emo kuvvetli akım

eki t ap

T URGUTODABAŞI

EL EKT Rİ KKUVVET L İAKI M( 1) Dİ Z AYNİ Ş L EML ERİ * T EMELT AS ARI M * T EKHATŞ EMAS I * YG/ OG Ş EBEKEYAPI L ARI * T RANS I YENTANAL İ Z İ * GÜÇ T EMİ Nİ * YARDI MCI GÜÇ S İ S T EML ERİ

EMO YAYI NNO: EK/ 2011/ 8

T MMOB E l ekt r i kMühendi s l er i Odas ı

 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM (1)    Dizayn İşlemleri                             1 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

 

     

  TMMOB  ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI 

           

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM  (1): Dizayn İşlemleri 

  Notları Derleyen:  Aydın Bodur  Emre Metin    Notları Yayına Hazırlayan:  Aydın Bodur  Hakkı Ünlü    M.Turgut Odabaşı’na Saygılarımızla      621.31906 BOD 2009      Elektrik Kuvvetli Akım: Dizayn İşlemleri    Elektrik Mühendisleri Odası‐1.bs‐ankara,2011      104 s.;24 cm  ISBN978‐605‐01‐0061‐7 (EK/2011/8)    Elektrik          Elektrik  Kuvvetli  Akım  Notları,  Turgut  Odabaşı’nın  Elektrik  Tesisat  Mühendisleri  Dergisinde  yayınladığı  yazılardan,  ‘Elektrik  Kuvvetli  Akım  Tesisat  El  Kitabı’  ile  her  bölümün  sonunda  belirtilen ABB, Schneider, Chevron, NAVFAC ve Siemens’in hazırladığı İmalat, Bakım, Montaj El  kitaplarından EMO için derlenmiştir. 

2 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

  Genel .................................................................................................... 8  Temel  dizayn projenin başlangıç safhası olup aşağıda             açıklanan bölümleri kapsar, ........................................................ 11  Detay dizayn aşağıdaki bölümleri kapsar ................................... 12  Elektrik tesisleri tasarımında göz önüne            alınması gereken  temel esaslar. ................................................................................. 15  Temel tasarım veya temel projelendirme ...................................... 21  Yüklerin belirlenmesi ve toplamı ................................................ 21  Yük verileri .................................................................................. 21  Yüklerin yerleşimi ....................................................................... 23  Detaylı yük toplamları................................................................. 23  Sistemdeki yüklerin sınıflandırılması .......................................... 26  Yüklerin Çalışma Şekli ve Çalışma Süresine göre  Sınıflandırılması ...................................................................... 26  Niteliklerine göre yüklerin sınıflandırılması ............................ 28  Devreye girme sırasındaki davranışına göre yüklerin  sınıflandırılması ....................................................................... 29  Özelliklerine göre yüklerin sınıflandırılması............................ 29  Güç temini .................................................................................. 30  Yardımcı güç sistemleri ............................................................... 31  3 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Yardımcı güç kaynakları .............................................................. 33  Yardımcı güç kaynaklarının tasarımında göz önüne alınması  gereken esaslar. .......................................................................... 34  Sistem gerilimleri ........................................................................ 35  Dağıtım gerilimi .......................................................................... 37  Kullanım gerilimi ......................................................................... 37  Tek hat şeması ............................................................................ 38  Besleme kaynaklarının Ayrılması ................................................ 40  Topraklama sistemlerinin seçimi ................................................ 45  Tip projelerin hazırlanması ......................................................... 51  Detay projelendirme şartnameleri ............................................. 51  Detay tasarım ................................................................................. 54  Şebeke yapısının belirlenmesi .................................................... 54  YG/OG Şebeke yapıları ............................................................ 55  Orta gerilim şebeke yapıları .................................................... 55  Alçak gerilim şebeke yapıları .................................................. 56  Kısa devre akımlarının belirlenmesi ............................................ 56  Aktif ve reaktif güçlerin belirlenmesi .......................................... 57  Transiyent analizi ........................................................................ 58  4 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Motorların yol alma olayının incelenmesi ve besleme  sisteminin yeterliliğin kontrol edilmesi ...................................... 58  Harmonik  analizi ........................................................................ 59  Transformatörlerin seçimi .......................................................... 61  Jeneratörlerin seçimi .................................................................. 62  İletkenlerin kesitlerinin belirlenmesi .......................................... 63  Koruma sisteminin belirlenmesi ................................................. 64  Besleme istasyonu yardımcı ekipmanları ................................... 65  Güvenilebilirlik araştırması ve analizi ......................................... 66  Güvenilebilirlik araştırmasının gerekli olduğu alanlar (Tüm şebeke tipleri ve kontrol ve izleme sistemleri için uygulanmalıdır): .......... 69  Güç faktörü düzeltme sistemleri ................................................ 74  Sistem dizaynı için gerekli hesaplamalar ve          incelemeler ....... 75  Şebekelerin elektriksel davranışları ............................................ 75  Elektrik tesisleri için gerekli hesaplar ......................................... 78  Güvenilebilirlik  hesapları ....................................................... 79  Sürekli çalışma şartları hesapları ............................................ 83  Kısa devre hesapları ................................................................ 86  Koruma ................................................................................... 89  Stabilite ................................................................................... 92  5 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Harmonikler ile ilgili hesaplamalar. ........................................ 94  Aşırı gerilimler. ........................................................................ 96  Elektromanyetik uygunluk .................................................... 100  FAYDALANILAN KAYNAKLAR ......................................................... 103   

6 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

                                7 

 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

 

                    Genel      Başarılı  bir  elektrik  tesis  projesi,  çizilecek  proje  resimlerinin,  çizelgelerin ve teknik yapım şartnamelerinin etkili, geçerli ve gerçekçi  olarak  düzenlenmesine    bağlıdır.  Bu  nedenle  sistemin  genelini  kapsayan  (mimari,  tesisat,  elektrik,  proses)  kullanımını  belirleyen,  olması gereken ihtiyaçları, garantileri açıklayan ve sistemin  işleyişini  ortaya  koyan,  kullanılacak  ekipman  ve  cihazların  genel  karakteristiklerini tesisin genel yapısını ve tipini belirleyen kavramsal  8 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

tasarımın    işveren  tarafından    gerçekleştirilmesi  gerekmektedir.  Bu  tasarımın tamamlanmasından sonra sistemin tesis ve tesis gruplarına  ait disiplinlerinin temel tasarım, detay tasarım, yapım (konstrüksiyon)  tasarımı  ve  sonunda  (as‐built)  uygulanmış  proje  safhaları  sırası  ile  gerçekleştirilebilir.  Bu  safhaların  her  birinde  diğer  tesis  disiplinleri  arasında  koordinasyonun  sağlanması  için  koordinasyon  ve  kontrol  teknik  ekibinin  kurulması    iyi  bir  tasarım  ve  istenen  performansta  verimli bir tesis kurulması için gereklidir.      Elektrik  tesisleri  dizayn  işlemlerinin,  proje  resimlerinin  ve  şartnamelerin  aşağıda  açıklanan  genel  özelliklere  sahip  olması  gerekir.      1. Elektrik tesisatını yapacak yüklenicinin tesisat sırasında çalıştıracağı  personel  sayısını,  vasıflarını  ve  kullanıcak  tesis  araç  ve  gereçleri  belirleyebilecek,  tesisin  yapım  maliyetlerini  ve  teklif  hazırlanmasını  sağlayacak açıklıkta ve detayda olmalı     2.  Tesis  edilen  yapıdaki    diğer  tesisatların  durumunun  açıklanmasını   ve  tesis  edilecek  hat  ve  ekipmanların  montajı  için  gerekli  talimat  ve  montaj  resimleri  ile  montaj  kılavuzlarını  ihtiva  etmeli  ayrıca  tesis  yapımında oluşabilecek tehlike risklerinin açıklaması yapılmalı    3.  Tesisin  yapımı  sırasındaki  değişiklikleri  ve  sonradan  yapılması  ihtimali  olan  değişiklikleri  ve  güç  artışları  ve  bunların  nasıl 

9 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  gerçekleştirilebileceği  ve  maliyetleri    hakkında  gerekli  veyeterli  bilgilere sahip olmalıdır.  Tasarım  işlemleri  tesisin  tamamlanıp  teslim  aşamasına  gelinceye  kadar    temel,  detay  konstrüksiyon    ve  uygulanmış  (as‐built)  projelendirme safhalarından oluşur.    

Bu  safhalardan  temel    ve  detay  projelendirme  tesisin  yapım  aşamasına gelinceye kadar gerçekleştirilen safhalardır. Bu safhalarda  gelecek bölümlerde  detaylı olarak açıklanacak işlemleri,  ölçütleri ve  hesap  metotlarını  kapsayacak  tesisin  ana  yapısı  ekipman  ve  tesis  hesapların  yapımı,  detay  boyutlandırma  ve  tesisin  genel  ve  konstrüksiyon  resimlerinin  verilmesi  özetle  tesisin  yapımı  için  tüm  hesaplarının ve işlemlerin gerçekleştirilmesi sağlanır.     Bütün  bunlara  rağmen  tesisin  yapımı  sırasında  ekonomik  esneklik  temin  etmek    ve  gerek  tesis  malzemelerinin  alımında  ve  gerekse  ekipmanların  seçiminde  rekabetçi  ortamı  sağlamak  ve  optimum  maliyeti  gerçekleştirebilmek  için  imalatçıların  biri  veya  bir  kaçı  tarafından imal edilen makina veya  malzeme boyutları esas alınarak  boyutlandırma  yapılmaz,  ayrıca  tesisin  yapım  aşamasında  yeni  ihtiyaçlar  ve  proses  geliştirme  gereği  ortaya  çıkabilir.  Bütün  bunlardan  dolayı  yapım  sırasında  kullanılmasına  karar  verilen  malzeme  ve  ekipman  boyutlarının    revizyonu  anlamına  gelen  konstrüksiyon  detay  tasarımı  genellikle  gerekli    olur.  Tesisin  tamamlanmasından sonra işletme ve bakım kolaylığı ve gerekli bakım  ve  işletme  için  yedek  malzeme  stoklamasının  kolaylaştırılması  10 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

açısından  uygulanmış  proje  (as‐built)  projelendirme işlemi gerçekleştirilir.  

olarak 

  adlandırılan 

Ülkemizde  ne  yazık  ki  konstrüksiyon  projelendirmeye  gerekli  önem  verilmemekte  ve  bu  nedenle  temel  ve  detay  projelendirmede  gerçekleştirilen  proje  ölçütlerinden,  hesaplamalardan  uzaklaşılmakta  ve  gereken  sistem  performansı  sağlanamakta  ve  sistemi  belirleyen  ana kriterlerden uzaklaşılmaktadır.      Temel  dizayn projenin başlangıç safhası olup aşağıda             açıklanan bölümleri kapsar,    •

Proses ve yük verilerinin ve değerlerinin toplanması, 

•

Sistemde  gerçekleştirilecek  çalışma  ve  uygulamalar  için  bara  ve  taşıyıcı  sistemlerin  belirlenmesi  ve  sistem  için  en  uygun  şebeke konfigürasyonun belirlenmesi ve seçilmesi, 

•

Sistem için  özelliklerine en uygun güç kaynağının ve besleme  sisteminin belirlenmesi, 

•

Enerji  temini  için  bağlanacak  şebekenin  güvenirliliğinin  belirlenmesi  ve  güvenilir  alternatif  enerji  temin  yerlerinin  veya altenenatif güç üretiminin belirlenmesi,    

•

Sistem gerilimlerinin belirlenmesi, 

•

Tesisin  bulunduğu  yere  ait  çalışma  ve  ortam  şartlarının  belirlenmesi,  

•

Temel seviyede tek hat diyagramlarının hazırlanması,   11 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Detay  dizayna  esas  olacak  detaylandırma  prensiplerini  belirleyecek detay dizayn şartnamelerinin hazırlanması.  

  Detay dizayn aşağıdaki bölümleri kapsar    •

Tek hat diyagramlarının geliştirilmesi,  

•

Sistemdeki  çalışma  tarzlarına  göre  yük  tiplerinin  (normal,  temel  yük,  hayati  önemi  haiz  yük,  şebeke  gerilim  ve  akım  sapmalarına  hassas  olan  kritik  yükler)  ve  sistemdeki  davranışlarına  göre  yük  tiplerinin  (sakin,  darbeli,  lineer  ve  lineer olmayan yükler olarak) sınıflandırılması,  

•

Bu  yüklerin  uygun  ve  gerekli  işletme  performansını  sağlayacak  besleme sistemlerinin belirlenmesi, 

•

Ekipman ve besleme sistemlerinin boyutlandırılması, 

•

Sistem  performans  çalışmaları    ve  istenilen  performans  ve  işletme güvenliğine uygun şebeke yapısının belirlenmesi, 

•

OG  ve  AG  sistemler  için  gerekli  topraklama  ve  dolaylı  temaslara karşı koruma sistemlerinin  belirlenmesi, 

•

Patlayıcı  ortamlara  uygun  ve  gerekli  emniyete  sahip  cihaz,  şebeke yapısı ve şebeke elemanlarının belirlenmesi, 

•

Ana  besleme kaynağı devre dışı olduğunda veya enerji alınan  sistemde  enerji  kaybı  olduğunda  işletmenin  devam  etme  şeklinin ve enerji süreklilik gerekliliklerine göre acil durum ve  12 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

stand‐by  jeneratör  grupları  ile  kesintisiz  güç  kaynaklarına  (UPS)      ait  güç  değerlerinin    ve  söz  konusu  yardımcı  güç  kaynaklarının çalışma şeklinin ve tipinin belirlenmesi,  •

Sisteme ait kısa devre güçlerinin belirlenmesi, 

•

Sistemde  transformatörlerin  veya  asenkron  motorların  devreye  girmesi  gibi  geçici  olayların  sistemdeki  etkilerinin  belirlenmesi,  

•

Muhtemel  geçici  gerilim  çökmelerinde  sistemin  dinamik  stabilitesinin analizi, 

•

Sistemde  oluşabilecek    harmonik  miktarlarının  tahmin  edilmesi ve bunların neden olacağı etkilerinin giderilmesi için  gerekeli tedbirlerin alınması,  

•

Aydınlatma ve topraklama sistemlerinin projelendirilmesi, 

•

Koruma  sistemlerinin  projelendirilmesi.  Koruma  röle  tiplerinin  gerek  ekipman    seviyesinde  gerekse  sistem  seviyesinde belirlenmesi, 

•

Koruma  rölelerinin  seçiciliğini  sağlayacak  şekilde  açma  akım  eşik  değerlerinin  ve  açtırma  sürelerinin  belirlenmesi  ve  tüm  sistem için seçici koruma koordinasyon planının çıkartılması 

