BİR HİDROELEKTRİK SANTRALİN KONTROL SİSTEMİ TASARIMINA YÖNELİK DÖNGÜDE DONANIM MODELİNİN GELİŞTİRİLMESİ ve SINANMASI.

Transkript

1

2 BİR HİDROELEKTRİK SANTRALİN KONTROL SİSTEMİ TASARIMINA YÖNELİK DÖNGÜDE DONANIM MODELİNİN GELİŞTİRİLMESİ ve SINANMASI Ceren KAHRAMAN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ HAZİRAN 2015

3 Ceren KAHRAMAN tarafından hazırlanan BİR HİDROELEKTRİK SANTRALİN KONTROL SİSTEMİ TASARIMINA YÖNELİK DÖNGÜDE DONANIM MODELİNİN GELİŞTİRİLMESİ ve SINANMASI adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından OY BİRLİĞİ ile Gazi Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalında YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman: Doç. Dr. Mehmet Timur AYDEMİR Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum.. İkinci Danışman: Dr. Cem ŞAHİN Elektriksel Güç Teknolojileri Bölümü, Enerji Enstitüsü, TÜBİTAK MAM Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... Başkan : Doç. Dr. İbrahim SEFA Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... Üye : Doç. Dr. Erkan AFACAN Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... Üye : Y. Doç. Dr. Murat GÖL Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, ODTÜ Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... Tez Savunma Tarihi: 17/06/2015 Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Yüksek Lisans Tezi olması için gerekli şartları yerine getirdiğini onaylıyorum... Prof. Dr. Şeref SAĞIROĞLU Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

4 ETİK BEYAN Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında; Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu, Tez çalışmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi, Kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı, Bu tezde sunduğum çalışmanın özgün olduğunu, bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan ederim. Ceren KAHRAMAN

5 iv BİR HİDROELEKTRİK SANTRALİN KONTROL SİSTEMİ TASARIMINA YÖNELİK DÖNGÜDE DONANIM MODELİNİN GELİŞTİRİLMESİ ve SINANMASI (Yüksek Lisans Tezi) Ceren KAHRAMAN GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Haziran 2015 ÖZET Dijital kontrol ve kumanda imkanları, maliyetlerinin düşmesi ve güvenilirliklerinin yüksek olması sebebiyle hidroelektrik santral (HES) kontrol ve kumanda sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Öte yandan, santralin devre dışı kalmasına ve çeşitli güvenlik zafiyetlerine yol açacağından, dijital HES kontrol ve kumanda sistemi kontrolcülerini gerçek bir HES ortamında geliştirmek pratik olarak mümkün değildir. Bu çalışmada, dijital HES kontrol ve kumanda sistemi kontrolcülerini geliştirmek için, bilgisayar tabanlı bir benzetim modeli oluşturulmuştur. Bu modelde, Bulb tipi türbine sahip bir HES'in özellikleri kullanılmıştır. Geliştirilen bu benzetim modeli, kontrol ve kumanda sisteminin geliştirilmesinde ve fabrika kabul testlerinde kullanılmıştır. Bilgisayar-tabanlı bu benzetim modeli ile, HES türbin-generatör setine ait hız, aktif güç ve gerilim gibi parametreler farklı işletme koşulları için üretilmiştir. Bu bilgiler, kontrol sistemi tarafından sayısal ve analog giriş seviyesinde alınarak değerlendirilmiştir. Üretilen kontrol emirleri sayısal ve analog çıkış olarak bilgisayar-tabanlı benzetim modeline uygulanmış ve HES parametrelerinde meydana gelmesi beklenen değişiklikler benzetim modelinde gözlenmiştir. Bu sayede HES kontrol ve kumanda sistemi, bilgisayar-tabanlı benzetim modeli kullanılarak çevrimdışı geliştirilmiştir. Daha sonra, önerilen modelin doğruluğu, simülasyon sonuçları ve santral çıktıları karşılaştırılarak kanıtlanmıştır. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler : Hidroelektrik santral, HES, SCADA, matematiksel modelleme Sayfa Adedi : 111 Danışman : Doç. Dr. M. Timur AYDEMİR İkinci Danışman : Dr. Cem ŞAHİN

6 v DEVELOPMENT and VALIDATION of a HARDWARE in the LOOP MODEL of the CONTROL SYSTEM DESIGN for a HYDROELECTRIC POWER PLANT (M. Sc. Thesis) Ceren KAHRAMAN GAZİ UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES June 2015 ABSTRACT Digital control and actuator facilities have started to be used widely in hydro-electric power plant (HEPP) control and actuator systems, due to their reduced cost and high reliability. On the other hand, development of digital HEPP control and actuator system controllers in a real HEPP environment is impractical due to the risk of plant shut down and various security deficiencies. In this study, a computer-based simulation model is composed in order to develop digital HEPP control and actuator system controllers. In this model, the properties of an HEPP having a Bulb type turbine are used. The developed simulation model is then used for development of control and actuator systems, and factory acceptance tests. By means of this computer-based simulation model, parameters like speed, active power, and voltage of the HEPP turbine-generator set are produced. These data are received and evaluated at digital and analog levels by the control system. The created control commands, as digital and analog outputs, are applied to the simulation model, and the expected changes in the HEPP parameters are observed in the simulation model. By this means, HEPP control and actuator system is developed offline, using the computer-based simulation model. Afterwards, the accuracy of the proposed model is proved by comparing the simulation results and plant outputs. Science Code : Key Words : Hydroelectric power plant, HPP, SCADA, mathematical modeling Page Number : 111 Supervisor : Assoc. Prof. Dr. M. Timur AYDEMİR Co-Supervisor : Dr. Cem ŞAHİN

7 vi TEŞEKKÜR Öncelikli olarak bu tezin hazırlanması sırasında bana her konuda yardımcı olan saygıdeğer hocam ve danışmanım Doç. Dr. Mehmet Timur AYDEMİR e ve yardımcı danışmanın Dr. Cem ŞAHİN e teşekkürlerimi sunarım. Aynı zamanda, Karkamış HES SCADA Sistemi Rehabilitasyonu ve Haberleşme Sistemleri projesinde beraber çalıştığımız TÜBİTAK MAM EE Ankara Birimi OTG personeline teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca beni bu günlere getiren, maddi ve manevi desteklerini hiçbir zaman eksik etmeyen aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım.

8 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... ABSTRACT... TEŞEKKÜR... İÇİNDEKİLER... ÇİZELGELERİN LİSTESİ... ŞEKİLLERİN LİSTESİ... SİMGELER VE KISALTMALAR... iv v vi vii x xii xvi 1. GİRİŞ HİDROELEKTRİK SANTRALLER Hidroelektrik Santrallerin Bileşenleri Türbin Generatör Hız regülatörü İkaz sistemi Rezervuar, ızgara, cebri boru, denge bacası Salyangoz Kuyruk suyu Şalt sahası elemanları Dolu savak ve dip savak kapakları Yardımcı sistemler İç ihtiyaç sistemi Dizel generatör, blackstart Hidroelektrik Santrallerdeki SCADA Yapısı... 20

9 viii Sayfa 2.3. Hidroelektrik Santralin Genel Yapısı Ünite kontrolü Karkamış HES in Genel Yapısı Karkamış HES ünite kontrolü Karkamış HES ortak kontrolü Karkamış HES şalt kontrolü KARKAMIŞ HES Karkamış HES Karkamış HES SCADA Sistemi Santral kontrol seviyesi Lokal kontrol seviyesi Test Sistemi Haberleşme Donanım Yazılım MODEL ve UYGULANIŞI Matematiksel Model Türbin Modelleme Doğrusal olmayan tek regüleli türbin modeli Doğrusal olmayan çift regüleli türbin modeli SİMÜLASYON ve UYGULAMA ÇALIŞMALARI Modellerin Oluşturulması Türbin karakteristik eğrileri Enerji üretimi modelinin oluşturulması... 59

10 ix Sayfa Karkamış HES test sistemi modeli Ünite test sistemi Ortak test sistemi Şalt test sistemi MODEL SİMÜLASYON SONUÇLARI Ünite Devreye Alma Ünite Durdurma Normal durdurma Hızlı durdurma Acil durdurma SONUÇ ve ÖNERİLER Sonuç Öneriler KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ

11 x ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1. HES'lerde kontrol tipleri Çizelge 3.1. Türbin verileri Çizelge 3.2. Generatör verileri... 38

12 xi ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1. HES bileşenleri... 9 Şekil 2.2. Bir HES in fiziksel açıdan incelenmesi Şekil 2.3. Türbin çeşitleri (Kaplan, Francis ve Pelton türbin) Şekil 2.4. Pelton türbin Şekil 2.5. Francis türbin Şekil 2.6. Dikey eksenli Kaplan türbin Şekil 2.7. Bulb türbin Şekil 2.8. Çıkık kutuplu senkron generatör Şekil 2.9. Kontrol edilen ekipman bazlı HES SCADA - alt sistem etkileşimi Şekil Bir hidroelektrik ünitenin ana bileşenleri Şekil Bir hidroelektrik ünitenin blok şeması Şekil Ünite başlatma adımları Şekil Ünite devreye alınmadan önce yapılacak kontroller Şekil Yardımcı sistemler başlat Şekil Yardımcı sistemler başlat adımı tamamlandı Şekil Ünite başlatma adımları valf Şekil Ünite başlatma adımları ikaz Şekil Ünite başlatma adımları kesici Şekil Ünite başlatma adımları - minimum yükleme Şekil Ünite normal ve hızlı durdurma adımları Şekil Ünite acil durdurma adımları Şekil Ünite yüksüz çalışma adımları Şekil Ünite yükle çalışma adımları Şekil Ünitenin yüksüz çalışmaya geçişi... 33

13 xii Şekil Sayfa Şekil Ünitenin durağan hale geçişi Şekil 3.1. Karkamış HES Şekil 3.2. Karkamış HES santral kesiti Şekil 3.3. Karkamış HES genel yerleşim planı Şekil 3.4. Karkamış HES dolu savak kapağı kesiti Şekil 3.5. Karkamış HES SCADA sistemi kontrol seviyeleri Şekil 3.6. Test ve kontrol sistemi Şekil 4.1. İdeal ve gerçek ayar kanatları açısı arasındaki ilişki Şekil 4.2. Türbin ve su kolonuna ait matematiksel model blok şeması Şekil 4.3. Çift regüle edilebilen hidrolik türbin modelinin blok şeması Şekil 5.1. Türbin karakteristik eğrisi Şekil 5.2. Enerji üretim modeli Şekil 5.3. Enerji üretim modeli numaralı Şekil 5.4. Kesici açma (a) kapama (b) blok parametreleri Şekil 5.5. Hız regülatörü modeli Şekil 5.6. Hız regülatörü numaralı Şekil 5.7. Hız regülatörü modeli - normal durdurma Şekil 5.8. Hız regülatörü modeli - normal durdurma step bloğu parametreleri Şekil 5.9. Açı kontrol bloğu iç yapısı Şekil Türbin modeli Şekil Rotor dinamiği modeli Şekil Yatak basınç pompası Şekil Yatak yağ pompaları Şekil Yatak yağ pompası seçimi Şekil Yatak yağlama yağ valfi... 70

14 xiii Şekil Sayfa Şekil Yatak yağlama yağ tankı seviye kontrolü Şekil Yükseltilmiş yağ tankı seviye kontrolü Şekil Yükseltilmiş yağ tankı seviyesi Şekil Basınçlı yağ tankı seviye kontrolü Şekil Basınçlı yağ tankı yağ seviyesi kontrolü Şekil Yağ seviyesi artışıyla basınç artışı Şekil Hız regülatörü ana yağ valfi konumu Şekil Hız regülatörü yağ tankı seviye kontrolü Şekil Hız regülatörü pompa durumları Şekil Kaçak yağ tankı yağ seviyesi Şekil Kaçak yağ pompası durumu Şekil Kaçak yağ tankı yağ seviyesi Şekil Yükseltilmiş yağ tankı yağ seviyesi Şekil Yükseltilmiş yağ tankı seviyesi hata sinyalleri oluşturma Şekil Hız regülatörü yağ tankı ısıtıcısı Şekil Hız regülatörü basınç tankı hava basıncı Şekil Soğutma suyu pompaları durumları Şekil Soğutma suyu pompaları seçimi Şekil Yağ buharı atıcı pompası durumu Şekil Karbon tozu atıcı pompası durumu Şekil Acil durdurma röle pozisyonu Şekil Acil durdurma valfi çalışma pozisyonu Şekil Hızlı durdurma rölesi pozisyonu Şekil Hızlı durdurma valfi çalışma pozisyonu Şekil Fren sistemi devrede... 82

15 xiv Şekil Sayfa Şekil Fren sistemi kavrama parçalarının durumları Şekil Generatör fanları 1 ve 2 nin durumları Şekil İkaz sistemi durumu Şekil İkaz sistemi otomatik/manuel Şekil İkaz akımının oluşturulması Şekil İkaz akımı oluşturulması sırasında kullanılan artır/azalt bloğu Şekil Ünite kesicisi durumu Şekil Türbin kontrol modları Şekil Darbe kontrolü Şekil Ünite çalışma modları Şekil Türbin çalışıyor Şekil Türbin çalışmaya hazır Şekil Hız kontrolü Şekil Dizel generatörün durumu Şekil Dizel generatör kesicisinin durumu Şekil Dizel generatör kesicisi hazır Şekil İç ihtiyaç sisteminin durumu Şekil İç ihtiyaç sistemi gerilim değeri Şekil Trafo kesicisi durumu Şekil Trafo kademe ayarı Şekil Giriş suyu seviyesi Şekil Kuyruk suyu seviyesi Şekil Dolu savak kapakları kontrolü Şekil Seçim bloğu yapısı Şekil Dolu savak kapakları çıkış sinyallerinin oluşturulması... 95

16 xv Şekil Sayfa Şekil 6.1. Ünite devreye alma grafiği Şekil 6.2. Ünite devreye alma türbin çark açısı grafiği Şekil 6.3. Ünite devreye alma aktif güç grafiği Şekil 6.4. Ünite normal durdurma grafiği Şekil 6.5. Ünite normal durdurma aktif güç grafiği Şekil 6.6. Ünite acil durdurma grafiği Şekil 6.7. Ünite acil durdurma aktif güç grafiği

17 xvi SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklamalar Türbin mekanik gücü Türbin kayıpları Türbin verimi Su yoğunluğu Yerçekimi ivmesi Türbin orantı sabiti Türbin sabiti Suyun çizgisel hızı Ayar kanat açıklığı Nominal ayar kanat açıklığı Hidrolik düşü Nominal hidrolik düşü Hidrolik düşünün kalıcı durum başlangıç değeri Su debisi Cebri boru uzunluğu Cebri boru kesit alanı Oranlanmış suyun hızı Suyun hızı Cebri boru içindeki suyun kütlesi ( ) Türbin girişinde düşü değişimine bağlı debi değişimi Cebri boru içinde akan suyun hızındaki değişim Nominal türbin hızı Türbin hızı Nominal türbin anma gücü İdeal açıklık katsayısı Türbin çıkış torku

18 xvii Simgeler Açıklamalar Tam yükte ayar kanat açıklığı Yüksüz çalışmada ayar kanat açıklığı Nominal suyun hızı Ayar kanat açıklığı Türbin çarkı açısı Kısaltmalar Açıklamalar HES PID HEPP Hidroelektrik santral Proportional-Integral-Derivative Hydroelectric power plant

19 1 1. GİRİŞ Nüfus artışı, kentleşme ve sanayileşme olguları, küreselleşme sonucu artan ticaret olanakları, doğal kaynaklara ve enerjiye olan talebi dünya genelinde giderek artırmaktadır. Benzer şekilde ülkemizde de elektrik tüketimi 2014 yılında ,8 GWh seviyesine ulaşmıştır. Bu değerin 2023 yılında GWh civarında olacağı öngörülmektedir yılında elektrik üretimimizin, %48,09'u doğalgazdan, %29,18'i kömürden, %16,13'ü hidrolikten, %1,22'si sıvı yakıtlardan ve %5,37'si yenilenebilir kaynaklardan elde edilmiştir. Elektrik tüketimimizin %15,81 ini karşılayan, hidroelektrik santrallerin toplam enerji üretimi ,10 MWh olmuştur [1]. Elektrik üretim ve tüketimimizin önemli bir kısmını oluşturan hidroelektrik santraller, suyun potansiyel enerjisini önce kinetik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştürür. Harekete geçen su, kanal ya da boru içine alınır ve türbine doğru akar. Su türbinin kanatlarına çarptığında, türbinin dönmesini sağlar. Türbinin hareketiyle, türbinin bağlı olduğu generatör dönmeye başlar ve mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Akan suyun enerji miktarı suyun akış veya düşüş hızı ile belirlenir. Büyük bir nehirde akan veya çok yüksek bir noktadan düşen su, büyük miktarda enerji taşır. Bu enerji kullanılırken, farklı düşü ve debi değerleri için farklı türbin modelleri tasarlanır. Hidrolik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren hidroelektrik santrallerin bilgisayar/kontrolcü tabanlı kontrol ve gözlemi yapılır. Dijital kontrol ve kumanda sistemleri, maliyetlerinin düşmesi ve güvenilirliklerinin yüksek olması sebebiyle hidroelektrik santral (HES) kontrol ve kumanda sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, santralin devre dışı kalmasına ve çeşitli güvenlik zafiyetlerine yol açacağından, dijital HES kontrol ve kumanda sistemi kontrolcülerini gerçek bir HES ortamında geliştirmek pratik olarak mümkün değildir. Problem Durumu/ Konunun Tanımı Eski bir santralin kontrol sistemlerinin modernizasyonu sürecinde parametre iyileştirilmesi ve HES i işletecek personele ünitelerin çalışma, durdurma, üretim ayarlaması gibi

20 2 konularda eğitim verilmesi gibi durumlarda santralin kendisinin doğrudan kullanılması oluşacak enerji kaybı ve santral güvenliğini tehlikeye atacak olması sebebiyle mümkün değildir. Bu faaliyetlerin gerçekleştirilebilmesi için iki alternatif bulunmaktadır: Bunlar testi veya iyileştirilmesi yapılacak HES in daha küçük ölçekte prototipini oluşturmak veya bilgisayarda koşan bir matematiksel model ile bütünleştirilmiş giriş - çıkış modülleri kullanarak HES in her durumda davranışının benzetimini yapan küçük modelini oluşturmaktır. Sistemin prototipini oluşturma maliyetli olacağından, sistem modeli oluşturma tercih edilmektedir [2]. Bilindiği gibi bir HES ünitesinin ana kısımları, su türbini, generatör, ikaz sistemi, hız regülatörü, elektriksel ve mekanik yardımcı sistemlerdir. Oluşturulacak bilgisayar modelinin tüm bu bileşenlerin davranışlarını içermesi, modele entegre giriş çıkış birimleri aracılığıyla bu bileşenlerin durumlarını kontrol sistemine iletmesi ve kontrol sisteminden gelen emirlere göre bileşenlere ait sinyal durumlarını güncellemesi gerekmektedir. Sistem modeli oluştururken referans alınacak birçok HES modeli bulunmaktadır. Bu modellerin çeşitli olmasının birkaç sebebi vardır. Bunlardan birincisi donanımsal farklılıklardır. HES modelleri donanımsal olarak santrallerde bulunan türbin ve generatör tiplerinin farklı olması, cebri boru, rezervuar ve denge bacasının bulunup bulunmaması gibi farklılıklar gösterir. Bu sebeple yapılacak HES modeli santrale özgüdür. Fakat kullanılan donanımların aynı olduğu santraller için parametreler güncellenerek aynı model kullanılabilir. Literatüre bakıldığında anlatılan modellerde daha çok Pelton [3, 4], Kaplan[4-8] ve Francis [2, 4, 5, 9] tipi türbinler kullanılmıştır. Aynı zamanda bu türbin tipleri kendi aralarında tek ve çift regüle edilebilen olmak üzere iki bölüme ayrılabilir. Genelde tek regüleli türbinler için [10], [11] ve [12] nolu yayınlar referans alınıp geliştirmeler yapılmaktadır. Tek regüleli türbin modeline türbin çarkının ayarlanabilir olmasının ilave edilmesiyle çift regüle edilebilen türbin modelleri oluşturulmaktadır. Generatör modeli oluştururken ise şebekeye bağlı çalışan bir generatörün hızı şebeke tarafından belirleneceğinden, bazı yayınlarda ünitenin generatör modeli oluşturulmamış ve hız sabit kabul edilmiştir [13,14]. Modellerin çeşitli olmasının ikinci sebebi, doğrusal ve doğrusal olmayan modeller kullanılmasıdır. Doğrusal modelin yetersiz kaldığı durumlarda doğrusal olmayan model kullanılır. Bu modeller kullanılarak santrallerin kararlılık sınırları incelenebilmektedir. [15] nolu kaynakta, doğrusal olmayan model kullanılarak HES ünitesine ait hız regülatörünün

