Yük atma otomasyonu nedir?

Yük atma otomasyon sistemleri, jeneratörün veya jeneratör gruplarının tesisi besleyememesi durumunda jeneratörün aşırı yük nedeni ile duruşa gitmesini önlemek ve kapasite fazlası önceliksiz yükleri hızlıca devre dışı bırakarak öncelikli yüklerin jeneratör üzerinden beslenmesini sağlayan otomasyon sistemleridir.


Yük atma otomasyonu nasıl olmalıdır?

Ülkemizde kojenerasyon ünitelerine sahip birçok firma bu konuda ciddi problemler yaşamakta ve çözümler üretme gayreti içerisinde bulunmuşlardır.
Aşagıda veriler örnekler, sorunları yaşamış olan firmalar tarafından tarafımıza aktarılmış örneklerdir. Amacımız ne bu firmalann çabalarını küçümsemek, ne onları yermektir. Sorunun vehametinden çare aramak zorunda kalanların yaşadıklarının tarafınıza bir ölçüde olsa yaklaşım sağlamanız için aktarılmaktadır.

Örnek 1 :
Tribün bloke olmaya doğru gidiyor o zaman tribünün iç sıcaklığı ani yükselmesinde yük atılması:
Tribünün iç sıcaklığının artışını algılarım ve yük atarım. Böyle bir uygulamanın cevap vermesi doğal olarak çok gecikmiş ve çözüm olmayan bir uygulamadır.

Örnek 2 :
Tribün bloke olmaya doğru gidiyorsa, tribünün devir hareketlerini izleyip yük atılması:
Böyle bir uygulamada yeterince başarı elde edilmesi toplanacak verilerin başarılı derlenmesi ve prosesi iyi tanımak ve uzunca bir çaba sarfetmek demektir.Oysa bizlerin kojenerasyon ünitesini bir defa dahi bloke etme ve veri toplama şansımız yok.Bu tip arayışlar ciddi hasarlar olarak karşımıza dönecektir

Örnek 3 :
Şebeke yük tahmini ile yüklerin atılmasıdır. Bu düşüncede şebeke kesildiği ve bu bilginin şebekeye paralel durumunu sağlayan kuplaj şalterinin konum değiştirmesi sonucu oluşan değişiklikler doğrultusunda yük atılmasıdır.
Atılacak yük miktarını belirleme şekli prosesteki mevcut olan şalterlerdeki o anda çekilen gerçek yük değerlerinin bilinmesi şeklinde olmayıp, işletme bilgilerinden yararlanılarak varsayılan bir güç değeri üzerinden hareket etmek şeklindedir.
Şebeke kesilmesi halinde işletmenin çalışmasının devamını sağlamak için kojenerasyon gücü fazlası değeri olan yükleri atarız.

Yanılgıya götüren iki önemli faktör:

1. Kojenerasyon gücünün çok değişken aralığa sahip olduğu



2. Prosesten atılacak yük şalterlerinden o anda çekilen gücün tahmin ile uyum sağlaması.
   
   

Bu şekilde kurulacak sistemde gereksiz fazla yük atmak veya yeterince yük atamamak durumu ile karşılaşılırki, yeterince başarı sağlanamayacağı aşikardır.

Örnek 4 :
Örnek üç yapısının bir ölçüde geliştirilmiş şeklidir. Şebeke enerjisinin kesilmeden önce şebekeden ve jeneratörden sağlanan güç ile sahadaki yüklerin değerlerinin bilinmesi gerekir.

Mademki sıkıntımız, o andaki jeneratörün ürettiği güç değerini bilmek bir enerji analizörü jeneratör çıkışına koyarız. Şebekeye paralel iken şebekeden çekilmekte olan o anki güç değeri içinde bir enerji analizörü koyarız. Bu durumda kojenerasyon ünitesinin ürettiği güç değerini ve şebeke enerjisi kesilmeden, şebekeden çekilen güç değerini bilirsek ve şebeke kesildiği anda kojenerasyon ünitesinin ada konumuna geçişi ile birlikte şebekeden çekilen güce eşdeğer yük sistemden atılırsa kojenerasyon çalışmaya devam edecektir.

Bir başka deyişle kojenerasyon ünitesinin ürettiği güç değerini ve şebeke enerjisi kesilmeden, şebekeden çekilen güç değerini bilirsek ve şebeke kesildigi anda kojenerasyon ünitesinin ada konumuna geçişi ile birlikte şebekeden çekilen güce eşdeğer yük sistemden atılırsa kojenerasyon çalışmaya devam edecektir.

Böyle bir sistem diğer sistemlere göre nispi olarak başarı sağlamaktadır. Ancak gözardı edilen nokta şebekesi enerjisinin tamamen kopması ve kojenerasyonun üstüne binecek yük miktarının büyüklüğü ile yakından ilgilidir. Şebeke enerjisi kesilip ada pozisyonuna geçişi ve bu durumun kontak bilgisi olarak alınması ve bu konumda kojenerasyon tesisi fazla olan güce direnim göstermeye devam etmesi demektir. Bahsedilen süreçler milisaniyeler ile kısıtlı zaman zarfında kararlı çözümler üretmektedir. Üstelik şebeke frekansı bozulmaya uğradığı anda jenaratör devrilmeye doğru sürüklenmeye başlamış ve çok hızlı hareket edilse dahi gecikmeler oluşabilmektedir. Ayrıca proses tarafından zamana bağlı güç tüketimi sabit olmayıp sürekli değişkenlik arzetmekte yük atım esnasında da yük değişimleri söz konusu olmaktadır.

Bir kojenerasyon tesisinin kabul ve onay alması kriterleri arasında dikkat edilen en önemli unsurlar;

1. Kojenerasyon tesisinin sunulduğu değerlerde verimliliği,



2. Kojenerasyon tesisinin şebekeye problemsiz senkron olması




3. Kojenerasyon tesisinin şebeke dengesizliklerinde şebekeden sorunsuz ayrılıp ada konumuna geçişi ve bu konumda yük atma ve benzeri işlemlerin gerçekleşmesi,tesisi enerjisiz bırakmadan çalışmaya devam edebilmesi,





4. İyi bir röle koruma koordinasyonunun sağlanmış olması. Burada kastedilen sadece generatör korumalar değil fider korumalar,trafo korumaları, nötr direnci koruma röleleri, nötr direnci devresi, vektörel kayma korumaları, vb.





5. Sistemi bütünleştiren kesicilerin yanlış müdahalelerle can güvenliği tehlikelerini oluşturmaması. Kullanıcı hatalarına karşı elektriksel kilitlemelerin oluşturulmuş olması. Şebeke ve jeneratör gerilimlerinin senkron olmadan kapatılmaması.





6. Elektrik yasa ve yönetmeliklerine uygun techiz edilmesi.

Doğru yük atma otomasyonu nasıl olmalıdır?

Kojenerasyon tesisleri kuracak olan firmalar, kojenerasyon ünitelerini sağlayan firmalardan, saha yük şalterleri ve benzeri mantıkta yük atma işlemini kojenerasyon ünitesinin sağlamasını talep ettiklerinde bu firmalar ellerindeki ünite ile gerçekleştiremezler.Bu durumda her firma için özel çözüme doğru gitmek özel bir kojenerasyon ünitesi ve proseste uzantıları olan bir sistem oluşturmak durumunda kalacaklardır. Bu isteğin kojenerasyon firmaları açısından karşılanmasını beklemek yanlış bir çözüme gitmektir.

Kojenerasyon tesisinin maksimum verimde, mevcut tesise maksimum rantabiliyette çalışmasını sağlamak her tesise uygun çözüm üretmek ayrı bir mühendislik çalışmasıdır.

Yukarıda yaşanmış örneklerde göstermiştir ki kurulan bir kojenerasyon tesisinden sonra kullanıcı tarafından tesisi maksimum rantabiliyette kullanamama sıkıntılarından doğan sorunlardır.

İyi planlanmış bir yük atma sistemi kurulan bir kojenerasyon tesisi ile üretim tesislerini birbirine entegre eden bir sistemdir.

lyi bir yük atma sistemi aşağıda bahsedilecek olan tüm yapıdan müteşekkil olup,yukarıda bahsedilen tarzda problemleri yaşadıkça çözüm oluşturmak değil teknik bir anlayışla planlanmış ve tesiste bir kez dahi oluşabilecek kayıplara değer veren çözümler üretmiş bir yaklaşımdır.

İyi bir yük atma sistemi; PLC tabanlı bir yapı ve bu sistemi destekleyen bir scada sistemi; Sahadaki verileri ileten gerektiği kadar enerji analizörleri, frekans ve gerilim izleyen koruma rölesi, ortagerilim ve alçak gerilim şalterlerini izleyen gerektiğinde kumanda eden veya hatalı kumanda edilmesini engelleyen, gerektiğinde yeteri kadar yük atıp bu yükleri istediğinde emergency (dizel) jeneratörlere aktarabilen, sahada kullanıcının hata yapmasına engel olan ve sahanın hareketlerini raporte edebilen. tüm elektriksel parametreleri izleyen istatistiğinin tutulması, grafiklerinin elde edilmesi ve tesisin maksimum rantabiliyette çalışmasını sağlayan sistemlerdir.

İyi tasarlanmış Yük Atma Sistemleri genel olarak;

1. Bir bilgisayar ve buna bağlı Scada programı,

2. Sahadaki durum pozisyon bilgilerinin izlenebilmesi ve kumanda edilebilmesi için PLC yapısı,

3. Frekans izleme ve yük atma işlemi rölesi,

4. Sahada oluşturulmuş koruma düzeneklerinden gelen bilgilerin alınabilmesi,

5. Sistemin enerji analizörleri ile desteklenerek yük atma işleminin çok alternatifli ve başarılı uygulanabilmesi,

6. Yük atma işlemi sonrası gerektiğinde emergency güçlerinde gerekli emniyet sınırları içerisinde güvenlikli ve hızlı devreye alınabilmesi,

>

7. Şebeke enerjisi gelişi sonrası senkron olan sisteme yüklerin kontrollü bir şekilde veya proses şartları değerlendirilerek uygun zamanda aktarılması,

