RES Sahasında Elektrik İşleri: Türbinler Arası OG Toplama Hattı, Fiber Optik ve Topraklama Nasıl Yapılır?

Bir RES sahasında elektrik işleri; güzergâh ve hendek hazırlığı, türbin temeli topraklaması, OG kablo serimi, ek ve başlık imalatı, fiber optik tesisi, şalt sahası bağlantısı ile test ve enerjilendirme aşamalarından oluşur. Bu aşamalar türbin montaj programıyla iç içe ilerler: temel topraklaması beton dökülmeden, kablo başlıkları ise kule içindeki OG hücreler yerine oturduktan sonra yapılabilir. Bu nedenle rüzgâr santrali elektrik işlerinin planı, inşaat ve türbin montaj takvimiyle birlikte hazırlanmalıdır.

Tipik iş bölümünde türbin içi elektrik ekipmanı ve kule içi bağlantılar türbin tedarikçisinde, saha elektrik altyapısı ise elektrik yüklenicisinde kalır. Türbin tedarikçisinin arayüz dokümanları, yani topraklama bağlantı noktaları, kablo giriş detayları ve başlık tipleri, saha işlerine başlamadan önce elde edilmelidir.

Saha yerleşiminde türbin montaj vinçlerinin kurulacağı platformlar ile kablo güzergâhlarının çakışmaması gerekir. Hendeklerin açık kaldığı süre de hem iş güvenliği hem de yağışta hendek göçmesi riski nedeniyle kısa tutulmalı; kazı, serim ve geri dolgu mümkün olduğunca aynı iş akışında tamamlanmalıdır.

Türbinler arası OG toplama hattı, genellikle birkaç türbini aynı fider üzerinde art arda bağlayan radyal hatlar olarak tasarlanır ve yeraltı kablosu şeklinde hendek içinde döşenir. Her türbin jeneratör gerilimini kendi trafosuyla OG seviyesine yükseltir; toplama hattı bu enerjiyi fider fider şalt sahasındaki OG hücrelere taşır. Fider başına türbin sayısı, kablo kesitleri, gerilim düşümü, kayıplar ve kısa devre dayanımı tasarımın ana parametreleridir.

Türkiye'deki RES projelerinde toplama hattı gerilimi çoğunlukla 34,5 kV'tur (36 kV ekipman sınıfı); şalt sahasındaki ana trafonun OG sargısı ve fider hücreleri de bu seviyeye göre seçilir. Kabloların akım taşıma kapasitesi; döşeme derinliği, kablolar arası mesafe ve toprağın ısıl direnci dikkate alınarak hesaplanır ve bu hesaplarda IEC 60287 serisi yaygın referanstır. Şalt sahasına yaklaştıkça fider üzerindeki yük arttığı için kablo kesitinin kademeli olarak büyütülmesi sık kullanılan bir optimizasyondur. Fiderleri uçlarından birbirine bağlayan halka yapılar da kurulabilir; ancak maliyet ve koruma karmaşıklığı nedeniyle RES'lerde radyal yapı daha yaygındır.

Döşeme sırasında hendek tabanı taş ve keskin cisimlerden arındırılır, kablolar yatak malzemesi üzerine serilir, üzerine koruma elemanı ve ikaz bandı yerleştirilir. Makaralar uygun kaldırma ekipmanıyla taşınır; çekme kuvveti ve bükülme yarıçapı üreticinin verdiği sınırlar içinde tutulur, kesilen uçlar nem girişine karşı hemen kapatılır. Yol ve dere geçişlerinde kablolar koruma borusu içinden geçirilir ve güzergâh sahada işaretlenir.

RES'te OG kablo başlıkları türbin kulesi içindeki OG hücrelerde ve şalt sahasındaki fider hücrelerinde, kablo ekleri ise makara boyunun yetmediği ya da güzergâhın zorunlu kıldığı ara noktalarda yapılır. Türbin hücrelerinde çoğunlukla fişli (T tipi) konnektörler kullanılır ve başlık tipinin hücre üreticisinin arayüzüyle uyumlu olması gerekir. Her ek hat üzerinde potansiyel bir arıza noktası olduğu için ek sayısı mümkün olduğunca az tutulur.

Ek ve başlık imalatı, üreticinin montaj talimatına birebir uyan ve bu konuda eğitimli ekiplerle yapılır. Kablo hazırlığında yarı iletken tabakanın doğru ölçüde ve temiz biçimde soyulması, yüzeylerin nem ve tozdan korunması ve ekran bağlantısının sağlam yapılması kalitenin belirleyicisidir. Yağışlı ya da tozlu havada çadır gibi korumalı bir çalışma ortamı kurulur, her ekin konumu koordinatla kayda geçirilir ve ek noktası işaretlenir.

Kablo ekranlarının hangi uçlardan topraklanacağı bir tasarım kararıdır ve sahada bu karara göre uygulanmalıdır. Hatalı bir ekran bağlantısı, istenmeyen dolaşım akımlarına ya da ekranda tehlikeli gerilim oluşmasına yol açarak kablonun ömrünü ve iş güvenliğini etkileyebilir.

Rüzgâr türbini topraklaması ile saha topraklama ağı ayrı ele alınmalıdır, çünkü farklı amaçlarla, farklı zamanlarda ve çoğu zaman farklı tarafların tasarımıyla kurulurlar; buna rağmen sonunda tek bir sistem olarak çalışmaları gerekir. Türbin topraklaması öncelikle yıldırım akımlarını kanat, nasel ve kule üzerinden güvenle toprağa aktarmak için tasarlanır ve bu alanda IEC 61400-24 standardı referans alınır. Saha topraklama ağı ise OG arızalarında dokunma ve adım gerilimlerini sınırlamak ve türbinleri ortak bir potansiyelde tutmak için kurulur.

