ULUSAL
ELEKTRİK ŞEBEKESİNDE TURBOGENERATÖRLER
Ulusal elektrik şebekesinde
turbogeneratörlerin anlatımı 3 bölümde toplanmıştır. İlk bölümde, senkron
makinalar ve türleri (çıkık kutuplu ve turbo generatörler) hakkında önbilgi
verilmiştir. İkinci bölümde elektrik santralları ve turbo generatörlerin
santrallarında kullanımı anlatılmıştır. Son bölümde ise Türkiye' de elektrik
enerjisi üretimi, özellikle de termik santralların bu konuda rolü ve termik
santrallarda kullanılan turbogeratörlerin plaka değerleri yeralmaktadır.
Senkron makina, genelleştirilmiş makina
türündendir. Elektromıknatıslı veya küçük güçlerde sabit mıknatıslı bir rotor
ile bir veya üç fazlı alternatif akım sargılı statordan oluşur. Senkron
makinalar, generator ve motor olarak çalıştırılırlar. Senkron hız denilen sabit
bir hızla dönerler.
n: dakikada senkron dönme sayısı
f: stator akımlarının frekansı n = 60f
/ p dir.
2p: kutup sayısı
Sabit dönme sayısı nedeniyle, motor
olarak çalışma alanları kısıtlıdır. Ancak elektrik enerjisi üretiminde,
santrallarda kullanılırlar. Güçleri birkaç VA dan 1700 MVA ya kadar imal
edilebilirler. Gerilimleri 6, 15, 20, 27 kV dur.
Çok büyük güçlerde imal edilmesinin
nedeni güçleri arttıkça maliyetlerinin düşmesi, verimlerinin artmasıdır. Büyük
güçlü bir makinanın bakımı ve kontrolu daha kolaydır, ancak bu sistem işletim
güvencesini azaltır.
Senkron generatörler yuvarlak kutuplu
ve çıkık kutuplu olmak üzere iki türden yapılırlar.
Stator
iç çevresi düzgün, rotor dış çevresi düzgün olmayan makinalardır. Kutup
sayıları büyük ve senkron hızları düşüktür. Kutup sayıları 2p=4,6,8...60 olabilir.
Senkron hızları küçük olduğundan rotor çapları çok büyük (10-13 m) ve eksenel
boyları küçüktür. Genellikle su türbini ile döndürülürler. Hidroelektrik
santrallarda çıkık kutuplu generatörler kullanılır
Yuvarlak kutuplu generatörler, sabit
kısım stator, dönen kısım rotor ve bunların taşıdıkları stator ve rotor
sargılarından oluşur. Rotoru ile statoru arasında kalan hava aralığı sabittir
(45mm-65mm). Kutup sayısı küçük, senkron dönme sayıları yüksektir. 2p = 2,4,6
olarak imal edilirler. Güçleri 1700MVA kadar olabilir ve çıkık kutuplu
generatörlerden daha yüksektir. Yüksek hızlı olduklarından rotor çapı küçük,
boyları uzundur. Rotor çevresinin 2/3 üne oluklar açılır ve bu oluklara rotor
sargıları yerleştirilir. Büyük güçte turbogeneratörlerin rotor sargıları, ısı
ile boyutlarınınboyutlarının değişmemesi için gümüşlü bakır alaşımdan yapılır.
Stator, stator gövdesi ve stator
çekirdeğinden oluşur. Çekirdek, kayıpları az olan 0.5 mm kalınlığında özel
silisyumlu saçlardan yapılır. Saçlara sargı için oluklar açılır. Saçlar
biraraya getirilerek sıkıştırılır ve saç paketleri arasında soğutma kanalları
bırakılır.
Turbo generatörler, gaz veya buhar
türbinleri ile uyarılırlar. Bu nedenle termik santrallarda kullanılırlar.
Yuvarlak kutuplu makinalar, makina
içinde basınçlı hava veya gaz dolaştırılarak soğutulur.
Elektrik santralları, elektrik enerjisi
üretilen yerlerdir. Elde edilen enerji ile dağıtım şebekesi beslenir. Dağıtım
sırasında kayıpların ve gerilim düşmelerinin büyük olması nedeniyle, dağıtım
yüksek gerilimle yapılır. Bu gerilim küçük bölge şebekelerinde bulunan
transformatör istasyonlarında alçak gerilime düşürülür.
TERMİK SANTRALLAR:
Termik santrallar genellikle buhar, gaz
veya dizel santrallar olarak yapılırlar.