8. Tüm elektriksel verilerin sürekli alınabilir ve istatiksel analizlerinin yapılabilir olması,

9. Gerektiğinde manuel ve otomatik kullanım, kullanıcılardan doğacak yanlış hareketlere engel olma ve rapor niteliği taşıyabilecek bilgileri içermesi,

10. Scada sisteminde istenmiyen bir durum oluştuğunda (devre dışı kaldığında) PLC sisteminin tüm görevleri sürdürebilmesi, PLC sisteminde dahi bir sorun oluştuğunda elektromekanik koruma düzenekleri ve yük atma sisteminin yeteri derecede görev yapabilmesi,

11. Şebek ile doğabilecek teknik sorunlarda raportör yapısını sağlayacak şekilde tasarlanmış olmasıdır.

1. Oluşturulacak olan sahanın elektrik hat şeması ve bu şema üzerinde bulunan şalterlerin pozisyonları online izlenir.

2. Bu şema üzerinde kojenerasyon tesisinin o anda üretmekte olduğu güç miktarı şebekeye verilen veya şebekeden alınan güç miktarı, tüketimde bulunan yüklerin güç miktarları izlenir.

3. Sahadaki şalterlerin manuel veya otomatik pozisyonda olması.

4. Sistemin manuel kontrol veya otomatik kumanda pozisyonunda bulunması bilgisi.

5. Saha şalterlerinin pozisyon değiştirmesi bilgileri, şebeke enerjisinin kesildiği saatler hangi yüklerin atıldığ vb. konum bilgilerinin zaman tarih bilgileri ile kayıt altına alınması.

6. Genaratör, şebeke elektriksel arametrelerin gerek tarihsel ve gerekse online grafiklerinin elde edilmesi.

7. Yük atılacak şalterlerin güç içerisinde önem durumuna göre sıralarının manuel veya otomatik değiştirilmesi,

8. Sahada yanlış şalter müdahalelerini ikaz etmesi, kullanıcıların sistemi bilgisayar üzerinden kontrol etmek istediklerinde yetki seviyesine bağlı olarak izin vermesi vb.

9. Sahada oluşturulan elektriksel kilitlemenin, dijital kilit yapısı ile desteklenmesi ve elektriksel kilitlemenin bakım şartları vb. nedenle istem dışı güvenlik yapısını kaybetmesi durumunda dahi güvenlik yapısını gerek elektriksel gerekse dijital kontak bilgileri ile birleştirerek denetleyebllmesi, bu duruma bağlı olarak can güvenliği risklerini minimuma indirmesi.





Bir çok özelliği içeren bir yapı ile hizmet sunabilmesi avantajları arasındadır. Bir çok kojenerasyon tesisi kendi korumaları içerisinde şebekeye paralel iken frekans izlemesi yapmaktadır. Sadece frekans değil şebekeye paralel konumunu sağlayan tüm verileri izlemektedir. Ada konumu sonrası üzerinde mevcut olan yük karşılama durumunda da frekans izlemektedir. Ancak oluşabilecek bir ani güç sonrası kendisine ait şalteri devreden çıkaracak olsa bu durumda over speed pozisyonuna sürüklenmektedir. Bu durumda hiç istenmeyen bir durumdur ki buda yük atma işlemi değildir. Kojenerasyon tesisleri saha yük şalterleri ve benzeri mantıkda yük atma işlemini gerçekleştiremezler. Bu durumda her firma için özel çözüme doğru gitmek zorunda kalacaklardır. Bu durum için kojenerasyon firmaları açısından karşılanmasını beklemek yanlış bir çözüme gitmektir. Bu problem kojenerasyon firması problemi olmayıp firmaların tesislerine bağlı kojenerasyon tesisinin adaptasyonu problemidir. Gene aynı iyi bir trafo, fider koruma röleleri donatılmış hızlı kesicilere sahip bir yapı kojenerasyon tesisinin sağlıklı çalışması için gerekli olan yapı taşlarındandır. Ancak bu fip iyi sistemler firmaların kojenerasyon tesisinden önce olması gereken ancak kojenerasyon tesisi ile eksikmiş gibi gündeme gelen sorunlardandır.

Kojenerasyon tesisleri için yük atma sistemi maliyetleri nedir?


Yük atma otomasyon sistemleri maliyetleri, devrilme durumlarında kojenerasyon hasar riskleri, bir defa dahi devrilse yaklaşık kojenerasyonun 30 dakika sonrası devreye gireceği düşünülürse üretim kayıp maliyetleri, yük atmanın bol seçenekli ve müdahalesiz kullanımı, raporte ve istatiksel özellikleri dikkate alındığında maliyetlerinin kabul edilebilir olduğu anlaşılacaktır. Bir kez bile yaşanabilecek duruşlardaki kayıplar yük atma otomasyon sistemine yapılacak yatırımları, bir çok tesis için karşılanabilir maliyet olarak oluşturduğu görülmektedir. Bu durumun gün başına ortalama 5 kez yaşanabilen tesisler olduğu düşünüldüğünde enerji yönetim sistemlerinin gerekliliği daha iyi anlaşılmaktadır.