21 3 PID parametreleri ile regülatöre ait hız regülatörü modeli PID parametrelerinin sonuçları karşılaştırılmak suretiyle, parametre ayarı yapılarak hız regülatörü primer kontrol performansı iyileştirilmiştir. [16] nolu kaynakta, doğrusal olmayan Kaplan tipi türbin geliştirilip, bu modelin [6, 7, 11, 12] nolu modellerden farkı anlatılmıştır. Doğrusal olmayan Kaplan tipi türbin modeli oluştururken diferansiyel değişim (Differential Evolution - DE) yöntemi kullanılmıştır. [17] nolu kaynakta ise, doğrusal ve doğrusal olmayan model için parametrelerin nasıl belirlendiği gösterilmiştir. Modellerin çeşitli olmasının üçüncü sebebi ise, farklı koşullarda çalışmadır. Bir HES şebekeye bağlı veya izole ada modunda çalışmaktadır. Çalışma koşullarının analiz edilmesi ve santralin kararlı çalışmasına etki eden temel parametrelerin belirlenmesi sistemin kararlılığı açısından önemlidir. Bu parametrelerin belirlenmesi ile ilgili bilgiler [14] nolu yayında anlatılmıştır. İzole ada modunda çalışırken de verilen koşullar farklı olduğunda yine simülasyonlar farklılık gösterir. Örneğin, oluşturulan HES modelinde, ayar kanatlarının farklı kapama koşulları (step, rampa, üstel sinyaller verilerek) için testler yapılmış ve sistemin güç ve hız tepkileri incelenmiştir [18]. Hız ve yük kontrolü için gerçek zamanlı bir simülatör oluşturulmuştur ve sistemin tepkileri incelenmiştir [3]. Modellerin çeşitli olmasının başka bir sebebi ise, model oluştururken kullanılan programların farklılık göstermesidir. [5] nolu kaynakta, sadece LabView programı kullanılarak model oluşturulmuştur. [19] nolu kaynakta, LabView ve Dymola programları kullanılarak model oluşturulmuştur. [2], [13] ve [20] nolu kaynaklarda, Matlab ortamında hem arayüz hem de model oluşturulmuştur. [2] nolu kaynakta aynı zamanda, Matlab ortamında oluşturulan model C koduna dönüştürülerek PLC de kullanılmıştır. [13] nolu kaynakta, Matlab a ilave olarak dspace programı gömülü bir iş istasyonu donanım olarak kullanılmaktadır ve hız regülatörünün dış sinyalleri LabView programı ile modellenmiştir. [3] nolu kaynakta ise C, COMEDI, Qt, PostgresSQL ve PgAdminIII programları kullanılmıştır. Bu çeşitlilik gözetildiğinde test modeli oluşturulmuş pek çok santral bulunmaktadır. [5] nolu kaynakta, Lagarfoss HES in frekans, güç, su seviyesi ve debi kontrolü yapabilen hız regülatörünün ayarların yapılmasında ve fabrika kabul testleri sırasında kullanılmaktadır. Yüksüz ve izole ada modunda ünitenin frekans testlerinde kullanılır. [21] nolu kaynakta, Romanya da bulunan Iron Gate HES in modeli oluşturularak farklı kontrol yapıları ve

22 4 algoritmalarının analizlerinin performansları incelenmiştir. [4] nolu kaynakta, Makedonya ve Yugoslavya daki HES lerin statik ve dinamik davranışlarına olan ilginin artışıyla Kaplan, Francis ve Pelton tipi türbinler için lineer olamayan türbin modelleri oluşturulmuştur. Kompleks sistem, kullanıcı dostu ve pratik şekilde modellenerek analiz ve personel eğitimleri sırasında kullanılabilir. [22] nolu kaynakta, Chukha ve Frakka santralleri için hız ve yük değişimleri modellenip, simüle edilmiştir. İki santralin hız regülatörünün karakteristiğinin farkları incelenmiştir. Chukha hız regülatörünün parametreleri ve baradaki yük etkisi, Frakka (Buhar türbini) santralinin hızının genliğinde küçük değişikliklere sebep olur. [9] nolu kaynakta, Gezende HES için hız regülatörü testleri için test sistemi tasarlanıp, uygulanmıştır. Test sistemi tasarlanırken MATLAB/Simulink kullanılmıştır. Simulatörün kolay kullanımı için bir grafik arayüz oluşturulmuştur. Matlab ile donanımlarım haberleşmesi OPC sunucu ile yapılmıştır. [8] nolu kaynakta, Amerika da geliştirilen ilk Bulb tipi türbinin performans testleri ve kabul testleri prosedürleri anlatılmıştır. Testler sırasında debi, düşü, ayar kanat açısı, türbin çarkı açısı ve generatör çıkış gücü gözlenmiştir. Normal başlatma ve durdurma, yük atma testleri sırasında acil, hızlı ve yavaş durdurma, aşırı hız testleri, generatör testleri yapılıp test sonuçları anlatılmıştır. Çalışma deneyimleri ve bakım çalışmalarına da yer verilmiştir. [6] nolu kaynakta, The Dalles, John Day ve Grand Coulee HES leri için generatör modeli geliştirilerek, model doğrulama amaçlanmıştır. Dallas HES te kaplan türbin kullanılmıştır. Kaplan tipi türbinde, türbin çarkı da hareket ettiğinden IEEE türbin modeline [11, 12] türbin çarkı kontrolü eklenmiştir. [7] nolu kaynakta hem ayar kanatları hem de türbin çarkı ayarlanabilen Bulb tipi Kaplan türbin içeren Varazdin HES için doğrusal olmayan türbin modeli geliştirilir. Santral Matlab/Simulink ile modellenmiştir. Hız ve aktif güç kontrolü yapılır. Generatör sonsuz baraya bağlı kabul edilir. Normal çalışma koşullarındaki(yük al, yük at) simülasyon sonuçları Varazdin HES ile karşılaştırılır. Santral kararlı bir halde çalışmaya başladığında karakteristik eğrileri kullanılabileceğinden ünite başlangıç değerleri tahminle oluşturulmuştur. Santral karşılaştırma yapılırken simülasyon başladıktan sonra 10. saniyede kesici anahtarlaması yapılmıştır. [23] ve [24] nolu kaynakta cebri boru, enerji tüneli, denge bacası, su koçu etkisi ve hız regülatörü modelleri anlatılmıştır. Oluşturulan modeller doğrulanmıştır. [25] nolu kaynakta türbin üretimindeki sistem tanımları ve parametre tahminleri sırasında karşılaşılan problemler vurgulanmıştır. Tekrarlamalı en küçük kareler algoritması kullanılarak

23 5 tasarlanan sinyal parametreleri ve örnekleme periyodu açık ve kapalı çevrim için test edilmiştir. [26] nolu kaynakta bölgesel yükte tek bir makinanın doğrusal olmayan modelinin performansı incelenmiştir. Tekrarlamalı en küçük kareler algoritması kullanılmıştır. Doğrusal olmayan model ve yapay sinir ağları beraber kullanılarak modelin doğruluğu artırılmıştır. [27] nolu kaynakta sinir ağları kullanılarak yüksek çözünürlüğe sahip doğrusal olmayan türbin hız regülatörü modeli geliştirilmiştir. [28] nolu kaynakta izole ada ve blackstart çalışma koşullarında türbin ve hız regülatörü modelleri için oluşturulan parametreler incelenmiştir. [29] nolu kaynakta cebri boru ve türbin için doğrusal olmayan ayrık model geliştirilmiş ve incelenmiştir. [30], [31], [32], [33] ve [34] nolu kaynaklarda hız regülatörü modeli oluşturulmuştur. [30] nolu kaynakta mekanik, Woodward PID ve klasik Neyrpic PD olmak üzere üç farklı hız regülatörü modeli kullanılmıştır. [31] nolu kaynakta geleneksel ile akıllı PID kontrolcüsü karşılaştırılmıştır. [33] nolu kaynakta su koçu darbesi de incelenmiştir. [34] nolu kaynakta pompaj depolamı HES için model oluşturulmuştur. [35] nolu kaynakta ise şimdiye kadar anlatılan kaynaklardan farklı olarak, HES modelleme ve kontrol metodlarının tasarımı ve performansı ile ilgili yayınlar incelenmiştir ve tüm bu kaynaklardan yararlanılarak HES modelinin gelişimi ve kontrolcü tasarımı anlatılmıştır. Bu çalışmada ise, Bulb tipi türbine sahip Karkamış HES için bilgisayar-tabanlı benzetim modeli geliştirilmiştir. Benzetim modelinde Karkamış HES in kontrol sistemine cevap verecek tüm alt bileşenler bulunmaktadır. Generatör modeli oluşturulurken, şebekeye bağlı çalışma sırasında generatörün hızı, şebeke hızına eşit olacağından model oluşturulmamıştır. Türbin modeli oluşturulurken [7] nolu kaynak referans alınmıştır. Santralde rezervuar ve cebri boru bulunmadığından dolayı modelde bu yapılar bulunmamaktadır. Bu çalışmada, modellenen sistemin simülasyon sonuçları, Karkamış HES ünite devreye alma ve ünite durdurma sonuçları ile karşılaştırılacaktır. Araştırmanın Amacı Dijital HES kontrol ve kumanda sistemi kontrolcülerini gerçek bir HES ortamında geliştirmek pratik olarak mümkün olmayacağından bilgisayar-tabanlı benzetim modeli geliştirilecek ve laboratuvar testleri ile sınanacaktır. Geliştirilen bu benzetim modeli, kontrol ve kumanda sisteminin geliştirilmesinde ve fabrika kabul testlerinde

24 6 kullanılacaktır. Ayrıca bu model santral işletme personelinin eğitimi amaçlı da kullanılabilir. Bilgisayar-tabanlı benzetim modeli HES türbin-generatör setine ait hız, aktif güç, gerilim gibi parametreleri farklı işletme koşulları için üretecektir. Bu bilgiler, kontrol sistemi tarafından sayısal ve analog giriş seviyesinde alınarak değerlendirilecektir. Üretilen kontrol komutları sayısal ve analog çıkış olarak bilgisayar-tabanlı benzetim modeline uygulanacak ve HES parametrelerinde meydana gelmesi beklenen değişiklikler benzetim modelinde gözlenecektir. Bu sayede HES kontrol ve kumanda sistemi, bilgisayar-tabanlı benzetim modeli kullanılarak çevrimdışı geliştirilebilecektir. Araştırmanın Önemi Bilgisayar-tabanlı benzetim modeli 2-6 üniteye sahip bir HES'in modeli olacaktır. Bu model milli bir HES kontrol ve kumanda sisteminin geliştirilmesinde kullanılabilecektir. Ayrıca bu model ile Karkamış HES in kontrol sistemi geliştirilip fabrika kabul testleri sırasında kullanılmıştır. Modelin doğruluğu ise santral çıktıları incelenerek kanıtlanmıştır. Varsayımlar/Sayıltılar Doğrusal olmayan sistem modeli oluştururken kullanılan Karkamış HES parametrelerinin doğru olduğu ve verim eğrilerinin yaşlanma ile değişmediği varsayılarak çalışmaya devam edilmiştir. Kullanılan parametrelerin doğruluğu, model ve sistem karşılaştırmaları ile kanıtlanmıştır. Tanımlar HES lerin modellenmesinde, analizinin yapılmasında ve santralin çalışması sırasında kullanılan önemli parametreler bu kısımda anlatılmıştır.

25 7 Debi Nehrin ya da barajın taşıyabildiği su miktarıdır. Santrali besleyecek suyun miktarı mevsimlere göre değişkenlik gösterdiğinden santral debisi üretim için önemli bir parametredir. Düşü Santral rezervuar suyu seviyesi ile türbin çıkış suyu seviyesi arasındaki yükseklik farkına hidrolik düşü veya su düşüsü adı verilir. Suyun hareketi sırasındaki sürtünme kaynaklı kayıplardan dolayı sistemin net düşüsü ayrıca hesaplanmalıdır. Verim Akan suyun gücünün tamamen enerjiye dönüştürülmesi kayıplardan dolayı mümkün değildir. Elde edilen gücün, akarsuyun gücüne oranından santralin verimi elde edilebilir. Verimi maksimuma çıkarmak için akan su miktarı için ayar kanatları ve türbin çarkı en iyi şekilde ayarlanmalıdır. Tezin Yapısı Tezin, 2. bölümünde HES ler hakkında, 3. bölümünde, modeli oluşturulan Karkamış HES hakkında, Karkamış HES için oluşturulan SCADA sistemi ve test sistemi hakkında bilgi verilmiştir. 4. bölümde, kullanılan matematiksel model anlatılmıştır, 5. bölümde uygulanışı gösterilmiştir. 6. bölümde analiz sonuçları anlatılmıştır ve sistem sonuçları ile karşılaştırılmıştır. 7. bölümde, ise sonuç ve öneriler verilmiştir.

26 8

27 9 2. HİDROELEKTRİK SANTRALLER Hidroelektrik enerjiden yararlanmak amacıyla kurulan hidroelektrik santraller suyun potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Kelebek vananın ve ayar kanatlarının açılmasıyla nehirde akan veya rezervuarda biriken su harekete başlar. Harekete başlayan su ayar kanatlarından geçerek türbin çarkına çarpar. Bu çarpmanın etkisiyle türbin dönmeye başlar ve türbine ve generatöre bağlı olan şaft dönmeye başlar. Şaftın hareketi ile şafta bağlı olan generatörün kutupları arasındaki manyetik alan istenilen frekansta harekete geçirilir ve elektrik enerjisi üretilir. Generatöre bağlı olan trafo ve iletim hatları ile elektrik enerjisi şebekeye ulaşır. Türbinden geçen su ise mansaptan (kuyruk suyu) çıkarak nehre ulaşır Hidroelektrik Santrallerin Bileşenleri Şekil 2.1 de HES bileşenleri gösterilmiştir. Şekil 2.1. HES bileşenleri [36] Bir HES fiziksel açıdan, süreç bölümü ve elektriksel bölüm olmak üzere iki temel bölüme ayrılır. Suyun rezervuardan girişi ile mansaptan çıkışı arasındaki işlemler santralin süreç

28 10 bölümü olarak tanımlanır. Şaftın hareketi ile iletim hattı arasındaki aşamalar ise santralin elektriksel bölümü olarak tanımlanır. Rezervuar, kelebek vana, cebri boru, ayar kanatları, türbin, türbin çarkı ve mansabı süreç olarak, generatör, hız regülatörü, trafo, şalt sahası elemanları ve iletim hatlarını ise elektriksel bölümün elemanları olarak ayrılabilir. Bu elemanlar Şekil 2.2 de verilmektedir. Bu elemanların yanında iç ihtiyaç sistemi, dizel generatör, yardımcı sistemler ve dolu savak kapakları da santralde kullanılmaktadır. Referans Değeri Hız Regülatörü Güç, Frekans Generatör Şalt Sahası İletim Hattı Elektriksel Süreç Rezervuar Cebri Boru Ayar Kanatları Türbin Çıkış - Mansap Şekil 2.2. Bir HES in fiziksel açıdan incelenmesi [19] Türbin Su türbinleri hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye çevirmeye yarayan makinelerdir. Hidroelektrik santrallerin en temel elemanlarından biri olan türbin sayesinde, potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşen suyun türbine çarpmasıyla hidrolik enerji mekanik enerjiye dönüşmüş olur. Türbinler, üzerinde bulunduğu nehre göre farklılık gösterir. Nehrin düşü ve debi değerleri santralde kullanılacak türbini belirlemede kullanılır. HES lerde kullanılan türbinler düşüye, türbin çıkış gücüne, türbin milinin durumuna, suyun akış doğrultusuna ve suyun etki şekline göre sınıflandırılabilir [37]. Türbinler; Düşüye göre; yüksek basınçlı (Su Düşüsü > 300 m), orta basınçlı (400 m > Su Düşüsü > 20 m), düşük basınçlı (Su Düşüsü < 50 m), su türbinleri olmak üzere üçe ayrılır.

29 11 Çıkış gücüne göre; yüksek (>100 MW), orta (20 MW 100 MW arası), küçük (1 MW 20 MW arası), mini (100 kw 1 MW arası), mikro (5 kw 100 kw arası), piko (<5 kw) türbinler olmak üzere altıya ayrılır. Türbin milinin durumuna göre; yatay, eğik, dikey eksenli olmak üzere üçe ayrılırlar. Suyun akış doğrultusuna göre; eksenel, radyal, diyagonal, teğetsel, saptırılmış akışlı türbinler olmak üzere beşe ayrılır. Suyun etki şekline göre; aksiyon (Pelton, Turgo, Banki), reaksiyon (Francis, Kaplan) tipi olmak üzere ikiye ayrılır. Günümüzde en çok kullanılan türbin tipleri Pelton, Francis ve Kaplan dır. Düşük düşülü sistemler için Kaplan türbin ve türleri, daha yüksek düşüler için Francis tipi, en yüksek düşü ve en düşük debilerde Pelton tipi türbinler kullanılır. Türbinin gücü ve hızı da nehrin debi ve düşü değerlerinden yararlanılarak belirlenir. Şekil 2.3. Türbin çeşitleri (Kaplan, Francis ve Pelton türbin) [38] Aksiyon tipi türbin olan Pelton, yüksek düşü ve düşük debilerde kullanılan türbin tipidir. 150 m üstü düşülerde çalışır. Suyu uygun şekle sahip bir borudan geçirip, çıkış ağzında su jeti haline getirip, jetten rotor kaplarına püskürtür. Türbin dönmeye başlar. Bu işlemle suyun enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Jet sayısı artırılarak enerji miktarı artırılır [37].

30 12 Şekil 2.4. Pelton türbin [38] Reaksiyon tipi türbin olan Francis türbinde, suyun enerjisinin mekanik enerjiye dönüşümü, suyun yöneltici çarka dıştan girip basınçla çark kanatlarını hareket ettirmesiyle olur. 600 m düşüye kadar kullanılır. Pelton türbine göre daha yüksek debilerde çalışır [37]. Şekil 2.5 te Francis tipi türbin görülmektedir. Şekil 2.5. Francis türbin [38] Reaksiyon tipi türbin olan Kaplan türbin, yüksek debi ve düşük düşülerde çalışır. Hem ayar kanatları hem de türbin çarkı ayarlanabildiği için çift regüle edilebilir türbin olarak adlandırılır. Kaplan türbin, Francis türbine göre daha hızlı döndüğünden generatöre, kasnak olmadan bağlanabilir. Kaplan türbinleri yatay veya dikey eksenli olarak kullanılabilir. Dikey eksenli olduğu zaman salyangoz bir gövde biçiminde tasarlanır. Şekil 2.6 da dikey eksenli bir Kaplan tipi türbin görülmektedir. Yatay eksenli olduğunda ise

31 13 Bulb tipi türbinler kullanılır. Yatay eksenli Kaplan türbinler daha düşük düşülerde tercih edilirler ve nehirlerde kullanılırlar. Şekil 2.7 da yatay eksenli Bulb türbin görülmektedir [37]. Şekil 2.6. Dikey eksenli Kaplan türbin [38] Şekil 2.7. Bulb türbin [39] Bulb türbinin Kaplan türbinden başlıca farkı, generatörünün ampul şeklindeki yapının içinde bulunmasıdır. Bulb türbinin verimi, Kaplan türbinden daha iyidir. Fakat nehirlerde kullanılabilmesi amacıyla daha küçük üretildiğinden daha büyük güçlü ünitelerde bu avantajdan yararlanılamamaktadır. Bulb türbindeki hız artışının verimi düşürmesi sebebiyle, türbin verimi Kaplan türbine benzer olur. Kaplan türbin daha fazla yer kapladığı için nehir üzerinde Bulb türbin tercih edilir. Bulb türbinin çarkı daha küçük yapıldığından

32 14 kavitasyon riski azalırken, türbinin kuyruk seviyesinin altına yerleştirilmesi, çarkta düşük basınç oluşması sebebiyle kavitasyon riskini artırır [40]. Bulb türbin nehir üzerine kurulur, rezervuarı bulunmamaktadır. Bu sebeple nehirde su seviyesi uygun olduğu sürece çalışabilir. Suyun türbine girişi ayar kanatlarının açılmasıyla sağlanır. Türbine giren su çarka çarparak türbini hareket ettirir. Türbinin hareketiyle suyun enerjisi mekanik enerjiye dönüşmüş olur. Ayar kanatları Suyun türbinden akışını sağlayan ayarlanabilir, hareketli kapılar olarak adlandırılan ayar kanatları, suyu türbin çarkına yönlendirmeye yarayan araçlardır. Kontrol sisteminden girilen parametrelere göre ayar kanatları açısı belirlenir. İstenilen açıya ulaşırken, rahat hareketi sağlayabilmesi için ayar çemberi üzerine inşa edilir. Ayar çemberi üzerine inşa edilen ayar kanatlarının servo motorlar ile hareketi sağlanır. Servomotor belirli negatif ve pozitif açılarda hareket ederek, ayar kanatlarının açma, kapama ve regülasyon işlemlerini yapmasına yardımcı olur. Türbin çarkı (türbin rotoru) Ayar kanatlarının bıraktığı suyun enerjisini, mekanik enerjiye çeviren araçlardır. Suyun çarkı döndürmesiyle enerji dönüşümü olur. Türbin çarkı sabit veya ayarlanabilir olmak üzere iki çeşittir. Kaplan tipi türbinlerde (Uskur hariç) türbin çarkı ayarlanabilirken, diğer türbinlerde çark sabittir. Sabit çarklar, başlangıçta türbinden maksimum verimi elde edecek şekilde imal edilirken, ayarlanabilir çarklarda ise ayar kanatlarından giren su miktarına göre maksimum verimi sağlayacak konuma her çalışmasında kendini ayarlayacak şekilde imal edilir Generatör Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirmeye yarayan cihazlardır. HES lerde genellikle çıkık kutuplu senkron generatörler kullanılır. Çıkık kutuplu senkron generatör Şekil 2.8 de görülmektedir.

