ENTERKONNEKTE SİSTEMLERDE YEDEK SORUNU

VDK 621.311.2:621 112

MEHMET ERDEMİ R Elekt Yük. Müh.

ÖZET

Elektrik Santrallanmn planlanmasında, ihtiyacın emniyetle karşılanması önemli bir rol oynamakta dır. Emniyet sistemdeki yedek mıktaruna bağlı bu lunduğundan ve yedek tesis ise ölü yatırım demek olduğundan yeterli emniyeti sağlıyacak yedek mik tarı üzerinde titizlikle durulması gerekir.

Bu yazıda çeşitli ülkelerdeki uygulamalardan da örnekler verilerek zirve yükünün minimum yedekle nasıl karşılanacağı incelenmektedir.

SUMMABY in planning of power plants the meeting o/ de mand with reliabilıty plays an important role. Sin ce reliabüity depends on the reserve capacity of the system which means a dead investment spedal attention should be given in determining the reserve capacity with the insurance of suffident reliability in this artıcle meeting the peak load with minimum reserve is investigated and examples from various countries are given.

Bir sistemin emniyetle cereyan verebilmesi iğin gerekli yedeğin miktarı, bağlıca:

1. Sistemdeki yükün miktarına,

2. Sistemdeki santralların ve grupların sa yısına ve grup güçlerinin büyüklüğüne,

3. Sistemin frekans duyarlığına,

4. Gruplarcn bakjm ve tamir sürelerine bağlıdır.

Konuyu açık olarak ortaya koyabilmek için önce bir tek santraldan beslenen basit bir sis tem dügünellm. Beslenecek bölgenin maksimum yükü N olsun. Bu yükü,, N gücündeki bir tek grupla karşıladığımızı kabul edelim. Bu grup ta meydana gelecek bir arıza halinde bu ihti yacı karşılayabilmek için ayni büyüklükte bir ikinci gTuba daha ihtiyaç olacağı aşikârdır. Bu ise % 100 bir yedek bulundurmak demek tir. Böyle bir işletmede yedek ihtiyacının sabit masrafları, santralın sabit masraflarına eşit olur.

Şimdi grup gücünü N/2 yapalım. Bu tak dirde ihtiyacı iki gTup karşılayacak, bir üçün cü grup yedeklik edecek ve böylece yedeğin sa bit masrafları, ihtiyacı karşılayan grupların sabit masraflarının yarısı kadar olacaktır.

Grup gücünü N/3 e indirirsek yedek mas rafı 1/3 e; N/n ye (n ı= grup sayısı) indirirsek yedek masrafı l/n ye inmiş olacaktır.

Görülüyor ki grup adedi çoğaltıldıkça ye dek oranı ve dolayıslyle yedek masrafları azal maktadır. Ancak bu azalma, iki yönden sınır lanmaktadır:

1. Ekonomik yönden

2. Teknik yönden

Belirli bir ihtiyacı karşılamak için grup sa yısını arttırdığımız takdirde grupların gücü küçülmekte ve verimleri düşmektedir. Bu da yedek masraflarının azalması ile elde edilen kazancın bir kısmını götürmektedir. Ayrıca grup sayısının artması, ayni anda üst üste gelecek arıza ihtimalini de arttırdığından bir grup yerine birkaç grubun yedek olarak tutul masını gerektirir ki, bu da yedek masraflarını arttırmaktadır.

öte yandan grupların tamir ve bakım işle ri, düşük yük zamanlarında (genellikle Mart Eylül ayları) yapılmak zorundadır. Grup sayı sının artması halinde revizyonların bu süreler içinde yapılması güçleşir ve revizyonları bu süreler dışına taşırmak gerekir ki, bu takdirde de yedek miktarı artar.

Bu açıklamadan anlaşılacağı üzere bir şe bekenin yedek miktarı ile grup güç ve adetle ri arasında sıkı bir bağlantı vardır. Karşılana cak belirli bir yük için gerekli yedek miktarı, bir yandan grup sayısı arttırılmak suretiyle azaltılırken öte yandan ekonomik ve teknik sebeplerle sınırlandığına göre bunun bir opti mum değeri olması gerekir. Bu optimum de ğer, yaklaşık olarak hesaplanabilmekle bera ber şebekenin özellikleri ve mali imkânlar se bebiyle çok değişik miktarlar arz etmektedir.

