava basıncının düşmesidir. (Ref.

No. 5).

Misal olarak, Bitlis Elektrik Santralında ku rulan 260 beygirlik Dizel elektrojen gurubunun hava tüpünü dolduran benzin motorlu kompre sörü alalım. Bu benzin motörü beş beygirlik olup yüksek rakımdan dolayı kaybettiği güç:

X 5 = 0,6 beygirdir.

Kompresörde ise güç kaybı:

x 5 = 0,3 beygirdir.

Şu halde, bu gurubun gücünden 0,9 beygir

düşüklük vukua gelmekte ve normal kabul edilen

zamandan fazla bir zamanda hava tüpünü doldu

rabilmektedir.

6 — Y üksek rakımlarda elektrik makineleri

nin (jeneratör ve motörlerin) gücünde

vukua gelen düşüklük :

a) Amerikan literatürüne göre, deniz sevi yesinden itibaren bin metre yüksekliğe kadar olan yerlerde kurulan elektrik makinelerinin konstrük siyonunda hiç bir değişiklik yapılmamaktadır. Bin metreden daha yüksek mahallerde kurulan elek trik generatörlerinde ve motörlerinde, bin met reden sonra her yüz metre yükselişte bu maki nelerin ısınması bir derece yükselmektedir (Ref. No. 6).

Bunun sebebi, sıcaklığın yüksek rakımlarda nisbeten daha az yapılmasıdır. Meselâ, Bitlis elektrik santralında kurulmuş olan generatörü gözönüne alalım :

Bitlis'in rakımı 1450 metre olduğuna göre, bin metre düşüldüğü takdirde, geri kalan 450 metrede, generatör her yüz metrede bir °C ısı nacağına göre, generatörün sıcaklığı 4,5 °C yük selecektir. Bu sebepten, elektrik generatör ve motörlerinin gücünde bin metre rakımdan son ra her 100 metre yükselişte yüzde yarım nisbe tinde bir düşüklük gözönüne alınmaktadır. Bu he saba göre; Bitlis Santralındaki 187,5 kVA. lık türbin generatörünün gücünde,

X 187,5 = 4,20 kVA İlk

bir düşüklük vukua gelecektir.

Şu halde, türbinde, birinci maddede zikredi len 27,5 beygir düşüklüğe, 4.21 kVA.nın tekabül ettiği Cos 0 = 1 de generatör randımanı 0.9 alındığı takdirde:

4,20 = 6.35 beygir gücü ilâve edersek,

0.90 X 0.736

Türbin gurubunda güç düşüklüğü cema'n;

27,50 + 6,35 = 33.85 beygire baliğ almaktadır.

b) Alman Literatürüne göre, yüksek rakım larda kurulan generatör ve motörlerin güçlerin de vukua gelen düşüklük (Ref. No. 7).

I — Trifaze generatör ve motörlerde güç (azâmi)

Deniz seviyesinden itibaren yükseklik 1000 M. 2000 M. 3000 M. 4000 M.

Dakikada 1000 devire kadar devir, yapan maki

nelerde nominal gücün % si

Dakikada 1000 devirden fazla devir yapan maki

nelerde nominal gücün •% si

Yani, yukarıdaki misale göre, 1450 metrede güç, deniz seviyesindekinın takriben % 97,5 u ol duğundan, zayiat yüzde 2,5 dur ve 187,5 kVA. lık generatörde, 187,5 x 0.025 = 4.69 kVA dır.

II — Senkron ve doğru akım makinelerinde:

Deniz seviyesinden itibaren yükseklik

1000 M. 2000 M. 3000 M. 4000 M.

Güç % 100

7 — Y üksek rakımlarda transformatörlerin gücünde vukua gelen düşüklük :

Isının hava içinde nakil suretiyle yayılması, havanın yoğunluğunun tesiri altında olduğu için

E.MM 59

kendi kendine soğuyan transformatörlerin hepsi, rakım yükseldikçe gücünden kaybeder Güç kay bı, ısının havanın zerrelerinden nakil suretinde yayılmasının, havada intişar suretiyle yayılması oranına bağlıdır. Tankları düz yüzeyli olan trans formatörler, rakımın yüksekliğinden en az mü tessır olurlar. Bu transformatörlerde ısınma kay bının yüzde . 55 şi intişar suretiyle vukua gelir. Azamı ısı ise, radyatör borulu transformatörler de zayi olur.