33 15 Şekil 2.8. Çıkık kutuplu senkron generatör Generatör bir çarkla veya direkt olarak türbin şaftına bağlanır. Türbinin dönmesiyle hareket eden şaftın bağlı olduğu rotor dönmeye başlar. Rotorun hareketiyle rotor ve stator kutupları arasındaki manyetik alanlar etkileşime girer ve elektrik enerjisi üretimi gerçekleşir. Şebeke ile sistemin gerilim, frekans ve faz açısı eşitse kesici kapatılarak senkronlama işlemi yapılır. Şebekeye bağlıyken generatör, şebekeyle senkron hızda döner. Şebekeye bağlı çalışırken şebeke için gerekli reaktif enerjiyi sağlar Hız regülatörü Türbinin hızını, mekanik gücünü, ayar kanat açıklığını ve türbin çarkı hareketliyse çark açısını kontrol eden sistemdir. Hız regülatörü, açıklık kontrolü, hız kontrolü ve aktif güç kontrolü olmak üzere üç farklı modda çalışabilir. Açıklık kontrolü ile türbinin ayar kanat açıklığı doğrudan ayarlanabilirken, hız kontrolü ile türbinin hızı referans olarak verilen değerde tutturulur. Aktif güç kontrolü modunda ise, istenilen güç seviyesine göre ayar kanatlarının açısı değiştirilir. Hız regülatörünün temel işlevleri, yüksüz çalışma kontrolü, yükle çalışma kontrolü ve aşırı hız korumasıdır İkaz sistemi Rotor kutup bobinlerini devamlı olarak DA uyartım kaynağı ile besleyerek rotor kutuplarında mıknatıs kutupları oluşturulur ve rotor manyetik alanının üretilmesi sağlanır. Generatörün türbin tarafından döndürülmesiyle, rotorun manyetik alanları harekete geçirilir. Bu manyetik alanlar, stator sargılarında gerilim endükler. Generatör rotor kutuplarındaki kutuplaşmayı sağlamak için tesis edilmiş olan bu doğru akım sistemine

34 16 generatörün ikaz sistemi adı verilir [41]. İkaz sistemi, senkron generatörün kararlı bir şekilde çalışması için gerekli olan kontrol ve koruma fonksiyonlarını da içerir [42,43]. Modern ikaz sistemleri, kontrol ve koruma sistemi, ikaz trafosu, doğrultucu devresi ve ikaz bastırma devresinden oluşur. Otomatik kontrol ve koruma sistemi ile ikaz sisteminin sahip olduğu kontrol ve koruma fonksiyonları yerine getirilir. İkaz sistemine ait doğrultucudaki hat anahtarlarında yarı veya tam kontrollü üç faz tristörlü köprü kullanılır. Hızlı bir şekilde ikaz akımını sıfırlayabilmek için ikaz bastırma devresi kullanılır Rezervuar, ızgara, cebri boru, denge bacası Bu yapılar ile santrale suyun girişi sağlanır. Izgaralar hariç diğer yapılar her santralde bulunmayabilir. Rezervuar Nehir suyunun depolanmasını sağlayan yapıdır. Rezervuarlı santrallerde suyun kullanımı enerji ihtiyacına göre ayarlanabileceği için santral üniteleri sadece akarsuyun akış rejimine göre değil, suyun biriktirilebilmesi sayesinde sistemin en verimli olduğu noktada çalıştırılabilir. Bu sebeple verim rezervuarsız santrallere göre daha yüksektir. Rezervuara sahip olmayan santraller ise nehrin debisine göre çalışmak ve göreceli olarak küçük hacimli yükleme havuzlarındaki su seviyesini sürekli olarak ayarlamak zorundadır. Rezervuarlı santraller suyu depoladığı için, kurak mevsimlerde depoladığı suyu kullanarak enerji üretirken, rezervuarsız santrallerde bu mümkün değildir. Izgara Türbine girecek suyun, yabancı maddelerden arındırılması amacıyla kullanılır. Suyun giriş noktasına yerleştirilir. Yabancı maddeleri süzerek ayar kanatları ve türbin çarkının zarar görmesi engellenir.

35 17 Cebri boru Baraj gölü, yükleme odası veya denge bacası ile türbin arasında kalan basınçlı borulardır. Suyun santrale taşınmasını sağlar. Denge bacası Cebri boru veya enerji tünellerinde oluşabilecek ani basınç yükselmelerini sönümlemek için kullanılan yapılardır. Kelebek vananın kapatılmasıyla cebri boruda oluşan yüksek basınç, denge bacasının su seviyenin yükselmesiyle dengelenir ve cebri borunun patlaması engellenir Salyangoz Cebri borunun sonuna bağlanacak şekilde üretilen bu yapı ile ayar kanatlarından türbine girecek suyun eşit şekilde dağılması sağlanır. Tüm türbin tiplerinde salyangoz bulunmamaktadır Kuyruk suyu Santrale enerji sağlayan suyun nehir yatağına bırakıldığı kısımdır Şalt sahası elemanları Trafo Gerilimi veya akımı yükseltme veya düşürme amacıyla kullanılır. Her üniteye bir veya birden fazla üniteye bir tane olarak bağlanabilir. Tek veya üç fazlı olabilirler. Ayırıcı Hatlar yüksüzken açma kapama yapabilen elemanlardır. Kesici açıkken, ayırıcıda açma ve kapama yapılabilir.

36 18 Kesici Hat yüklüyken açma kapama yapabilir. Kesicilerin açma ve kapama yapabilmesi için hat ayırıcılarının kapalı olması gerekir. Arıza durumunda kesici hemen açılır. Sistemin zarar görmesini böylelikle engellemiş olur. İletim hattı Üretilen enerjinin santralden elektrik şebekesine verilmesini sağlayan yapılardır. İletim hattı trafoya, ayırıcı ve kesicilerle bağlanır Dolu savak ve dip savak kapakları Dolu savak kapakları Baraj maksimum su seviyesine kadar dolduğunda, baraj gövdesinin zarar görmemesi için fazla suyun, türbinden geçirilmeden kuyruk suyuna atılmasını sağlayan tesislerdir. Dip savak kapakları Baraj suyunu gerektiğinde türbinden geçirmeden kuyruk suyuna bırakmaya yarayan kısımlardır Yardımcı sistemler Ünitelerin çalışmasına yardımcı olan alt sistemlerdir. Karbon tozu atıcısı Ünite durdurma sürecinde kullanılan frenleme sonucu veya ünite çalışırken oluşan karbon tozlarının sisteme zarar vermemesi için sistemden atılmasını sağlayan alt sistemdir.

37 19 Yağ buharı atıcısı Yatak yağlama tankında oluşan yağ buharını atmaya yarayan alt sistemdir. Sulu soğutma sistemi Generatör sargılarının ve yatak yağlama sisteminin soğutulmasına yarayan alt sistemdir. Ünite sargılarındaki sıcak hava ile ısı alışverişi sağlayarak sargıların soğumasını sağlar. Fan Generatörün hava ile soğutulması, generatör fanları ile sağlanır. Fren sistemi Türbin şaftının hızlı bir biçimde durdurulmasına ve ünite durağan haldeyken şaftın sabit kalmasını sağlayan yapılardır. Yatak yağlama sistemi Türbin yataklarını yağlamaya yarayan alt sistemdir. Yağ tankları, pompalar, valfler ve alarm anahtarlarından oluşur. Türbinin hızlanma anında şaftın sabit kalmasını sağlar. Hız regülatörü yağlama sistemi Hız regülatörü sisteminin ve türbin servo motorlarının yağlanmasını sağlayan sistemdir. Basınçlı yağ tankı, hız regülatörü yağ tankları, pompalar, valfler ve alarm anahtarlarından oluşur İç ihtiyaç sistemi Santralin, kontrol sisteminin ve iç ihtiyaç sisteminin elektriksel beslemesini sağlayan yapılardır.

38 Dizel generatör, blackstart Dizel generatör Şebekenin çökmesi durumunda sistemi ayağa kaldırabilmek için iç ihtiyaç sistemini, kontrol sistemini ve santralin ilgili kısımlarını beslemeye yarar. Dizel generatörün gücüne göre besleyebileceği ünite sayısı ayarlanır. Sistem ayağa kaldırılırken en fazla kaç ünitenin dizel generatörden beslenebileceğine dikkat edilmelidir. Blackstart Şebekenin çökmesi durumunda sistemi enerjilendirerek şebekenin ayağa kaldırılmasını sağlayan kontroldür. Santrali dizel generatör yardımıyla çalıştırır Hidroelektrik Santrallerdeki SCADA Yapısı SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sistemi üst seviye kontrol ve veri toplama sistemi anlamına gelir ve çeşitli tesis ve sistemlerin bilgisayar/kontrolcü tabanlı kontrol ve gözlemini ifade eder [44]. HES lerde de SCADA sistemleri kullanılmaktadır. Çizelge 2.1 de HES ler için kontrol tipleri verilmiştir. Çizelge 2.1. HES'lerde kontrol tipleri [45] Kontrol Tipi Alt Seçim Açıklama Yerel Kontrolü yapılacak donanım üzerinden komut verilir. Kontrol Yeri Santral içi kumanda odasından komutlar verilerek Merkezi kontrol yapılır. Dışarı Santral dışından kontrol yapılır. Kontrol Modu Elle Başlatma ve durdurma sırasında yapılacak her bir işlem için yeni bir komut gerekir. Otomatik Başlatma ve durdurma sırasında yapılacak birçok işlemin kontrolü tek bir komut ile gerçekleştirilir. İşletme Türü İnsanlı Santral, operatör tarafından kumanda edilir. İnsansız Santralde operatör yoktur.

39 21 Bir HES SCADA sistemi genel olarak, ünite başlatma/durdurma adımları, kontrol mod değişiklikleri, sıcaklık ve sinyallerin gösterimi, alarm gösterimi, olay kayıt, koruma ve acil durdurma, şebeke ile senkronizasyon, santral enerji ve su seviyesi bilgilerinin gösterimi ve ekipman durumu hakkında bilgi vermeyi sağlar. Şekil 2.9 da bir HES SCADA sisteminin etkileşimi görülmektedir. HES kontrol sisteminin sinyal alışverişi yaptığı alt sistemlerin, kontrol ve koruma sinyalleri çizgi ile, bilgi sinyalleri kesikli çizgi ile gösterilmiştir. Merkezi Kontrol Generatör/Motor İkaz Sistemi Elamanları Generatör Terminal Elemanları Güvenlik Isıtma ve Havalandırma Generatör Nötr Elemanları Yangın Koruması Su Seviyesi izleme İç İhtiyaç Sistemi DC Sistem Elemanları Kullanma Suyu Elemanları Servis Havası Elemanları Generatör/Motor Soğutması Emme Borusu Tahliye Sistemi Ünite Kontrolü Başlatma/Durdurma Adımları Kontrol Modu Değişimi İkaz Sistemi Sıcaklıkların İzlenmesi Ölçümlerin Alınması Olay Kayıt Koruma ve Hata Algılama Senkronizasyon Faz Terslenmesi Pompa Başlama Elemanları Batardo Kapağı Ünite Kesicisi Ünite Trafosu Pompa/Türbin Hız Regülatörü Su Alma Ağzı ve Cebri Boru Şekil 2.9. Kontrol edilen ekipman bazlı HES SCADA - alt sistem etkileşimi [45] 2.3. Hidroelektrik Santralin Genel Yapısı Bir hidroelektrik santral, işlevlerinin kontrolüne göre sınıflandırıldığında üç ana parçaya ayrılır. Bu parçalar, ünite kontrolü, ortak kontrol ve şalt kontrolü olarak adlandırılır. Ünite kontrolü ile enerjinin üretimi denetlenir. Ortak kontrol ile santralin iç ihtiyaç sistemi ve dolu savak kapakları kontrol edilir. Şalt kontrolü ile ise, üretilen enerjinin şebekeye iletimi sağlanır Ünite kontrolü Bölüm 2.1. de anlatılan alt bileşenlerden, türbin, generatör, hız regülatörü, ikaz sistemi, cebri boru, salyangoz, denge bacası ve yardımcı sistemlerin kontrolü bu alt sistemde bulunur. Bu bölümde ünitenin devreye alınması sırasında gerçekleşen adımlar ve çalışan alt sistemler anlatılacaktır.

40 Valfler 22 Su Alma Ağzı Yükseltici Trafo Akış İzleme Hız Regülatörü Kesici Pompa/Türbin Batardo Kapağı Emme Borusu Tahliye Sistemi Faz Terslenmesi Generatör Terminalleri İç İhtiyaç Sistemi Pompa Başlama Ekipmanları Seviye İzleme İkaz Generatör Motoru Soğutma Nötr Şekil Bir hidroelektrik ünitenin ana bileşenleri [46] Şebeke Devre Kesicisi Yükseltici Trafo Akış Girişi Hız Regülatörü Pref w P f Ölçüm Elemanları Ünite Trafosu Vg Ig Generatör Terminalleri Yardımcı Sistemler Türbin Senkron Generatör Şaft Akış Çıkışı + - İkaz Akımı If İkaz Sistemi Otomatik Voltaj Düzenleyici Vref Şekil Bir hidroelektrik ünitenin blok şeması [47]

41 23 Ünitenin devreye alınması Ünitenin devreye alınması süreci, ünitenin durağan halden yükle çalışma haline alınarak minimum aktif güçle yüklenmesi arasındaki devreye alma basamaklarını kapsar. Ön şartlar sağlanıyor ve başla komutu veriliyorsa, kontrol sisteminden ilgili adımın komutları çıkar ve sisteme yollanır. Sistem komutları uygular ve durumu hakkında bilgi verir. Bilgileri alan kontrol sistemi, tüm koşullar sağlandığında adımı tamamlar. Örneğin pompaya çalış emri gönderildiyse ve pompanın çalışması ile ilgili koşullar sağlanıyorsa, pompa çalışır ve çalışıyor bilgisini kontrol sistemine gönderir. Adım tamamlanınca bir sonraki adıma geçilir. Eğer komutlara belirlenen süre boyunca cevap gelmezse sistem duruşa geçer. Ünitenin devreye alınması Şekil 2.12 de gösterildiği gibi gerçekleşir. Her bir adımın açıklaması aşağıdaki bölümlerde verilecektir.

42 24 Başlama Koşulları Su Giriş Kapısı Tamamen Açık Koruma Araçları Resetli Su Seviyesi Normal Ayar Kanatları Açılabilir Yağ, Hava ve Soğutma Suyu Sistemleri Normal Hız Regülatörü Sistemi Çalışabilir İkaz Sistemi Çalışabilir Durdurma Adımları Resetli Gerekli Sistemler Kontrol Edildi VE Ünite Başlama Adımları Başlatıldı Soğutma Suyu Aktif Yağlama Yüksek Basınç Pompası Aktif Frenler Bırakıldı Ayar Kanatları Açık Ünite Senkron Hıza Artıyor Başlangıç İkazı Uygulanıyor Generatör Voltajı Artıyor Normal voltaj Regülatörü ve Hız regülatörü kontrolü kullanılarak Güç Çıkışını Ayarla Voltaj ve Frekans Eşleşiyor Generatör Kesicisi Kapanıyor Senkronizasyon Reaktif Çıkışı Ayarla VE Ünite Güç Üretiyor Şekil Ünite başlatma adımları [48] Ünite devreye alma öncesi yapılan kontroller Ünite devreye alma öncesi yapılacak kontroller Şekil 2.13 te gösterilmektedir.

43 25 Ünite Durdur Komutu Başlatma Öncesinde Yapılması Gereken Kontroller Başlatıldı Anahtarların Konum Kontrolü Kesicilerin Konum Kontrolü Valflerin Konum Kontrolü Seviye Kontrolü Basınç Kontrolü VE VEYA Başlatma Öncesi Kontroller Tamamlandı Ünite Durdur Komutu VE Şekil Ünite devreye alınmadan önce yapılacak kontroller [45, 46] Yardımcı sistemlerin çalışması Yardımcı sistemlere başla komutu verilmesi ve üniteye başlatma komutu verilmesi ve başlatma öncesi kontrollerin tamamlanması koşulları sağlanırsa, yardımcı sistemlere çalış komutu gönderilir. Şekil 2.14 te yardımcı sistemlere gönderilen komutlar görülmektedir. Şekil 2.14 te görülen adımda, cebri boru giriş valfini aç, yüksek basınçlı yağ pompası çalış, kapak kapanma hızı sınırlayıcısını devreye sok, kapak limitlerini aktif et, yağlama sistemini çalıştır, hız değiştiricisini ayarla, yatak yağ pompasını çalıştır, soğutma suyu pompasını çalıştır ve valflerini aç, vakum valflerini aç ve frenleri devre dışı bırak komutları gönderilir. Komut giden yardımcı sistemler devreye alınır. Şekil 2.15 te yardımcı sistemlerin tamamı devreye alındıysa adımın tamamlandığı görülmektedir. Kapak limitleri aktif, hız değiştirici aktif, valfler açık, akış normal, basınçlar normal, gerilim düzenleyici aktif ve frenler devre dışı bırakıldıysa yardımcı sistemler başlat adımı tamamlanır. Yardımcı Sistemler Başlatıldı Başlatma Öncesi Kontroller Tamamlandı Başlatma Mod Seçimi VE Cebri Boru Giriş Valfini Aç Yüksek Basınçlı Yağ Pompasını Çalıştır Kapak Kapanma Hızı Limitleyicisini Devreye Sok Türbinin Başlaması için Kapak Limitlerini Çalıştır Yağlama Sistemini Çalıştır %100 Hız için Hız Değiştiricisini Ayarla Yatak Yağ Pompasını Çalıştır Soğutma Suyu Pompasını Çalıştır ve Valfleri Aç Vakum Valflerini Aç Frenleri Bırak Şekil Yardımcı sistemler başlat [45, 46]

44 26 Türbin Başladığında Kapak Limitleri Senkron Hızda Hız Değiştiricisi Valfler Açık Akış Normal Basınçlar Normal Gerilim Düzenleyicisi Aktif Frenler Bırakıldı VE Yardımcı Sistemler Başlat Adımı Tamamlandı Şekil Yardımcı sistemler başlat adımı tamamlandı [45, 46] Ünite devreye alma Ünite çalışmaya başlatıldı komutu verildiyse ve yardımcı sistemler başlat adımı tamamlandıysa, santrale, kapak kilitlerini bırak, kısmi kapatma selenoidini (hızlı durdurma selenoid valfi) enerjile, tam kapatma selenoidini (acil durdurma selenoid valfi) enerjile ve gerilim düzenleyicisini enerjile komutları verilir. Şekil 2.16 da bu komutlar gösterilmektedir. Ünite Çalışmaya Başlatıldı Yardımcı Sistemler Başlat Adımı Tamamlandı VE Kapak Kilitlerini Bırak Kısmi Kapatma Selenoidini Enerjile Tam Kapatma Selenoidini Enerjile Gerilim Düzenleyicisini Enerjile Şekil Ünite başlatma adımları valf [45, 46] Ünite hızı %95 e ulaştıysa, ikaz kesicisini kapat, alan kesicisini kapat, ikaz ver ve otomatik senkronizasyon rölesine gerilim uygula komutları gönderilmektedir. Komutlar Şekil 2.17 de gösterilmektedir. Ünite %95 Hızda İkaz Kesicisini Kapat Alan Kesicisini Kapat İkaz Verilmesi Otomatik Senkronizasyon Rölesine Gerilim Uygula Şekil Ünite başlatma adımları ikaz [45, 46] Eğer ünite şebekeye senkron ise, senkronizasyon kontrol rölesi kapalı ise ve kesici kapat butonu seçiliyse ünite kesicisine kapat gönderilir.

45 27 Ünite Senkron Senkronizasyon Kontrol Rölesi Kapalı Kesici Kapat Butonu Seçili VE Ünite Kesicisini Kapat Şekil Ünite başlatma adımları kesici [45, 46] Ünite kesicisi kapalıysa, istenilen çıkış için hız regülatörü senkron motorunu manuel olarak ayarla ve hız regülatörü sönümlenmesini devre dışından devrede konumuna değiştir komutları verilir. Komutlar Şekil 2.19 da gösterilmektedir. Ünite Kesicisi Kapalı İstenilen Çıkış için Hız Regülatörü Senkron Motorunu Manuel olarak Ayarla Hız Regülatörü Sönümlemesini Devredışından Devrede Konumana Değiştir Şekil Ünite başlatma adımları - minimum yükleme [45, 46] Ünite durdurma (normal, hızlı, acil) Ünitenin durdurulması süreci ünitenin yükle veya yüksüz çalışma halindeyken durağan hale getirilmesi arasındaki ünite durdurma basamaklarını kapsar. Ünite durdurma normal, hızlı ve acil durdurma olmak üzere üçe ayrılır. Normal ve hızlı durdurma adımları benzer olup acil durdurma bunlardan farklıdır. Sistemde elektriki bir arıza varsa bu acil durdurma olarak isimlendirilir ve hız artımı gerçekleşir. Hızlı durdurma, sistemde meydana gelen mekanik bir arıza sebebiyle olur. Durdurma sırasında meydana gelecek hız artışı arızayı büyütebileceğinden hız artımsız durdurma yapılır. Bu sebeple acil durdurma adımları normal durdurma adımları ile benzerlik gösterir. Normal ve hızlı durdurma da ünite aktif ve reaktif gücü minimize edildikten sonra ünite kesicisi açılır. İkaz devre dışı bırakılır. Hız regülatörü devre dışı bırakılır ve ayar kanatları tamamen kapatılır. Ünite yavaşlar ve mekanik fren devreye girer. Tüm işlemler tamamlanınca ünite durur. Normal ve hızlı durdurmanın farkları ise, normal durdurmada operatör tarafından sisteme durdurma verilir ve ünite yükü seçilen oranda atar. Hızlı durdurmada ise, mekanik koruma araçlarının çalışmasıyla ünite durdurmaya başlar ve yükü hızla atar. Şekil 2.20 de normal ve hızlı durdurma adımları gösterilmektedir.