Buhar santralları bunların arasında en
çok kullanılandır. Linyit kömürü, taş kömürü ile çalışırlar. Buhar
santrallarında genellikle generatörlerle direkt kuple edilmiş buhar türbinleri
kullanılır. Türbinlerde buharın ısı enerjisi, mekanik enerjiye çevrilir. Bu tür
türbinlerin dakikadaki devir sayısı 3000 ve büyük güçte olanların 1500 dür.
3000 devirli türbin ve generatörden oluşan üniteler 100000 kVA lik güçlerde
imal edilebilirler. Zorunlu olmadıkça, normalde 3000 devirli üniteler seçilir.
Gaz santralları genellikle elektrik
üretiminde termik masrafları pratik bakımdan sıfır olabilen, mesela yüksek
fırın gazı gibi çok elverişli gazların bulunduğu yerlerde kurulur. Bu
santrallarda gazın termik enerjisi çoğunlukla yatık ve çift tesirli dört
zamanlı gaz makinaları ile mekanik enerjiye çevrilir. Bu çeşit gaz motorları
çok yavaş ve genellikle 100 dev/dak dan daha düşük bir devir sayısıyla
çalışırlar. Bu nedenle, böyle santrallarda büyük ve çok kutuplu generatörler kullanmak
zorunda kalınır.
Dizel santrallarının başlıca
özellikleri, çok çabuk harekete geçmeleri ve ayarlanabilmeleridir. Tesis
masrafları, normal bir buhar santralından daha azdır. Ancak kWh başına yakıt
masrafı, daha fazladır. Bu tip santrallar kısa süreli çalışma gerektiren
durumlarda kullanılır.
Su
santrallarında, suyun potansiyel enerjisini önce kinetik enerjiye ardından
mekanik enerjiye çeviren su türbinleri kullanılır. Su enerjisinin bedelsiz
olmasına karşın, su santrallarının tesis masrafı, bir buhar santralınınkinden
daha pahalıya mal olmaktadır. Bunun en büyük etkeni su inşaatı ile ilgili
hususlardır. Bu nedenle uygun arazilere inşa edilirler. Ancak, uygun arazi
koşullarına rağmen tesis masrafı yüksek olmaktadır.
TURBOGENERATÖRLERİN
ELEKTRİK SANTRALLARINDA KULLANIMI:
Santrallarda kullanılan üç fazlı
generatörlerin kullanımı, tahrik makinaların devir sayısına bağlıdır. Su
türbinleri, dizel ve gaz motorlarında devir sayısı genellikle 1500 ün çok daha
altındadır. Bu nedenle bunlarla tahrik edilen generatörler çıkık kutuplu olarak
yapılır.
Tahrik makinası olarak buhar türbinleri
kullanılırsa (dakikada devir sayıları 1500, 3000 dir) turbogeneratörler
kullanılır. Turbogeneratörlerin boyları uzun olduğundan, bunlarda kayıp
ısısının soğutucu hava ile uzaklaştırılması meselesi esas zorluğu teşkil eder.
Turbogeneratörleri soğutmak için, generatörlerin her iki ucuna vantilatörler
yerleştirilir. Bu vantilatörler, emdikleri havayı, generatörlerin içinde
bulunan bir çok hava yarıkları ve soğutma kanallarına basarlar. Çok büyük ve
yaklaşık 50000kVA dan yukarı güçlerde, generatörün dışında yerleştirilmiş özel
bir vantilatörün kullanılması daha elverişli olur.
Örnek olarak Avustralya' da bulunan
Newport elekrik santralını inceleyelim:
Santralın türbin-generatör ünitesi 2
kutuplu, 500MW turbogeneratör ve 3000 dev/dak. lık, generatöre direkt kuplajlı
türbinden oluşmuştur. Türbin ise bir yüksek basınç (verimi %90.6), bir orta
basınç (verimi %91.7) ve iki alçak basınç (verimi %89.2) tesisatı içerir.
(Ayrıntılar için lütfen yukarıdaki adrese gidin)
Ülkemizde, sanayinin gittikçe artan enerji talebinin
zamanında ekonomik olarak karşılanabilmesi gerekmektedir. Bu ihtiyaç, yeni
enerji kaynakları aranarak, yeni santrallar kurularak gerçekleştirilebilir.
Bununla birlikte önemli bir diğer husus da mevcut santralların verimli bir
şekilde işletilmesidir.
Türkiye elektrik enerjisi kapasitesi
1970 yılından bu yana büyük bir artış göstermiştir. 1970 yılında termik üretim
3915.4 GWh ve hidroelektrik üretim 2357.5 GWh olmasına karşın 1991 yılında
termik üretim 34067.8 GWh ve hidroelektrik üretim 21392.9 GWh olmuştur.
