ELEKTRİK ENERJİ DAĞITIMI

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
Dersin Adı
Dönemi
Dersin Kredisi
AKTS
Yüksek Gerilim Tekniği
Bahar Dönemi
4+0
4
Başarı Değerlendirmesi
Yılsonu Notuna Katkısı
Vize (Ara) Sınav
%30
Kısa Sınav (2 tane)
%10
Ödev
%10
Final Sınavı
%50
Değerlendirme Yöntemi
Bağıl Değerlendirme
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
1
YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
Haftalık Ders Planı
I.Hafta
Yüksek Gerilimine Giriş
II.Hafta
Yüksek Gerilim Elemanları
X.Hafta
Düzlemsel Çok Tabakalı Çok Yalıtkanlı Elektrot
Sistemleri
III.Hafta
Yüksek Gerilim Enerji İletim Hatları
XI.Hafta
Küresel Çok Tabakalı Çok Yalıtkanlı Elektrot
Sistemleri
IV.Hafta
Statik Elektrik Alanının Temel Denklemleri
XII.Hafta
Silindirsel Çok Tabakalı Çok Yalıtkanlı Elektrot
Sistemleri
V.Hafta
Düzlemsel Elektrot Sistemleri
XIII.Hafta
Boşalma Olayları
VI.Hafta
Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemleri
XIII.Hafta
Aşırı Gerilimler ve Bunlara Karşı Koruma
VII.Hafta
Eş Eksenli Silindirsel Elektrot Sistemleri
XIV.Hafta
Yüksek Gerilimin Üretilmesi ve Ölçülmesi
VIII.Hafta
Tabakalı Elektrot Sistemleri
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
ARA SINAV
FİNAL
SINAVI
08-14 Nisan 2017
05-16 Haziran 2017
2
YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
Elektrik Enerjisi Üretimi, İletimi ve Dağıtımı
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
3
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
IEC (International Electrotechnical Commission IEC 60038) ye göre;
•
•
Alternatif Gerilimde 1000V’un,
Doğru Gerilimde 1200V’un üzeri YÜKSEK GERİLİM kabul edilir.
IEC Gerilim Aralığı
AC
DC
Risk tanımı
Yüksek Gerilim
(Kaynak Sistemi)
> 1000 Vrms
> 1500 V
Elektrik arkı
Düşük Gerilim
(Kaynak Sistemi)
50–1000 Vrms
120–1500 V
Elektrik şoku
Aşırı Düşük Gerilim
(Kaynak Sistemi)
< 50 Vrms
< 120 V
Düşük risk
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
4
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Yüksek Gerilime Gereksinimin Nedenleri
 Güç gereksinimindeki artış
 İletilen uzaklıklardaki artış
 Küçük gerilim düşümü (% 3 - 5)
 Kayıpları azaltmak
 Ekonomi (kuruluş, işletme, bakım masraflarını azaltmak)
 Boyutları azaltmak
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
5
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Yüksek Gerilime Gereksinimin Nedenleri
 Güç gereksinimindeki artış
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
6
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Yüksek Gerilime Gereksinimin Nedenleri
 İletilen uzaklıklardaki artış
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
7
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Yüksek Gerilime Gereksinimin Nedenleri
 Küçük gerilim düşümü (% 3 - 5)
l, R
Hat
Besleme
Kaynağı
Endüktif reaktans ifadesi (XL)
𝑿𝑳 = 𝝎. 𝑳 = 𝟐𝝅. 𝒇. 𝑳(𝛀)
Kapasitif reaktans ifadesi (XC)
𝑿𝑪 = 𝝎.𝑪 = 𝟐𝝅.𝒇.𝑪 (𝛀)
Empedans ifadesi (Z)
𝒁 = 𝑹 + 𝒋𝑿𝑳 − 𝒋𝑿𝑪
𝟏
𝟏
V1: Hat başı gerilim
V2: Hat sonu gerilim
I, V, P
Yük
l: Hattın uzunluğu (m,km)
RDC: Hattın doğru akım direnci ()
RAC: Hattın alternatif akım (efektif) direnci ()
RAC>RDC
r: Birim uzunluğun direnci (/km)
R = r.l ()
L = Endüktans (mH)
C = Kapasite, kapasitans (F)
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
I
R
V1
R
L
C
L
C
V2
Bir
Fazlı
Yük
I
8
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Yüksek Gerilime Gereksinimin Nedenleri
 Kayıpları azaltmak
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
9
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Yüksek Gerilime Gereksinimin Nedenleri
 Ekonomi (kuruluş, işletme, bakım masraflarını azaltmak)
 Boyutları azaltmak
1000MW’lık gücün iletilebilmesi için 154kV’luk 6 tane hat gerekirken 380kV’luk bir hat
yeterli olur.
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
10
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
 Neden Yüksek Gerilim?
• Uzak mesafelere enerjiyi iletme ihtiyacı
• Üretilen ve tüketilen güç seviyelerinin artması
 Yüksek Gerilim’in Üstünlükleri
• Uzak mesafelere az kayıpla enerji iletebilmeye olanak tanır.
• Büyük güçleri daha ekonomik olarak taşıyabilme imkanı verir.
• Büyük güçlerde (yüksek akım) iletken kesitinin küçük kalmasını sağlar.
 Yüksek Gerilim’in Sakıncaları
• İzolasyon (yalıtım) problemi (gerilim artıkça yalıtım ekipmanlarının boyutları ve
maliyetleri artar)
• İnsan sağlığını ve güvenliğini etkiler. (Elektrik ve Manyetik Alanın insan bünyesine
olumsuz etkisi, gerilim arttıkça YG’li cihazın koruma mesafesinin artması)
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
11
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Gerilim Sınıflandırılması (IEC 60038)
U>1000V
Yüksek Gerilim, YG (High Voltage, HV)
U ≤ 1000V
Alçak Gerilim, AG (Low Voltage, LV)
• 1kV < U ≤ 52kV
Orta Gerilim, OG (Medium Voltage, MV)
• 52kV < U ≤ 300kV
Yüksek Gerilim, YG (High Voltage, HV)
• 300kV < U ≤ 800kV
Çok Yüksek Gerilim, ÇYG (Extra Hight Voltage, EHV)
• 800kV > U
Aşırı Yüksek Gerilim, AYG (Ultra High Voltage, UHV)
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
12
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Gerilim Seviyeleri (TÜRKİYE)
• Alçak Gerilim 220/380 Volt
• Orta Gerilim 31-35 kV
• 6,3 kV terkedilmekte olan bir gerilim değeridir.
• Sanayide kullanılan özel makinalar için özel gerilim değerleri (3,3-6,3-11kV,…)
kullanılmaktadır.
• Yüksek Gerilim 380kV, 154kV (Halen bu iki gerilim değerinde iletim şebekesi vardır. Ara
değerlerde de 66kV gibi iletim yapılabilmektedir.
Gerilim Seviyeleri (DÜNYA)
AVRUPA (50HZ)
AG
440-415-650-1000 V
OG
5-11-22-33-66 kV
YG
110-132-156-220 kV
ÇYG
275-380-400-800 kV
UYG
1000-1600 kV ----EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
K.AMERİKA (60 HZ)
120-208-600 V
2,4-6,9-23-34,5-69 kV
115-138-161-230 kV
287-345-500-765 kV
13
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
14
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Türkiye’de Yüksek Gerilim Kademeleri
Anma Gerilimi Un
(İşletme Gerilimi)
OG
YG
ÇYG
Anma Gerilimi Un
İzin verilen En Yüksek İşletme Gerilimi,
Um(≈1,2Un)
3kV
3,6kV
6kV
7,2kV
10kV
12kV
15kV
17,5kV
20kV
24kV
30kV (34,5kV)
36kV
66kV
72kV
154kV
170kV
380kV
420kV (400kV)
https://goo.gl/yhbL19
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
15
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Tarihçe:
•
1882’de Pearl Street – New York üzerinde 110V doğru gerilimle 83W’lık 400 adet lambayı besleyen
(~ 33 kW’lık) ilk pistonlu buharlı güç santralı devreye girdi.
•
1882 yılında işletmeye alınan ve pistonlu buhar makinesi ile Londra'daki Holborn Viaduct Santrali
devreye girdi.
Amerika’da kurulan ilk ticari santral (1882)
Pearl Street Station (100kW)
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
16
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Tarihçe:
•
1886’da W. Stanley transformatörü geliştirdi.
•
1886’da ilk tek fazlı alternatif akımla enerji iletimi gerçekleşti (4kV’luk 42 km uzunluğunda
New York’a gelen ilk hat)
•
1888’de çok fazlı AA geliştirildi (Nikola Tesla)
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
17
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Tarihçe:
•
1893’te 3 fazlı ilk hat Kaliforniya’da devreye girdi.
•
1897’de 44 kV
•
1913’te 150 kV
•
1910’lu yıllar 100kV değerine ulaşılmıştır.
•
1920’li yıllar 100kV ile 50 km lik uzaklığa 50MW’lık güç nakledilmiştir.
•
1922’de 165 kV
•
1923’te 223 kV
•
1935’te 287 kV
•
1953’te 345 kV
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
18
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Tarihçe:
•
1930-1950 300kV, 250MW, 400km
•
1954’te 380kV ile iletime geçilmiştir.
•
1960’lı yıllar 380kV, 1000MW lık nakil
gerçekleştirilmiştir.
•
1965’te 500kV
•
1969’da 765kV
•
1980’de 1100kV
•
1990’da 1200kV… 1500 kV
•
Günümüzde 1000kV, 10000MW
•
Günümüzde yüksek gerilimde doğru akımda
enerji nakli (HVDC) yaygınlaşmaktadır.
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
19
GENEL TANIM VE KAVRAMLAR
Türkiye’de Tarihçe:
•
Türkiye’de ilk santral 1902 yılında Tarsus – Mersin’de kuruldu. 2 kW’lık su santralıydı.
•
1914’te İstanbul’da Alibeyköy Silahtarağa Santralı kuruldu ve İstanbul sokaklarına
aydınlatma amacıyla elektrik verildi.
•
1914’te İstanbul’da konutlara da elektrik verildi.
•
1948’te Zonguldak Çatalağzı Termik Santralı ile İstanbul Ümraniye arasında 66’kV’luk hat
kuruldu.
•
1952’de Karadeniz Ereğlisi ile İstanbul arasında 154 kV’luk iletim hattı açıldı.
•
1960’da 380kV’luk enerji iletimi başladı.
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
20
Yüksek Gerilim Doğru Akım Enerji Sistemleri (HVDC)
Yüksek Gerilim Doğru Akım Enerji Sistemleri (HVDC)
•
Denizaşırı bölgelere denizaltından enerji naklinde Kablo
kullanılmıştır
•
1954 İsveç-Gotland arasında 96 km’lik ilk denizaltı nakil
kablosu döşenmiştir.
•
Tek iletkenle 30 MW lık güç 150 kV Doğru Gerilim ile
taşınmıştır.
•
Bugün Baltık ülkelerinde, ABD ‘de kullanılmaktadır.
•
Yüksek gerilim ve akımda çalışabilen yarıiletken
elemanların geliştirilmesi sonucu çok uzak mesafelere
iletimde AA akıma göre ucuz olduğu bilinmektedir.
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
21
KAYNAKLAR
•
Prof.Dr. Muzaffer Özkaya, Yüksek Gerilim Tekniği Cilt 1 ve Cilt 2 (Birsen Yayınevi)
•
Yrd.Doç.Dr. Cabbar Veysel BAYSAL, Yüksek Gerilim Tekniği Ders Notu
•
Prof. Dr. Özcan Kalenderli, Yüksek Gerilim Nedir? Neden Gereklidir?
•
Uluslararası Standart IEC 60038
•
http://www.enerjiatlasi.com
EEM13414 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
22