•

Sistemde  kullanılacak  elektrik  ekipmanlarinin  standartlara  uygun şekilde imal satın alma, montaj, test  ve devreye alma  şartnamelerinin ve talimatlarının hazırlanması, 

•

Besleme  sisteminin  yerleşimi  ve  montajı  ile  ilgili  projelerin  hazırlanması, 

13 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Dağıtım  sistemi  ile  ilgili  yerleşim  ve  montaj  projelerinin  hazırlanması,  

•

Sistemin  işletme  ve  bakım  planları  ve  prosedürlerinin  hazırlanması 

•

İşletme  için  gerekli  yedek  parça  listelerinin  ve  bakım  çizelgelerinin hazırlanması,  

•

Sistemin gerek malzeme  alım ve  gerekse tesis ve  montajının  maliyetlerinin çıkartılması, 

•

Sistemin işletme esnasında gerek kullanılan enerji ve gerekse  enerji kayıpları esas alınarak işletme senaryolarına göre enerji  maliyetlerinin çıkartılması, 

•

İşletmenin  sürekliliği  ve  güvenirliliğini  sağlayacak  bakım  maliyetlerinin belirlenmesi, 

•

Enerji alım tarifesinin belirlenmesi, 

•

Sistemin elektriksel kayıplarının azaltılması yönünde gereken  tedbirlerin alınması,  

•

Sistemin  malzeme  ve  ekipmanlarının  niteliklerinin  belirlenmesi  temini,  sistemin  montajını  ve  montaj  usul  ve  kurallarını  ve  insan sağlığı ve emniyeti ile ilgili gerekli esasları  belirleyen ve yönlendiren Tesis yapım, montaj, devreye alma,  sistemin  kabulü  ile  ilgili  esasları  belirlemeyen  yapım  şartnamelini hazırlama.  

  14 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Elektrik tesisleri tasarımında göz önüne             alınması gereken temel esaslar.    Elektrik  tesislerinin  tasarımı  yapılırken  aşağıda  belirtilen  esaslar,  mutlaka göz önüne alınmalıdır.     •

Emniyet:  İnsan  hayatı  ve  sistem  emniyeti  elektrik  sisteminin  dizaynında  mutlaka  göz  önüne  alınması  gereken  en  önemli  kritik  faktörlerden  birisidir.  Mevcut  ve  yürürlükteki  ulusal  ve  uluslararası  standartlara,  yerel  yönetmelik  ve  yasa  gerekliliklerine  insan  hayatı  ve  sistem  emniyeti  açısından  özellikle malzeme ve ekipman seçiminde kesinlikle uyma şartı  vardır. 

  •

Güvenirlilik:  Gereken  çalışma  ve  işletme  sürekliliği  tesisin  veya prosesin tipine bağlıdır. Tesisin bazı bölümlerinde geçici  olarak  enerji  kesilmesine  müsaade  edilebildiği  halde  diğer  bölümlerinde  bu  sürenin  yedek  besleme  kaynaklarının  devreye  girme  süresi  kadar  olması  istenir,  hatta  bazı  bölümlerde  (kontrol/kumanda,  koruma  ve  izleme  devreleri  gibi)  enerjinin  hiç  kesilmemesi  ve  bu  bölümlerin  sürekli  enerjide kalması istenir. 

•

Bakım  kolaylığı:  Bakım  gereklilikleri  ve  kolaylığı  elektrik  sistemlerinin  dizayn  safhasında  göz  önüne  alınmalıdır.  İyi  ve  düzenli  bakım  yapılan  sistem  daha  emniyetli  ve  güvenilirdir. 

 

15 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Elektrik  tesisleri  prosesin  çalışmasını  önemli  bir  kesintiye  uğratmayan  şekilde  bakımı  yapılabilecek  şekilde  tasarlanmalıdır.  Ayrıca  işletme  ve  bakım  personeli  tercih  edilen  sistem  konfigürasyonuna  ve  mevcut  bakım  prosedürlerine göre bilgilendirilmelidirler.     •

Esneklik:  Elektrik  sistemlerinde  esneklik,  tesisin  işletme  süresince  gelecek  yıllarda  değişen  ve  artan  çalışma  ihtiyaçlarına uyum sağlayabilme özelliğidir. Gerilim seviyeleri,  güç  besleme  kaynağı  kapasitesi,  ekipmanların  değer  ve  kapasiteleri,  ilave  ekipmanlar  için  gerekli  yer  ve  besleme  kapasitelerin  bulunması  elektrik  tesislerinin  dizaynında  göz  önüne  alınmalıdır.  Ana  ve  yardımcı  besleme  kaynaklarının  özellikleri  ve  kapasiteleri  tesisin  gelecekteki  genişlemelerini  karşılayabilecek şekilde hesap edilmelidir.  

•

İşletmenin  basitliği:  İşletme,  sistem  ihtiyaçlarını  karşılayacak  ölçüde  mümkün  olduğu  kadar  basit  olmalıdır.  İşletmenin  basitliği  emniyetli  ve  güvenilir  bir  çalışmayı  gerçekleştirebilmek için gerekli bir faktördür. 

•

Gerilim regülasyonu : Kullanım gerilimi tüm yüklenme şartları  altında  ekipman  nominal  geriliminin  tolerans  sınırları  dahilinde  kalmak  zorundadır.  Kötü  bir  gerilim  regülasyonu,  elektrik ekipmanlarının çalışma performansı ve işletme ömrü  üzerine  olumsuz  etki  yapar.  Genellikle  nominal  gerilim, 

 

 

16 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

işletme  gerilimi  ve  kullanım  gerilimi  kavramları  birbirleriyle  karıştırılmakta,  gerek  elektrik  sistemlerinin  tasarımında  gerekse  işletmede  yanlışlıklar  yapılmaktadır.  Söz  konusu  kavramlar  bir  örnekle  açıklanabilir.  Örnegin  36  kV  nominal  gerilimli  orta  gerilim  dağıtım  sisteminin  işletme  gerilimleri  31,5kV,  33kV  ve  34,5  kV  olabilir.  Kullanım  gerilimi  ise  ±  %5  tolerans  olmak  üzere  31,5  kV  işletme  geriliminde  ise    31,5.(1 − 0,05) = 29,925kV   ile  31,5.(1 + 0,05) = 33,075kV   arasında  değişmektedir. Aynı şekilde 400 Volt alçak gerilim sisteminde  400  Volt  işletme  gerilimini  haiz  elektrik  motorunun  bağlantı  klemenslerindeki  kullanma  gerilimi  ±  %5  tolerans  dahilinde  400.(1 − 0,05) = 380Volt ile 400.(1 + 0,05) = 420Volt   arasında  olmak  zorundadır.  Genellikle  bu  kavramlar,  sıkça  birbirleriyle  karıştırıldığından  gerilim  düşümü  hesaplarına  göre  iletken  kesiti  belirlenmesinde  ya  kablo  kesiti  gereğinden  düşük  hesaplanarak  aşırı  değerde  gerilim  ve  performans  düşüklüğüne  neden  olunmakta  veya  kesitler,  gereksiz  yere  büyük  seçilerek  tesisin  yatırım  maliyetleri  arttırılmaktadır.  Örneğin  kesit  hesaplarında  iletken  ısınma  yönünden  uygun  olmak  şartıyla  motor  terminallerindeki  gerilim  düşümü  %5,5  ise  bir  üst  kablo  kesiti  seçmek  yerine  transformatörde  bulunan  boşta  kademe  değiştirici  vasıtasıyla  transformatör  sekonder  gerilimi  %2,5  arttırıldığında  söz  konusu  elektrik  motorunun bağlantı terminallerindeki gerilim düşümü %5,5 ‐  %2,5 = %3 istenilen sınırlar dahiline çekmek imkün olacaktır.    Ayrıca  ülkemizde  yüklenme  durumuna  göre  enterkonnekte  154  kV  şebekede  gerilimler  nominal  gerilim  seviyesinden  değişik  değerler  almakta  ve  fakat  söz  konusu  değişimler  göz  önüne  alınmadan  yapılan  tesis  boyutlandırılmasında    cihaz  17 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  terminallerine uygulanan gerilim, istenen gerilim değerinden  aşağı  değerde  olmakta  ve  sonuçta  tesiste  gerilime  bağlı  performans  düşüklüğü  görülmektedir.  Bu  nedenle  tesis  tasarımında  enerji  temin  edilen  şebeke  iyi  analiz  edilmeli  ve  gerekirse dinamik veya statik regülasyon gerçekleştirilmelidir.     •