1993 yılı itibariyle Türkiye elektrik enerjisi kapasitesini
aşağıdaki tablolarda inceleyebiliriz.
TABLO 1
1993 Yılı Sonu itibariyle ortalama enerji üretim kapasitesi.
(GWh)
Taşkömürü
|
1950.0
|
263.0
|
2213.0
|
|||||
Linyit
|
34350.0
|
471.5
|
34821.5
|
|||||
Fuel Oil
|
4300.0
|
3633.0
|
550.0
|
8483.0
|
||||
Motorin
|
0.0
|
459.0
|
459.0
|
|||||
Doğalgaz
|
16580.0
|
876.0
|
17456.0
|
|||||
Jeo termal
|
90.0
|
90.0
|
||||||
Toplam termik
|
57270.0
|
5702.5
|
550.0
|
0.0
|
63522.5
|
|||
Hidrolik
|
33028.0
|
27.5
|
2311.0
|
110.0
|
35477.1
|
|||
Toplam
|
90298.0
|
5730.0
|
2861.0
|
110.0
|
98999.6
|
|||
TABLO 2:1993 yılı sonu itibariyle
işletmedeki TEK termik santralları.
Santralın
Adı
|
Kurulu
Güç
(MW)
|
Üretim
Kapasitesi (GWh)
Ortalama
Güvenilir
|
|
FUEL-OİL
|
|||
Ambarlı
|
630.0
|
4100.0
|
4100.0
|
Hopa
|
50.0
|
200.0
|
200.0
|
Toplam
|
680.0
|
4300.0
|
4300.0
|
TAŞKÖMÜRÜ
|
|||
Çatalağzı B1,B2
|
300.0
|
2100.0
|
2100.0
|
Toplam
|
300.0
|
1950.0
|
1950.0
|
LİNYİT
|
|||
Afşin Elbistan
|
1360.0
|
8840.0
|
8840.0
|
Kangal 1-2
|
300.0
|
1950.0
|
1950.0
|
Seyitömer 1-4
|
600.0
|
3900.0
|
3900.0
|
Soma A
|
44.0
|
290.0
|
290.0
|
Soma B1-B6
|
990.0
|
6435.0
|
6435.0
|
Tunçbilek A
|
129.0
|
840.0
|
840.0
|
Tunçbilek B
|
300.0
|
1950.0
|
1950.0
|
Çayırhan A
|
300.0
|
1950.0
|
1950.0
|
Yatağan
|
630.0
|
4100.0
|
4100.0
|
Orhaneli
|
210.0
|
1365.0
|
1365.0
|
Yeniköy 1-2
|
420.0
|
2730.0
|
2730.0
|
Toplam
|
5283.0
|
34350.0
|
34350.0
|
MOTORİN
|
|||
Aliağa G.T. KÇ.
|
180.0
|
||
Seyyar Gaz Türbini
|
2.4
|
||
Bozcaada D.
|
0.7
|
||
Marmara Adası D.
|
1.1
|
||
Gökceada G.T.
|
0.9
|
||
Avşa Adası D.
|
1.1
|
||
Ercis-Van D.
|
1.2
|
||
Ilıç D.
|
0.1
|
||
Kemaliye D.
|
0.1
|
||
Çukurca D.
|
0.1
|
||
Gökceada D.
|
1.5
|
||
Toplam
|
189.2
|
0.0
|
0.0
|
JEOTERMAL
|
15.0
|
90.0
|
90.0
|
DOĞALGAZ
|
|||
Hamitabat 1-6
|
600.0
|
3900.0
|
3900.0
|
Hamitabat 1-6 (Tevsii)
|
600.0
|
3900.0
|
3900.0
|
Ambarlı 1-6
|
832.8
|
5413.0
|
5413.0
|
Ambarlı K.Ç. 1,2,3
|
518.1
|
3367.0
|
3367.0
|
Toplam
|
2550.9
|
16580.0
|
16580.0
|
TEK TERMİK
|
9018.1
|
57270.0
|
57270.0
|
Bu santrallardan turbogeneratörlü
olanlar ve bunların generator plaka değerleri bir sonraki bölümde
incelenecektir.
santralın adı
|
gen.