Türbin temel topraklaması, temel çevresine yerleştirilen halka elektrotlardan ve temel donatısına yapılan bağlantılardan oluşur; beton dökülmeden önce tamamlanıp kontrol edilmelidir, çünkü sonradan müdahale neredeyse imkânsızdır. Saha ağı ise genellikle OG kablo hendeği boyunca serilen çıplak bakır iletkenle türbinleri birbirine ve şalt sahası topraklamasına bağlar. Bu bağlantı, türbinlerin tek tek topraklama direncini düşürür ve arıza akımının dağılacağı alanı genişletir.

Birleşim noktaları ekzotermik kaynak veya onaylı ek elemanlarıyla yapılır ve gömülmeden önce fotoğraflanarak kayda geçirilir. Tamamlanan sistemin direnç ve süreklilik ölçümleri ayrıca raporlanır; ölçüm yöntemlerini ve periyodik kontrol gerekliliklerini topraklama ölçümü rehberlerimizde ayrıntılı olarak ele aldık.

RES sahasında fiber optik haberleşme hattı için en yaygın tercih halka (ring) topolojisidir; böylece tek bir noktada kablo hasar gördüğünde türbinlerle haberleşme ters yönden sürer. Fiber hat; türbin kontrol sistemlerini, saha SCADA'sını, park kontrolörünü (PPC) ve trafo merkezindeki koruma-kontrol sistemini birbirine bağlar. Mesafeler uzun olduğu için genellikle tek modlu (single-mode) fiber kullanılır.

Fiber kablo, OG kablolarla aynı hendekte ancak ayrı bir koruma borusu içinde ilerler; bu yöntem hem mekanik koruma sağlar hem de sonradan kablo çekmeyi kolaylaştırır. Her türbinde ek kutusu veya patch panelde füzyon ekleri yapılır, ek kayıpları ölçülür ve hangi fiberin hangi türbine gittiği açıkça etiketlenir. Tüm hat, çift yönlü OTDR ölçümleriyle belgelenerek teslim edilir.

Fiber kablonun damar sayısı belirlenirken yalnızca türbin haberleşmesi değil; meteoroloji direği, saha güvenlik kameraları ve ileride yapılabilecek genişlemeler de hesaba katılır. Yedek damar bırakmak, sonradan yeni bir kablo çekmekten her zaman daha ekonomiktir.

RES şalt sahasına bağlantıdan önce OG kablolarda izolasyon direnci, VLF gerilim dayanım testi ve dış kılıf testi; fiber hatlarda OTDR ölçümü; topraklama sisteminde direnç ve süreklilik ölçümleri yapılır. Her fider için faz tanımlaması ve faz sırası kontrolüyle türbin tarafındaki fazların şalt sahasındaki hücrelerle doğru eşleştiği doğrulanır. Şartnamenin gerektirdiği projelerde kısmi deşarj veya tan delta ölçümleri de test programına eklenir.

Testlerin sırası da sonuç kadar önemlidir: VLF gibi yüksek gerilim testlerinden önce ve sonra izolasyon direnci ölçülerek testin kabloya zarar vermediği teyit edilir. Başlıklar hücreye bağlıyken yapılan testlerde parafudr ve gerilim trafosu gibi ekipmanlar ayrılır ya da hücre üreticisinin izin verdiği test yöntemi uygulanır.

Şalt sahası tarafında koruma rölelerinin ayarları ve sekonder enjeksiyon testleri, fider hücrelerinin fonksiyon kontrolleri ve SCADA sinyal testleri tamamlanır. Enerjilendirme; yazılı bir program, kilitleme-etiketleme prosedürleri ve ilgili şebeke işletmecisinin kabul süreçleriyle uyumlu olarak fider fider yapılır. Test raporları, as-built güzergâh planları ve ek koordinatları işletme ekibine teslim edilir.

Zorlu arazi ve hava koşulları, RES elektrik işlerinde iş programını, ekipman seçimini ve kalite risklerini doğrudan belirler. RES sahaları çoğu zaman rüzgârı alan sırt ve tepelerde, kayalık zeminde ve dik eğimli yollarla ulaşılan noktalarda kurulur. Kaya kazısı gereken hendeklerde ilerleme yavaşlar; makara taşıyan araçların ulaşamadığı kesimlerde kablo, ekiplerce elle taşınarak serilir.

Soğuk havada kablo esnekliği azalır; üreticinin öngördüğü minimum döşeme sıcaklığının altında serim yapılmaz ve gerekirse makaralar önceden ısıtılır. Yağış hendek stabilitesini ve ek imalatını etkiler, yüksek rüzgâr vinç çalışmalarını durdurur, fırtına ve yıldırım riski olan günlerde açık sahada çalışma kısıtlanır. Bu nedenle mevsimsel çalışma pencereleri türbin montaj programıyla birlikte planlanmalı ve iş programına hava kaynaklı bekleme payı konmalıdır.

Miratek Elektrik, Türkiye genelinde RES sahası elektrik işleri kapsamında OG kablo serimi, kablo başlıkları, fiber optik ve topraklama tesisi hizmeti veriyor. Killik RES sahasında Chint Power Systems için yürüttüğümüz BESS elektrik işleri; kablo çekimi, fiber optik, kablo başlıkları ve topraklama kalemleriyle, bir rüzgâr santrali sahasının arazi ve iş güvenliği koşullarında çalışma deneyimi kazandırdı. Keşif ve kapsam tanımı aşamasında saha koşullarına göre gerçekçi bir iş programını birlikte çıkarmak, sonraki tüm aşamaları kolaylaştırır.