Buraya kadar yaptığımız açıklamada bir yerden beslenen basit bir sistem gözönünde bulundurmuştuk. Mesele birçok santrallardan beslenen geniş enterkonnekte sistemler için de

ElefctrUt Mulıenûlsllfcl

prensip İtibariyle aynıdır. Şimdi kurulu gücü birkaç milyon kW mertebesinde olan ve çeşitli tipte santrallar tarafından beslenen bir sistem düşünelim.

Böyle bir sistemde puant yükü karşılandığı sırada en büyük grubun arızalandığını kabul edelim. Bu anda sağlam grupların yükleri art maya ve şebekenin frekansı düşmeye başlar. Eğer arıza anında bütün gruplar maksimum yüklerinde çalışıyor idiyseler aşırı olarak yük lenirler, öte yandan sistemin frekansı düştü ğünden gerilimi de düşer ve bunun sonucu ola rak şebekedeki tüketicilerin de güçleri bir mik tar azalır ve böylece şebeke kendi kendini ayarlamaya çalışır. Yukarıda şebekenin duyar lığı İle kastettiğimiz durum bu idi. 10 15 sene öncesine kadar ileri memleketlerde frekansın 1 birimlik düşmesi ile % 5 civarında bir yük azalması elde edilmekte idi. Yani bu yoldan 1 frekanslık düşme için •% 5 kadar bir yedek sağ lanıyordu. Ancak bugün ileri memleketlerde, güçleri gerilim ve frekansa bağlı olmayan mo torların kullanılmasına gidildiğinden bu şekil de yedek sağlama imkanı da azalmış bulun maktadır. Nitekim son zamanlarda Almanya' da yapılan tecrübeler, bu oranın % 2. Hz civa rında olduğunu göstermektedir. Mamafih geliş me halindeki memleketlerde eski tip motorlar halen kullanılmaya devam .edildiğinden fre kans düşürülmesi ile yük ayarlamasından fay dalanma oram da yüksekçedir.

Grupları, arjza zamanlarında aşın olarak yüklemek doğru olmıyacağına göre yapılacak iş, bütün üretici makinaları, daha doğrusu en hızlı yük alan grupları, sistemdeki en büyük ünitenin gücünü karşılayacak şekilde maksi mum sürekli güçlerinin altında çalıştırmaktır. Buna göre sistemdeki minimum yedek, en bü yük güçteki grubun gücüne eşit olacaktır. (Burada herhangi bir santralın enerji nakil hattında veya haralarda nadiren meydana ge lecek arızalar sebebiyle devreden çıkması ha lini bir tarafa bırakıyoruz.) Bu durumda marj lı olarak çalışan gruplar, yeteri hızla yük al mak kaydiyle, maksimum sürekli güçlerine çı karak puant yükünü karşılayacaklardır. Emni yetli bir isletme için burada önemli olan husus, grupların yeteri kadar hızla yük • alabilmeleri dir. Aksi halde, özellikle büyük ünitelerin arı zalanması veya inkitalardan sonra büyük yük lerin birden devreye girmesi sırasında sistem yeniden ve temelli oturur. Nitekim 9.11.1965 de New York'da meydana gelen meşhur arızada, 4800 MW olan yük ani açıp kapamalardan do layı birden 1000 MW artmış ve o sırada işlet medeki toplam makina gücü 5900 MW olduğu halde 1000 MVV'lık grup yeteri hızla yük ala madığından sistem oturmuştur.

Yukarıda bir sistemdeki minimum yedeğin en büyük grup gücünde olması gereğine değin miştik. Ancak emniyetli bir işletme için bu da yetersizdir. Çünkü puant yükü sırasında en büyük grupta meydana gelen arızanın gideril mesi uzun sürebilir. Bu süre içinde başka bir arızanın meydana gelmesi halinde cereyan kı Bintısı gerekecektir. Hele sistemde grup sayı sı arttıkça ayni zamanda iki grupta birden arı za olma ihtimali de artacağından emniyet da ha da azaly. Bu itibarla sistemde en büyük grubun gücüne eşit güçteki döner yedek ya nında ayni güçte bir de soğuk yedek bulun durmak gerekir.