46 28 Normal Durdurma Başlatıldı Ünite Çalışıyor Mekanik Koruma Araçları Çalışıyor Ve Ve Yeniden Başlat Bloke Edildi Ünite Yükü Seçilen Oranda Atıyor Ünite Yükü Hızla Atıyor Veya Ünite Yüksüz Durumda Generatör Kesicisi Açılıyor İkaz Kaldırıldı Ayar Kanatları Tamamen Kapalı Ünite Yavaşlıyor Fren Uygulandı Ünite Duruyor Şekil Ünite normal ve hızlı durdurma adımları [48] Acil durdurmada, normal ve hızlı durdurmadan farklı olarak elektriksel koruma araçlarının devreye girmesiyle ünite aktif ve reaktif gücü minimize edilmeden ünite kesicisi açılır. Kesicinin açılmasının ardından ikaz devre dışı bırakılır. Kesicinin açılmasıyla aynı zamanda ayar kanatları hızla kapatılır. Ünite yavaşlar ve mekanik fren devreye girer. Tüm işlemler tamamlanınca ünite durur. Şekil 2.21 de acil durdurma adımları gösterilmektedir.

47 29 Ünite Çalışıyor Elektriksel Koruma Araçları Çalışıyor Ve Yeniden Başlat Bloke Edildi Generatör Kesicisi Açılıyor Ayar Kanatları Hızla Kapanıyor İkaz Kaldırıldı Ünite Yavaşlıyor Fren Uygulandı Ünite Duruyor Şekil Ünite acil durdurma adımları [48] 2.4. Karkamış HES in Genel Yapısı Bölüm de anlatılan ünite kontrolünün Karkamış HES için kullanımı anlatılmaktadır. Ayrıca ortak ve şalt kontrolü de anlatılmaktadır Karkamış HES ünite kontrolü Ünite devreye alma Ünite devreye alınırken ilk olarak kontrol sisteminden alt sistemlere çalış komutu çıkar. Santralde veya test sisteminde bu komutlar değerlendirilir ve sistemin devreye alınması için uygunsa çalıştırılır ve çalıştı komutu kontrol sistemine gönderilir. Bu adım tamamlandıktan sonra valfler enerjilendirilir ve mekanik fren devre dışı bırakılır. Valfler enerjilendikten ve mekanik fren devre dışı bırakıldıktan sonra, hız regülatörü çalıştırılır ve türbin hızının nominal hızın %95 ine gelmesi beklenir. Hızın %95 in üzerine çıkmasıyla yüksüz çalışma adımları tamamlanır. Yükle çalışma başlat komutu verilmesiyle generatör fanları ardından da ikaz sistemi devreye alınır. İkaz sisteminin devreye girmesiyle senkronizasyon işlemi öncesi senkronizörün çalışması ve bazı anahtar seçimi kontrolleri yapılır. Kontroller sonrasında ünite kesicisi kapatılır. Ünite aktif güç çıkışının 3 MW olması için hız regülatörüne artır verilir. Ünite aktif gücünün 3 MW olmasıyla adım tamamlanır.

48 30 Standart (Şekil 2.12 de görülen) ünite başlatma adımları, Karkamış HES için Şekil 2.22 ve Şekil 2.23 te verilmektedir. Şekil 2.14 ve Şekil 2.15 te görülen yardımcı sistemler adımları Şekil 2.22 de ünite devreye alma adım 1 e ve Şekil 2.16 da görülen valfleri enerjilendirip frenleri bırakma adımı Şekil 2.22 de ünite devreye alma adım 2 ye karşılık gelmektedir. Şekil 2.17 de görülen ikazı enerjilendirme adımı Şekil 2.23 te ünite devreye alma adım 5 e, Şekil 2.18 de görülen kesici kapama adımı Şekil 2.23 te ünite devreye alma adım 6 ya ve Şekil 2.19 da görülen minimum yükleme adımı Şekil 2.23 te ünite devreye alma adım 7 ye karşılık gelmektedir. Bu adımların tamamlanmasıyla ünite başlatma adımları tamamlanmaktadır.

49 31 Yüksüz Çalışma Başlat Basınçlı Yağ Tankı Pompasının Başlatılması Soğutma Suyu Pompasının Başlatılması Hız Regülatörü Yağ Pompasının Başlatılması Yatak Yağlama Yağ Pompasının Başlatılması Yağ Buharı Atıcısının Başlatılması Karbon Tozu Atıcısının Başlatılması Hız Regülatörü Ana Yağ Valfinin Enerjilendirilmesi Yatak Yağ Yağ Valfi Enerjilendirilmesi Yüksüz Çalışma Adımları Ünite Devreye Alma Adım 1 Ünite Devreye Alma Adım 2 Unite Devreye Alma Adım 3 Basınçlı Yağ Tankı Pompası Devrede mi? Soğutma Suyu Pompalarından Biri Devrede mi? Hız Regülatörü Yağ Pompalarından Biri Devrede mi? Yatak Yağlama Yağ Pompalarından Biri Devrede mi? Yağ Buharı Atıcısı Devrede mi? Karbon Tozu Atıcısı Devrede mi? Hız Regülatörü Ana Yağ Valfi Enerjili mi? Yatak Yağ Yağ Valfi Enerjili mi? Yatak Yağlama ve Soğutma Sistemi Devrede mi? Ünite Başlat Acil Durdurma Valfinin Enerjilendirilmesi Hızlı Durdurma Valfinin Enerjilendirilmesi Mekanik Frenin Devre dışı Bırakılması Acil Durdurma Valfi Enerjili mi? Hızlı Durdurma Valfi Enerjili mi? Mekanik Frenin Devre dışı mı? Ünite Başlat EVET EVET Hız Regülatörünün Devreye Alınması Hız regülatörü Devrede mi? Türbin Hızı %95'ten Büyük mü? EVET Ünite Başlat HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME Başlatma Adımı 1 Zaman Aşımı Başlatma Adımı 2 Zaman Aşımı Başlatma Adımı 3 Zaman Aşımı Şekil Ünite yüksüz çalışma adımları

50 32 Yükle Çalışma Adımları Unite Devreye Alma Adım 4 Unite Devreye Alma Adım 5 Unite Devreye Alma Adım 6 Unite Devreye Alma Adım 7 Senkronizör Hazır Ünite Başlat EVET Ünite Başlat Generatör Fanlarının Devreye Alınması Generatör Fanları Devrede mi? EVET İkaz Sisteminin Devreye Alınması Black Start Seçili mi? İkaz Sistemi Devrede mi? veya İkaz Sistemi Devrede mi? Generatör Gerilimi 8 kv den büyük mü? EVET Senkronizasyonun Başlaması Generator İşletme Rölesinin Devreye Alınması Generator Kesicisi Kapalı? EVET Ünite Başlat Ünite Başlat Turb Governor Ayar Açıklık Ayar Değer Artır Unite Aktif Gücü > 3 MW HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME Başlatma Adımı 4 Zaman Aşımı Başlatma Adımı 5 Zaman Aşımı Başlatma Adımı 6 Zaman Aşımı Başlatma Adımı 7 Zaman Aşımı EVET Unite Devreye Alma Tamamlandı Şekil Ünite yükle çalışma adımları Normal durdurma Ünite durdurma komutu verildikten sonra ilk olarak aktif ve reaktif güç minimize edilir. Gücün minimize edilmesiyle ünite kesicisi açılır. İkaz sistemi devre dışı bırakılır. Generatör fanları devre dışı bırakılır. Bu adımın tamamlanmasıyla yükle çalışmadan yüksüz çalışma durumuna geçilir. Durağan hale geç komutu geldikten sonra hız regülatörü devre dışı bırakılır. Ayar kanatları kapanınca diğer adıma geçilir. Bu adımda mekanik fren devreye alınır. Sonraki adımda acil durdurma valfi ve hızlı durdurma valfi enerjisiz bırakılır. Son olarak yardımcı sistemlerin de devre dışı bırakılmasıyla ünite durağan hale geçer.

51 33 Standartlarda verilen (Şekil 2.20 de görülen) ünite normal durdurma adımları, Karkamış HES için Şekil 2.24 ve Şekil 2.25 te verilmektedir. Ünite Durdur YÜKSÜZ ÇALIŞMAYA GEÇİŞ Unite Durdurma Adım 4 Unite Durdurma Adım 3 Unite Durdurma Adım 2 Unite Durdurma Adım 1 Ünite Reaktif Gücünün Azaltılması Ayar Kanadı Açıklık Değerinin Azaltılması (Generator Kesicisi Açık mı? veya Ayar Kanatları Yüksüz Konumda mı? veya Ünite Aktif Gücü Minimumda mı?) Ünite Durdur EVET Generator Kesicisinin Açılması Generator Kesicisi Açık mı? Ünite Durdur EVET İkaz Sisteminin Devre Dışı Bırakılması Generator İşletme Rölesinin Devre Dışı Bırakılması İkaz Devre Dışı mı? EVET Ünite Durdur Gen Fanlarının Devre Dışı Bırakılması Generatör Fanları Devre Dışı mı? HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME Durdurma Adımı 1 Zaman Aşımı Durdurma Adımı 2 Zaman Aşımı Durdurma Adımı 3 Zaman Aşımı Durdurma Adımı 4 Zaman Aşımı EVET Ünite Durdur Şekil Ünitenin yüksüz çalışmaya geçişi

52 34 EVET Ünite Durdur Unite Durdurma Adım 5 Hız Regülatörünün Durdurulması Ayar Kanatları Kapalı mı? veya Hız regülatörü Durduruldu mu? HAYIR -> 300 sn BEKLEME Durdurma Adımı 5 Zaman Aşımı EVET Generator Kesicisi Kapalı Ayar Kanatları Kapalı Türbin Hızı < 0.4 DURAĞAN HALE GEÇİŞ Unite Durdurma Adım 6 Unite Durdurma Adım 7 Unite Durdurma Adım 8 Ünite Durdur Mekanik Frenin Devreye Alınması Mekanik Fren Devrede mi? Türbin Hızı %1'den küçük mü? EVET Acil Durdurma Valfinin Enerjisiz Hale Getirilmesi Hızlı Durdurma Valfinin Enerjisiz Hale Getirilmesi Türbin İşletme Rölesinin Devre Dışı Bırakılması Acil Durdurma Valfi Enerjisiz mi? Hızlı Durdurma Valfi Enerjisiz mi? Generatör Enerjisiz mi? EVET Ünite Durdur Ünite Durdur Basınçlı Yağ Tankı Pompasının Durdurulması Soğutma Suyu Pompasının Durdurulması Hız Regülatörü Yağ Pompasının Durdurulması Yatak Yağlama Yağ Pompasının Durdurulması Yağ Buharı Atıcısının Durdurulması Karbon Tozu Atıcısının Durdurulması Hız Regülatörü Ana Yağ Valfinin Enerjisiz Hale Getirilmesi Yatak Yağ Yağ Valfinin Enerjisiz Hale Getirilmesi Türbin İşletme Rölesinin Devre Dışı Bırakılması Basınçlı Yağ Tankı Pompası Devre dışı mı? Soğutma Suyu Pompaları Devre dışı mı? Hız Regülatörü Yağ Pompaları Devre dışı mı? Yatak Yağlama Yağ Pompaları Devre dışı mı? Yağ Buharı Atıcısı Devre dışı mı? Karbon Tozu Atıcısı Devre dışı mı? Hız Regülatörü Ana Yağ Valfi Enerjisiz mi? Yatak Yağ Yağ Valfi Enerjisiz mi? HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME HAYIR -> 300 sn BEKLEME Durdurma Adımı 6 Zaman Aşımı Durdurma Adımı 7 Zaman Aşımı Durdurma Adımı 8 Zaman Aşımı EVET Unite Durdurma Tamamlandı Şekil Ünitenin durağan hale geçişi

53 35 Acil - hızlı durdurma Acil durdurmada yük atımı olmaksızın birden ünite kesicisi açılır ve ikaz kaldırılır. Aynı zamanda ayar kanatları hızla kapatılır. Ayar kanatları kapanma hızı parametresi normal durdurma parametrelerinden daha hızlıdır. Hızlı durdurmada ise normal durdurmayla aynı prosedür uygulanır. Farklılık olarak ayar kanatları kapanma hızı parametresi, daha hızlıdır Karkamış HES ortak kontrolü Ortak alt sistemi, iç ihtiyaç sistemi ve dolu savak kapaklarının kontrolünden sorumludur. Bölüm 2.1. de anlatılan alt bileşenlerden, rezervuar, kuyruk suyu, dolu savak kapakları, dip savak kapakları, iç ihtiyaç sistemi, dizel generatör ve blackstart ın kontrolü bu alt sistemde bulunur Karkamış HES şalt kontrolü Şalt alt sistemi ile, üretilen elektrik enerjisinin şebekeye iletimi sağlanır. Bölüm 2.1. de anlatılan alt bileşenlerden, şalt sahası elemanlarının kontrolü bu alt sistemde bulunur. Şalt kontrolcüsü tarafından hatlara ait kesici, ayırıcı ve toprak ayırıcıları, ana trafolara ait kesici, ayırıcı ve toprak ayırıcıları, kuplaja ait kesici, ayırıcı ve toprak ayırıcıları, kontrol edilir.

54 36

55 37 3. KARKAMIŞ HES 3.1. Karkamış HES Karkamış HES, Türkiye de nehir santrali tanımıyla gerçekleştirilen ilk uygulama olduğundan çok önemli bir projedir. Karkamış HES, Güneydoğu Anadolu Projesi nin bir bölümünü teşkil eden, Sınır Fırat Projesi nin ikinci ünitesidir [49]. Fırat Nehri üzerinde bulunan beş barajdan biri olan Karkamış HES, Gaziantep ili Karkamış ilçesi sınırları içinde, Suriye sınırına 4,5 km uzaklıkta bulunur. Santralin kuruluş amacı, enerji üretimi, taşkın kontrolü ve iki ülke arasındaki anlaşmalara göre belirlenen Suriye ye bırakılacak su miktarının kontrolüdür. Santral Va Tech Elin, Voith, Verbundplan, Yüksel İnşaat ve Temelsu firmalarının işbirliği ile yapılmıştır. Rezervuar hacmi 157 milyon m 3 tür. Karkamış HES, 16 adet dolu savak kapağına sahip olup, m 3 /s lik kapasitesiyle ülkemizdeki en büyük dolu savak kapasitesine sahip HES tir [50]. Her biri 31,5 MW gücünde 6 ünitesi bulunan, toplam 189 MW kurulu güce sahip bu santral, yıllık 652 GWh elektrik üretim kapasitesine mevcuttur. Tasarımı santrale özgü olan türbin ve generatörün özellikleri Çizelge 3.1 de ve Çizelge 3.2 de verilmiştir. Generatörde elektrik enerjisine çevrilen enerji, 70 MVA güce, 9/154 kv gerilime sahip üç adet çift primerli tek sekonderli güç trafosu ile 154 kv luk şalt sahasına, oradan da Birecik 1, Birecik 2 ve Suruç hatları ile enterkonnekte sisteme bağlanmıştır. Şekil 3.1 de Karkamış HES, Şekil 3.2 de Karkamış HES santral kesiti, Şekil 3.3 te Karkamış HES genel yerleşim planı ve Şekil 3.4 te Karkamış HES dolu savak kapağı kesiti gösterilir. Çizelge 3.1. Türbin verileri Türbin Tipi Bulb Tipi Kaplan Türbin Türbin Gücü kw Net Düşü 10,55 m Debi 331 m 3 /sn Nominal Hız 88,24 r.p.m. Ambalman Hızı 240 r.p.m.

56 38 Çizelge 3.2. Generatör verileri Generatör Gerilimi 9 kv Generatör Akımı 2232,4 A Generatör Gücü 34,8 MVA Nominal Hız 88,24 r.p.m. Ambalman Hızı 240 r.p.m. Güç Faktörü 0,9 Frekans 50 Hz Kutup Sayısı 68 adet (34 çift) Şekil 3.1. Karkamış HES

57 39 Şekil 3.2. Karkamış HES santral kesiti Şekil 3.3. Karkamış HES genel yerleşim planı

58 40 Şekil 3.4. Karkamış HES dolu savak kapağı kesiti 3.2. Karkamış HES SCADA Sistemi [51, 52] Karkamış HES SCADA sistemi, santral kontrol seviyesi ve lokal kontrol seviyesi olmak üzere iki alt bölüme ayrılarak incelenebilir. Şekil 3.5 te kontrol seviyeleri gösterilmiştir.

59 Hız Regülatörü İkaz Sistemi Generatör Soğutma Sistemi Yatak Yağlama Sistemi Fren Sistemi Senkronizasyon Sistemi Koruma Sistemi 154 kv Hat 1 TR A 154 kv Hat 2 TR B 154 kv Hat 3 TR C 154 kv Kuplaj Su Yolu Kapakları 0.4 kv İç İhtiyaç Sistemi 9 kv İç İhtiyaç Sistemi Drenaj ve Yardımcı Sist. AA&DA Dağıtım Sekonder Sistemi 41 Santral Kontrol Seviyesi İş İstasyonu 1 İş İstasyonu 2 WEB Sunucusu Terminal Veriyolu Ana Sunucu 1 Ana Sunucu 2 Zaman Sunucusu Sistem Veriyolu Lokal Kontrol Seviyesi Ünite Lokal Kontrol Birimi x 6 Şalt Lokal Kontrol Birimi Ortak Lokal Kontrol Birimi Şekil 3.5. Karkamış HES SCADA sistemi kontrol seviyeleri Santral kontrol seviyesi Santral kontrol seviyesi, içinde barındırdığı iş istasyonları, ana sunucular, web sunucusu, zaman sunucusu ve haberleşme sistemleri aracılığıyla lokal kontrol birimleri ile haberleşerek gözlem, kumanda, arşivleme gibi işlevleri yerine getirir. Santral kontrol seviyesinin temel işlevleri, kontrol odasından santralin gözlem ve kumandasının yapılması, yük yönetimi, gerilim yönetimi, sesli uyarım, görsel arayüzler, geçmişe ait veri depolaması, web sunucusu, zaman sunucusu, donanım arızaları için öztanılama ve yedekliliktir.

60 Lokal kontrol seviyesi SCADA sisteminin kontrolü için oluşturulacak kontrol yazılımının çalışacağı bölümdür. Lokal kontrol seviyesinde, mantık kodunun işletildiği kontrolcüler, saha ile sinyal transferinin yapıldığı arabirimler olan giriş/çıkış modülleri, haberleşme kartları, besleme ekipmanları, ağ anahtarları, enerji analizörleri ve dokunmatik ekran yer alır. Lokal kontrol seviyesinin temel işlevleri, ünite kontrol modu seçimi, yük ve gerilim kontrolü, saha ile etkileşim, görsel arayüz, lokal kontrol birimleri tarafından kontrol edilecek santral süreçleri, TEİAŞ Yük Tevzi Merkezleri ile haberleşme, donanım arızaları için öztanılama, zaman eşlemesi ve yedekliliktir. Lokal kontrol seviyesi, ünite, şalt ve ortak kontrol birimi olmak üzere üç alt bölümden oluşur. Lokal kontrol sistemlerinde donanım olarak Siemens S7-400 PLC si kullanılmaktadır. Yedekli yapıda çalışırlar. SCADA ekranları ve PLC yazılımı için Siemens SIMATIC PCS 7 kullanılmaktadır. Ünite lokal kontrol birimi: Üniteye ait bilgiler toplanır, komut veya ayar değerler ünitedeki ilgili ekipmana gönderilir. Ünitedeki analog değerler ve sıcaklıklar bu birim tarafından sahadan alınır. Şalt lokal kontrol birimi: 154 kv luk şalt sahasındaki Hat 1, Hat 2, Hat 3 ve kuplaj bölümündeki anahtarlama elemanları kontrol edilir ve ilgili ekipmandan sinyaller alınır. Ortak lokal kontrol birimi: Santral iç ihtiyaç sistemini oluşturan 0,4 kv ve 9 kv luk besleme sistemi, AC ve DC dağıtım ekipmanı, su yolundaki kapaklar bu birim tarafından kontrol edilir.

61 Test Sistemi Karkamış HES için tasarımı ve üretimi yapılan lokal kontrol seviyesi elemanlarının sahada test edilmesinden önce tasarlandığı ortamda test edilmesi, saha tepkilerine göre sistemin ayarlarının optimize edilmesi ve fabrika kabul testleri sırasında kullanılmak için geliştirilen sistemlerdir. Lokal kontrol seviyesi (ünite, şalt ve ortak kontrolcüler) elemanlarına gelmesi gereken tüm sinyallerin üretilmesi, lokal kontrol seviyesinden santral kontrol seviyesi ekipmanlarına gitmesi gereken bütün sinyallerin oluşturulması ve santralin ihtiyaç duyulan tüm parçalarıyla modellenerek santralde oluşabilecek gerçek olayların benzetiminin yapılması test sistemi ile sağlanır. Bir başka deyişle lokal kontrol seviyesi elemanlarının sahaya montajı yapılıp çalışmaya başladıklarındaki durumu laboratuvarda oluşturabilmek için test sistemi kurulur. Test sistemi kullanılarak, kontrol sistemi tasarlanırken kullanılan mantık şemalarının, giriş/çıkış sinyal adreslerinin, oluşturulan arıza durumlarının doğruluğu kontrolü yapılır. Ayrıca yanlış alarm, trip ve sınır değerlerinin belirlenmesinde ve zaman sabitlerinin kontrolünde kullanılır Haberleşme Akıllı giriş/çıkış gruplarını ve ağ anahtarını içinde barındıran test sistemi panosu, test sistemi bilgisayarı ile ağ anahtarı aracılığıyla haberleşir. Kontrol sistemi ile test sistemi arasında sinyal alışverişi bulunmaktadır.

62 44 Test Sistemi Bilgisayarı Ağ Anahtarı Kontrol Sistemi Panosu Giriş/Çıkış Sinyal Bağlantısı Akıllı Giriş/Çıkış Modülleri Test Sistemi Panosu TEST SİSTEMİ KONTROL SİSTEMİ Şekil 3.6. Test ve kontrol sistemi Test sistemi bilgisayarı ile akıllı giriş/çıkış grupları, TCP/IP ve UDP olmak üzere iki protokol üzerinden haberleşme sağlar. Test Sistemi bilgisayarında çalışan Matlab/Simulink programında bulunan bloklar ve akıllı giriş/çıkış gruplarının desteklediği protokoller yardımıyla sağlanan haberleşmede çıkış grupları için TCP/IP, giriş grupları için UDP protokolü kullanılır. Akıllı çıkış gruplarına gönderilen sinyaller TCP/IP üzerinden tanımlanan komut yapısına göre gönderilir. Analog ve dijital çıkış sinyalleri için bu protokol kullanılır. Değeri değiştirilecek çıkış sinyalinin bulunduğu grubun yuva ve pin bilgisi ile değer gönderilerek, istenen çıkış elde edilir. Akıllı giriş/çıkış gruplarının üretici firması sinyal girişleri için ETP (Event Triggered Protocol) adı verilen olay tetiklemeli bir yapı ile UDP üzerinden haberleşme sağlar ve akıllı giriş gruplarındaki herhangi bir değişiklikte tüm giriş sinyallerini içeren bir paket gönderir. Matlab/Simulink ortamına gelen dijital giriş sinyalleri bloklarda ayrılır ve ilgili olduğu sinyal değişkenine atama yapılarak modelde aktif bir şekilde kullanılır.

63 45 Kontrol sistemi ile test sistemi arasındaki sinyal alışverişleri: Test sistemi ile kontrol sistemi arasındaki sinyal alışverişi bire bir giriş çıkış bağlantısı ile yani her sinyal için bir kablo bağlantısı ile yapılır. Kontrol sisteminin çıkış sinyalleri, test sisteminin giriş sinyallerini, kontrol sisteminin giriş sinyalleri, test sisteminin çıkış sinyallerini oluşturur. Kontrol sistemi sahada çalışacağı koşulların aynısı ile test edilir, bu sebeple kontrol sisteminin sahaya bağlantısı test sistemi ile etkileşimde aynen korunur Donanım Test sistemi donanımı, test sistemi bilgisayarı, akıllı giriş/çıkış grupları, ağ anahtarları, arayüz röleleri ve test sistemi panolarından oluşur. Ünite, şalt ve ortak lokal kontrol birimleri için üç adet pano tasarlanıp üretilmiştir. Panolarda kullanılan donanımlar benzer olup sinyal sayısı farklılıklarından dolayı donanım adetleri farklıdır. Test sistemi bilgisayarı: Benzetim yazılımın çalışıp, test çalışmaları sırasında benzetim yazılımının izlenebilmesini sağlayan bilgisayardır. Dizüstü veya kasalı bilgisayar kullanılabilir. Akıllı giriş/çıkış grupları: Akıllı giriş/çıkış grupları içinde akıllı giriş/çıkış terminali, giriş/çıkış modülleri, haberleşme ve besleme çıkışları bulunur. Akıllı giriş/çıkış grubu terminali barındırdığı işlemci ile bağlantılı olduğu giriş/çıkış modüllerinin bilgilerini okur ve bu modüllere çıkış değerini iletir. Test sistemi panolarında ADAM marka akıllı giriş/çıkış modülleri kullanılmıştır. Ağ anahtarı: Ethernet tabanlı yerel ağın oluşmasını sağlar. Akıllı giriş/çıkış grupları ve test sistemi bilgisayarı ağ anahtarına bağlanır ve haberleşme sağlanır.

64 46 Arayüz röleleri: Kontrol sistemi ile akıllı giriş/çıkış gruplarının gerilim seviyeleri farklıdır. Aynı gerilim seviyelerinin oluşabilmesi için arayüz röleleri kullanılır. Test sistemi panosu: Test sisteminde kullanılacak akıllı giriş/çıkış grupları, ağ anahtarı, arayüz röleleri, klemensler ve güç kaynakları test sistemi panosu içinde bulunur Yazılım Test sistemi içerisinde kullanılacak benzetim yazılımı için Matlab/Simulink kullanılır. Santralin gerekli olan bütün alt ekipmanları Simulink ortamında modellenir. Yazılımın akıllı giriş/çıkış gruplarıyla TCP/IP ve UDP üzerinden haberleşmesi için gerekli port ayarlamaları hem Simulink bloklarında hem de akıllı giriş/çıkış gruplarında yapılır. Test sistemi yazılımı 5. bölümde ayrıntılı bir şekilde anlatılacaktır.

65 47 4. MODEL ve UYGULANIŞI 4.1. Matematiksel Model Türbin Modelleme Bir HES in en önemli bileşenlerinden biri olan türbinin modellenmesi HES modelinin en önemli parçasıdır. Enerji üretiminde önemli rol oynar. Türbin matematiksel modeli anlatılırken öncelikle doğrusal olmayan tek regüleli türbin modeli, sonrasında bu matematiksel modele türbin çarkının da hareketi eklenerek çift regüleli türbin modeli oluşturulur Doğrusal olmayan tek regüleli türbin modeli [42] Doğrusal olmayan türbin modeli oluşturulurken aşağıdaki kabuller geçerlidir: Hidrolik direnç ihmal edilebilir. Cebri boru elastik değildir Su sıkıştırılamaz. Suyun hızı, türbin ayar kanat açıklığı ve türbinde ölçülen net hidrolik düşünün karekökü ile doğru orantılıdır. Türbinin çıkış gücü net düşü ile debisinin çarpımı ile doğru orantılıdır. Rezervuar ile türbin arasında denge bacasının olmadığı varsayılır. Türbin ile cebri boru karakteristiği, cebri boru içerisindeki suyun hızı, türbin mekanik gücü, su sütunun ivmesi olmak üzere üç temel denklemle belirlenir. Cebri boru içerisindeki suyun hızı şu biçimde ifade edilir: (4.1) Bu eşitlikte U: Suyun çizgisel hızı G: Ayar kanat açıklığı H: Hidrolik düşüyü

66 48 K u : Türbin orantı sabiti ifade etmektedir. Türbinin mekanik gücü akış ve basıncın çarpımıyla orantılıdır. (4.2) Bu eşitlikte P m : Türbin mekanik gücü K p : Türbin sabitini ifade etmektedir. Newton un ikinci yasası kullanılarak, türbinde düşünün değişimine bağlı olarak su kolonunun ivmesi şu biçimde ifade edilebilir: ( ) ( )( ) (4.3) Bu eşitlikte : Cebri boru içindeki suyun kütlesi A: Cebri boru kesit alanı ( ): Türbin girişinde düşü değişimine bağlı debi değişimini ifade etmektedir. Eşitliğin her iki tarafı ya bölünerek, su sütunu ivmesi bulunabilir: ( ) (4.4) Bu eşitlikte : Yerçekimi ivmesi L: Cebri boru uzunluğunu ifade etmektedir. Cebri boru içerisindeki su debisi, cebri boru alanı ve suyun hızının çarpımıdır.

67 49 (4.5) Bu eşitlikte Q: Su debisini ifade etmektedir. Büyük işaret performansını incelemek için denklemler anma değerine bölünerek, normalize (birim) değerler elde edilecektir. Herhangi bir değişkenin alt-indisi olan r, o değişkenin anma değeri olduğunu, herhangi bir değişkenin üzerindeki çizgi o değişkenin birim değer olduğunu, herhangi bir değişkenin alt indisi 0 o değişkenin kalıcı durum çalışma noktası değeri olduğunu ifade etmektedir. (4.1) numaralı denklem şu biçimde normalize edilebilir: (4.6) ( ) (4.7) Bu eşitliklerde U r : Nominal suyun hızı G r : Nominal ayar kanat açıklığı H r : Nominal hidrolik düşü : Oranlanmış suyun hızı : Oranlanmış ayar kanat açıklığı : Oranlanmış hidrolik düşü ifade etmektedir. (4. 2) numaralı denklem şu biçimde normalize edilebilir: (4.8)

68 50 (4.9) Bu eşitliklerde P r : Nominal türbin anma gücü : Oranlanmış türbin mekanik gücü ifade etmektedir. (4.4) no'lu denklemin oranlanmış büyüklükler cinsinden ifadesi şu biçimdedir: ( ) ( ) (4.10) ( ) (4.11) Bu eşitliklerde H 0 : Hidrolik düşünün kalıcı durum başlangıç değeri : Su zaman sabiti ifade etmektedir. Anma yükünde su başlama zamanı T W olarak tanımlanır. net düşüsündeki suyun cebri boru içerisinde sıfırdan hızına ulaşması için geçecek süredir. (4.4) numaralı denkleme Laplace dönüşümü uygulandığında, (4.12) numaralı denklem elde edilir. (4.12) Su başlama zamanı T W denklem (4.13) ile tanımlanır. (4.13) Mekanik çıkış gücü için (4.14)

69 51 (4.15) yazılabilir. Türbin kayıplarını ifade eden P l için denklem (4.15) te bulunan eşitlik geçerlidir. Yüksüz durumdayken türbinin anma hızında dönebilmesi için gerekli su hızı U NL dir. Denklem (4.14) te gösterildiği gibi, türbin girişindeki su bu hızda iken güç türbin anma hızı sürtünme kayıpları kadardır. Türbinin eylemsizliğinden ve kayıplarından dolayı türbin dönmesi için minimum su hızına ihtiyaç vardır. Minimum su hızının oluşturduğu mekanik güç türbin kayıplarıdır. Denklem (4.14)'te verilen mekanik güç denklemin, denklem (4.17)'de normalize edilmiş hali görülür. ( ) (4.16) ( ) (4.17) Denklem (4.17) de türbin mekanik gücünün türbin anma gücüne oranlanmış hali verilir. Sistem kararlılığı analizlerinde makina salınım (swing) denklemlerinin çözümünde, türbin mekanik torkunun generatör MVA anma gücüne veya ortak bir MVA baz gücüne oranlanmış olması gerekir. Bu yüzden türbin oranlanmış gücü, baz MVA gücüne göre oranlanır. ( ) ( ) ( ) (4.18) Denklemlerde, G ideal ayar kanat açıklığının, yüksüz durumdan tam yüke geçmesi 1 pu olarak tanımlanır. İdeal ve gerçek ayar kanat açıklığı ilişkisi Şekil 4.1 de ve denklem (4.20) de verilir. Gerçek ayar kanat açıklığı, tamamen kapalıdan tamamen açık pozisyonuna kadar 1 pu olarak tanımlanır.

70 52 Şekil 4.1. İdeal ve gerçek ayar kanatları açısı arasındaki ilişki [42] (4.19) ( ) (4.20) Bu eşitliklerde : İdeal açıklık katsayısı : Tam yükte ayar kanat açıklığı : Yüksüz çalışmada ayar kanat açıklığını ifade etmektedir. Gerçek ayar kanat açıklığı için fiziksel olarak tamamen kapalı pozisyon ile tamamen açık pozisyon arasındaki değişim dikkate alınmalıdır. Diğer bir deyişle g için oranlanmış değer, ayar kanatları fiziksel olarak tam açıkken 1 olacaktır. Türetilen denklemler dikkate alınarak, türbin ve su kolonuna ait fiziksel ilişkilerin kontrol blok şeması olarak gösterimi Şekil 4.2'deki gibi verilebilir.

71 53 ḡ - Ū + Ṗm At π Ʃ 1/Tws Ʃ π Ṗr Ḡ Ḣ + - Ḣs Ūnl ẇ Ṫm Şekil 4.2. Türbin ve su kolonuna ait matematiksel model blok şeması [42] Buraya kadar türetilen denklemler kullanılarak tek regüleli türbin ve su kolonuna ait model elde edilir. Kullanılan bu denklemlere ayarlanabilir türbin çarkının da ilave edilmesiyle çift regüleli türbin modeli oluşturulur Doğrusal olmayan çift regüleli türbin modeli [7] Denklem (4.5) ve denklem (4.12) ten yararlanılarak denklem (4.21) elde edilir. Çift regüleli hidrolik türbinlerde düşük düşüden dolayı kısa borular kullanılır. Su ve borular sıkıştırılamaz bu yüzden elastik olmayan su kolonu denklemi kullanılır. (4.21) Türbin mekanik gücü için, denklem (4.2) ve denklem (4.5) kullanılarak; (4.22) elde edilir. Denklem (4.22) nin baz değeri bulunur. (4.23) Denklem (4.22) ve denklem (4.23) kullanılarak normalize edilmiş güç denklemi elde edilir. (4.24) Hidrolik güç denklemini verim ile çarparak mekanik güç denklemi elde edilir. (4.25)

72 54 Denklem (4.25) te türetilen mekanik güç denklemi birim hıza bölünerek mekanik tork (T m ) elde edilir. (4.26) Çift regüle edilebilen türbinin verim ve akışı, düşü, hız, ayar kanatları ve türbin çark açısı parametrelerinden yararlanılarak bulunur. ( ) (4.27) ( ) (4.28) Bu yüzden türbin torku dört parametreye bağlı olarak değişir. ( ) (4.29) Bu doğrusal olmayan karmaşık fonksiyonlar türbin karakteristiği olarak tanımlanır. Normal çalışma koşullarında, ünite şebekeye bağlandığı zaman hız daima sabittir. Bu yüzden yukarıdaki denklemlerde bulunan hız değişkeni ihmal edilebilir. Hızın ihmal edilmesiyle oluşturulan yeni denklemler aşağıda verilmektedir: ( ) (4.30) ( ) (4.31) Türbin karakteristiği özel düşüler için tanımlanır (h char ). Türbin akışı; ( ) (4.32) Türbin verimi farklı düşülere göre değişebilmesine rağmen burada özel düşüler dikkate alınarak iki değişkene bağlı verim hesaplanır.

73 55 ( ) (4.33) Verim, akış, (4.1) ve (4.2) den yararlanılarak türbin modeli oluşturulur. Şekil 4.3. Çift regüle edilebilen hidrolik türbin modelinin blok şeması [7]

74 56

75 57 5. SİMÜLASYON ve UYGULAMA ÇALIŞMALARI 5.1. Modellerin Oluşturulması Bu bölümde, modelleri anlatmadan önce modellerde kullanılan türbin karakteristik eğrileri hakkında bilgi verilmiştir. Sonraki bölümlerde ise modeller anlatılmıştır Türbin karakteristik eğrileri Şekil 5.1 de Karkamış HES için türbin karakteristik eğrileri verilmektedir. Şekilde x ekseni düşü, y ekseni debi değerlerini göstermektedir. Kırmızı ile gösterilen grafik kavitasyon sınır değerlerinin grafiğidir. Yeşil renk ile gösterilen grafik ise çalışma sınır değerleri grafiğidir. Şekilde görülen düz çizgili eğriler ayar kanadı açısını, kesikli çizgiler türbin çark açısını ve kavisli eğriler türbin verimini göstermektedir.

76 Debi 58 Şekil 5.1. Türbin karakteristik eğrisi Düşü Türbin karakteristik eğrileri santrale özgü olup türbin kararlı bir şekilde çalışmaya başladıktan sonra geçerlidir. Karkamış HES için 30º yani %45 ayar kanadı açıklığına ulaşıldığında bu eğriler kullanılabilmektedir. Bu eğriler benzetim çalışmasında çift regüleli türbin modeli oluşturulurken kullanılmaktadır. Şekil 5.1 de gösterilen türbin karakteristik eğrileri kullanılarak türbin karakteristik düşüsü (Karkamış HES için 10,55 m) için, ayar kanadı açı değerlerine karşılık gelen debi, türbin çarkı açısına karşılık gelen debi, debi değerlerine karşılık gelen türbin verimi değerleri belirlenmiştir. Bu değerlere ilave olarak santral verilerinden alınan ayar kanadı açısına karşılık gelen türbin çarkı açısı belirlenmiştir. Tüm bu veriler birleştirilerek türbin çarkı ve ayar kanadı açılarına karşılık gelen debi ve verim değerleri bulunup başvuru çizelgeleri oluşturulmuştur.

77 Enerji üretimi modelinin oluşturulması Şekil 5.2. Enerji üretim modeli Şekil 5.2 de Karkamış HES için oluşturulan enerji üretim modelinin yapısı görülmektedir. HES modeli hız regülatörü, açı kontrol, türbin ve rotor dinamiği alt parçalarından oluşmaktadır. Model başlatma, durdurma ve acil durdurma adımları için farklılıklar gösterir. Bu farklılıklar bloklar içinde anlatılacaktır Şekil 5.3. Enerji üretim modeli numaralı

78 60 Şekil 5.3 te 1 numaralı kırmızı kutucukta yer alan step bloğu ile kesicinin açma ve kapama zamanı ayarlanmaktadır. Başlatma ve durdurma adımları sırasında blok parametreleri farklılık göstermektedir. Ünite başlatma adımları sırasında kesici kapama durumu modellenirken, ünite durdurma adımları sırasında kesici açma durumu modellenmiştir. Kesici kapama durumu için başlangıç değeri 0 dır. Şekil 5.3 te gösterilen basamak uygulama bloğu içindeki Step Time kısmına girilen zamandan itibaren kesici konum değeri 1 olarak değiştirilmektedir. Normal durdurma adımları sırasında kesici açma verildikten sonra başlangıçta 1 olan konum 0 olarak güncellenmektedir. Şekil 5.4 a da kesici kapama ve Şekil 5.4 b de kesici açma blok parametreleri görülmektedir. Şekil 5.4. Kesici açma (a) kapama (b) blok parametreleri Şekil 5.3 te 2 numaralı kırmızı kutucukta hız regülatörü modeli görülmektedir. Blok giriş parametreleri türbin hızı, türbin çarkı açısı ve kesici konum bilgisidir. Blok çıkış parametreleri ise yüzde cinsinden ayar kanat açısı, derece cinsinden türbin çarkı açısı ve yüzde cinsinden türbin çarkı açısıdır. Hız regülatörü modeli Şekil 5.5 ve Şekil 5.6 da gösterilmektedir, aralarındaki farklılık ise Şekil 5.6 da blokların kutucuk içine alınmasıdır. Burada ayrıntılı bir modele ihtiyaç duyulmayıp hız regülatörü tepkileri için parametre değerleri ilgili sürelerde verilmektedir.

79 61 Şekil 5.5. Hız regülatörü modeli Şekil 5.6 da 1 ve 2 ile gösterilen kutucuklarda ayar kanadı ve türbin çarkı açısı oluşturulmaktadır. Şekil 5.6 da 3 nolu kutucuk içinde ayar kanadı açısı giriş parametreleri görülmektedir. Parametreler atanırken santral verileri kullanılmaktadır. Burada ayrıntılı bir hız regülatörü modeline ihtiyaç duyulmamaktadır. Açı değerleri başvuru tabloları biçiminde ön tanımlı olarak girilmektedir. Esasen, sahada bulunan hız regülatörü kontrolcüsü verilen referans hız, referans aktif güç değerleri, gerçek hız ve gerçek aktif güç değerlerini giriş olarak alır ve PID kontrolü ile ayar kanadı ve türbin kanadı açılarını ayarlar. Bunun yanında farklı düşü değerleri için farklı güç hedef değerlerine karşı gelen ayar kanadı ve türbin çark kanadı açı değerleri zaten önceden belirlenmiş ve türbin çalışma eğrileri olarak verilmiştir. Bu sebeple bu çalışmada hız regülatörü gerçekte olduğu gibi değil, çalışma eğrilerinde verilen ayar kanat açıklığı ve türbin kanadı açıklığı değerlerini, test edilen çalışma noktası düşüsü için verecek şekilde modellenmiştir. Bir başka deyişle bu çalışmanın amacı Bulb türbini kontrol eden hız regülatörü parametrelerini iyileştirmek değil, hali hazırda etkin ayarlanmış olan hız regülatörü ile birlikte diğer türbin, generatör modelini oluşturmak, mevcut ünite davranışını modellemektir. Hız regülatörü modellenirken ünite başlama sırasında hız %77 ye ulaşana kadar, ayar kanadı açısı %20,1 olarak gönderilmektedir. Hız %77 yi geçtikten sonra ayar kanadı açısı %10,9 a düşürülmektedir. Senkron hıza ulaşıp kesici kapandıktan sonra ayar kanadı açısı için girilen set değeri aktif olur. Servo sürücü bloğunda yer alan zaman gecikmesinden yararlanılarak ayar kanadı açısının istenilen değere çıkış süresi ayarlanmaktadır. Pilot servo ve gate servo blokları ile servo motorlardan kaynaklanan gecikme modellenmiştir.

80 62 Eğer normal durdurma yapılırsa ayar kanadı ve türbin çarkı açıları 0 girilir. Ayar kanadı açısının kesici açılana kadar olan değerleri bir step bloğu ile modellenmiştir. Şekil 5.7 de normal durdurma için hız regülatörü modeli verilmektedir. Şekil 5.8 de ise normal durdurma için hız regülatörü modelinde kullanılan step bloğu parametreleri gösterilmektedir. Hızlı durdurma modeli başlatma ile benzerdir. Yük atma işlemi yapılmadan kesici açıldığından ve türbin tamamen durdurulmayıp boşta döndürülmeye devam ettirildiğinden modelin bu kısmında değişiklik yapmaya gerek duyulmamıştır Şekil 5.6. Hız regülatörü numaralı Şekil 5.6 da 4 nolu kutucuk içinde türbin çarkı açısı giriş parametreleri görülmektedir. Yine giriş parametreleri belirlenirken santral verileri kullanılmıştır. Ünite başlama sırasında hız %81 e ulaşana kadar türbin çarkı açısı %14,2 olarak gönderilmektedir. Hız %81 i geçtikten sonra ise türbin çarkı açısı %0,66 ya düşürülmektedir. Senkron hıza ulaşıp kesici kapandıktan sonra türbin çarkı açısı için girilen set değeri aktif olur. Şekil 5.6 da 5 nolu kutucuk içinde bulunan servo sürücü bloğundan yararlanılarak türbin çarkı açısının istenilen değere çıkış süresi ayarlanmaktadır. Şekil 5.6 da 6 nolu kutucuk içinde pilot servo ve gate servo blokları ile de servo motorlardan kaynaklanan gecikme modellenmiştir. Şekil 5.6 da 7 nolu kutucuk içinde yer alan başvuru tablosu (look up table) ile derece cinsinden oluşturulan türbin çarkı açısı yüzdeye çevrilmektedir. Bu başvuru tablosu parametreleri santral dokümanlarından alınmıştır.

81 63 Şekil 5.7. Hız regülatörü modeli - normal durdurma Şekil 5.8. Hız regülatörü modeli - normal durdurma step bloğu parametreleri Şekil 5.3 te 3 numaralı kırmızı kutucukta düşü hesabı yapılmaktadır. Giriş suyu seviyesi ve kuyruk suyu seviyesi, su seviye farkları alınarak düşü hesaplanır. Düşü hesaplanırken kayıplar ihmal edilmiştir. Giriş ve kuyruk suyu seviyeleri bloklar içine manuel girilmektedir. Şekil 5.3 te 4 numaralı kırmızı kutucukla türbin çarkı ve ayar kanadı açı hesaplamaları yapılmaktadır. Şekil 5.9 da açı kontrol bloğunun iç yapısı gösterilmektedir. Bu blokta türbin kararlı bir şekilde çalışmaya başladıktan sonra, istenilen açıklık değerindeki ayar kanadı açısı ve düşü değerinden yararlanılarak türbin çarkı açısı bulunur. Türbin çarkı açısı başvuru tablosu oluşturulurken santral verilerinden yararlanılmıştır. Başvuru tablosunda

82 64 ayar kanadı açısı derece cinsinden istendiğinden dereceye çevirme başvuru tablosu kullanılmıştır. Kullanılan türbinin ayar kanatları tamamen kapalıyken bile türbin çarkının %0,66 ya da 0,2187 açık olmasından dolayı q05 bloğu ile başlangıç değeri atanmıştır. Başlatma ve durdurma adımlarında modelin bu bölümü aynıdır. Şekil 5.9. Açı kontrol bloğu iç yapısı Şekil 5.3 te 5 numaralı kırmızı kutucukla gösterilen blokta türbin modeli oluşturulmuştur. Bu blokta temel olarak ayar kanadı açısı ve türbin çarkı açısından yararlanılarak karakteristik düşü değeri için debi ve verim elde edilir, Denklem (4.25) ten yararlanılarak mekanik güç hesaplanır. Şekil 5.10 da türbin modeli bloğunun iç yapısı görülmektedir. Şekil Türbin modeli Şekil 5.1 de gösterilen türbin karakteristik eğrilerinden türbin çalışma aralığındaki tüm değerler için, debi ve verim değerleri bulunabilmesine rağmen model kurulumunun literatüre dayandırılarak açıklanabilmesi için [7] nolu yayındaki model temel alınmıştır. Bu amaçla karakteristik düşü değerindeki ayar kanadı ve türbin çarkına karşılık gelen verim ve debi değerleri başvuru tablolarına girilmiştir. Bu başvuru tablolarından karakteristik düşü değerinde farklı ayar kanadı ve farklı türbin çarkı açıları için debiyi veren eğriler

83 65 oluşturulmuştur. Benzer şekilde, aynı düşü ve farklı debi değerleri için verim değerleri bulunmuştur. Bu verilerden yararlanarak ayar kanadı ve türbin çarkı değerleri için debi ve verim değerleri bulunup eğriler oluşturulmuştur. Ayar kanadı açıklığı 13º nin altında olduğunda, santral verilerinden yararlanılarak debi değeri 90 m 3 /s olarak girilir ve bu değer gecikmeyle artar. Başlangıç anında 0 değerinin bölme işlemine girerek simülasyonu ıraksamaya götürmesini engellemek için debinin birim değerine 0,001 eklenmiştir. Üretilen debi değerini, başvuru tablolarından elde edilen debi değerine bölerek ve bu değerin karesini alıp karakteristik düşünün birim değeri ile çarparak düşü bulunur. Santralin o anki düşü değerinin karakteristik düşü değerine bölünmesiyle elde edilen değerden bulunan düşü değeri çıkarılır, elde edilen sonucun ile çarpılmasıyla ve sonuçtan başlangıç debi değerinin çıkarılmasıyla o anki düşü, ayar kanadı açıklığı ve türbin çarkı açısı için ünite debi değeri elde edilir. Bulunan bu düşü, debi ve verim değerlerinin çarpılmasıyla birim mekanik güç elde edilir. Birim mekanik gücün türbin anma gücü ile çarpılmasıyla MW cinsinden güç elde edilir. Şekil 5.3 te 6 numaralı kırmızı kutucukla gösterilen blokta rotor dinamiği modeli oluşturulmuştur. Rotor dinamiği modeli kullanılarak elektriksel güç ve hız elde edilir. Elektriksel güç ve hız elde edilirken kesici kapalı olma koşulu ve kesici açık olma koşulu olmak üzere iki durum söz konusu olur. Kesici kapalıyken yani sistem şebekeyle senkron hızda çalışırken, türbin hızı şebeke hızına eşittir ve 1 dir. Burada kayıpların ihmal edildiği varsayılır ve bu varsayımdan dolayı mekanik güç elektriksel güce eşit olur. Kesici açıkken, rotor dinamiği modeli kullanılır. Mekanik güçten sürtünme kayıpları çıkarılır ve sonuç ile çarpılarak hız elde edilir. Sürtünme kayıpları hızın küpünün bir katsayı ile çarpılmasıyla bulunur. Katsayı deneme yanılma yolu ile bulunmuştur Kesici açıkken elektriksel güç, sistem şebekeye bağlı olmadığı için 0 dır.

84 66 Şekil Rotor dinamiği modeli Generatör verilerinden yararlanılarak generatör eylemsizlik sabiti (inertia constant) bulunmuştur. Türbin sürtünme katsayısı türbin başlama adımları için deneme yanılma yoluyla 0,088 bulunmuştur. Türbin durdurma adımları sırasında sürtünme katsayısı sabiti 1,6 verilmiştir. Durdurma ve başlatma adımları sırasında katsayının farklı olmasının sebebi, fren sisteminin devreye girişiyle sürtünmenin artmasıdır. Ünite durdurma adımları sırasında integral alıcının başlangıç değeri 1 olması sebebiyle ünite başlatma adımlarından farklılık gösterir. Türbinin başlangıçta çalışır konumda olduğunu göstermek amacıyla başlangıç değeri girilmiştir. Türbinin çalışabilmesi için sadece enerji üretimi modelinde bulunan parçalar yeterli olmayıp bu sistemlerin çalışabilmesi için ekstra sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlar da santralin diğer kısımlarını oluşturur. Ünite, ortak ve şalt olarak alt parçalara ayrılan santralin enerji üretimi gerçekleşirken kullanılan diğer elemanları aşağıda anlatılmıştır Karkamış HES test sistemi modeli Karkamış HES Test sistemi modeli, ünite, ortak ve şalt olmak üzere üç ana bölümde incelenebilir. Ünite modeli, yardımcı sistemler, acil ve hızlı durdurma valfleri, fren, generatör fanları, ikaz sistemi, generatör kesicisi ve türbin alt bileşenlerine ayrılmıştır. Ortak modelinde dolu savak kapakları ve iç ihtiyaç sistemi, şalt modelinde ise hat, kuplaj ve trafo modelleri oluşturulmuştur.

85 67 Test sistemi için oluşturulan model, kontrol sisteminden gelen isteklere cevap vermek üzere tasarlanır. Kontrol sisteminin sahaya montajının yapılmış olmasından dolayı, tezin yazımı sırasında test sisteminin çalışmasını kolaylaştırmak için, kontrol sisteminin bazı parçaları MATLAB/Simulink modeli içerisinde bulunan bloklara değer verilerek çalıştırılmaktadır. Kontrol sistemi ve test sistemi panoları birbirine bağlıyken komutlar model içerisindeki bloklardan değil, kontrol sistemi ekranlarından verilmektedir. Test sisteminin vereceği cevaplar da kontrol sistemi ekranlarından gözlenmektedir. Modelin daha rahat anlaşılabilmesi için, test sistemi modeli anlatılırken kontrol sisteminin ve test sisteminin mantıksal akışlarına da yer verilmiştir Ünite test sistemi Ünite test sistemi, yardımcı sistemler, acil ve hızlı durdurma valfleri, fren, generatör fanları, ikaz sistemi, generatör kesicisi ve türbin alt parçalarından oluşmaktadır. Bölüm de anlatılan başlatma adımlarında kullanılan komutlara ait donanımlar burada ayrıntılı anlatılmıştır. Yardımcı sistemler Yardımcı sistemler alt sistemi, yatak yağlama, hız regülatörü yağlama, soğutma suyu, yağ buharı tahliye ve karbon tozu tahliye sistemlerinden oluşmaktadır. Yatak yağlama sistemi Yatak yağlama sistemi, yatak basınç pompası, yatak yağ pompaları, yatak yağlama yağ valfi, yatak yağ tankı ve yükseltilmiş yağ tankından oluşmaktadır. Yatak basınç pompası Yatak yağlama sisteminin bir alt parçası olan bu sistem, türbinin hızlanması sırasında basınçlı yağ ile türbin şaftının sabit tutulmasını sağlar. Eğer türbin hızı % 1 95 arasındaysa pompa çalışır. Bu sınırlarının dışındaysa pompa durur.

86 68 From blokları kontrol sisteminin kontrolcüsünden çıkan emirleri gösterir. Bu emirler kontrolcü çıkış modüllerinin bağlı olduğu röle ve klemenslerden geçerek test sistemi klemenslerine iletilir. Klemensten ve giriş rölelerinden geçerek akıllı giriş/çıkış modüllerine gelir. Akıllı giriş modüllerine alınan sinyal UDP haberleşme ile test sistemi bilgisayarına gönderilir. Bilgisayarda çalışan MATLAB/Simulink yazılımına gelen sinyal bu blok yardımıyla kodda kullanılır. Bu blokla alınan sinyale gerçek sistemde tepkilere hemen cevap verilemediği ve alt sistemin çalışması beklendiği için bir süre gecikme verilir. Gecikme verebilmek için Transport Delay bloğu kullanılır. Bu bloğu kullanabilmek için de bloklar arası veri uyumunu sağlayan Convert blokları kullanılır. Yatak basınç pompası çalış sinyaline gecikme verildikten sonra ve sistemde Yatak Yağ Seviyesi Düşük Hata sinyali yoksa ve hız % 1 95 arasındaysa Yatak Basınç Pompası Çalışmıyor sinyalinin tersi (Yatak Basınç Pompası Çalışıyor durumunu ifade etmek için) kontrol sistemine gönderilir. Hata sinyali test sistemi modelinde oluşturulur. Şekil 5.16 da bulunan Yağ Tankı Yağ Seviyesi sinyali değeri değiştirilerek seviye hata sinyalleri ayarlanır. Bu blok isteğe bağlı olarak GUI ye bağlanıp hata sinyali arayüzden de kontrol edilebilir. Cevap sinyalleri kontrol sistemine gönderilirken öncelikle test sistemi bilgisayarından TCP/IP haberleşme ile test panosu üzerinde bulunan akıllı çıkış modüllerine gönderilir. Bu modüllerden PLC röle ve klemenslere bilgi gönderilir. Test sistemi ile kontrol sistemi klemenslerinin arasındaki kablo bağlantısıyla sinyal kontrol sistemi panosu klemenslerine oradan rölelere ve kontrolcü giriş modüllerine iletilir. Giriş modüllerinden kontrolcüye alınan sinyal işlenir. Şekil Yatak basınç pompası

87 69 Yatak yağ pompaları Yatak yağlama sisteminin bir alt parçası olan bu pompalarla, türbin yataklarının yağlanması sağlanır. İki pompa yedekli olarak çalışır. Sistem devredeyse tek pompa çalışır, iki pompa aynı anda çalışmaz. Kontrol sisteminden gelen Yatak Yağlama pompa 1 çalış veya Yatak yağlama pompa 2 çalış komutlarının birisi gelirse ve o pompaya dair çalışma sinyali yoksa bir gecikmenin arkasından Yatak yağlama pompa 1 çalışmıyor veya Yatak yağlama pompa 2 çalışmıyor sinyali kontrol sistemine gönderilir. Pompa seçimi santralde ilgili pano üzerinde bulunan konum anahtarı ile yapılır. Test sisteminde ise arayüzden veya Simulink modeli içerisinden yapılabilir. Simulink içerisindeki bağlantısı Şekil 5.14 te verilmiştir. Şekil Yatak yağ pompaları Şekil Yatak yağ pompası seçimi Yatak yağlama yağ valfi Yatak yağlama sisteminin bir parçası olan yatak yağlama yağ valfi ünite devreye alınırken akışa izin vermesi için açılır. Devreden çıkarken de yağ akışını kesmek için kapatılır.

88 70 Şekil Yatak yağlama yağ valfi Yatak yağlama yağ tankı Yatak yağlama sistemine basılan yağın tutulduğu tanktır. Tanka bağlı olan pompalarla yükseltilmiş yağ tankına ve yataklara yağ basılarak, sistemin düzgün çalışması sağlanır. İçinde bulunan yağ seviyesine göre hata sinyalleri üretilir ve bu hata sinyallerinin durumuna göre tanka yağ eklenir veya fazla yağ tanktan boşaltılır. Şekil Yatak yağlama yağ tankı seviye kontrolü Yükseltilmiş yağ tankı Yağ tankının veya pompaların zarar görmesi durumunda yatakların yağlanmasını sağlamak amacıyla yükseltilmiş yağ tankı içerisinde basınçlı yağ bulunur. Tankın yağ seviyesi Şekil 5.18 e göre değişir ve seviye kontrolü Şekil 5.17 deki gibi yapılır. Tank seviyesi düşükse, tank yağ doldurulmak için uygunsa ve pompalardan biri çalışıyorsa tanka yağ doldurulmaya başlanır ve tank seviyesi artırılır. Tank seviyesi yüksekse bir boru yardımıyla fazla yağ geri yatak yağlama tankına boşaltılır. Eğer ünite çalışıyorsa ve iki yatak yağlama pompası arızalıysa ve yataklara yağ basılamıyorsa, yatakları yağlama işlemi yükseltilmiş yağ tankı ile yapılır ve yükseltilmiş yağ tankı seviyesi azalır. Böylelikle Şekil 5.18 de görülen yükseltilmiş yağ tankının seviyesi belirlenir.

89 71 Ünite çalışıyorsa, yatak yağlama valfi açıksa ve yataklara yağ akışı varsa ya yağ tankı pompaları yağ tankından yataklara cebri olarak yağ basıyordur ya da yükseltilmiş yağ tankı yataklara yağ basıyordur. Şekil Yükseltilmiş yağ tankı seviye kontrolü Şekil Yükseltilmiş yağ tankı seviyesi Hız regülatörü yağlama sistemi Hız regülatörü yağlama sistemi ile ayar kanatları ve türbin çarkının hareketi sağlanır. Basınçlı yağ sayesinde servo motorlar hareket ettirilir. Hız regülatörü basınçlı yağ sistemi Hız regülatörü basınçlı yağ ile ayar kanatlarının servolarının hareketi sağlanır. Şekil 5.19 da basınçlı yağ tankının basınç seviyesiyle hata seviyeleri karşılaştırılıp, hata sinyallerinin üretilmesi modellenmiştir.

90 72 Şekil Basınçlı yağ tankı seviye kontrolü Şekil 5.20 de basınçlı yağ tankının yağ seviyesiyle hata seviyeleri karşılaştırılıp, hata sinyallerinin üretilmesi modellenmiştir. Şekil Basınçlı yağ tankı yağ seviyesi kontrolü Hız regülatörü yağ pompalarının çalışmasıyla basınçlı yağ tankına yağ basılır ve yağ basıncı dengede tutulmaya çalışılır. Yağ seviyesi arttıkça basıncın artışı Şekil 5.21 de modellenmiştir. Pompalar çalışmadığı zaman basınç seviyesi yavaşça düşmektedir.

91 73 Şekil Yağ seviyesi artışıyla basınç artışı Hız regülatörü ana yağ valfi Hız Regülatörü Ana Yağ Valfi Aç komutu geldiğinde Hız Regülatörü Yağ Valfi Açık sinyali gönderilir. Hız Regülatörü Ana Yağ Valfi Kapat komutu geldiğinde ise Hız Regülatörü Yağ Valfi Kapalı sinyali gönderilir. Şekil Hız regülatörü ana yağ valfi konumu Hız regülatörü yağ tankı Hız regülatörü yağ tankı için seviyeler tankın üst bitiş noktasından referansla verilmiştir. Pompalar çalıştıkça yağ seviyesi azalır. Tanka yağ basarak ya da sistemdeki fazla yağların hız regülatörü yağ tankına dönüşüyle tank seviyesi artar. Seviye bir sabite girilip, hata seviyeleriyle bu değer karşılaştırılarak hata sinyalleri üretilmiştir.

92 74 Şekil Hız regülatörü yağ tankı seviye kontrolü Ünite başlatma sırasında hız regülatörü basınçlı yağ tankının yağ seviyesini ve basıncını sabit tutmak için, hız regülatörü yağ tankı pompalarından hangisi seçiliyse ve seçilen pompada arıza yoksa o pompanın devreye girmesi gerekir. Seçili pompaya kontrol sisteminden Hız Regülatörü Yağ Pompası Çalış komutu gönderilir. Pompada arıza yoksa belli bir gecikmeden sonra Hız Regülatörü Yağ Pompası Çalışmıyor sinyalinin tersi kontrol sistemine gönderilir. Şekil Hız regülatörü pompa durumları Kaçak yağ tankı Şekil 5.25 te kaçak yağ tankı yağ seviyesini sabitlerle karşılaştırarak hata sinyali oluşturulmuş ve pompanın çalışma seviyeleri de karşılaştırılarak çalış ve dur komutları oluşturulmuştur.

93 75 Şekil Kaçak yağ tankı yağ seviyesi Kaçak yağ tankı seviyesine bakarak belirlenen pompa çalış ve dur komutlarına göre kontrol sistemine Pompa Duruyor bilgisi gönderilir. Şekil Kaçak yağ pompası durumu Şekil 5.27 de kaçak yağ tankının seviyesi oluşturulmuştur. Yükseltilmiş yağ tankı seviyesi yüksekse fazla yağ hız regülatörü yağ tankına akar. Türbin hareket ederken fazla yağ kaçak yağ tankına boşalır ve tankın yağ seviyesi artar. Kaçak yağ pompası çalışıp yükseltilmiş yağ tankına yağ basınca da, yağ seviyesi azalır.

94 76 Şekil Kaçak yağ tankı yağ seviyesi Türbin çarkı için yükseltilmiş yağ tankı Su içinde bulunan türbin çarkının zarar görmesini engellemek amacıyla türbin çarkının basıncını sabit tutmak gerekir. Bu sebeple kaçak yağ tankı pompası ile kaçak yağ tankından yükseltilmiş yağ tankına yağ basılarak yükseltilmiş yağ tankının yağ seviyesi korunur. Basınç seviyesinin sabit tutulma işlemi ünite çalışıp çalışmamasından bağımsızdır. Şekil Yükseltilmiş yağ tankı yağ seviyesi Şekil 5.29 da yükseltilmiş yağ tankı seviyesi, hata seviyeleri ile karşılaştırılarak hata sinyalleri bulunmuştur.

95 77 Şekil Yükseltilmiş yağ tankı seviyesi hata sinyalleri oluşturma Hız regülatörü yağ tankı ısıtıcısı Yağın akışkanlığını sürdürebilmesi için belli bir ısıda tutulması gerekir. Kontrol sisteminden sıcaklığın düşmesi ile pompaya ısıt komutu gelir ve ısıtıcı çalışmaya başlar. Şekil Hız regülatörü yağ tankı ısıtıcısı Hız regülatörü basınç tankı hava basıncı Hız regülatörü basınç tankının basıncını dengelemek için hava gerekir. Hız Regülatörü Basınç Tankına Hava Doldur komutu geldiğinde hava basıncı artarken, hava basılmadığı sürece azalır.

96 78 Şekil Hız regülatörü basınç tankı hava basıncı Soğutma suyu sistemi Soğutma suyu sistemi yatak yağlama sisteminin yağının ve generatör sargılarından geçen havanın soğutulmasından sorumludur. Şekil 5.33 te soğutma suyu pompalarının hangisinin öncelikle çalışacağı seçilir. Seçilen pompaya kontrol sisteminden Soğutma Suyu Pompası 1 Çalış veya Soğutma Suyu Pompası 2 Çalış komutu gönderilir ve pompada arıza yoksa belli bir gecikmeden sonra Soğutma Suyu Pompası 1 çalışmıyor veya Soğutma Suyu Pompası 2 çalışmıyor sinyali resetlenir. Şekil Soğutma suyu pompaları durumları

97 79 Şekil Soğutma suyu pompaları seçimi Yağ buharı tahliye sistemi Yağ buharı tahliye sistemi yatak yağlama yağ tankında oluşan yağ buharının atılmasını sağlar. Ünite çalışmaya başlarken bu pompa da kontrol sistemi tarafından devreye alınır. Ünite dururken de devre dışı bırakılır. Yağ Buharı Atıcı Pompası Çalış komutu geldiğinde ve pompa arızada değilse bir gecikmenin ardından Yağ Buharı Atıcı Pompası Çalışmıyor sinyalinin tersi yollanır. Şekil Yağ buharı atıcı pompası durumu Karbon tozu tahliye sistemi Yağ buharı atıcı sistemiyle benzer yapıda pompaya sahip olan karbon tozu tahliye sistemi frenlerin devreye girip çıkma sırasında ve şaft dönerken ortaya çıkan karbon tozunu sistemden uzaklaştırmak amacıyla kullanılır. Test sistemine Karbon Tozu Atıcı Pompası Çalış komutu geldiğinde ve pompa arızada değilse bir gecikmenin ardından Karbon Tozu Atıcı Pompası Çalışmıyor sinyalinin tersi yollanır.

98 80 Şekil Karbon tozu atıcı pompası durumu Acil ve hızlı durdurma valfleri Acil durdurma valfi Ünite çalışırken, sistemde elektriksel bir arıza meydana gelirse, acil durdurma valfi enerjisiz bırakılır. Valfin enerjisiz bırakılmasıyla ayar kanatları servo sürücülerine açma ve kapama gönderen valf otomatik olarak ayar kanatlarını kapamaya götürür. Bu otomatik işlem mekaniksel olarak servolara kapama göndererek gerçekleşir. S - R Flip - Flop bloğu ile çıkış ayarlaması yapılır. S girişine 1 geldiğinde ve R girişi sıfır olduğu zaman çıkışa 1 verir. R girişi 1 ve S girişi 0 olduğu zaman da çıkışa 0 verir. Acil Durdurma Rölesi Çalış komutu geldiğinde ve Acil ve Hızlı Durdurma Reset komutu yoksa Acil Durdurma Rölesi Pozisyonu setlenir. Şekil Acil durdurma röle pozisyonu Acil Durdurma Rölesi Pozisyonu veya Acil Durdurma Enerjilendir sinyalleri set olduğu zaman Acil Durdurma Valf Pozisyonu setlenir ve valf enerjilendirilip yağ akışına izin verir. Acil Durdurma Enerjilendirme sinyali set olduğu zaman Acil Durdurma Valf Pozisyonu resetlenir ve valfin enerjisi kesilip yağ akışı kesilir ve basınçlı yağ servomotorları kapama yönünde hareket ettirir.

99 81 Şekil Acil durdurma valfi çalışma pozisyonu Hızlı durdurma valfi Ünite çalışırken, sistemde mekaniksel bir arıza meydana gelirse, hızlı durdurma valfi enerjisiz bırakılır. Valfin çalışma mantığı acil durdurma valfi ile benzerdir. Şekil Hızlı durdurma rölesi pozisyonu Şekil Hızlı durdurma valfi çalışma pozisyonu Fren Fren sistemi türbinin hızlı bir şekilde durmasını ve ünite dururken şaftın sabit kalmasını sağlar. Karkamış HES te mekanik fren sistemi sekiz tane kavrama parçasından oluşur. Bu sekiz parçanın tamamı kavrama durumundaysa fren sistemi devrededir ve ünite

100 82 duruyordur. Fren kavrama parçalarından bir tanesi bile devrede konumunda olursa fren sistemi devrededir ve kavrama konumunda olmayan parça arızalı olabilir anlamına gelir. Şekil 5.40 da frenlerden biri devrede olduğunda sistemin devrede olduğu ve frenlerin serbest konumda olmayacağı görülmektedir. Şekil Fren sistemi devrede Mekanik Fren Devreye Gir Komutu veya Mekanik Fren Devreye Gir sinyali geliyorsa ve Makanik Fren Valfi Manuel Pozisyonda değilse ve Generatör Fren Hava Basıncı Düşük değilse fren kavrama parçaları devreye girer. Mekanik Fren Devreden Çık Komutu ve Mekanik Fren Valfi Manuel Pozisyonda değilse ve Generatör Fren Hava Basıncı Düşük değilse fren kavrama parçaları devreye girer. Parçalarda arıza oluşturmak için GoTo blokları öncesinde bulunan AND bloğuna giren kutucuğa 0 yazılır.

101 83 Şekil Fren sistemi kavrama parçalarının durumları Generatör fanları Sistemde sekiz tane fan bulunur ve ikişerli kontrol edilirler. Fan 1 2 Devreye Gir komutu varsa ve Fan 1 2 Hava Akışı Düşük alarmı yoksa belli bir gecikmeden sonra Fan 1 2 Devrede Değil sinyali terslenir ve fanlar devreye girer. Diğer fanların devreye girme ve çıkma durumu da benzerdir. Şekil Generatör fanları 1 ve 2 nin durumları İkaz sistemi Generatörün gerilimini kontrol etmeye yarayan bu sistemde alarm veya arıza varsa ikaz sistemi çalışmak için hazır değildir. İkaz Arızası yoksa ve İkazı Çalıştır sinyali varsa İkaz Çalışıyor sinyali oluşturulur. İkaz Kesicisi Hata sinyali varsa veya İkazı Durdur komutlarından biri varsa İkaz Duruyor sinyali gönderilir. Şekil 5.44 te ikaz sisteminin manuel veya otomatik modda olması modellenmiştir.

102 84 Şekil İkaz sistemi durumu Şekil İkaz sistemi otomatik/manuel İkaz sisteminin çalışır durumda olması koşuluyla gerilim artır ve azalt komutları aktif olur ve gerilim seviyesini istenilen değerde sabit tutmaya çalışır. Gerilim seviyesini ayarlamak için ikaz akımını değiştirir. Şekil 5.45 te ve Şekil 5.46 da gerilim seviyesini oluşturma amacıyla modellenen akımın oluşturulması gösterilmektedir. Şekil İkaz akımının oluşturulması İkaz sistemi çalışıyor ve arıza yoksa çıkış akımı değiştirilerek istenilen gerilim seviyesi elde edilir. Eğer koşul sağlanmıyorsa akım 0 çıkar.

103 85 Şekil İkaz akımı oluşturulması sırasında kullanılan artır/azalt bloğu Burada oluşturulan akım değeri MATEŞ marka akım gerilim üreteci cihaza seri haberleşme ile gönderilmiştir. Bu cihaz güç ölçer ve koruma rölelerinin kalibrasyonu için 0-5 A aralığında akım ve V aralığında faz-nötr gerilim üreten üç fazlı bir akımgerilim kaynağıdır. Cihaz haberleşmeden aldığı bilgilere göre istenilen değerde akımgerilim çıkış değerleri vermiştir. Çıkışı da kontrol sistemi panosunun enerji analizörlerine bağlanarak, sistem başlatma ve durdurma adımlarında istenilen gerilim seviyesini görmüştür. Generatör kesicisi Hız %95 ten büyükse ve Ünite Kesicisini Kapat komutu varsa Ünite Kesicisi Kapalı sinyali gönderilir. Kesici Aç veya Acil Durdurma Röle Pozisyonu setse veya Ünite Kesici Hatası sinyallerinden biri varsa Ünite Kesicisi Açık sinyali gönderilir.

104 86 Şekil Ünite kesicisi durumu Türbin Türbin ile ilgili modelin bir kısmı Bölüm de verilmiştir. Kalan parçaların modellenmesi aşağıda anlatılmaktadır. Kontrol modları Ünite devreye alınırken hız kontrolü modunda çalışır. Devreye alındıktan sonra açıklık kontrolü moduna geçen türbin istenildiğinde kontrol sistemi ekranlarından istenilen set değeri girilerek hız kontrolü moduna alınır. Hız regülatörü kontrol modları açıklık ve hız kontrolüdür. Şekil 5.48 de hız ve açıklık kontrolü görülmektedir. Şekil Türbin kontrol modları Türbinin zarar görmemesi gerektiği durumlarda, hız regülatörü darbe kontrolü modunda da çalışabilir. Darbe kontrolü modunda ayar kanatları hızla kapatılırken türbin çarkı belli bir miktar açılır ve belli bir süre boyunca sabit kalır. Darbe Kontrolünü Devreye Al komutu geldiğinde ve Darbe Kontrolünü Devreden Çıkar komutu olmadığında Darbe Kontrolü Aktif sinyali gönderilir.

105 87 Şekil Darbe kontrolü Ünite şebekeye bağlı veya izole ada modunda çalışabilir. Mod geçişleri Şekil 5.50 de görülmektedir. Şekil Ünite çalışma modları Türbin hazır ve çalışmaya başladı Hız regülatörüne kontrol sistemi tarafından başla komutu gönderildiğinde Türbin Başladı sinyali setlenir ve dur komutu gönderildiği zaman resetlenir. Şekil Türbin çalışıyor Ünite devreye alınmadan önce bazı koşulların sağlanması gerekir. Bu koşullardan biri olan Hız Regülatörü Başlama için Hazır sinyalinin oluşturulması Şekil 5.52 de gösterilmiştir.

106 88 Şekil Türbin çalışmaya hazır Türbin Gerçek hız Türbin hızı %100 iken 5 değeri seçilerek türbin hızının artışı sırasında yüzde kaç değerinde olduğunu belirten sinyaller oluşturulmuştur. Eğer hız 2 den küçük ve eşitse hız %40 tan küçük ve eşit, 0,05 ten küçük ve eşitse hız %1 den küçük ve eşit, 4,75 ten büyük ve eşitse hız %95 ten büyük ve eşit, 8,25 ten büyük ve eşitse Türbin aşırı hız hatası - mekaniksel sinyali, 8 den büyük ve eşitse Türbin aşırı hız hatası - elektriksel sinyali kontrol sistemine gönderilir. 8 değeri %160 hıza karşılık gelmektedir. Şekil Hız kontrolü

107 Ortak test sistemi Ortak test sistemi, dolu savak kapakları, iç ihtiyaç sistemi ve su seviyesi belirleme alt parçalarından oluşur. Ünite test sistemine benzer yapıda test sistemi panosu içerir ve ortak test sistemi panosu ortak kontrol sistemi panosuna bağlanılır. Ortak test sistemi haberleşmesi, ünite test sistemi haberleşmesi ile benzerdir. İç ihtiyaç sistemi Dizel generatör İç ihtiyaç sistemi arızalı olduğunda, sistemi ayağa kaldırmak için kullanılır. Kontrol sisteminden başla komutu geldiğinde çalışır, dur komutu geldiği zaman durur. Şekil Dizel generatörün durumu Dizel generatör çalışmaya başladığında iç ihtiyaç sistemi barasına bağlanabilmesi için kesici bulunur. Kesicinin çalışması Şekil 5.55 te gösterilmiştir. Şekil Dizel generatör kesicisinin durumu Kesicinin çalışabilmesi için gerekli koşulların oluşturulması Şekil 5.56 da gösterilmiştir.

108 90 Şekil Dizel generatör kesicisi hazır 0,4 kv İç ihtiyaç sisteminin genel barasının enerjili olup olmama durumu Şekil 5.57 de gösterilmiştir. İki yolla bara enerjilendirilebilir. Birinci yol; genel bara kesicisi, iç ihtiyaç sistemi 0,4 kv trafo A kesicisi ve iç ihtiyaç sistemi 9 kv trafo A kesicisi kapalıysa ve ünite kesicisi kapalıysa veya ana trafo kesicisi kapalı ve ana trafo A ayırıcılarından biri kapalı ve ayırıcının bağlı olduğu bara enerjiliyse genel bara kesicisi enerjilendirilir. İkinci yol; acil bara ile genel barayı birbirine bağlayan kesici kapalıysa ve dizel kesicisi kapalı ve dizel generatör çalışıyorsa veya acil bara kesicisi, iç ihtiyaç sistemi 0,4 kv trafo C kesicisi ve iç ihtiyaç sistemi 9 kv trafo C kesicisi kapalıysa ve ana trafo kesicisi kapalıysa ve ana trafo C ayırıcılarından biri kapalı ve ayırıcının bağlı olduğu bara enerjiliyse genel bara kesicisi enerjilendirilir.

109 91 Şekil İç ihtiyaç sisteminin durumu Gerilim düşükse 0,4 KV gerilimi 0 olarak atanırken, gerilim varsa trafonun kademesine göre gerilim değeri ayarlanır. Şekil İç ihtiyaç sistemi gerilim değeri

110 92 Trafo kesicisi İç ihtiyaç sistemi baralarıyla iç ihtiyaç sistemi trafosunu birbirine bağlayan trafo kesicisidir. Trafonun 0,4 kv tarafındadır. İç ihtiyacı enerjilendirirken bu kesici kapatılır. 9 kv tarafında bulunan kesici de Şekil 5.59 da bulunan modele benzerdir. İç ihtiyaç trafosu ile ana trafoyu bağlar. Modelin çıkış kısmına, iç ihtiyaç trafosu kesicisinin kontrol sistemi komutlarından bağımsız açık veya kapalı olabilmesini sağlayan ek anahtarlar da eklenmiştir. Bu durum bazı benzetimlerde kullanılmaktadır. Şekil Trafo kesicisi durumu Trafo kademe ayarı Kontrol sisteminden trafoya gelen artır ve azalt komutlarıyla kademe ayarı yapılır. İstenilen kademeye getirilir ve konum bilgisi kontrol sistemine gönderilir. Çıkış değerini ikili değere çevirmek amacıyla bölme işlemleri yapılır. Bölme işleminin kalan değerleri dijital çıkış sinyallerine atanarak trafo kademe ayarının hangi değerde olduğu bulunmuş olur. Sonuçlar test sisteminin dijital çıkışları olarak kontrol sistemine gönderilir.

111 93 Şekil Trafo kademe ayarı Su seviyesi Göl seviyesi başlangıçta sabit olarak kabul edilir. Türbin çalışırsa yani ayar kanatları açıksa veya dolu savak kapakları açılırsa giriş suyu seviyesi azalır. Şekil Giriş suyu seviyesi Ayar kanatları açıksa kuyruk suyu seviyesi artar. Başlangıçta kuyruk suyunda 2 birimlik su olduğu varsayılmıştır.

112 94 Şekil Kuyruk suyu seviyesi Dolu savak kapakları Karkamış HES te 16 adet kapak bulunur ve birbirinin aynısıdır. Bu yüzden burada sadece bir tanesi modellenmiştir. Hangi kapak açılacaksa seçilen kapak numarası seçim kutusuna girilir ve seçilen kapağın sinyalleri kontrolcüden alınır. Şekil 5.63 te sadece bir kapağa ait giriş sinyalleri verilmektedir. Seçim bloğunun iç yapısı Şekil 5.64 te verilmektedir. Şekil Dolu savak kapakları kontrolü Şekil 5.63 te görülen seçim bloğuna girilen kapak numarası çoklu anahtardan hangi girişe karşılık gelirse onun değerini selection bloğuna gönderir. Bloğun çıkışını da kontrol sistemine gönderir.

113 95 Şekil Seçim bloğu yapısı Kontrol sisteminden gelen komutları alan ve Şekil 5.64 te gösterilen selection bloğunun iç yapısı Şekil 5.65 te verilmektedir. Kapak aç, kapat ve durdur komutlarını alan bu blok gelen komutlara göre işlemleri yaparak kapak durumlarını kontrol sistemine iletir. Şekil Dolu savak kapakları çıkış sinyallerinin oluşturulması Şalt Test Sistemi Ünitenin şebekeyle bağlantısını kurmaya yarayan şalt sistemi, hat, trafo ve kuplaj alt parçalarından oluşur. Bu parçalar kesici ve ayırıcılardan oluşur. Her kesici ve ayırıcı kendinde arıza yoksa gelen komutlara cevap verir. Eğer kontrol sisteminden devreye gir komutu gelirse otomatik olarak devreye girerler. Kesici ve ayırıcıların yapısı benzer olduğu

114 96 ve sadece sinyallerin isimleri değiştiği için bu şalt sisteminin model bileşenleri verilmemektedir.

115 97 6. MODEL SİMÜLASYON SONUÇLARI Bu bölümde, Bölüm de ve Bölüm 5.1 de anlatılan başlatma ve durdurma adımlarının modelleme sonuçları anlatılmıştır Ünite Devreye Alma Ünite devreye alma emri verildiğinde, ayar kanatları açısı başlangıçta %20 açıklığa kadar ulaşmaktadır. Bu sırada türbin çark açısı da %14 e kadar açılmaktadır. Ayar kanadı ve türbin çarkının hareketiyle hız artmaya başlar. Hız %79 a ulaştığında santralde minimum su kaybı için ayar kanadı açısı %11 e düşürülmektedir. Hız %81 e ulaştığında ise türbin çark açısı %0,66 ya düşürülmektedir. Hızın bu açıklık değerlerinde %100 e ulaşması ve kararlı bir şekilde çalışması beklenmektedir. Hızın kararlı bir hale oturmasıyla boşta döndürme adımları tamamlanmaktadır. Boşta döndürme adımlarının ardından yükle çalışma adımlarına geçilir ve yükle çalışma adımları için gerekli işlemler sırayla yapılır. Bu adımlardan biri olan kesicinin kapatılması için türbin hız şebeke ile senkronlanmaktadır. Senkronlama işlemi sonrasında kesici kapatılmaktadır. Ünite kesicinin kapanmasının ardından minimum yükleme işlemini tamamlanmaktadır. Burada türbin başlama adımları tamamlanmaktadır. Başlatma adımlarının tamamlanmasıyla beraber ünite yük almaya başlamaktadır. Girilen set değerlerine göre, santral ayar kanatlarını açmaya başlamaktadır. Ayar kanatlarının açılmasına paralel olarak türbin çarkı da maksimum verimi sağlayacak şekilde açılmaktadır. İstenilen set değerlerine ulaşılmasıyla ünite kararlı bir halde çalışmaya devam etmektedir. Böylelikle ünite devreye alma adımları ve yük alma adımları tamamlanmıştır ve ünite kararlı bir şekilde çalışmaya başlamıştır. Ünite devreye alma sırasında türbin çarkı açısının, ayar kanadı açısının ve hızın değişimi Şekil 6.1 de verilmektedir. Kesikli çizgiler simülasyon sonuçlarını, düz çizgiler santral sonuçlarını göstermektedir. Grafikte mavi renkli grafik santral hızı, mor renkli grafik simülasyon sonucu hızı, yeşil renkli grafik santral ayar kanadı açısını, turuncu renkli grafik santral simülasyon sonucu oluşturulan ayar kanadı açısını, kırmızı renkli grafik santral türbin çarkı açısını ve mavi renkli grafik simülasyon sonucu oluşan türbin çarkı açısını göstermektedir.

116 98 Ünite Devreye Alma Yüzde Cisinden Değer Santral Hızı Santral Türbin Çark Açısı Santral Ayar Kanadı Açısı Simülasyon Hızı Simülasyon Türbin Çarkı Açısı Simülasyon Ayar Kanadı Açısı Zaman Şekil 6.1. Ünite devreye alma grafiği Türbin çark açısına ait santral sonuçları ile simülasyon sonuçları arasında farklılık bulunmaktadır. Santral verilerine bakıldığında ayar kanadı açıklığı %33 e ulaştığında türbin çarkı açısı artmaya başlarken, türbin karakteristik eğrilerinin referans alınmasıyla oluşturulan türbin modelinde ayar kanadı açıklığı %45 e ulaştığında türbin çark açısı artmaya başlamaktadır. Gecikme bu sebeple oluşmaktadır. Bu durum üretici firmanın verdiği karakteristik eğrilerin, ayar kanatları ve türbin kanatları başlangıç değerinden sürekli hal değerine yaklaşırken tamamıyla gerçek değerleri yansıtmamasından kaynaklanmaktadır. Ancak üretici firma karakteristik eğrileri, öngörülen çalışma düşüleri için kararlı çalışma noktalarında doğru değerleri verdiği için verilerde değişiklik yapılmasına ihtiyaç duyulmamıştır. Gecikme ihmal edilip grafik üst üste getirildiğinde benzer eğimle ve benzer sürede istenilen değere ulaştığı görülmektedir. Şekil 6.2 de türbin çark açısının aynı anda artmaya başladığı varsayılarak çizilen grafik görülmektedir.

117 99 Türbin Çarkı Açısı Türbin Çarkı Santral Türbin Çark Açısı Simülasyon Türbin Çarkı Açısı Zaman Şekil 6.2. Ünite devreye alma türbin çark açısı grafiği Ünite devreye alma sırasında aktif gücün değişimi Şekil 6.3 te verilmektedir. Grafikte mavi renkli grafik santral aktif gücünü, kırmızı renkli grafik simülasyon sonucu aktif gücü göstermektedir. 25 Ünite Devreye Alma Aktif Gücü 20 Aktif Güç Santral Aktif Gücü Simülasyon Aktif Gücü Zaman Şekil 6.3. Ünite devreye alma aktif güç grafiği Santral aktif gücü ile simülasyon aktif gücü arasındaki fark türbin çarkı açısının farklılığından kaynaklanmaktadır. Bu sebeple de ulaşacağı güce varış süresi simülasyon sonuçlarında santral sonuçlarına göre daha fazladır.

118 100 Kontrol sistemi için kontrolcü geliştirilirken hız regülatörü modeli oluşturulmasına gerek yoktur. Bu sebeple simülasyonlarda oluşan gecikme bir olumsuzluğa sebep olmaz. Fakat hız regülatörü geliştirilecek olsaydı bu sürenin birebir eşlenmesi gerekirdi. Santralde sistem devreye alınırken önce yardımcı sistemler devreye girer. Yardımcı sistemlerin devreye girişinin tamamlanmasıyla valfler enerjilendirilir ve fren devre dışı bırakılır. Daha sonra hız regülatörüne başlat komutunun verilmesiyle ayar kanatları ve türbin çarkı açılmaya başlar. Yukarıdaki başlatma grafiğinde bu adımdan itibaren sistemin davranışı görünür. Hızın %95 in üzerine çıkışıyla türbin boşta dönmeye başlar. Generatör fanları devreye alınır. İkaz verilir ve senkronlama işlemi yapılır. Bu işlemlerin arkasından kesici devreye alınır ve minimum yükleme yapılır. Santralde arıza olmadığı ve senkronlama işleminin minimum sürede olduğu durumda yaklaşık yetmiş saniyede ünite devreye alma adımları tamamlanmaktadır. Eğer her bir adım beş dakikadan daha uzun sürerse kontrol sistemi durdurma verir. Simülasyon sonuçlarına bakıldığında üçüncü adımdan itibaren 40 s de adımların tamamlandığı ve yük alınmaya başlandığı görünmektedir. Aradaki farklılığın sebebi ise ilk iki adımdan kaynaklanmaktadır. Adımlardaki devreye girme zamanını etkileyen parametreler ise sistemlerin komutlara vereceği tepkilerden kaynaklanmaktadır Ünite Durdurma Normal durdurma Ünite durdurma emri verildiğinde, ayar kanatları kapatılarak ünite yük atmaya başlamakta ve minimum yüklü duruma geçmektedir. Bu sırada türbin çark açısı ayar kanatlarının açısına göre değişmektedir. Ayar kanadı ve türbin çarkının minimum yükleme için gerekli olan konuma gelmesiyle ünite durdurma adımları başlamaktadır. Bu durumda ayar kanadı açısı %11, türbin çarkı açısı %0,66 olmaktadır. Durdurma adımlarının başlamasıyla ünite kesicisi açılmaktadır ve türbin boşta dönmeye başlamaktadır. Durağan hale geçiş komutunun verilmesiyle ayar kanatları tamamen kapatılmaktadır ve ayar kanatlarının kapatılmasıyla türbin çarkı konumu da sıfıra yaklaşmaktadır. Bu süreçte türbin hızı azalmaktadır ve hız %40 ın altına indiği zaman mekanik fren devreye girerek türbin durdurulmaktadır. Hızın %1 in altına inmesi ve yardımcı sistemlerin durdurulmasıyla ünite durdurma adımları tamamlanmaktadır.

119 Yüzde Cinsinden Değer 101 Şekil 6.4 te ünite normal durdurma simülasyon sonuçları ve santral sonuçları verilmektedir. Grafikte mavi renkli grafik santral hızı, mor renkli grafik simülasyon sonucu hızı, yeşil renkli grafik santral ayar kanadı açısını, turuncu renkli grafik santral simülasyon sonucu oluşturulan ayar kanadı açısını, kırmızı renkli grafik santral türbin çarkı açısını ve mavi renkli grafik simülasyon sonucu oluşan türbin çarkı açısını göstermektedir. 120 Normal Durdurma HizS RBS WGS HizSim RBSim WGSim Zaman Şekil 6.4. Ünite normal durdurma grafiği Türbin hızının %40 ın altına düşmesiyle devreye giren mekanik fren, hız eğrisinin eğimini değiştirmektedir.

120 Normal Durdurma Aktif Gücü Aktif Güç Santral Aktif Gücü Simülasyon Aktif Gücü Zaman Şekil 6.5. Ünite normal durdurma aktif güç grafiği Durdurma işlemi başlangıcında ünite aktif gücü 25,9 MW civarında iken simülasyon sonuçlarına bakıldığında 27,3 MW civarında değişmektedir. Ünite durdurmaya geçerken santral hızı 28,3 MW a kadar artarken, simülasyon sonucuna bakıldığında 27,4 MW a kadar artış olmaktadır. Bu hızlanmalar ise türbin hızının çok ufak miktarlarda da olsa artışından kaynaklanmaktadır. Simülasyon sonuçları ile santral sonuçları arasındaki farklılık, türbin karakteristik eğrilerine bakılarak bulunan güç değeriyle santral güç değerlerinin farklılık göstermesinden kaynaklanmaktadır. Türbin karakteristik eğrilerinde aynı açıklık, debi, düşü ve türbin çark açısına karşılık gelen güç değerlerine bakıldığında simülasyon sonuçlarını doğruladığı görülmektedir Hızlı durdurma Hızlı durdurma normal durdurma ile benzerdir. Minimum yüke iniş süresi olarak farklılık gösterir Acil durdurma Ünite de oluşan elektriksel bir arıza sonucu sistemin yük atmaksızın kesici açmasıyla oluşan durumda, kesici açılırken eş zamanlı olarak ayar kanatları hızla kapatılmaktadır. Kesicinin açılmasıyla hızda ani bir artış gözlenmektedir.

121 103 Şekil 6.6 da ünite acil durdurma simülasyon sonuçları ve santral sonuçları verilmektedir. Grafikte kırmızı renkli grafik santral hızı, mavi renkli grafik simülasyon sonucu hızı, mor renkli grafik santral ayar kanadı açısını, lila renkli grafik santral simülasyon sonucu oluşturulan ayar kanadı açısını, yeşil renkli grafik santral türbin çarkı açısını ve turuncu renkli grafik simülasyon sonucu oluşan türbin çarkı açısını gösterir. 180 Acil Durdurma Yüzde Cinsinden Değer Santral Hızı Santral Türbin Çarkı Açısı Santral Ayar Kanadı Açısı Simülasyon Hızı Simülasyon Türbin Çarkı Açısı Simülasyon Ayar Kanadı Açısı Zaman Şekil 6.6. Ünite acil durdurma grafiği Kesicinin ani açılışıyla türbin hızı %161 e ulaşmıştır. Santral hız grafiği ile simülasyon hız grafiği arasındaki 31 ve 32. Saniyeler arasındaki bir saniyelik fark bulunmaktadır. Modelde kesici açılmasıyla beraber ayar kanatları kapanmaya başlarken, santralde bu işlemler arasında bir saniyelik bir gecikme bulunmaktadır. Hız eğrisinde 39. saniyeden 48. saniyeye kadar olan farklılıklar, başvuru çizelgelerinde bulunan debi değerlerinin santral ile bire bir uyuşmamasından kaynaklanmaktadır. Ayar kanadının 30º den küçük değerleri için türbin karakteristik eğrileri bulunmamaktadır. Modelde bu değerler doğrusal olacak şekilde oluşturulmuştur. Tüm bunların yanısıra matematiksel model ile elde edilen acil kapatma maksimum hızı ile santral ünitesinde gerçekleştirilen ölçümler birbirine tatmin edici miktarda yakındır. Böylelikle farklı durumlarda acil kapama sonucu oluşacak hızlanmaların gerçek değerleri doğru olarak modellenmiş, farklı yüklerde acil kapama durumlarında meydana gelebilecek durum öngörülebilmiştir. Böylelikle kontrol sisteminin

122 104 müşteri tarafından kabulünü sağlayacak Fabrika Kabul Testlerine kullanılabilecek bir ünite modeli oluşturulduğu gösterilmiştir. Türbin çarkı açı karakteristiklerinin santralde ve modelde benzer olduğu görülmektedir. Ayar kanadı açılarına bakıldığında santral verilerinin 51. saniyede %6 ya kadar düşüp %11 e tekrar çıktığı görülürken modelde bu görülmemektedir. Modelde direk %11 e düşüş görülmektedir. Maksimum yükten minimum yüke geçiş süreleri simülasyon sonuçlarında ve santralde aynıdır. Tüm parametreler için de aynı süreler sonunda aynı değerlere ulaşıldığı görülmektedir. 40 Simülasyon Aktif Gücü Aktif Güç Simülasyon Aktif Gücü Zaman Şekil 6.7. Ünite acil durdurma aktif güç grafiği Santrale ait acil durdurma koşulu için aktif güç eğrisi ölçüm kayıtları bulunmamakta, sadece santral devredeyken ve acil durdurma verilmeden önceki güç değeri bulunmaktadır. Bu değer 32,4 MW tır. Şekil 6.7 de verilen simülasyon sonucuna bakıldığında ise üretilen gücün 33,355 MW olduğu görülmektedir.

123 SONUÇ ve ÖNERİLER 7.1. Sonuç Bu tez çalışmasında Bulb tipi türbine sahip bir hidroelektrik santralin tüm alt sistemleriyle modellenmesi anlatılmıştır ve oluşturulan model ile Karkamış HES in kontrol sisteminin fabrika kabul testleri yapılmıştır. Testlerin doğruluğu için santral ünite devreye alma, normal durdurma ve acil durdurma sonuç grafikleri ile simülasyon çıktıları karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda santral tepkileri ve simülasyon tepkilerinin benzer olduğu ve simülasyon sonuçları ve santralde gerçekleştirilen ölçüm sonuçlarının aynı sürelerde tamamlandığı görülmektedir. Bu sebeplerle geliştirilen simülasyon sisteminin fabrika kabul testlerinde kullanımı uygunluğu gösterilmiştir. Santral modeli oluşturulurken [10] numaralı referansta kullanılan çift regüleli türbin modeli Karkamış HES için oluşturulmuştur. Türbin modeline ilave olarak rotor dinamiği modeli oluşturulmuştur. Karkamış HES hız regülatörü ve tüm alt sistemlerin tepkileri modele eklenmiştir. Fabrika kabul testlerinde kontrol sistemi panoları ile bağlantı kurulabilmesi amacıyla akıllı giriş/çıkış modüllerinin bulunduğu ve MATLAB/Simulink programıyla iletişim sağlayan pano tasarlanmıştır Öneriler Bu teze ilave olarak yapılabileceklere bakıldığında, tüm santraller için kullanılabilecek genel bir model tasarlanabilir ve modeli çalıştırılacak santralde bulunan elemanlar işaretlenip gerekli parametreler girildiğinde istenilen sonuçlar verilebilir. Bu tezde kullanılan modele ilave ayrıntılı bir hız regülatörü PID kontrolcüsü eklenerek model iyileştirilebilir.

124 106

125 107 KAYNAKLAR 1. İnternet: TEİAŞ, Aylık Elektrik İstatistikleri. URL: eelektrikistatistikleri.aspx&date= , Son Erişim Tarihi: Zaev, E., Tuneski, A., Babunski, D., Trajkovski, L., Nospal, A. and Rath, G. (2012, Jun). Hydro power plant governor testing using hardware in the loop simulation. Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), Garcia, I.F.G., Lozano, S.R. and De La O, O.P.H. (2009, Feb). Development of a real time simulator to test load and speed control systems of hydroelectric power plants International Conference on Electrical, Communications, and Computers, Weber, H. and Prillwitz, F. (2003, Jun). Simulation models of the hydro power plants in Macedonia and Yugoslavia IEEE Bologna PowerTech Conference, 3, Dolenc, D., Bergant, A. and Sluga, A. (2008, Oct). Turbine simulator for Kaplan and Francis turbine governors testing. The International Journal on Hydropower and Dams, Kosterev, D. (2004). Hydro turbine-governor model validation in Pacific Northwest. IEEE Transactions on Power Systems, 19(2), Brezovec, M., Kuzle, I. And Tomisa, T. (2006, Mar). Nonlinear digital simulation model of hydroelectric power unit with Kaplan türbine. IEEE Transactions on Energy Conversion, 21(1), Onge, G.A.St., Harty, F.R. and Click, J.E. (1982, Jun). Start-up, Testing, and performance of the first Bulb-Type Hydroelectric project in the U.S.A.. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-101(6), Gezer, D., Şahin, C., Nadar, A. and Altay, A. (2011, Dec) Implementation of a Test System based on OPC Server for Development of Electronic Speed Governor in Gezende HEPP. ELECO 11, Bursa. 10. Yolcubal, E. (2011). Hidroelektrik Santrallerde Governor Kontrolü. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul. 11. De Jaeger, E., Janssens, N., Malfliet, B. and Van De Meulebroeke, F. (1994, Nov). Hydro turbine model for system dynamic studies. IEEE Transactions on Power Systems, 9(4), Hydraulic Turbine and Turbine Control Models For System Dynamic Studies. (1992, Feb). Transactions on Power Systems, 7(1), Bakarić, V., Mišković, I. and Horvat, K. (2012, May) Hydroelectric power unit simulator for governor testing. 35th International Convention of Information

126 108 Communication Technology, Electronics and Microelectronics, Cebeci, M.E., Tör, O.B., Yılmaz, O., Nadar, A. ve Güner, E. (2008). Nehir-Tipi Hidroelektrik Santrallerin Kararlı ve Güvenli Çalışma Sınırlarını Belirleyen Faktörler. Eleco 2008, Bursa. 15. Babunski, D., Tuneski, A. and Zaev, E. (2012) Simulation of load rejection on a nonlinear hydro power plant model with mixed mode nonlinear controller. Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), Kranjcic, D. and Štumberger, G. (2014, Mar). Differential evolution - based identification of the nonlinear Kaplan turbine model. IEEE Transactions on Energy Conversion, 29(1), Naghizadeh, R.A., Jazebi, S. and Vahidi, B. (2012, Aug). Modeling hydro power plants and tuning hydro governors as an educational guideline. International Review on Modelling and Simulations (I.RE.MO.S.), 5(4), Singh, G. ve Chauhan, D.S. (2011). Simulation and modeling of hydro power plant to study time response during different gate states. International Journal of Advanced Engineering Sciences And Technologies, 10(1), Karlsson, A. and Lindberg, T. (2011). Development of a Test Bench for Dynamic Hydroelectric Plant Control, Master Thesis, CHALMERS, Göteborg. 20. Gezer, D., Altay, A., Çakır, C., Nadar, A. and Şahin, C. (2012, May) A Test System for Developing Electronic Speed Governor of a Hydropower Plant. NURER 12, Turkey. 21. Vinatoru, M., Iancu, E., Maican, C. And Canureci, G. (2008, Oct). Control system for Kaplan hydro-turbine. 4th WSEAS/IASME International Conference on Dynamical Systems and Control, Wangdi, Y. and Richards, E.F. (1990, Oct). Modelling and simulation of the Chukha hydro power plant, Bhutan and the nearby Indian Power System. IEEE Power Symposium, Munoz-Hernandez, G. A., Mansoor, S. P., Jones and D. I. (2013). Modelling and Controlling Hydropower Plants. London: Springer. 24. Tenorio, L. A. L. (2010). Hydro turbine and governor modelling. Master Thesis, Norwegian University, Norway. 25. Fangtong, X., Yonghua, L. and Qijuan, C. (1995, May). Study of the modeling of hydroturbine generating set. International IEEE Conference on Industrial Automation and Control: Emerging Technologies, Quijuan, C. and Zhihuai, X. (2000). Dynamic modeling of hydroturbine generating set. IEEE International Conference on Systems, Mans, and Cybernetics, 5,

127 Chang, J., Liu, B. and Weiyou, C. (1996, Oct). Nonlinear simulation of hydroturbine governing system based on neural network. IEEE International Conference on Systems, Mans, and Cybernetics, 1, Hannett, L. N., Feltes, J.W., Fardanesh, B. and Crean, W. (1999, Nov). Modeling and control tuning of a hydro station with units sharing a common penstock section. IEEE Transactions on Power Systems, 14(4), Souza, O. H., Barbieri, N. and Santos, A. H. M. (1999, Nov). Study of hydraulic transients in hydropower plants through simulation of nonlinear model of penstock and hydraulic türbine model. IEEE Transactions on Power Systems, 14(4), Kamwa, I., Lefebvre, D. and Loud, L. (2002). Small signal analysis of hydro-turbine governors in large interconnected power plants. IEEE Power Engineering SocietyWinter Meeting, 2, Cheng, Y. C., Ye, L. Q., Chuang, F. and Cai, W. Y. (2002). Anthropomorphic intelligent PID control and application in the hydro türbine governor. International Conference on Machine Learning and Cybernetics, 1, Zhang, Z., Huo, Z. and Xiao, Z. (2002). PID control with fuzzy compensation for hydroelectric generating unit. International Conference on Power System technology, 4, Sun, Y., Sun, Y., Lui, Q. and Shao, Y. (2000). Nonlinear decentralized robust governor control for hydroturbo-generator sets of multi-machine system. Proceedings of the 3rd World Congress on Intelligent Control and Automation, 1, King, D. J., Bradley, D. A., Mansoor, S. P., Jones, D. I., Aris, F. C. and Jones, G. R. (2001, Dec). Using a fuzzy inference system to control a pumped storage hydro plant. IEEE International Conference on Fuzzy Systems, 2, Kishor, N., Saini, R.P. and Singh, S.P. (2005, Jun). A review on hydropower plant models and control. Renewable and Sustainable Energy Reviews 11, İnternet: Kevin Bonsor, How Hydropower Plants Work. URL: %2Fenvironmental%2Fenergy%2Fhydropower-plant1.htm&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: Tekno Tasarım. Hidroelektrik Enerji ve Türbinler. URL: %2Furun_katalog%2FHIDROELEKTRIK_ENERJI_TURBINLER.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: NTNU, The Choice of Materials for Turbines. URL: Ffag%2Ftep4200%2Finnhold%2FThe%2520choice%2520of%2520materials.pdf&dat e= , Son Erişim Tarihi:

128 İnternet: imgkid, Tidal lagoon diagram. URL: Son Erişim Tarihi: Barajlar ve hidroelektrik santraller hidromekanik ve elektromekanik teçhizat tasarım rehberi (Ekim 2012). 1. Barajlar Kongresi, İnternet: Hiroelektrik, Generatörlerde İkaz Sistemi. URL: Son Erişim Tarihi: Kundur, P. (1994). Power System Stability and Control. New York: McGraw-Hill. 43. IEEE Guide for the Preparation of Excitation System Specifications. (2004, Dec 20). IEEE Std Bailey, D. and Wright E. (2003). Practical SCADA for Industry. Great Britain: Newnes. 45. IEEE Guide for Control of Hydroelectric Power Plants. (1988). ANSI/IEEE Std IEEE Guide for Control of Hydroelectric Power Plants. (2006). IEEE Std (Revision of IEEE Std ). 47. Mashowski, J., Bialek, J. W. and Bumby, J. R. (2008). Power System Dynamics Stability and Control (Second Edition). India: John Wiley&Sons,. 48. IEEE Guide for Control of Small Hydroelectric Power Plants (2006). IEEE Std (Revision of IEEE Std ). 49. İnternet: Yüksel İnşaat, Karkamış Barajı ve HES Tesisleri. URL: hp%3foption%3dcom_content%26view%3darticle%26id%3d121%253akarkambaraj-ve-hes-tesisleri%26catid%3d78%253abarajlar-vehes%26itemid%3d348%26lang%3dtr&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: Nizip, Karkamış Barajı ve Hidroelektrik Santrali. URL: 2Fdsi20%2Fgaziantep.htm&date= , Son Erişim Tarihi: Tübitak OTG Grubu (2013). Karkamış HES SCADA Sistemi Rehabilitasyonu ve Haberleşme Sistemleri Projesi Teknik Teklifi. Tübitak MAM EE. 52. Tübitak OTG Grubu (2013). Karkamış HES Teknik Şartname. Tübitak MAM EE.

129 111 ÖZGEÇMİŞ Kişisel Bilgiler Soyadı, adı : KAHRAMAN, Ceren Uyruğu : T.C. Doğum tarihi ve yeri : , Ankara Medeni hali : Bekar Telefon : 0 (312) Faks : 0 (312) E-Posta : ceren.kahraman@tubitak.gov.tr Eğitim Derece Lisans Okul/Program Gazi Üniversitesi/Elektrik Mühendisliği Mezuniyet tarihi 2011 Lise Kalaba Lisesi 2006 İş Deneyimi Yıl Çalıştığı Yer TÜBİTAK Uzay Güç Elektroniği Birimi Görev Araştırmacı 2012-Halen TÜBİTAK MAM EE Ankara Birimi Araştırmacı Yabancı Dil İngilizce Yayınlar Hobiler Sinema, Kitap Okumak

130 GAZİ GELECEKTİR...