Bu transformatörlerde intişar suretiyle ısı kaybı ise asgarî haddedir.

Transformatör, regülatör ve reaktörler hak kındaki bugünkü Amerikan standartları, trans formatörlerde hararetin, yüzde sekseninin kon veksiyon (havanın zerrelerinin harareti nakli su retiyle) zayi edildiğini ve deniz seviyesinde trans formatör yağının ceman 40° C ve sargılarda hara retın ceman 55° C yükselmesini kabul etmiştir.

Yüksek rakımlarda, hava yoğunluğunun azal ması, ısınmadan doğan harareti soğutmak için, soğuk havaya muhtaç olan transformatörün daha fazla ısınmasına sebep olmaktadır (Ref. No. 8).

Yüksek rakımlarda transformatörlerde vukua gelen güç zayiatı Alman literatürüne göre aşağı dadır (Ref. No. 9).

VDE Nizamnamesinde tesbıt edilen .ısınma hududu, transformatörlerin deniz seviyesinden itibaren bin metreye kadar irtifada tesis edilme lerine ait bulunmaktadır Eğer transformatörler 1000 metreden yukarıda tesis edilirse, her 100 metre yükselişte, transformatör nominal gücü, yüzde 0.5 nisbetinde azalmaktadır. Bu durumda izolatörlerin üzerinden atlama gerilimi de, yüzde bir nisbetinde düşmektedir. Bu son hâdisenin sebebi şudur .

Yüksek rakımlarda yoğunluğun azalmasından dolayı, bu rakımlarda havanın, atlama gerilimine direnci daha azdır

Meselâ: 6 kV lık 100 kVA. lık bir transfor matör, Bitlis'te tesis edildiği zaman, bu transfor matörde güçteki düşüklük şu şekilde hesap edilir:

100 x

ve gerilimdeki düşüklük de;

100 x 100

X 100

olması lâzımdır.

= 2.25 % = 4,5 %

N e.t i e e :

Yukarıda esaslar dairesinde, muharrik kuvvet lerle elektrik cihazlarının, rakım yüksekliğinde husule gelen guç düşüklüğünün hesabında fay dalı olacak olan bir cetvel aşağıya dercedilmiştir.

Bu cetvelde, muhtelif rakımlarda, Hava ba sıncı, milimetre cinsinden Cıva sütunu olarak gösterilmektedir:

2000,

BİBLİY OGRAFİ

Reference No. 1 — P. Hail: Turbinen U. Wasser kraftanlagan 1927 Sahife 101 102

No. 2 — AEG Technische Tabellen Sahife 146.

No. 3 — Dizel Elektrojen Gurubu Teknik Şartna mesi I BE 1 İller Bankası 1959

No. 4 — AEG Technische Tabellen Sahife 146. No. 5 — AEG Technische Tabellen Sahife 146 No 6 — Craft. American Electrıcian's Hand laook Sahife 739, 1942

No. 7.— Handbuch, Garbe Lehmeyer Sahife 187, 1953.

No. 8 — Standard Handbook for Electrical Engı neers Sahife 576, 1957

No. 9 — Handbuch, Garbe Lehmeyer Sahife 267, 1953.

* Y. Müh. İhsan Mocan Etibank Genel Mü dürlüğüne, „

* Y Müh Mustafa Öngün, Etibank Enerji, Etüt ve Tesis Şubesi (Santrallar) Mudur Mua vinliğine,

* Y. Müh. Arşen Diraduryan, Etibank Ener ji, Etüt ve Tesis Şubesi (Şebeke) Müdür Muavin liğine tayın edilmişlerdir.

Meslektaşlarımızı tebrik ederiz.

E MM 59