Enerjinin üretiminden tüketimine uzanan POLIPAR çözümleri
Eklenme Tarihi 12.03.2019
ENERJİ SANTRALLERİNDEN EVLERİMİZE KADAR ENERJİ ÜRETİM AŞAMALARI VE POLIPAR ÇÖZÜMLERİ
ENERJİ SANTRALLERİ
Elektrik santrali, elektrik enerjisi üretimi için kullanılan endüstriyel bir tesistir. Çoğu güç istasyonu, mekanik gücü elektrik gücüne dönüştüren dönen kinetik bir makine olan bir veya daha fazla jeneratör içerir. Bir manyetik alan ve bir iletken arasındaki nispi hareket, bir elektrik akımı oluşturur. Jeneratörü döndürmek için kullanılan enerji kaynağı çok çeşitlidir. Dünyadaki çoğu elektrik santrali, elektrik üretmek için kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtları yakmaktadır. Diğerleri ise nükleer enerji kullanıyor, ancak güneş, rüzgar, dalga ve hidroelektrik gibi daha temiz yenilenebilir kaynakların kullanımı giderek artmaktadır. Polipar olarak 480kV kadar enerji santrallerinde yıldırım koruma sistemleri ve parafudrlar üretiyoruz. Ayrıca bu santrallerde enerji iletiminde kullanılan polimer izolatör çözümleride sunmaktayız.
İLETİM HATLARI
Bilinen elektrik kabloları, şebeke gerilimi gibi saniyede 100-120 kez yön değiştiren (saniyede 50-60 devir) düşük frekanslı AC işaretleri iletmek için yeterlidir. Ancak bu yapılar radyo frekansı bandı ya da daha yüksek frekanslar için kullanılamaz. Bunun nedeni, bir saniyede milyondan milyar keze kadar yön değiştiren bu işaretlerde, enerjinin radyo dalgaları şeklinde kablodan dışarı yayılması, dolayısıyla güç kaybı yaşanmasıdır. Ek olarak radyo frekansı akımları, kablodaki süreksizlik noktalarında, bağlantı yerleri gibi, yansıyarak kaynağa bir geri dönüşe yol açar. Engel oluşturan bu yansımalar, gücün hedefe aktarılmasını zorlaştırır. İletim hatlarında, elektromagnetik sinyalleri en az yansıma ve güç kaybı ile iletmek için belirli iletken boyutları ve yerleşimi kullanılır. İletim hatlarının çeşitleri arasında koaksiyel kablo, dielektrik levha, mikroşerit hat, fiberoptik ve dalga kılavuzları sayılabilir. İletim hatları işaret dalga boyunun kullanılan kablonun uzunluğuna yaklaştığı, frekansın bunu sağlayacak kadar yüksek olduğu, durumlarda kullanılmalıdır.
Son yıllarda meydana gelen aşırı nüfus artışları ve teknolojik gelişmeler (elektrikli ulaşım, bilgisayar kullanımının artması, otomasyon sistemlerinde meydana gelen gelişmeler vs.) üretilen elektrik enerjisinin kapasiteler üzerinde talebe cevap vermekle yükümlü kılmıştır. Özellikle 2. Dünya Savaşı'ndan sonra gözlenen bu gelişmelere paralel olarak dünyadaki elektrik enerjisi tüketimi her yıl yaklaşık olarak %10 artış göstermektedir.
Artan elektrik enerjisi ihtiyacının karşılanabilmesi için yeni üretim tesislerinin kurulması ve iletim hatlarının yaygınlaştırılması gerekmiştir. Böylece elektrik enerjisi sistemleri gelişmiş ve enerji üretimi, enerji iletimi, enerji dağıtımı birer mühendislik dalı haline gelmiştir.
Elektrik enerjisini üreten merkezler (hidroelektrik santraller, termik santraller, doğal gaz çevrim santralleri, rüzgar santralleri vb.) çoğunlukla tüketim merkezlerinin yakınında kurulamamaktadır. Bunun en önemli nedenleri arasında hammadde nakliyesindeki zorluklar, çevre kirliliği, güvenlik vb. nedenler sayılabilir. Örneğin ülkemizde hidrolik ve termik kaynaklar çoğunlukla Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde yer almaktadır. Buna karşın elektrik ihtiyacının en yoğun olduğu bölgeler, üretim merkezlerinin tam tersine batıda kalan bölgelerimizdir. Bu bakımdan üretilen elektrik enerjisinin, kilometrelerce uzağa taşınması söz konusu olacaktır. İşte bu noktada enerji iletim hatlarının önemi ortaya çıkmaktadır.
Elektrik iletim hattının anlamını tanım olarak vermek gerekirse; elektrik santralinde kontrollü ve planlı olarak elde edilmiş elektrik enerjisinin, santrallerden dağıtım hatlarına iletilmesini sağlayan hatlardır. Elektrik üretim tesisleri ile elektrik tüketim bölgeleri yakınlarındaki transformatör istasyonları; transformatör istasyonları ile son tüketici arasında elektrik enerjisi iletimini sağlayan sistemdir. Elektrik hatlarının döşenmesinde maliyet, iletim hattının güzergahı, coğrafik durum, arazi durumu, hattın güvenlik konumu gibi hususlar incelenir. Elektrik hattının güvenli bir şekilde yapımı ve elektriğin minimum kayıplarla iletilmesi çok önemlidir.
Elektrik iletim hatları yüksek ve düşük gerilim olmak üzere ikiye ayrılır. Yüksek gerilim hatları genellikle santral ile yerleşke arasına döşenir. Düşük gerilim hatları ise şehir içi elektrik dağıtımında kullanılır. Taşıdıkları enerjinin gerilimine göre adlandırılırlar. Enerji yükü ve gerilimine bağlı olarak boyutlandırılırlar. Modern çağda; açık arazide, uzun ENH'ları havai hat; yerleşim yerlerinde ise yeraltı ENH hat olarak tesis edilirler. Yer altı ENH yüksek izolasyon gerektirdiğinden, hava hattına oranla oldukça pahalı olmasına karşın güvenlik ve görsel açıdan yeğlenirler.
Hava hattı bir ENH; bakır veya alüminyumdan iletken kablo, taşıyıcı direk (pilon) ve pilon ile iletken arasındaki bağlantıyı sağlayan yalıtkan izolatörden meydana gelir. Biraz daha teknik bir tanımla ifade etmek gerekirse, elektrik üretim tesisleri ile transformatör istasyonları arasındaki hatlar yüksek gerilim; büyük transformatör istasyonları ile küçük transformatör istasyonları arasındaki hatlar orta gerilim, küçük transformatör istasyonları ile son tüketici arasındaki hatlar alçak gerilim olarak adlandırılır. Türkiye'de ki ENH sistemleri Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) tarafından tesis edilip çalıştırılmaktadır.
Enerji nakil hatları genel olarak; standartlara bağlı kalınarak inşa edilen, üretilen elektrik enerjisinin uzak noktalara taşınmasını sağlayan, farklı konstrüksiyon yapılarına sahip direkler, iletkenler, topraklama ekipmanları, hırdavat takımları ve izolatör ekipmanları gibi malzeme gruplarından meydana gelen taşıma hatlarıdır. Elektriksel yönden ele alındığında enerji iletim hatları, hat parametreleri ve uzunluklarıyla karakterize edilirler.
Bütün sinüsoidal alternatif akımla çalışan iletkenlerde olduğu gibi, enerji iletim hava hatlarının da omik direnç, endüktans, kapasite katsayıları kısaca R-L-C hat sabitleri bulunmaktadır. Enerji nakil hatlarının omik direnci doğru akım direncinden daha büyüktür, bunun nedeni de deri etkisi olayıdır. Diğer taraftan komşu iletkenlerden akan akımların halkaladığı akılar nedeniyle, faz iletkenlerinin self ve karşılıklı endüktansları meydana gelmektedir. Sinüsoidal alternatif akımla çalışıldığından endüktans deyimi yerine, şebeke frekansının bir fonksiyonu olan endüktif reaktans tanımı kullanılır. Hattın omik direnci ve endüktif reaktansı birbirine seri bağlı olarak düşünülür ve hattın karakterize edilmesi bu iki büyüklüğün seri toplamı olan empedans ile gerçeklenir.
Günümüzde hat sabitleri gerekli tüm detayları ile bilgisayar ortamlarında hesaplanıp, sanal ortamdan takip edilebilmektedir. İletim hattı uzunluğu genel olarak tasarım aşamasında öncelikle üzerine düşülmesi gereken noktalardan bir tanesidir.
İletim uzunluğunun etkili olduğu başlıca diğer işletme büyüklükleri de şunlardır:
Gerilim Kademesi: İlk yıllarda kW'lar mertebesindeki güçlerin iletimi söz konusu olduğu için gerilim kademesi de voltlar mertebesindeydi. Sonraki yıllarda GW değerlerine varan güçlerin iletiminde artık çok büyük gerilim kademeleri kullanılmıştır. Bugün yurdumuzdaki iletim gerilimleri 154-380 kV' dur. Her geçen gün gelişen izolasyon tekniği sonucu dünyada 1 MV'a kadar gerilimlerin hizmete sokulması düşünülmektedir. Yüksek gerilim sabit güç altında, düşük gerilime oranla faz akımını düşüreceği için hat kayıpları, gerilim düşümü vb. daha aza inmektedir. Bu nedenle, uzun iletim hatlarında gerilim kademesinin olabildiğince arttırılmasına çalışılmaktadır.
İletken Sayısı ve Cinsi: İletim uzunluğunun artması, günümüzde çok büyük güçlerin iletiminide beraberinde getirmektedir. Daha fazla güç iletmek amacıyla çift devreli iletim hatları kullanılmaktadır. İletkenler ise yapı itibariyle, örgülü St / Al ve demet olarak kullanılmaktadır. Altı faz üzerinden enerji iletimi üzerinde de çalışmalara devam edilmektedir.
Akım Cinsi: Geleneksel enerji iletim hatları sinusoidal alternatif gerilimle işletilmektedir. Ancak yaklaşık son 30-35 yıldan beri doğru akımla enerji iletimi üzerinde de durulmaktadır. Yapılan ekonomik doğru akımla enerji iletiminin bilinen alternatif akımla iletime göre daha pahalı olduğunu, ancak iletim uzunluğu arttıkça bu farkın da kapandığını göstermiştir.
Günümüzde tamamen enterkonnekte yapıya sahip olan enerji iletim hatlarını, ayrı ayrı düşünmek mümkün değildir. Ancak en genel olarak, iletim hatları kısa, orta ve uzun iletim hatları olarak 3 kategoride toplanıp; buna bağlı olarak dizayn edilirler.
DAĞITIM HATLARI
Öncelikle elektrik dilinde şebekenin ne anlama geldiğini açıklayalım. Aynı anma gerilimli, birbirine bağlı elektrik tesislerinin tümüne şebeke denir. Elektrik şebekesi, üretilen elektrik enerjisini kullanıcılara iletmek için oluşturulmuş bileşik bir ağdır. Elektrik gücü üreten enerji santralları, üretim kaynaklarından talep merkezlerine enerji aktaran iletim (nakil) hatları ve kullanıcılara bağlantı sağlayan bileşik dağıtım hatlarından oluşur.
Elektrik enerjisinin üretildiği santraller genelde yerleşim birimlerinden uzak yerde olur. Hatta bazı yerlerde ise hiç santral yoktur. Bu yüzden de üretilen enerjinin yerleşim yerlerine ulaştırılması, iletilmesi gerekir. İletimde kullanılan şebekelere iletim şebekeleri, dağıtımda kullanılan şebekelere de dağıtım şebekeleri denir. Elektrik iletim ve dağıtım şebekeleri, elektrik enerjisinin üretilmesinden tüketilmesine kadar enerjinin kesintisiz ve güvenilir bir şekilde iletilip dağıtılmasına uygun olmalıdır.
Elektrik şebekeleri kullanıldıkları gerilimlere göre ayrılırlar:
Alçak gerilim şebekeleri (0 - 1 kV arası)
Orta gerilim şebekeleri (1kV - 35kV arası)
Yüksek gerilim şebekeleri (35kV – 154kV arası)
Çok yüksek gerilim şebekeleri (154kV ve 480 kV)
Yerleşim birimleri ve sanayilerdeki cadde, yol, meydan ve geçitler boyunca döşenen hat parçalarının birbirine eklenmesinden, kollar ve kolların birbirine eklenmesinden de dağıtım şebekeleri meydana gelir. Elektrik şebekelerinin kurulmasında alıcıların, teknik yönden uygun ekonomik ve ergonomik beslenmesi ana kuraldır. Bu kuralları yerine getirebilmek için değişik şebeke sistemleri geliştirilmiştir.
Dağıtım şekillerine göre en uygun olan ve kullanılan şebeke sistemleri şunlardır:
-Dallı şebekeler
-Ring şebekeler
-Ağ gözlü şebekeler
-Enterkonnekte şebekeler
Dallı Şebekeler
Yerleşim ve şehir merkezleri, köy ve kasabalarda beslemesi genellikle tek kaynaktan yapılan ve dağılım şekli ağaç dallarına benzeyen şebeke türüne denir. Dallı şebekelerde dağıtım yapılacağı yerin yük bakımından ağırlık merkezlerine trafolar yerleştirilir. Bu trafonun etrafındaki iletim yapılacak olan alıcılara (sokak lambaları, apartmanlar, dükkanlar vb.) bir ağacın dalları gibi önce kalın kollara daha sonra da ince kollara ayrılarak son alıcıya kadar ulaşır.
Dallı şebekelerde dağıtım trafosuna yakın olan kısımlarda kullanılan kalın kesitli hatlara ana hat denir. Trafodan uzaklaştıkça incelen kollardaki ve son alıcıya kadar iletilen iletim hatlarına(dallara) ise branşman hatları denir.
Dallı şebekeler, maliyetinin ucuz olması, bakım ve işletmelerinin kolay olması ve oluşan arızaların bakımlarının kolay olması sebebiyle tercih edilebilir. Ancak dezavantajları da vardır. Dallı şebekelerde emniyet azdır. Bu şebekelerde koruyucu sistemler olarak sigortalar, aşırı akım röleli şalterler kullanılır. Bir arıza olduğunda çok sayıda abone enerjisiz kalabilir. Ayrıca her hat aynı gerilime sahip değildir. Dağıtım trafosundan uzaklaştıkça alıcılara ulaşan gerilim azalmaktadır.
Ring Şebekeler
Şehir, kasaba, köy ve sanayi merkezlerinde uygulanan, beslemenin birden fazla trafo ile yapıldığı ve bütün trafoların birbirine paralel şekilde kapalı bir sistemin oluşturduğu şebeke tipine ring şebeke denir. Ring şebekelerde besleme birden fazla trafo ile yapıldığı için ring içerisinde bir arıza olması halinde sadece arıza olan kısım devre dışı kalır, çok fazla alıcı enerjisiz kalmaz. Ayrıca tesis maliyeti yüksektir.
Ağ Gözlü Şebekeler
Enerjinin iletilmesi gereken şehir merkezlerine, kasaba ve köylere uygulanan, beslemenin birden fazla trafo ile yapıldığı ve alıcıları besleyen hatların bir ağ gibi örülerek gözlerin oluşturulduğu şebeke tipidir. Ağ gözlü şebekelerde besleme sürekli trafolarla yapılır ve bir arıza meydana geldiği zaman sadece arıza olan kısmı enerjisiz kalır. Arıza olursa sigorta veya özel koruma elemanları devreye girer. Bu tür şebekeler de yine kesintisiz enerji alınabildiği gibi sisteme güçlü alıcılarda bağlanabilir. İşletimleri ve bakımları zor olması ve kısa devre akımı etkisinin büyük olması da dezavantajlarındandır.
Enterkonnekte Şebekeler
Dilimize İngilizceden interconnect(bir elektrik veya makine güçleri taşıyanları arasında bağ kuran şebeke) kelimesiyle giren bir ülkenin tamamının yada belirli bölgelerinin elektrik enerji gereksinimlerini karşılayabilecek bir biçimde üretim ile tüketim merkezleri arasındaki enerji alışverişini sağlayan enerji taşıma sistemine enterkonnekte sistemi denir. Bu tip şebekelerde, o bölgedeki bütün elektrik üretim ve tüketim araçları büyük küçük ayrımı yapılmaksızın sisteme dahil edilmektedir. Genellikle birbirinden uzak olan elektrik üretim santralleriyle tüketim merkezleri(şehir merkezleri, köy, kasaba ve sanayi merkezleri) arasındaki bağlantı iletim şebekeleri ve enterkonnekte sistemlerle sağlanır.
Gerilim arttığında iletim işleminde ciddi tasarrufları sağlamak için enterkonnekte sistemler kullanılır. Enerji kaybı gerilim düzeyiyle ters orantılı olduğu için enerjiden, hat miktarı azaldığı için yerden, şebekedeki bakım masrafları azaldığı için de harcamalardan tasarruf edilir. Örneğin 1000 MW’lık bir nükleer santralin ürettiği elektriği iletmek için 380 kV’luk bir hat kullanılır. Oysa aynı işi görmek için 154 kV’luk altı hat veya 66 kV’luk 30 hat kullanmak gerekir. İşte enterkonnekte sistemler çok dağınık bölgelerin üretim imkanlarını birleştirerek, aynı malzeme güvenliği bakımından gerekli olan güç miktarının azalmasını sağlar. Arızalar meydana geldiğinde, yerinde değişmesi gereken parçalar o anda elde bulunmayabilir. Bu durumda enterkonnekte sistem yardıma koşar. Elektrik dağıtım istasyonlarında gerilimin akış yönü ayarlanarak anında en az harcamayla üretim ile tüketim arasındaki denge sağlanır.
SON KULLANICILAR
Son kullanıcılar bilindiği üzere enerjiden fayda sağlayan kullanıcılardır. Bunlar meskenler, iş yerleri ve sanayi-endüstriyel alanlar olarak sınıflandırılabilmektedirler.
Polipar olarak enerjinin üretiminden kullanımına ilişkin olarak her kademede kurumlara ve kullanıcılara çözümler sunmaktayız.
Aşağıda yer alan tablo üzerinden ürünlerimizin kademelere göre dağılımını takip edebilirsiniz. Daha fazla bilgi ve destek için lütfen bizle irtibata geçiniz.