Çevre  şartları:  Elektrik  ekipmanlarının  karakteristikleri  ve  performans  değerleri  imalatçı  firmalar  tarafından  standart  çevre  şartları  için  verilir.  Tesisin  yapıldığı  sahanın  gerçek  şartları  ile  ilgili  parametreler,  ekipmanlardaki  performans  düzeltme  faktörlerini  belirlemek  veya  tesis  içinde  gereken  performansı  sağlanması  için  gerekli  değişiklikleri  yapabilmek  üzere  projeyi yapan tarafından bilinmesi gerekir.  

•

Elektrik  tesisleri  tasarlanırken    tesis  edilecek  ortamın  bilinmesi gereken özellikleri:  

  1. Yanıcı  ve  parlayıcı  atmosferik  ortamın  varlığı  veya  patlayıcı gaz varlığından dolayı patlama riskleri,  2. Deprem riskleri,  3. Deniz seviyesinden yükseklik,  4. Maksimum, minimum ve ortalama sıcaklıklar,  5. Toprağın termal ve elektrik özgül dirençleri, 

18 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

6. Toprakta ve çevrede don durumu (donmuş toprakta  toprak özgül direnci çok yüksek değerlere çıktığından  topraklama  sistemi  gereken  şekilde  çalışmaz),  kar  ve  rüzgar durumu,  7. Yıldırıma karşı tesisin korunması için bölgesel yıldırım  yoğunluk seviyesi,  8. Atmosferik  ve  çevresel  kirlenme  (toz  korozyon  ve  nem miktarı),  9. Çevre  düzenidir  (kırsal  alan  veya  şehir  içi  tesisleri  gibi…).    •

Maliyet:  Yatırım  maliyetleri  başlangıçta  çok  önemli  olmakla  beraber  tesisin  işletme  ve  bakım  giderleri  ve  elektriksel  kayıplara tekabül eden giderler, göz önüne alınmalıdır.  

  Maliyetler 3 grup olarak belirlenmelidir.    1.  Tesis  ekipmanlarının  malzeme,  montajı  test  ve  devreye  alma  giderlerini  kapsayan  yatırım  maliyetleri:  Genellikle  yatırım giderleri göz önüne alınmadan yapılan tesis projeleri,   elektriksel  hesaplar  gerekli  ölçütleri  sağladığı  halde  şebeke  yapısının  ve  sistem  yapılanmasının  yatırım  maliyetleri  göz  önüne  alınmadan  projelendirilmesi  sonucu  ortaya  yatırım  maliyeti  çok  yüksek  tesis  ortaya  çıkar.  Örneğin  yatırım  maliyetlerini  yükselten  nedenlerden  birinin  transformatörün  19 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  yüklerinin  yoğun  olduğu  yere  yakın  tesis    edilmemesinden  dolayı  gerilim  düşümü  standartlara  uygun  olarak  seçilen  kabloların maliyetlerinin çok yüksek olduğudur.        2. Enerji giderleri ve kayıpları kapsayan işletme maliyetleri:  Bunların  başında  ana  besleme  hatlarının  yüksek  akım  değerinde  ve  uzun  mesafeler  çekilmiş  olması  gelir.  Hat  kayıpları genelde  I 2 .R   ifadesi ile verilen ( I hat akımı,  R  hat  kesitine ve hat uzunluğuna bağlı hat direnci) omik kayıplardır.  Örneğin  söz  konusu  hat    transformatörü,  yüklerin  ağırlık  merkezine yakın yere çekerek mesafenin yarıya  ve hat kesiti  ve  hat  çift  devre  çekilip    akım  I düşürüldüğünde  kayıplar   2 2

I 2 .R   olacak;  yani  hat  kayıpları  ¼  oranında  ⎛I⎞ ⎜ ⎟ .R = 4 ⎝2⎠

azalacaktır.  Diğer  bir  kayıpta  transformatorun  tam  yükünde  uzun  süreli  çalıştırılması  veya  belirli  bir  süre  aşırı  yükte  çalıştırlmasıdır.  Bu  ise  gerek  transformatör  kayıplarının  artmasından  dolayı  enerji  maliyetlerinin  artmasına    ve  diğer  taraftan  aşırı  ısınmadan  dolayı  transformatör  yağının  bozulmasına  bağlı  olarak  yağ  değişim  maliyetlerine  ve  transformatörün  çabuk  eskimesine  neden  olacağı  için  amortisman maliyetlerine etki eder.     3. Tesisin güvenilir bir şekilde çalışmasını sürdürebilmesi için  gerekli  olan  bakım  ve  onarım  maliyetleri:  Gerek  prosesin  işleyişi  ve  gerekse  tesis  için  enerji  alınan  noktadaki  20 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

araştırmanın  yeterli  olarak  yapılmamasından  dolayı;  şebekede  sık  sık  enerji  kesilmesine  bağlı  ve  jeneratör  gruplarının uzun veya kısa süreli çalışmasına bağlı olan enerji  giderlerinin artışıyla birlikte proses durması nedeniyle ortaya  çıkan üretim kayıpları meydana gelir.     

Temel tasarım veya temel projelendirme    Yüklerin belirlenmesi ve toplamı    Elektrik dağıtım sistemine bağlanacak olan yüklerin hepsi detaylı  olarak  listelenecektir.  Besleme  sistemlerinin  bağlanacak  ekipmanlara uygun bir şekilde boyutlandırılması için sistemin güç  ihtiyaçlarının belirlenmesi gerekir.    Yük verileri    Yük  toplamlarını  belirleyebilmek  için  ilgili  tesisin  prosesle  ilgili  gereken bilgileri, aynı anda devrede olacak tüm yüklerin verilerini  bir  araya  toplamak  gerekir.  Genellikle  endüstriyel  tesislerin  yükleri,  prosese  ait  ekipmanların  birer  fonksiyonları  olup;  söz  konusu  yük  listeleri,  prosesi  tasarlayan  firmalardan  alınmalıdır.  Liste,  elektrik  motor  sürücülerinin  çalışırken  çekeceği  yükü  ve  motorların  plaka  değerlerini  ve  diğer  proses  ekipmanlarının  güç  tüketim değerlerini kVA veya kW cinsinden ifade etmelidir. Ayrıca  sistemlerde  kullanılacak  olan  UPS,  frekans  konvertörü,  ark  ocakları ve elektronik ekipmanlar gibi lineer olmayan ve harmonik  21 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  üreten  cihazlara  ilişkin  harmoniklerin  değerleri  temel  bileşenin  yüzdesi  olarak  imalatçılardan  ve  ilgili  standartlardan  alınmalıdır.  Bu  bilgiler  tesis  için  gerekli  gücün  tahminine  ve  uygun  sistem   ekipmanlarının ve sistem yapısının seçimine yardımcı olacaktır.  Tasarım başlangıcında yük verilerinin gerçek değerlerine ulaşmak,  sınırlı  olabilir.Yüklerin  gerçek  değeri,  dizayn  safhasının  sonuna  malzeme siparişine kadar kesin olarak belirlenmelidir. Başlangıçta  özellikle  besleme  sistemi  ile  ilgili    ekipmanların  düşük  boyutlandırılmasından  sakınmak  için  yüksek  değerlere  göre  tahmin etmek daha faydalı olacaktır.  Yük verileri aşağıdaki tabloya göre düzenlenecektir.    PANO ADI     

 

Sıra  Yükün  Yeri  Gerilim Yükün  Kullanım  Yükün   Cosϕ Reaktif  Görünen  Yükün cinsi gücü  güç  No  adı    Değeri  Güc  Faktörü  Çektiği   (Normal  kW   kVA   darbeli  Volt  kVAR  %  Güç   harmonik  üretici)  kW  1 

 

 

 

 

2 

 

 

 

 

3 

 

 

 

 

 

Tablo1.1 Tali panolar için yük veri tablosu   22 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

  Yüklerin yerleşimi    Büyük  tesislerde  önemli  derecede  büyüklükte  yük  çeken  elemanları gösteren  pilot planlar kullanarak yük yerleşimi yapılır.  Yüksek  yük  yoğunluğuna  sahip  alanlarda  gerek  kablo  kesitleri  ve  gerekse  transformatör  ve  jeneratör  güçleri  açısından  tesisin  optimum  boyutlandırılmasını  sağlamak  ve  gerekse  işletme  basitliğini  gerçekleştirmek,  işletmedeki  gerilim  düşümlerinin  ortaya  çıkardığı  performans  düşüklüğünün  önüne  geçmek  ve  işletme  maliyetlerini  azaltmak  için    yük  dağıtım  ve  OG/AG  transformatör  merkezlerinin  bu  yerlerde  kurulması  gerekliliğini  ortaya  çıkarır;  diğer  bir  deyimle  yük  yerleşim  planı  güç  dağıtım  merkezlerinin  yerlerinin  seçimini  ve  güçlerinin  ve  boyutlarının  gereken  ve  arzu  edilen  bir  şekilde  ekonomik  olarak   belirlenmesine imkan sağlar.    Detaylı yük toplamları    Detaylı  yük  toplamları  yük  verilerinden  toplamından  ve  yük  yerleşiminin  gerçekleştirilmesinden  sonra  yapılabilir.  Temel  dağıtım sistemi seçilerek her bir baraya veya panoya bağlanacak  yükler belirlenir.    Detaylı yük toplamları 3‐ana nedenden dolayı hazırlanır.    23 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  1. Her  bir  yük  ve  motor  kontrol  merkezinin  güç  ihtiyaçlarını  belirlemek,  dağıtım  gerilimini  seçmek  ve  transformatör,  jeneratör,  baralar,  kesiciler,  yol  vericiler  ve  fiderler  gibi  besleme  ve  dağıtım  elemanlarının  güçlerinin  belirlenmesini ve boyutlandırılmasını sağlamak,  2. Tüm  sistemin  güç  ihtiyacını  belirleyerek  güç  temin  sistemini boyutlandırmak,  3. Maliyet tahmini için temel oluşturmak.    Öncelikle  yük  toplamı  herbir  yük  ve  motor  kontrol  merkezi  için  gerçekleştirilir;  sonra  bu  toplamlar,  bir  araya  getirilerek  tüm  sistem  için  genel  güç  ihtiyacı  belirlenir.  Tali  dağıtım  panolarına  bağlanacak  tali panolara ait yük veri çizelgesi tablo 1.2 ye göre hazırlanacaktır.                   24 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

Tali dağıtım  

 

 

panosu    Sıra  Bağlı  Yeri  pano   No    No 

Gerilim Topla Eş zamanlık Talep    Cosϕ Reaktif  Görünen  Yük  güç  sınıflaması m    Güc  Değeri  kurulu  Faktörü  Gücü  kVA   (öncelikli,  güç   kVAR  Volt  %  kW  normal,  kW  

krıtik) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tablo 1.2 Tali dağıtım panosu veri tablosu                     

25 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Ana pano yük verileri aşağıdaki tablo 1.3 e göre hazırlanacaktır.     Ana  dağıtım    panosu       Sıra  Bağlı  Yeri  alt  No  pano     no 

Gerilim Toplam  Eş zamanlık kurulu  Değeri  güç   Faktörü 

Talep   

Volt 

kW 

kW  

% 

Cos ϕ

Gücü 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Reaktif  Görünen  Yük  güç  sınıflaması  Güc  kVA   (öncelikli,  kVAR  normal,  kritik) 

 

Tablo 1.3 Ana dağıtım panosu yük veri tablosu  

  Sistemdeki yüklerin sınıflandırılması     Yüklerin Çalışma Şekli ve Çalışma Süresine göre Sınıflandırılması    1. Devrede olan yük: İşletme esnasında gerçek olarak sistemin çektiği  yüktür.  Devrede  olan  yük  değeri  ile  bağlantı  devreleri  jeneratörler,  transformatörler,  fiderler  ve  motor  kontrol  merkezleri,  kesiciler  ve  kesintisiz güç kaynakları boyutlandırılır. Devrede olan yükü belirlemek  26 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

için  devreye  bağlanacak  yükler,  sürekli,  fasılalı  veya  yedek  yük  olarak  tanımlanmalıdır.  Sürekli  yüklerin    ve  gelecekte  sürekli  olarak  devrede  olacak  şekilde  planlanan  yüklerin  tamamı  devrede  olacak  şekilde  yüklenme  hesabına  dahil  edilir.  Devrede  olan  yük  hesap  edilirken güç faktörü ve verim başlangıçta tahmin edilerek ve özellikle  büyük  güçlü  motorlarda  gerçek  güç  faktörü  ve  verim  elde  edildikten  sonra  kVA  cinsinden  bulunmalıdır.  Örneği  bir  su  temin  sisteminde  tesis edilen 2 pompadan bir sürekli çalışırken diğeri devrede olmayıp  1.  pompanın  arızalanması  halinde  işletme  süreklilğini  sağlamak  amacıyla devreye alınır.    2.  Sürekli  yükler:  3‐saat  veya  daha  fazla  devrede  kalacak  yükler  yükler  olarak  tanımlanır.Devrede  olan  yüklerin  hesabında  yük  değerlerinin tamamı hesaba dahil edilir.    3.  Fasılalı  yükler:  Sürekli  çalışma  peryodu  3‐saatten  az  olan  yükler  olup  devrede  olan  yüklerin  belirlenmesinde  yükün  belirli  bir  yüzdesi  olarak hesaba dahil edilirler.    4.  Yedek  yükler:  Diğer  yükler  devrede  olmadığı  zamanlarda  çalışan  cihazlara  ait  yüklerdir  ve  devrede  olan  yük  hesabında  hesaba  dahil  edilmezler.        27 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

    Niteliklerine göre yüklerin sınıflandırılması    1.  Normal  yükler:  Herhangi  bir  nedenle  uzun  süre  enerjisiz  kaldığı  durumlarda  işletmenin  çalışması  ve  verimliliği  üzerine  herhangi  bir  etkisi olmayan cihaz ve ekipmanlara ait yüklerdir.    2.  Temel  yükler:  Herhangi  bir  nedenle  enerjisiz  kaldığı  durumlarda  işletmeyi  ve  üretimi  kalite  ve  miktar  açısından  önemli  seviyede  etkileyen cihazlara ait yükler olup söz konusu yüklerin mümkün olan  en kısa sürede tekrar  enerjilendirilmesi gerekir.    3.  Hayati  önemi  haiz    yükler:  Enerjisiz  kalması  halinde  işletmede,  emniyetsiz  işletme  şartlarının  ortaya  çıkmasına  ve  insan  hayatının  tehlikeye  girmesine  veya  tesiste  önemli  zararların  meydana  gelmesine neden olan cihazlara ait yüklerdir. Bu ekipmanların sürekli  enerjili olması gerekir.    4.  Kritik  yükler:  Bilgisayarlar,  programlanabilir  lojik  sistemler,  telekomünikasyon  ve  kontrol/kumanda  sistemleri  gibi  kritik  fonksiyonları  yerine  getiren  şebeke  dalgalanmalarına  ve  bozunmalarına karşı hassas olan ve bu nedenle söz konusu etkilerden  izole eden güç kaynağı üzerinden beslenmesi ve sürekli enerjili olması  gereken yüklerdir.    28 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Devreye girme sırasındaki davranışına göre yüklerin  sınıflandırılması     1.Darbeli  yükler:  Devreye  girme  sırasında  nominal  akımın  katları  şeklinde  enerjilenme  akımları  çeken  ve  sistemde  yüksek  değerde  gerilim düşümüne neden olan yüklerdir. Bunlar motorların doğrudan  yol almasında olduğu gibi 15‐20 saniye süreli, kondansatör gruplarının  devreye  girmesinde  olduğu  gibi  mili  saniyeler  mertebesinde  kısa  süreli olabilir.     2. Sakin yükler: Bu yükler enerjilendiğinde en fazla nominal akımları  kadar  yük  çekerler.  Aydınlatma  yükleri,  dirençli  ısıtıcılar  bu  gruptan  yüklerdir.     Özelliklerine göre yüklerin sınıflandırılması     1.  Lineer  yükler:  Bu  yükler  harmonik  akımları  üretmeyen  ve  bu  özelliklerinden  dolayı  şebeke  gerilimini  distorsiyona  uğratmayan  doğrudan  şebekeye  bağlı  elektrik  motorları,  dirençli  ısıtıcılar,  akkor  lambalı aydınlatma cihazları gibi yüklerdir.     2. Lineer olmayan yükler : Yüksek genlikli harmonik akımlar üreten ve  bu özelliklerinden dolayı şebeke gerilimini oldukça fazla distorsiyona  uğratan UPS, frekans konvertörü, deşarj lambalı aydınlatma cihazları,  bilgisayarlar, ark ocakları ve elektronik cihazlar gibi yüklerdir.     29 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Güç temini    Güç  temininin,  sistem  güvenirliliğine  etkisi  sistemin  diğer  elemanlarından  çok  daha  fazladır.  Güç  ya  enerji  üretim  ve  dağıtım  şirketlerinden alınır veya jeneratörler vasıtasıyla otoprodüktör olarak  tesis  içerisinde  üretilir  ancak  hangi  durum  tercih  edilirse  edilsin,  işletme  sürekliliği  açısından  güvenilir  olmalıdır.  Sık  sık  ve  uzun  süreli  enerji  kesintileri  zaman  kaybına  bağlı  olarak  üretim  ve  maliyet  kayıplarına  ve  ekipmanların  zarar  görmesine  neden  olmakla  birlikte  personel yaralanmaları riskide artar. Gerilim çökmeleri ve şebekedeki  harmoniklerin neden olduğu distorsiyonlar özellikle bilgisayar kontrol  ve  izleme  sistemleri  ile  deşarj  lambaları  üzerinde  problemler  meydana getirir.    Güç  temini  enerji  üretim  ve  dağıtım  şirketlerine  ait  şebekelerden  yapılacaksa,  enerjinin  temin  edileceği  şebekelerin  enerji  kalitesi  ve   güvenirliliğinin  mutlaka  araştırılması  gerekir.  Şebeke  güç  analizi  ile  birlikte  yıllık  arıza  istatistikleri  incelenerek  enerji  kesilmelerinden  oluşabilecek üretim ve işletme kayıpları mutlaka belirlenmelidir.    Eğer  güç  temini  tesis  içinde  kurulacak  enerji  üretim  sistemi  vasıtasıyla  gerçekleştirilecekse  üretilecek  gücün  miktarı  güvenirliliği  ve  kalitesinin  yanında  enerji  üretim  maliyetleri  ve  yatırım  maliyetleri  mutlaka  araştırılmalıdır.    30 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Ayrıca  enerji  alınan  noktanın  tesis  için  yeterli  seviyede  gücü  sağlayacak  kapasitede  olup  olmadığının  çalışmasının  mutlaka  yapılması  çok önemlidir. Bu yapılmadığı takdirde tesis ne kadar mükemmel dizayn  edilirse edilsin enerjinin yoğun olarak çekildiği durumlarda enerji çekilen  noktada  meydana  gelen  aşırı  gerilim  düşümleri  ve  şebeke  salınımları  tesisi çalışamaz hale getirir.     Yukarda  açıklanan  nedenlerden  dolayı  enerji  alınan  noktanın  güvenilirliğine  göre  tesis  güvenliği  için  optimizasyon  göz  önüne  alınarak  ya  alternatif  besleme  kaynakları  tesis  edilir  veya  güvenilir  enerji  temini  için güvenilir kaynaklar aranır.     Yardımcı güç sistemleri    Normal  elektrik  beslemesi  kesildiğinde  işletmenin  sürekliliğini  sağlamak  amacıyla  tasarlanırlar.  “Acil  durum”  ve  “Stand‐by”  olarak  iki  kategori  altında belirlenirler.    Yardımcı  güç  sistemlerinin  dizaynında  ilk  adım  her  bir  sistem  için  farklı  fonksiyonlar  ve  farklı  güç  ihtiyaçlarını  ve    varsa  yardımcı  güç  sistemleri  üzerinden  beslenecek  diğer  yükleri  acil  durum  veya  stand‐by  olarak  belirlemektir.    Acil  durum  sistemler  enerjinin  kesilmesi  esnasında  personelin  emniyeti  için  devrede  olmak  üzere  dizayn  edilen  sistemlere  güç  ve  aydınlatma  temin  ederler.  Bu  sistemler,  ülkenin  kanunlarının  gerektirdiği  ve  31 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  olmaması nedeniyle insan hayatı kaybı oluştuğunda veya insanların zarar  görmesi  durumunda  işletmenin  yasal  olarak  sorumlu  tutulacağı  sistemlerdir. Acil durum beslemede işletme ve üretim durur ve bağlı olan  şebekede enerjinin gelmesi beklenir.    Tipik  acil  durum  yükleri,  çıkış  ve  kaçış  sinyal  ve  aydınlatmaları,  insan  hayatını  sürdürebilmesi  için  gerekli  havalandırma  sistemleri,  asansörler,  yangın  ve  gaz  algılama  ve  ihbar  sistemleri,  yangın  pompaları  ve  enerji  kesilmesi  esnasında  hayati  tehlikelere  sebep  olabilecek  endüstriyel  proseslerdir.    Acil durum güç temin sistemi, enerji kesildikten sonra en çok 10 dakika  içerisinde  gerekli  ekipmanları  enerjilendirmesi  gerekir.  Acil  durum  yüklerin  bağlantıları  bütün  diğer  bağlantılardan  tamamen  bağımsız  olmalıdır.    Stand‐by  sistemler,  yangın  söndürme  kurtarma  ve  hayati  tehlikelerin  kontrolünü yapan sistemlere enerji kesilmesi halinde enerji sağlar. Tipik  stand‐by  yükler,  haberleşme,  havalandırma  belirli  aydınlatmalar,  klima  sistemleri  ve  yangın  söndürme  sistemlerine  ait  yüklerdir.  Stand‐by  sistemleri,  enerjisiz  kalma  durumunda  proseste  ve  işletmede  ciddi  zararlara  sebep  olabilecek  kritik  yükleri  de  besler.  Stand‐by  besleme  sisteminde,  acil  durum  yüklerinin  beslenmesi  ile  birlikte  aynı  zamanda   işletme ve proses sistemleri de çalışmaya devam eder.    32 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Yardımcı güç kaynakları    Acil durum ve stand‐by yükleri, ayrı kaynaktan beslenebileceği  gibi aynı  enerji  kaynağı  üzerinden  de  beslenebilirler.  Genellikle  daha  ekonomik  olduğu için acil durum ve stand‐by yükler aynı jeneratöre bağlanırlar. Acil  durum  ve  stand‐by  yükleri  için  4‐tip  yardımcı  besleme  kaynağı  mevcuttur.    1. Motor –Jeneratör grubu: Bu tip yardımcı güç kaynağı çoğunlukla  acil  durum  ve  stand‐by  yükleri  aynı  anda  beslemek  için  kullanılırlar.  2. Aküler:  Bu  sistem,  akümülatör  bataryalardan  ve  akü  şarj  cihazlarından meydana gelir.  3. Kesintisiz  güç  kaynakları(UPS):  Bu  güç  sistemi,  tipik  olarak  şarj  cihazı üzerinden besleme hattı vasıtasıyla sürekli olarak şarj olan  akümülatör  grubu  ve  doğru  gerilimi  alternatif  gerilime  çeviren  inverterden meydana gelir. Kesintisiz güç kaynaklarından yüksek  kaliteli  distorsiyonsuz  güce  ihtiyacı  olan  acil  durum  ve  stand‐by  yüklere enerji verilir.  4. Ünite ekipmanları: Üzerinde tekrar şarj edilebilir bataryaya sahip  ekipmanlardır  ve  normal  beslemenin  kesilmesi  durumunda  otomatik olarak batarya üzerinden cihaza gerekli elektrik enerjisi  sürekliliği  sağlanır.  Bu  ünite  elemanları  özellikle  acil  durum  aydınlatmalarda kullanılır.   

33 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Yardımcı güç kaynaklarının tasarımında göz önüne alınması  gereken esaslar.     Acil  durum  ve  Stand‐by  güç  sistemlerinin  dizaynında  aşağıda  belirtilen  soruların açıklığa kavuşturulması gerekir.    1. Acil  durum  ve  stand‐by  güç  ihtiyaçları  nelerdir.  Yüksek  güvenilirlikte  ve  kalitede  güç  ihtiyacı,  işletme  ve  proses  için  ne  olmalıdır. Gücün kalitesi ne olmalıdır?  2. Motorlar için yol verme gücü ne kadardır?  3. Gelecekte olabilecek yük artışı ne kadardır?  4. Stand‐by güç ihtiyacı ne kadardır. Gereken stand‐by güç ihtiyacı  kısa süreli midir ve normal besleme sağlanıncaya kadar stand‐by  sistem güç vermeye devam edecek midir?  5. Enerji  kesildiğinde  acil  durum  ve  stand‐by  sistemin  devreye  girme süresi ne  kadar olmalıdır?  6. Tek kaynaktan birden fazla tesisin enerjilendirilmesi düşünülüyor  mu?  7. Sistemin sürekli olarak devrede kalma süresi nedir?  8. Sahada  stand‐by  ve  acil  durum  enerji  üretimi  için  kullanılacak  birincil  enerji  kaynağı  nedir?  Gaz,  buhar,  likit  hidro  karbon  (benzin,  dizel  yakıtı,  LPG)    yakıtlardan  hangisi  seçilecektir?  Bu  yakıtların  seçilmesinde  çalışma  süresi,  yakıt  maliyeti,  bakım  34 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

maliyeti,  personel  gereklilikleri,  atmosferik  ve  gürültü  kirliliği, atık ısının potansiyel değerleri göz önüne alınacaktır.    Sistem gerilimleri    Dağıtım  ve  kullanım  gerilimlerini  seçmek  için  aşağıdaki  faktörler  göz  önüne alınmalıdır.    1. Özel yükler (büyüklüğü ve gerilim seviyesi),  2. Ulusal    dağıtım  şebekesinin  gerilim  seviyesi;  Enerji  üretimi  tesis içinde yapılıyorsa üretim sisteminin gerilim seviyesi,  3. Tesisteki mevcut gerilim seviyeleri,  4. Farklı gerilim seviyelerinde ve akım değerlerindeki kabloların  ve elektrik ekipmanlarının maliyetleri,  5. Düşük gerilim seviyesi kullanımında yüksek akımlardan dolayı  ortaya çıkan kayıplar,  6. Sistemin esnekliği (gelecekteki genişlemelerden dolayı yeterli  yedek kapasitenin bulunması),  7. Tesisin toplam gücü,  8. Minimum kısa devre güç ihtiyacı,  9. Tesis tarafından üretilen ve tolere edilen bozunmalar, 

35 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  10. Tesisin  yapıldığı  saha  yakınlarındaki  enerji  dağıtım  hatlarının  gerilim seviyeleri,    Kontrol  ve  izleme  sistemleri  aşağıda  açıklanan  faydaları  sağlayacak  şekilde düzenlenmelidir.     Saha içindeki gerilim seviyelerinin seçiminde    •

Güç bölüşümü ve sahanın boyutları, 

•

Büyük  güçlü  motor,  ark  ocakları  gibi  OG  kullanan  yüklerin varlığı.  

  Gerilim  seviyelerinin  seçiminde  önemli  olan  faktör  kablo  ve  ekipman  maliyetleridir.  Yüksek  seviyede  dağıtım  geriliminin  kullanılmasının  amacı  aynı  gücün  dağıtımında  daha  az  akıma  ihtiyaç  göstermesinden  dolayı gerilim düşümlerinin ve dağıtım kayıplarının küçük tutulması ve  bu sayede kablo kesitlerinin daha küçük seçilmesini sağlamasıdır.       

36 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Dağıtım gerilimi    Dağıtım  gerilimi  seviyesi,  işletme  güç  ihtiyacına  bağlı  olarak  büyük  çoğunlukla  kullanım  gerilimi  seviyesinden  daha  yüksektir.  Dağıtım  geriliminin  seviyesinin  belirlenmesinde    enerji  alış  noktasındaki  gerilim seviyesi öncelikle göz önüne alınır. Ülkemizde dağıtım gerilimi  seviyeleri genellikle 31,5kV, 33kV, 34,5kV seviyelerinde olup nadiren  15kV  seviyesinde  dağıtım  sistemlerine  rastlanılır.  Büyük  güçlü  ve  geniş tesislerde (tesis içinde birden fazla dağıtım transformatörünün  tesis edilmesi gereği olan ve büyük güçlü OG motorlarının bulunduğu)  dağıtım  emniyeti  açısından  ve  motorun  gerilim  seviyesine  uygun  olarak giriş dağıtım merkezine ana dağıtım indirici transformator tesis  ederek 6kV ve 3kV gerilim seviyesinde dağıtım gerçekleştirilir.    Kullanım gerilimi    Kullanım  geriliminin  seçimi  öncelikle  kullanılacak  ekipmanların  gerilimine  bağlıdır.Ülkemizde  alçak  gerilim  ekipmanların  nominal  gerilimi  400/231  Volt  AC  ve  24Volt  veya  48Volt  DC  dir.  Bu  nedenle  alçak  gerilim  alternatif  akım  tesislerinde  kullanım  gerilimi,  nominal  olarak 400/231 Volt’dur.    Orta  gerilim  dağıtım  sistemlerinde  genellikle  31,5‐33‐34,5  kV  değerlerindedir.    