sayısı
|
gücü mva
|
cos fi
|
devir sayısı D/D
|
gerilimi kva
|
Akköprü
|
1
|
15.000
|
1000
|
13.8 Y5.0
|
|
Aliağa
|
2
|
42.400
|
0.85
|
3000
|
10.50 Y5.0
|
Ambarlı
|
2
|
133.689
|
0.85
|
3000
|
13.8 Y5.0
|
"
|
1
|
133.689
|
0.85
|
3000
|
13.8 Y5.0
|
"
|
2
|
187.500
|
0.80
|
3000
|
15.0 Y5.0
|
Ankara(EGO)
|
1
|
5.625
|
0.80
|
3000
|
6.0 Y10.
|
1
|
5.660
|
0.80
|
3000
|
6.0 Y10.
|
|
1
|
9.375
|
0.80
|
3000
|
6.0 Y10.
|
|
1
|
4.000
|
0.80
|
3000
|
6.3 Y5.0
|
|
1
|
3.125
|
0.80
|
3000
|
6.3 Y5.0
|
|
Azot(samsun)
|
1
|
9.000
|
0.80
|
3000
|
6.3 Y5.0
|
Çatalağzı
|
6
|
25.000
|
0.80
|
3000
|
11.0 Y5.0
|
1
|
180.000
|
||||
Çaycuma
|
1
|
12.500
|
0.80
|
1500
|
6.3 Y5.0
|
Dalaman
|
1
|
9.625
|
0.80
|
1500
|
6.3 Y
|
Kağıt fab.
|
1
|
23.125
|
0.80
|
3000
|
6.3 Y
|
Elbistan
|
4
|
400.000
|
0.90
|
3000
|
21.00 Y
|
Ereğli D. Ç.
|
2
|
12.500
|
0.80
|
3000
|
13.8 Y5.0
|
1
|
37.500
|
0.80
|
3000
|
13.8 Y
|
|
Gemlik
|
2
|
2.250
|
3000
|
0.4 Y
|
|
"(Sümerbank)
|
1
|
1.450
|
3000
|
0.4 Y
|
|
Gemlik
|
2
|
42.400
|
0.85
|
3000
|
10.50 Y5.0
|
Girvelik
|
2
|
1.250
|
0.80
|
1000
|
6.6 Y
|
1
|
1.300
|
0.80
|
1000
|
6.6 Y
|
|
Hazar 1(3.ünite)
|
2
|
18.000
|
0.85
|
3000
|
10.50 Y5.0
|
Hopa
|
2
|
31.200
|
0.85
|
3000
|
13.8 Y5.0
|
İskendrun D. Ç.
|
1
|
37.500
|
0.80
|
3000
|
6.5 Y
|
İzmir
|
1
|
26.700
|
0.75
|
3000
|
11.0 Y5.0
|
3
|
6.250
|
0.80
|
1500
|
10.5 Y
|
|
2
|
3.125
|
1000
|
10.5 Y
|
||
İzmir S. KO.
|
1
|
15.000
|
1000
|
13.8 Y5.0
|
|
İzmit
|
1
|
5.000
|
0.7
|
3000
|
3.0 Y
|
" Kağıt fab.
|
1
|
3.571
|
0.7
|
1500
|
3.0 Y
|
1
|
7.143
|
0.7
|
3000
|
3.0 Y
|
|
2
|
2.500
|
0.80
|
1500
|
3.0 Y
|
|
Karabük D. Ç.
|
2
|
12.500
|
0.80
|
3000
|
3.3 Y
|
Kayaköy
|
3
|
1.600
|
1000
|
6.30 Y
|
|
Mersin 1
|
2
|
31.250
|
0.85
|
3000
|
13.8 Y0.5
|
Mersin 2
|
2
|
31.250
|
0.85
|
3000
|
13.8 Y0.5
|
Seyitömer
|
2
|
180.000
|
0.85
|
3000
|
15.0 Y7.5
|
Sizir
|
3
|
2.820
|
0.80
|
1000
|
6.3 Y5.0
|
Silahtar
|
1
|
13.500
|
0.75
|
3000
|
10.0 Y10.
|
1
|
12.500
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
|
1
|
25.000
|
0.90
|
3000
|
10.0 Y10.
|
|
1
|
37.500
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
|
1
|
25.000
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
|
1
|
37.500
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
|
Soma
|
2
|
27.500
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
Tortum(1+2)
|
2
|
7.000
|
0.80
|
1000
|
6.6 Y
|
Tunçbilek
|
2
|
40.000
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
1
|
82.000
|
0.80
|
3000
|
10.5 Y5.0
|
|
Tunçbilek 2
|
2
|
188.000
|
0.85
|
3000
|
10.5 Y
|
Hiç yorum yok: