ENERJİ İLETİM VE DAĞITIMINDAKİ PROBLEMLER

l \\\.\ii.\

Nihat TAY LAN

Aşağıda görüleceği üzere bu yazı bundan evvel yayın lanan "EMO Sayı 343 Enerji Tasarrufunda öneriler" yazı mı tamamlayıcı niteliği taşımaktadır. Son on yıl içerisinde kurulan santrallerle enerji üretimi 22.000 MW*ı geçmiştir ve 1990 yılında bu miktar inşaa halindeki tesislerle 45.000 M W ı bulacaktır. Ancak bu enerjinin iletim ve da ğıtımında, ekonomik ve işletme güvenli sistemlerin plan lanması ve montajı hala ele alınmamıştır. İletimde bu ka dar büyük güçlerin taşınması için yüksek gerilim değerle rinin değiştirilmesi, dağıtımda ise bir kısmı aşağıda belir tilecek olan tedbirlerin alınması gerekirdi, örneğin sa dece iletim ve dağıtımdaki monte edilecek trafo güçleri üretim tesislerinin kurulu gücünün 5,5 misli olmaktadır; bunun bir misli santral yükseltici trafoları, bir misli iletim hattı sonundaki indirici merkez trafoları ve bakiye 3,5 misli ise dağıtım trafolarıdır. Bu miktar memleketimizde 8 misli civarındadır. Sadece plansızlık kaosunun doğurdu ğu bu fazlalığın trilyonlar mertebesinde olduğu basit bir hesapla görülebilir. Bu sebepten ele alınması geç bile kalınmış bazı problemlere değinmek gerektiği kanısında yız.

A ÇOK Y ÜKSEK GERİLİMLE İLETİM:

Tabiatın nahoş bir cilvesi olarak büyük hidrolik santraller büyük yerleşim ve endüstri merkezlerinden uzak, dağlık bölgelerde olurlar. Memleketimizde de Keban, Karakaya, Atatürk Barajı ve bunlara ilaveten Elbistan Termik san trali Doğu Anadolu'da bulunmaktadır. Bunların ürettiği enerjinin batıya nakli klasik bir enerji nakli ve stabil'ıte problemi teşkil etmektedir, (büyük bir üretecin bağlandığı uzun bir hat ve sonunda alıcı) Keban projesinin yürüdüğe girdiği yıllarda (1964 1965) ilerde Aşağı Fırat Havza' sıhda kurulacak santralleri de hesaba katarak müşavir firma Cammon VVeolty'nin ön gördüğü 380 kVun yetersiz olduğunu rapor ve yazılarımızda belirtmiştik, o zaman yetkili merciler proje kredisinin bu değerlere göre sağ landığını, gerilim değişirse işlemlerden dolayı kredinin çok gecikeceğini belirtmişlerdi. Bunun üzerine hiç ol mazsa 380 kVluk hatların müşavirin hesapladığı ikili de met iletken değil, üçlü demet iletken olmasını önerdik. Bu öneri hala anlaşılamayan sebeplerden dolayı hatların % 95'i ikili demet iletken yapıldıktan sonra son bir kaç senedir itibar görmektedir. Halbuki yüksek gerilimde nakledilecek gücü büyütebilmek ve kayıptan küçültebil mek için; yani natürel takati büyültebilmek için (büyük güçlerin naklinde natürel takat bazdır) formüle göre elde

iki olanak vardır, birisi hattın Z dalga direnci, diğeri ise hattın gerilimidir.

Z A/^

L hattın endüktansı

C hattın kapasitansı

N U"

NT

Hattın her fazındaki iletken sayısını artırmakla hattın Z dalga direnci küçültülür, dolayısıyla hattan taşınan takat yükseltilir ve ayrıca Corono kayıpları küçültülür. İkili de met iletkenle tek iletkeni! sisteme nazaran % 30 fazla, üçlü demet iletkenle % 40 fazla ve dörtlü demet iletken le % 50 fazla güç nakledilir. Ayrıca siste ve puslu hava da Corono kayıpları açık ve güneşli havaya nazaran tek iletkenü hatta 8 5 misli, dörtlü demet iletkende 5 3 misli ve yağmurlu havada tek.iletkende 60 20 misli, dörtlü de met İletkende ise 20 10 misli olmaktadır. Dalga direncinin yanı sıra nakil hattı gerilimi hem nakledilen güç ve hem de stabilite yönünden daha büyük rol oynamaktadır. Doğuda üretilecek olan bu kadar büyük gücün batıya 380 kV ile nakli halinde yan yana gidecek 4 5 hat gere kecektir. Bu hatların imalat ve montaj masrafları her bir hattın korunma, ölçme ve işletme masrafları ve nihayet kapladıkları kaybedilecek arazi ve istimlak masrafları göz önüne alınırsa problemin ehemmiyeti ortaya çıkar. Ayrıca bu kadar geniş alan kaplayacak bu hatların yan larından geçtiği civar köy ve kasabalardaki televizyonla ra tesir edecek Radb enterferans faktörlerini de nazara almak gerekir. Bu sebepten taşıma gerilimini 550 kVa ve belki de 750 kV'a çıkarmak gerekmektedir. Basit bir Computer çalışması ile bu değer kolayca tesbit edilebilir. Doğudaki enerji üretim santrallerinin bir kısmının bitmek üzere olduğu nazara alınırsa bu işleme geç kalındığı ve tesbit edilecek gerilimli, uygun demet iletkenli hatların süratle montajına gidilmesinin elzem olduğu görülür. Y eni yüksek gerilim değerini seçerken yapılacak hata, örne ğin 550 kV yeterli iken 750 kV seçmek çok büyük lüzum suz masrafları doğuracaktır. Zira burada sadece hat ku ruluş masrafları değil, trafolar, kesiciler, ölçü trafoları, parafudrlar vs. ihtiva eden yükseltici ve indirici salt sa

halan da mevzubahistir. Memleketimizde Doğu ile Batı arasındaki mesafe Kanada veya Rusya'da olduğu kadar büyük olmadığı için (Kanada'da, 732 kV, Rusya'da ise 1000 kV mevcuttur.) belki de ortasına seri kondansatör konmuş dörtlü demet iletkenli 550 kV'luk hatlar yeterli ol abilecektir

B ORTA GERİLİMLE DAĞITIM:

Orta gerilim şebekelerimizdeki problemler ve bunların düzeltilmesi için önerilerimizi bundan evvelki bir yayı nımızda (EMO 343) belirtmiştik. Tabiidir ki Türkiye'de elektrik enerjisini üreten ve dağıtan müesseselerin dışında bir gözlemci olarak problemlerin hepsini görmek ve irdelemek imkansızdır. Ne elimdir ki en geri kalmış ülkelerde dahi görülmeyecek kadar aksaklıkları ihtiva eden şebekelerimiz için dış memleket firmalarına bizim kadar çok etüd yaptıran ülke yoktur kanısındayım. Örneğin şimdiye kadar milyonlarca döviz ödenerek AEG, EDF, Abbot Tibet Mc Carty, Chast Main, British Thom son Hudson, Elin, Ebasco Commvvalty, Italyan BBC, Thombustonco ve bir çok diğerleri. Bu günlerde yine hem Fransızlara ve hem de İtalyanlara etüdler yaptırılmak tadır ve TEK bunların masraf olarak yolladığı faturaları kontrol etmeye lüzum bile görmeden ödemeleri yapmak tadır. Etüdü yapan firmalara yollanan veriler eksik ve yanlış olduğu için ve firmaların Türkiye'deki şart ve prob lemlere yeterince eğitmedikleri için etüdler hiç bir işe ya ramamış, arşivlere atılmıştır. Arşivler böyle etüdlerle do ludur. Zamanında böyle bir firmanın yetkilisi ile yapılan görüşmede etüdlerin tatbik kabiliyetinin yeterli olmadığı belirtildiği zaman, dinamik stabilite hesapları için sizden jeneratörlerinizin GD2ılerini istedik, aylarca bekledik büyük bir kısmını veremediniz, biz de el kitaplarından benzeri değerleri aldık. Tabiikidir ki etüdlerimiz sıhhatli neticeler vermeyecektir diye cevaplandırmıştı. Böyle pek çok örnek yanında önemli bir örneği daha vermekte yarar vardı; Keban (şimdi Doğu sistemi) ile batı bağ lantısında bir kısa devre halinde dinamik stabilite etüdleri daima Kayseri'deki seri kapasitörlerin devrede olması hali yapılmıştır. Halbuki böyle bir arızada kondansatörler derhal devreden çıkarlar, o zaman bu etüdün hiç bir de ğeri kalmaz. Bu kondansatörün çıkma hali (kısa dev rede) etüdü çok zor olduğu için her firma bu hesaplardan kaçınma yollarına gitmiştir; zaten bu konuyu anlaşmada öne sürmeyi aklına getirmeyen bir teşekkül, hesaplar yapılsa şebekelerini buna göre planlayıp, düzenleyecek ve işletecek kapasitede olmalıdır. Halbuki TEK bu etüd leri ilk başta dış firmalarla konsorsiyum kuracak güçte Türk firmalarına verse idi mahallinde ve problemlerin için de çalışmalarla daha sıhhatli ve tatbik kabiliyetli etüdler ^ortaya" çıkacağı gibi pek çok spesiyal mühendisler ye tişecekti. Ayrıca bunlarla devamlı müşterek çalışmalara giren TEK elemanları da konularında uzman olacaklardı. Genel görüşe göre bu gün TEK'in en zayıf tarafı çok az sayıda uzman elemana haiz olmasıdır Burada memleketimiz için bir felekate önlemek bakımın dan çok etkin bir örnek daha vermek gerekliliği doğmuş tur. Şebekelerimiz için etüd yapan bir Fransız firması or ta gerilim şebekelerimizin 10 kV olmasını tesbit etmiş ve yetkili kurul da bunu kabul ederek bundan böyle orta ge rilim şebekelerimizin 10 kV olarak projelendirilmesi ve kurulu şebekelerin de peyderpey 10 kv'a dönüştürülmesi için çalışmalara girmiştir. Ne enteresandır ki bunu tav siye eden firmafmn memleketi Fransa'da orta gerilim şe beke gerilimi 34,5 kv'dur. Bu kararın tatbik edilmesi ha linde şehirler bir yana bir kasabada birkaç tane 154/10

kV indirici merkez olacak, dağıtım kablo ve bara kesitleri anormal büyüyecek, kayıplar anormal artacak (kayıplar gerilim yükseldikçe azalır), arsa istimlak problemleri çı kacaktır. Bilindiği gibi kaba bir değer olarak normal de ğerlerde güç, kV değeri kadar km'ye sevk edilebilir, yani 34 kV ile güç 34 km'ye, 10 kV ile 10 km'ye sevk edilebilir. Tabiidir ki kesit normal değerin üstüne çıkarak veya baş ka tedbirler alarak bu uzaklıklar bir miktar daha büyü tülebilir. Netice olarak sadece indirici trafo merkezleri şehirlerimizde 3 misline yakın bir değere yükselecektir. Ayrıca 10 kV'da trafo güçlerini 5'MW'm üstüne çıkarmak imkansız sayılır. Bu demektir ki 10 MWhk veya 20 MVV'lık güç merkezlerine 5 MVV'lık bir dizi paralel trafolar koymak gerekecektir. Bunun da doğuracağı ilave masraflar ve işletme zorlukları kolayca görülebilir. Bütün bunlar kararı alan yetkilinin sorumluluk duygusundan ne kadar uzak olduğunu göstermeye yeterlidir.

Aynı şekilde yine aynı yetkililer orta gerilim şebekelerimizdeki disjonktörlerdeki Primer röleleri kaldırıp Sekonder röle monte etmeye karar verdiler. Ta biidir ki sekonder röleler primer rölelere nazaran daha hassas çalışırlar, ancak şebekede selektif korunma ve çok iyi ayar kademelendirilmesi yapılırsa üstünlük gösterirler. Aksi halde bir üstünlük göstermeyecekleri gi bi lüzumsuz açmalara da sebep olabilirler. Bizim orta gerilim şebekelerimiz çok karışık ve farklı gerilim kadem eleri ihtiva ettiği için selektif bir kademelendirme hemen hemen imkansızdır. Hal böyle iken yurdumuzda ikiyüz bi nin üzerinde orta gerilim disjonktörlerine 1987 fiyatları ile fiyatı bir milyon olan sekonder rölenin (bağlantı teçhizat ları ve işçilik hariç) getireceği maii yük 106 x 2.105 200.109 TL olacaktır. Böyle kararların yükünü zavallı müşteri yani Türk milleti çekecektir.

Bütün bunların yanında şehir şebekelerimizdeki aşırı kayıpları düşürmek için yıllardır hiç bir çalışma yapılma ması enteresandır. TEK'de yayınlanan bir raporda bu kayıplar % 20 ile % 30 arasındadır. Şehirlerin çektiği MW değerleri ile bu kayıplar çarpılırsa problemin korkunçluğu ortaya çıkar. Halbuki bu kayıp değerleri dış memleket lerde % 10'un altındadır. Ayrıca yeniden projelendirilip montajı yapılan tevzi şebekelerinde de bu kayıplar % 30'un üzerine çıkmaktadır. Bu da yeni projelerin ne kadar cahilce hazırlandığının tipik bir örneğidir. Bu kayıpları minimuma indirmek için şehir şebekelerimizin etüdlerini yine seçkin Türk müşavir firmalarına vermek ve bu çalış malara üniversitelerimizin yetkili gruplarını da iştirak et tirmek işe yarar sonuçlar verecektir. Orta gerilim şebekelerinin projelendirilmelerinde de yıl lık milyarlar mertebesinde zarara mal olan hatalar yapıl maktadır. Bunlardan bir kaç tanesini burda belirtmek ye rinde olacaktır.

Bilindiği gibi bizim şebekelerimizde trafoların yıldız nok taları direkt topraklıdır. Bu durumda şebekede bir fazın toprakla teması "tek fazlı kısa devre" olmaktadır (toprak kaçağı değil). Böyle arızada 2000 A'dan başlayıp şebe kenin yapısına göre çok daha yüksek kısa devre akımları geçer. Böyle bir arıza akımının direklerden geçip aktığı ve bu esnada iyi bir topraklama ile direğin toprak direnci nin 20 Q verecek şekilde topraklandığı tasavvur edilirse direkteki toprak geriliminin l K r FU2000 20 = 40kV çıkar. Görülüyor ki gerilim değeri çok büyük olup, toprak direnci ne kadar düşürülürse ve hatta 1 iTa veya altına

indirilirse yine bu gerilim tehlikeli sınırlar içerisinde kala caktır. Kaldı ki direklerde toprak direncini 10 il'a dahi in direbilmek pratik olarak imkansızdır. Bu sebepten yıldız noktası direkt topraklı şebekelerde koruma sistemlerinin (rölelerin) ve disjonktörlerin çok hızlı açılması temin edi lerek tehlike ortadan kaldırılır ve lüzumsuz yere nakil hattı direkleri topraklanmaz.

Bu konuda Sayın Prof. Ayhan Türeli Bey'in eski yıllarda bir yazısı EMO dergisinde yayınlanmıştı. Yurdumuzda her yıl 4 milyonun üstünde orta gerilim nakil hattı direği imal edildiğine göre ve direk topraklama maliyeti 25 000 TL civarında olduğuna göre:

4 106 25 103=100 109TL. Bu para her yıl boşu boşuna toprağa gömülmektedir. Yüksek gerilim hatlarında (154 kV, 380 kV) hatta veya direğe düşen yıldırım amperajlarının çok yüksek değerde (40.000 A'den 120.000 A'e kadar) olması sebebi ile "geri atlamaları" önlemek için direklerin topraklanması gerekir (Amerika'da, Rusya'da yüksek gerilimde 7 direkte bir to praklama yapıyorlar).

Buradan anlaşılıyor ki, eski yıllarda ALMAN VDE yönet meliğini tercüme edip bizim yönetmeliği hazırlarken nötrü izole veya petersen bobini ile kompanse şebeke ile nötrü direkt topraklı şebeke arasındaki farkı hiç nazarı itibara almamışlar ve bu durum günümüze kadar sürüp gelmiş.

Yine büyük masraflara sebep olan diğer bir projelendirme hatası da yılda on bin civarında monta edilen direk trafo larında (direk üzerine monte edilen 400 KVAya kadar trafolar) paratudrların ayrı, direğin ayrı ve trafonun nötür noktasının ayrı topraklanman (üstelik trafonunki 20 m. tek fazlı izole bakır kablo ile inmektedir) öngörül mektedir. Böyle bir dizayn lüzumsuz masraflar bir yana bir arızada topraktaki üç elektrot arasında "potansiyel sürüklenmesi" doğuracağından fayda yerine zarar vere cektir. Burada üç elemanın da bir topraklama iletkeni ile (galvanizli çelik şerit) bağlanıp toprağa indirilmesi ve bir topraklama levhasına bağlanması yeterlidir.

Yukarıdan beri görülüyor ki elektrik sistemlerimizdekı problemler için ciddi bir mühendislik ve ekonomik çalış malara girmek gerekiyor, çok geç kalınmış olsa bile...

Elektrik Mühendisleri için gereken tüm bilgileri içeren

T.M.M.O.B. ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

1988 AJANDASI ÇIKTI

Üye aidat borcu bulunmayan veya aidat borçlarını ödeyen üyelerimize Ocak '88 başından itibaren verilecektir.