MÜHENDİSLİK DÜNYASI

uygulamalar

güçlükler, gaz türbinleriyle enerji üretiminin gelişmesini engelleyen etkenlerdir. Ancak gerekli enerjinin diğer yollar la elde edilmesinden çeşitli nedenlerle ortaya çıkan gecik meler karşısında günlük tepe yükü karşılamak amacıyla gaz türbinleri kullanılmıştır. Ge nellikle bu türbinler anma yü künde çalıştırılmakta ve anma yükü ile tepe yükü arasındaki fark döner yedek olarak ayrıl maktadır. Buhar türbinlerini düşük yükte çalıştırmak yerine, ekonomik gerekçelerle, hızlı yük alma özelliği olan gaz türbinlerini döner yedek olarak kullanmanın en uygun yol ola cağı öne sürülmektedir.

Elektrik sistemlerinde kesin likle döner yedeğe (spinning reserve) gerek vardır. Döner yedek gerekenin üzerinde bir üretim kapasitesinin sisteme bağlı olarak bulunması biçimin de tanımlanabilir. Günlük tepe yükünün % 8 ve Z 10'u kadar olan bu güç çeşitli durumlarda sistem frekansının düzenlenme sine ve sistem güvenilirliği nin sağlanmasına yardımcı olur.

gaz türbinlerinin döner yedek olarak kullanılması

Çevi ren :

metin demirpolat

1. GÎRÎŞ Son derece hızlı tepke (respon se) özelliği gaz türbinlerini acil durumlarda yük alma yönün de en uygun üretim birimi hali ne getirmektedir. Gaz türbinle rinin günlük tepe yükü karşıla ma yerine bu yönde kullanılma sı bazı durumlarda çok ekonomik olacaktır. Yakıt fiyatlarının yüksekliği ve yakıt bulmakta karşılaşılan

Metin Demirpolat, TEK (Electrical fforld, 1.4.1975, s. 56 57)

2. DÖNER YEDEK BİLEŞENLERİ

Döner yedek yük tahminlerindeki yanlışlıkları karşılayabilecek durumda olmalıdır. Üretim bi rimlerinin devreye giriş prog ramı tepe yük tahminlerine gö re bir gün önceden hazırlanır. Yük tahmin yöntemleri özellik le kısa zaman aralıkları için çok doğru sonuçlar veriyorsa da yine de bazı yanlışlıklar olabileceği unutulmamalıdır. Bu olasılı yanlışlıkları kar şılamak üzere tahmini tepe yü kün % 1 % 2 yukarısında ve 1 2 dakika içerisinde sağlana cak bir üretim kapasitesi ge reklidir. Bu genellikle döner yedek içerisinde düşünülür.

Yedek gücün frekans düzenlenme sindeki yerini anlayabilmek için generatörlerin zamandaş (synchronous) olarak çalışmala rı iyice kavranmalıdır. Bunun nedeni bütün birimlerin elek triksel olarak birbirlerine bağlı bulunmaları ve yükün de

3 77

fiş inine pöre kendisini ayar layan büyük bir irakine şeklin de düşünülmeleridir. Yük art tıkça frekans düşmeye başlaya caktır. Döner yedek frekansı derişmez tutacak durumda olma lıdır. Bu en yüksek yükün % 1 ile % 2 arasında değişen ve 2 5 saniye içerisinde hazır olacak bir üretim kapasitesini gerektirir.

Döner yedek acil bir durumda yük almak için hazır bulunma lıdır. Örneğin büyük bir üretim biriminin devreden çıkarak üre timin gerekenin altında kalma sına yol açması. Bu eksiklik frekanstaki aşırı sapmaları ön lemek için birkaç saniye içeri sinde giderilmelidir. Döner ye değin, üretimdeki kaybı karşı layacak kapasitede olması gere kir. Ancak birçok işletmede üretim birimlerinin tepkeleri nin düşük olması bu büyüklükte ki yük alma işini olanaksız kı lar. Bununla beraber bir enter konnekte sistemde bulunan bir çok birimlerin döner yedekleri otomatik olarak üretimdeki kay bı kapatır. Sonuç olarak sis temde ortaya çıkan üretim kay bının ancak küçük bir bölümü kendisince karşılanabilir. Bu durumda sistemde en büyük üre tim biriminin gücü, tepe yükün % 10'u yada daha fazla olsa bi le, ani yük alma için gerekli döner yedeğin tepe yükün % 2 ile % 4'ü arasında olması ye terlidir.

Ayrıca iletimi rahatlatıcı bir bileşene (transmission relief component) gerek vardır. Ani üretim kaybından sonra, büyük bir güç, üretim eksikliği olan sisteme akar. Bu sık sık iletim hatlarının anma (rated) değer lerinin üzerinde yüklenmesine yoj. açar. İletkenlerin ısıl bo zulmasını önlemek için yükleme zamanı 5 10 dakika arasında tu tulmalıdır. Bu bileşen tepe yü künün X 10'u kadar olabilir. Buharlı üretim birimlerinin devreye alınmaları yavaştır. Bu nedenle bunların yedek güç bileşeninin sağlanmasında kul lanıldıklarında sisteme bağlı olmaları gerekir. Ancak gaz türbinleri yapılacak bazı de ğişikliklerle 5 10 dakikada devreye alınabileceğinden, bu bileşen dönmeyen yedek (non spinning reserve) olarak düşü nülebilir.

3. YEDEĞİN KULLANILMASI

Tanıma göre döner yedek kavra mı, bazı üretim birimlerinin en yüksek anma gücünden daha düşük düzeyde çalışmasını ge rektirir. Yükün tepe değerinde olduğu zamanda bile bazı bi rimler bilerek yüksüz yada az yükte bırakılır. Yüksüz bıra kılacak birimlerin seçilmesin de iki düşünce şekli ortaya çı kar. Birincisi toplam yakıt ma liyetini en düşük düzeyde tut mak yani ekonomik bir yük dağı tım durumunda (dispatch mode) çalışmak, ikincisi yüklenmiş birimlerin acil durumda çabuk yük alma yeteneğinin olması. En ekonomik çalışmada en uy gun yük alma koşulları sağlana madığı gibi, en uygun yük alma koşullarında da en ekonomik çalışma yapılamaz.

Yük dağıtımcıları, sistemde yük arttıkça üretim birimlerini tam yükteki yakıt maliyetlerine gö re sırayla devreye sokar. Bu maliyet herbir birimin (heat rate Btu/kWh) ısı tüke tim hızı ile gerekli yakıtın maliyetinin çarpımına eşittir ve mill/kWh olarak gösterilir. (1 dolar = 1000 mili). Motorin kullanmaları nedeniyle gaz tür binlerinin tam yük yakıt mali yetleri bütün diğer üretim tür lerinden daha fazladır. Bu yüz den gaz türbinlerinin devreye sokulan en son birimler olma ları gerekir. Gaz türbinleri nin tam yük ısı tüketim hızı

O

Şekil 1.

80 100

C ı k ı s gücü (MU)

18 Birim B

\V

tu/kUh

\

m >

\ yToplam ısı tüketim hızı

Birim A v

î 10

NjtncrementaV ı s ı tüketim hızı

Şekil 2.

B i r i m i n c ı k ı s gücü (MU)

bütün buharlı üretim birimle rinden daha fazla olduğundan üretim birimleri artan enerji tüketimlerine (Btu/kWh, 1 Btu = 025200 Kcal) göre dev reye sokulsa bile gaz türbin leri yine sonuncu sırayı ala caktır. Bu biçimdeki devreye alma yöntemiyle para ve enerji artırımı sağlanır.

Basitleştirilmiş girdi/çıktı eğrisi Şekil l'de gösterilen iki buhar türbini i üretim biri mini düşünelim. Her iki birimin en düşük yükünün 20 MW olduğu nu ve bunun altında kazanla rının kararlı çalışamadığını varsayalım. B birimi (ünitesi) 350 MMBtu/saat (MMBtu = 106Btu) girdide yada 17 500 Btu/kWh'lık ısı tüketim hızında 20 MW üre tiyor. A biriminin en düşük yükte ısı tüketim hızı 12 500 Btu/kWh. 100 MW'lık tam yükte her birim için 1000 MMBtu/saat girdiye gerek vardır. Bu da 10 000 Btu/kWh ısı tüketim hı zına eşittir.

120 MW'lık bir yükün beslendi ği ve 80 MW'lık bir döner ye değe gerek olduğu bir durunda her iki birim devrede olmalıdır.

B birimi 1000 MMBtu/saat gir diye kadar yüklendiğinde A bi rimi 250 MMBtu/saat çekecektir. A birimi 1000 MMBtu/saat girdi ye kadar yüklendiğinde ise B 350 MMBtu/saat çekecektir. Buradan da açıkça görüleceği gibi B birimini tam yükte çalış tırmak ve A'yı en düşük yükte bırakmak en iyi çözüm yolu ola caktır.

Bu durum ısı tüketim hızları için düşünülürse daha iyi anla şılacaktır. Çıkış gücünü 20 MW' dan 100 KW'a çıkarmak için çı kış gücündeki her birim deği şikliğinde girdiye eklenen mik tar'incremental' ısı tüketimini belirler. A biriminde, 750 MMBtu/saat 80 MW'a bölündüğün de 'incremental' ısı tüketim hı zı 9375 Btu/kVh olarak bulu nur. Aynı şekilde B biriminde bu değer 8125 Btu/kWh olacak tır. Dolayısıyla en düşük top lam ısı girdisini elde etmek için, çalışan birimlerden'inc remental' ısı tüketim hızı en fazla olanı yüklenir.

Bu birimler için girdi/çıktı eğrisinden elde edilen ısı tü ketim hızı değerleri; B biri minin toplam ısı tüketim hızı nın incremental ısı tüketim hı zından daha fazla olduğu halde A biriminin toplam ısı tüketim hızını geçtiğini gösterir. Ger çekte toplam ısı tüketim hızı 'incremental' ısı tüketim hızına bağlı değildir.

4. MALİYETİN TEPKE SÜRESİ İLE DEĞİŞİMİ

Benzer şekilde, en düşük toplam üretim maliyetini sağlamak için en düşük'incremental'maliyeti olan birimler en önce yüklenir ler. Tipik bir işletme için alınan değerler, değişik üre tim şekilleri için1 incremental' maliyetlerde çok farklılıklar gösterir. Bu farklılıklar gaz türbinlerinin yüklenmeden bek letilmelerinin yararını açık lar '.

Bu şekilde düşünüldüğünde, ça lışan birimler arasında en yük sek 'incremental' maliyeti olan ların döner yedek olarak kul lanılması gerekir. Ancak bu yöntem, sistem güvenliği açı sından, buharlı üretim birimle ri için geçerli değildir. Acil bir durumda döner yedeğin en az bir bölümü birkaç saniye ya da en fazla birkaç dakika içe risinde yük alabilmelidir. Bu har türbinli üretim birimleri nin başlangıç yükünden tam yü ke çıkabilmeleri dakikalarca

sürer (Şekil 3 ) . Her birim de ğişik ezellikleri nedeniyle farklı tepke aralıklarına sahip tir. Cenellikle kömürle çalışan birimlerde yak^t besleme siste mindeki kömür kırıcıları, taşı yıcılar ve öğütücülerin çalışma hızlarını değiştirmek gerekece ğinden, tepke süresi daha uzun dur. Sıvı yakıtla çalışan bi rimler için bu süre biraz daha kısadır. Nükleer enerji kulla nanlarda ise bu değer ikisinin arasındadır. Acil durumda daki kaları bulan bir yük alma süre si bütünüyle yetersizdir. Buharlı üretim birimleri anma değerine yakın çalıştırıldıkla rında, döner yedek çok sayıda birim üzerinde dağıtılmışsa uy gun yük alma tepkesi gösterebi lir. Birçok işletmenin yıllar dır uyguladığı bu yaklaşım, bü yük anma yüklü birimlerin eko nomik çalıştırılmalarını engel lemektedir. Gaz türbinleri için de aynı yak laşım kullanılmaktadır. İşlet meciler gaz türbinlerini anma değerine kadar yüklemekte, anma değeri ile en yüksek değer ara sındaki yaklaşık % 15'lik bir bölümü döner yedek ayırmakta dırlar. Oysa gaz türbinlerinin tepke süreleri buhar türbinle rinde olduğu gibi kısıtlı de ğildir. Basit devirli bir gaz türbininde % 10'luk başlangıç yükünden tam yüke çıkılması bir kaç saniye içinde gerçekleşti rilebilir. Sıfıra yakın bir yük te çalışan gaz türbinleri sis temdeki döner yedek gereksinme sinin en az bir bölümünü karşı layabilir ve acil durumda uygun tepkeyi gösterir.

Da kika

/^

^—— Acil tepke

T

(tik yük: % 10)

ss

20'

Şekil 4.

10 Saniye

Ancak türbine yük almasını sağ layacak gerekli denetim aygıt ları takılmalıdır. ABD'de Flo rida Power Pool ve Hawaiian Electric Co. işlenmeleri gaz türbinlerinin döner yedek ola rak kullanılmalarına olanak ve recek düzenlemeler yapmıştır. Önceleri gaz türbinlerinin sis tem içerisinde küçük bir yer tuttukları ve getirecekleri ka zancın yapılan yatırımı karşı layamayacağı düşünülerek özel denetim aygıtları takılması uy gun görülmemiştir.

Gaz türbinleri önceleri enerji üretiminde bazı gecikmeler so nucunda ortaya çıkan eksiklik leri karşılamak için kullanı lırken, şimdi planlamacılar eko nomik çalışma yönünden hatırı sayılır oranda gaz türbinini öngörebilmektedir. Üretim birim lerinin belirli oranlardaki ka rışımının bütün sistemler için en uygun yol olacağı söylenemez. Ancak günlük en yüksek yükü kar şılayacak birimlerde % 25'e ka dar bir kazanç sağlanabilir.

Bu yazıda yalnızca motorin (dis tillate oil) yakan gaz türbinle ri ve fosil yakıtlar yakan bu har türbinleri düşünülmüştür. Bu nedenle çıkarılan niceliksel sonuçlar bütün sistemler için geçerli olmayabilir. Ayrıca sis temler arasındaki bağlantı ku ralları (enterkonnekte sisteme olan bağlantılar) gaz türbinle rinin en ekonomik şekilde çalış malarına engel olabilir. Sonuç olarak gaz türbinlerinin 'düşük yükte çalıştırılmaları para ve enerjide artırım (tasarruf) sağ layacaktır diyebiliriz.

haberler

BULGARİSTAN SANAYİ SERGİSİ

Geçtiğimiz günlerde Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü'nde Bulgaristan Halk Cumhuriyeti Sanayi Sergisi açıldı. Sergide fabrika modelleri, traktörler, başka tarım makineleri, çeşit li takım tezgahları yanında çe ş i t l i elektrik ve elektronik sanayi ürünleri de teşhir edil di.

Dikkati çeken ürünler arasında r ö l e l i , döner seçicili yada krosbar telefon santralları, ç e ş i t l i türden telefon aygıt l a r ı , radyo a l ı c ı l a r ı , pikap lar ve yükselteçler, 47 61 cm ekranlı televizyon a l ı c ı l a r ı ; 0,37 90 kW güçlerde üç fazlı elektrik motorları vardı. Ay rıca dielektrik ısıtma aygıt ları, tıp elektroniği ile i l g i l i aygıtlar, takım tezgahla rı için sayısal denetim birim l e r i ve adımlamalı (stepping) motorlar da ilgi çekiciydi.

Sayısal elektronik alanında çe ş i t l i cep ve masa boyu hesapla yıcılar gösterilmekteydi. Bil gisayar alanında Bulgarlar iki model üzerinde çalışmışlar. ISOT 0310 minibilgisayarı 12 bit sözcük uzunluklu, eşlik denetimli (parity chech); doğ rudan yada dolaylı adreslendi, 8 indeks yazmaçlı, 4 ys topla ma süreli; belleği ise 4 32 K sözcük sığalı (K=1024) ve 2 ys çevrim, süreli. Tekerbel lek (disk), kağıt şerit, man yetik şerit kullanıyor.

Büyük bilgisayar ES 1020 adını taşıyor. Türkiye'de kullanılan makinelerden IBM 360/40'a eş değer büyüklükte. Bellek sığa sı 64 256 K b i t . Çevrim sü resi 2 ys. Çeşitli çevre birim l e r i var, modemlerle uzaktaki bilgisayarlara bağlanabiliyor. Çevirici d i l i , Fortran, Cobol, PL/1 ve RPG d i l l e r i kullanıyor. Tekerbellek işletme düzeni (DOS) ile çalışıyor. Her iki bilgisayar da tümleşik devre lerle kurulu (tranzistoi—tran zistor mantığı, TTL).

Cep ve masa boyu hesaplayıcı larda ise metal oksit yarı iletken (MOS) teknolojisi kul lanılıyor. Yapılan iş bölümüne göre, Bulgaristan tümleşik dev relerden TTL'leri SSCB'den alı yor, MOS'lan kendisi yapıyor, öteki devre öğeleri Bulgaris tan'da yapılıyor.

LİBYA DA ÇALIŞACAK ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ARANIYOR

Libya'da Radyo Televizyon Ku rumu emrinde çalışacak, İngi lizce bilen, tecrübeli 6 elek trik, 6 elektronik mühendisi aranıyor. İlgilenen üyeleri mizin ayrıntılı bilgi için Oda merkezine başvurmaları du yurulur.

YENİ YAYIMLANAN TÜRK STANDARTLARI

TS 83 TS 592 TS 632

TS 634

TS 1876

TS 2042

TS 2047

Elektrik Şebeke Gerilimleri Soğuk Çekilmiş örgülü Alüminyum İletkenler 3.Kısım: Kontaklar, Ayırıcı ve Kesiciler, Kumanda Düzenleri, Yolvericiler ve Röle Elemanları İçin Sembol Şekilleri 5.Kısım: Elektrik Santralleri, Transformatör Merkezleri, Enerji İletim ve Dağıtım Hatları İçin Sembol Şekilleri Elektronik Aygıtlar ve Bileşenlerine Uygula nacak Çevre Koşullarına Dayanıklılık Temel Deney Yöntemleri Kısım 1. Genel Anma Gerilimi 1000 Volttan Yüksek Elektrik Tesislerine Ait Bina İçi ve Dışı Yalıtkan Mesnetlerin ve Bunlarla İlgili Elemanların Boyutları Mikrodalga Tüplerinin Elektriksel özelikleri ni ölçme Yöntemleri Alçak Güçlü Salıngaç Klistronları

11 TL 4 TL

17 TL

5 TL

4 TL

13 TL

3 TL

IMF