Buna göre enterkonnekte bir sistemde em niyetli bir çalışma için genel olarak en büyük grubun iki katına eşit yedek olmalıdır, örne ğin en büyük grubu 150 MW olan 1500 MVV'lık bir sistemde gerekli yedek miktarı 2x150 = 300 MW yani % 20 olur, sistemin yükünün iki mis line çıkması halinde ise yedek oranı % 10 a düşer. Yükün dört katına yani 60000 MWa çıkması halinde yedek oranı da %5'e düşer. Ancak bu hesabı böyle sürdürmek de mümkün değildir. Çünkü 5 6 milyon kW'lık bir sistemde irili ufaklı 100 kadar grup bulunacağından arı za ihtimali de artar ve % 4 5 oranındaki yedek miktarı yetersiz hale gelir.

Gelişme halindeki memleketlerin enerji sis teminde minimum yedekle çalışmak zarureti açıktır, çünkü yedek oranı, santrallara yapı lan yatırımın bu miktarının ölü olarak bağlan ması anlamına gelir, özellikle sistemin başlan gıçtaki gelişme safhasında, sistemdeki büyük grupların sayısı az olacağından bunlardaki arı za ihtimali de az olur ve gerek döner gerekse 6oğuk yedek, en büyük grup gücünde değil, sayıları fazla ve eski olan grupların gücünde seçilebilir; hatta soğuk yedekten tamamen vaz geçilebilir. Bundan başka eantralların yapım temposuna göre yedek oranı yıldan yıla da de ğişebilir, örneğin Almanya'da 1967 yılında % 9 a düşmüştür.

Bu konuda Avrupa'daki durum hakkında bir fikir verebilmek için UNIPEDE'nin (Union Intarnationala des ProducteUrs et Distrftoute urs d'Energle Electrique: Elektrik Enerjisi Ü reticileri ve Dağıtıcıları Milletlerarası Birliği) 1967 de Madrid'teki toplantısına sunulan bir rapordan bazı bilgileri buraya aktarıyoruz. Toplantının IV. 1 sayılı tebliğini teşkil eden «Avrupa'da Elektrik Şebekelerinin işletilme sinde ve Planlanmasında Emniyet» adını taşı yan bu rapor, 16 Avrupa ülkesini kapsamakta dır. Cevap alınan anket sorularından istifade İle P. W. Cash ve E. C. Scott tarafından hazır lanan bu rapora göre:

«Sistemdeki yedek oram (toplam yedeğin senenin puant yüküne oranı) % 12 ve 0 olan birkaç memleket istisna edilirse, % 3 İle % 10 arasında bulunmaktadır.

Müsaade edilen en düşük frekans, bazı memleketlerde 46,5 Hz'e kadar İnmekle beraber ekserisinde 49 49,5 Hz civarında dır.

Bütün ülkeler enerji nakil hatlarında mey dana gelecek arızalan önlemek İçin de mümkün olfduğu kadar tedbirler almıştır. Ancak bu tedbirlerle sağlanan emniyet de

recesi memleketten memlekete çok farklı dır.»

Buradan çıkacak sonuç, her memleketin sis temindeki yedek durumunu kendi İmkânlarına göre ayarladığı merkezindedir. Yedeksiz veya çok az yedekle çalışmakta olan Avrupa Ülke leri de bulunduğuna göre bazan cereyan İnki talannı da göze almak gerektiği anlaşılmakta dır.

Buraya kadar yaptığımız açıklamalar, bü yük gruplara giderken, yedek sorunu üzerinde de önemle durulması gerektiğini göstermekte dir.

£ >»x#:««»»r<^»:<s^^^^

ELEKTRİK YÜKSEK MÜHENDİSİ ARANIYOR

ESAS Elektrik Sanayü ve Ticaret Anonim Şirketi'nin KARTAL. İS TANBUL Soğanlık Köyü Ankara asfaltı üzerindeki Transformatör Fabri kasında vazifelendirilmek üzere Elektrik Yüksek Mühendislerine ihtiyaç vardır.

Fabrikamız, Türkiye'nin her bakımdan en modern ve en iyi teçhiz edilmiş, fabrikalarından biridir. Alınacak elemanlara tatmin edici yevmi ye verilecektir.

İsteklilerin mülakat için Fabrika Müdürü Y. Müh. Kâmuran ALTI LAR'a müracaat etmelerini rica ederiz.

Adres : Ankara asfaltı Soğanlık Köyü, Kartal İstanbul ESAS, Elektrik Sanayii ve Ticaret Anonim Şirketi

Seri İmalât Sanayii SABİT DİŞİ FİŞ Per. Sat. Fi. 60 kr}.

P.K. 696 Karaköyjst

Seri imalât Sanayii SİNY AL Per. Sat Fi 125 krj

P.K. 696 Karaköy lst.