Rüzgar Türbinlerinin Topraklanması
Rüzgar türbinlerinin topraklanması kendine has özellikleri nedeniyle oldukça ayrıntılıdır ve özel teknikler gerektirir. Peki bu ayrıntılar nelerdir? Bir türbin topraklanırken nerelere dikkat edilir? Hangi standartlar göz önünde bulundurulur? Çok daha fazlası için buyurun yazımıza.
1.GİRİŞ
Elektrik santrallerinin tamamında olduğu gibi rüzgâr santrallerinde de topraklama yapılması büyük önem taşımaktadır. Santral çalışanlarının ve çevredeki canlıların korunması, kaçak akımların toprağa verilerek güvenli bir alan yaratılması, gerilimin belli standartlarda tutulması ve yıldırım çarpması riskinin en aza indirilmesinde topraklama etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Rüzgâr türbinleri ise kuruldukları santral bölgelerinin kendine has özellikleri nedeniyle topraklama diğer yapılara göre daha ayrıntılıdır. Bu santraller oldukça geniş, izole ve yüksek bir alana yayılırlar ve kuruldukları alanın zemin direnci yüksektir. Ayrıca uzun türbin kuleleri yıldırım düşme riski açısından önemli derecede tehlike taşırlar. Bu gibi nedenlerle alışılagelmiş topraklama yöntemlerini rüzgâr türbinlerinde uygulamak zordur ve özel uygulamalar gerektirmektedir
- RÜZGÂR TÜRBİNLERİNİN TOPRAKLANMASI
Rüzgâr türbinlerinin uzun ve hafif bükümlü kanatları ve rüzgâr santrallerinin kuruldukları bölgelerin tipik özelliği olan izole ve yüksek dirençli alanlar yıldırım riski açısından rüzgâr türbinlerini daha tehlikeli yapmaktadır. Rüzgâr türbini kanatlarında, üreteçlerde ve kontrol panellerinde oluşan geri dönüşü olmayan zararların çoğu doğrudan yıldırım çarpması veya aşırı voltaj oluşması sonucu meydana geldiği düşünüldüğünde, rüzgâr türbinlerinin yıldırımdan korunması, aşırı gerilim ve potansiyelin ani değişiminin engellenmesi, böylece rüzgâr türbinin ve çevredeki nesnelerin korunmasında topraklamanın büyük önemi bulunmaktadır
Tipik bir rüzgâr türbini topraklaması halka şeklinde bir elektrot ve kulelerle bağlantılı metal çubuklardan oluşur. Kullanılan dikey ve yatay elektrotlar sayesinde toprak direncinin azaltılması ve oluşabilecek aşırı gerilimin önüne geçilmesi amaçlanır.
Şekil 1: Türbinlerin genel topraklama şeması
Türbin kulelerinde ana yapıyla bütünsel olarak topraklama, genelde temelin 1 metre derinliğine yerleştirilen halka şeklinde iletkenle ve buna dikey olarak yerleştirilen metal çubuklarla gerçekleştirilir. Beraberinde türbin kulesinin çelik kafesinin temeli de bu yerel şebekeye bağlanır. Böylece kaçak akımların engellenmesi ve yıldırım düşmesi riski karşısında eş potansiyel bağlama gerçekleşmiş olur
Şekil 2: Eş potansiyel çubuğunun temel elektroda bağlanması
Halka şeklindeki elektrot özellikle geniş çaplı topraklamada sadece rüzgâr türbinin değil, tüm sistemin bir parçasıymış gibi görev yapar. Rüzgâr santrallerinin topraklanmasında önemli bir ayrıntı olan sistemin bütün ekipmanlarının kesintisiz bir şekilde topraklanmasında bu halka biçimindeki elektrottan da yararlanılır.
Türbinlerde bulunan güç kabloları ise sıklıkla topraklama kablosu taşırlar. Böylece her bir türbin topraklamasının diğer türbinlerle bağlantısı sağlanmış olur. Ayrıca yatay elektrotların güç kablolarına paralel yerleştirilmesiyle toprak direncinin azaltılmasına yardımcı olunur.
Şekil 3: Rüzgâr türbinin temel topraklaması
3.RÜZGÂR TÜRBİNLERİNİN YILDIRIMDAN KORUNMASI
Rüzgâr türbinleri potansiyel dengeleme, ani voltaj değişiminin ve yıldırımın önlenmesi modülleri ve elektromanyetik uyumlaştırıcı koruma bölgelerinden oluşur. Rüzgâr türbinlerinin bu etkin koruma bölgeleri sayesinde giderek onarım, bakım ve koruma maliyetleri düşmüş, bu da üreticileri daha büyük güçte türbin yapmaya ve türbinleri daha verimli olan denizlerde kurmaya itmiştir.
Yanlış topraklama sonucu yıldırım düşen rüzgar türbini kanadı
Rüzgâr türbinlerinin 3 ana bileşeni çeşitli şekillerde korunmaktadır.
3.1 Kanatlar: Şüphesiz, yıldırım türbin kanatlarının en büyük düşmanıdır. Yıldırım çarpmasının neden olduğu yüksek sıcaklık gibi etkiler kanatlara geri dönüşü olmayan büyük fiziksel zararlar vermektedir.
Şekil 4: 1,5 Megawatt büyüklüğündeki bir rüzgâr türbinine yıldırım çarpması sonucu meydana gelen akımın simülasyonu. Böyle devasa akımlar kanatlarda geri dönüşü olmayan zararlar oluşturmakta
Kanatları yıldırımdan korumak için kanatlara reseptör adı verilen bakır iletkenler yerleştirilir. Bu bakır iletkenler kanat boyunca alüminyum iletkenlerle desteklenir. Bu iletkenlerin kanatlara yerleştirilmesi çeşitli kompozit malzemelerle olur. Genelde kanatlarda sıcaklığa dayanıklı fiberglas epoksi reçine ile jelatinli koruyucu jel kullanılır. Ayrıca bu yapı içine güçlendirmek için katı poliüretan gömülür.
Şekil 5: Genel olarak kanatların yıldırım koruma tasarımı
3.2 Nasel: Nasel için faraday kafesi görevi yapan 5 mm çelik bir levha içinde kanopi üretililinmiştir. Bu kısmın arkasındaki meterolojik aletler ayrı bir paratoner sistemiyle korunmaktadır. Tüm bileşenler dikkatlice topraklanmalıdır ve kontrolör içindeki parafadurlar sayesinde yıldırım düşmelerinin etkileri geçiçi olarak önlenir.
Özellikle Nasel bölgesinde bulunan aletler yıldırıma karşı çok iyi korunmalıdır. Bu bölümde parafudurların önemi büyüktür.