37 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Büyük  güçte  orta  gerilim  motorlarının  nominal  gerilimi  6,3  kV  olmasından dolayı sistem kullanım gerilimi 6,6 kV olarak belirlenir.     Genelde tercih edilen kullanım gerilimleri 400/231 Volt ve 6,6 kV, 35  kV dur.    Tek hat şeması    Elektrik  sisteminin  yapısını  açıklayan  grafik  semboller  ve  standart  semboller  kullanılarak  çizilen  şematik  bir  diyagramdır.  Standart  sembol  ve  şekiller  elektrik  ekipmanlarını  göetermek  için  kullanılırlar  şemada  bulunan  hatlar  cihaz  ve  ekipmanların  birbiri  ile  bağlantısını  gösterir.    Elektrik ekipmanlarının değerleri, tipi ve büyüklükleri tek hat şemaları  üzerinde belirtilir.     Bir  tek  hat  şeması,  elektrik  sistemini  değerlendirmek  ve  planlamak  için yeterli veriyi ve detayı kapsamalıdır.     Aşağıdaki bilgilerin tek hat diyagramı üzerinde gösterilmesi gerekir.    38 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

1. Güç kaynakları: Jeneratörler, transformatörler, kesintisiz güç  kaynağı  ve  bunlara  ait  gerilim  değerleri,  oluşabilecek  kısa  devre akımlarının değerleri, topraklama metotları,  2. Ölçü  ve  koruma  sistemleri:  Ölçü  ve  röle  tipleri,  akım  ve  gerilim  transformatörlerinin  çevirme  oranları,  doğruluk  sınır  faktörleri,  kısa  süre  akım  dayanım  kapasiteleri,  kesicilerin  açma ve kapama akım kapasiteleri ve gerilim değerleri,  3. Transformatörler:  Güç  kapasiteleri,  gerilimler,  empedanslar,  sargı bağlantı tipleri ve topraklama metotları, kuru veya yağlı  tip olduğu, regülasyon tipleri,  4. Baralar  ve  bara  sistemleri:  Gerilim  ve  akım  değerleri  ile  kısa  devre dayanımı,   5. Orta gerilim panoları: Akım ve MVA olarak kısa devre güçleri,  röle açtırma ayarları,  6. Orta gerilim motor yol vericileri: Akım değerleri ve kısa devre  güçleri ve röle açtırma ayarları,  7. Motorlar  için  kullanılacak  sürücü  tipleri  ve  bunlara  ait  karakteristik değerler,   8. Alçak  gerilim  panoları:  Akım  değerleri,  kısa  devre  güçleri  ve  röle açtırma ayarları, kapalılık tipi,  9. Sigortalar: Büyüklüğü ve tipi,  10. Fiderler: Büyüklükleri iletken sayıları ve güçleri,  11. Yükler: Büyüklükleri, açıklamalar,  12. Güç faktörü düzeltme sistemleri.   39 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

    Tek  hat  şemalarında  gelecekte  olabilecek  genişlemeler,  güç  artışları  ve bunlara ait fiderler ile yedek fiderler gösterilmelidir.  Besleme kaynaklarının Ayrılması  Şebekede  bulunan  gibi  bazı  yükler    doğrudan  yol  alan  büyük  güçlü  motorlar,  frekans  konvertörü  ile  yol  alan  büyük  güçlü  motorlar  veya  ark ocakları  besleme sistemi üzerinde  salınımlara, distorsiyonlara ve  enterferanslara sebep olurlar. Bu nedenle gerek sistem stabilitesi ve  gerekse  enerji  kalitesi  açısından  yüklerin  sınıflandırılmasına  göre  aşağıda  şekil  1.1,  2,  3,  4,  5,  6    da  görüldüğü  gibi  ayrı  besleme  sistemleri üzerinden enerjilendirilmeleri gerekebilir.                        

Şekil 1.1  Endüstriyel tesislerde OG/AG dağıtım merkezi                    (Yük tiplerine göre besleme tipleri ayrılmış) 

40 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

             

  Şekil 1.2. Sanayi sitelerine ait OG dağıtım merkezi                   (Besleme mesafesine göre dağıtım) 

                  Şekil 1.3. AG dağıtım sistemi   

41 

 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

   

              Şekil 1.4. Endüstriyel tesisler için dahili yük dağıtımı                     

42 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

                            Şekil 1.5.  Bölgesel enerji dağıtımı           43 

 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

                  Şekil  1.6.  Darbeli  yüke  sahip  olan  sistemin  elektrik  santralı  vasıtasıyla                      senkron olarak beslenmesi 

Şekillerde  de  görüldüğü  gibi  salınımlara  ve  enterferanslara  neden  olan  yüklerin  diğer  yüklerden  ayrılmasını  sağlamak  ve  sistemin  güç  kalitesini  yükseltmek  ve  yük  miktarı  ve  yükün  uzaklığı  esas  alınarak  gerilim  düşümünü  ve  güç  kayıplarını  standartların  ön  gördüğü  seviyede tutmak ve güç kalitesini arttırmak amacıyla tek bir noktadan  tüm  sistemi  beslemek  yerine  birbirinden  ayrı  ayrı  besleme  kaynaklarına  bağlanır.  Bu  şekilde  beslemelerin  ayrılması  aşağıda  belirtilen avantajları sağlar.    •

Koruma  cihazları  arasında  seçicilik  düzelir  ve  buna  bağlı  olarak  diğer  yüklerin  gereksiz  açmalardan  dolayı  devreden  çıkmaları önlenir.  44 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

Yük tiplerine uygun olarak topraklama sistemleri uygun hale  getirilir. 

•

Yük dağıtımı uygun hale gelir 

  Topraklama sistemlerinin seçimi     Standartlar  ve  yönetmelikler,  yasalar  elektrik  tesislerinde  doğrudan  ve dolaylı temaslara karşı insan hayatını korumayı şart koşar. Genelde  koruma  işlevi  otomatik  olarak  hata  akımı  ve  gerilimi  meydana  geldiğinde  ve  seçiciliğin  öngördüğü  şekilde  ve  gerekli  sürede  hatalı  bölümü besleme sisteminden ayırmaktır.    Şebekelerde  topraklama  sistemi  aşağıda  belirlenen  krıterlere  göre  yapılmaktadır.    •

Tesisin  yapıldığı  ülkedeki  genel  eğilimler  (Şebekenin  nötr  noktası ile ilgili işletme topraklamalarındaki genel eğilimler), 

•

Yasal gereklilikler, 

•

Şebekedeki yapım zorlukları, 

•

Şebekenin işletilmesindeki zorluklar, 

•

Yük tiplerinden ileri gelen zorluklar. 

  45 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Şebeke Nötrünün 5 tip topraklama şekli vardır.    1. Nötrün doğrudan topraklanması,  2. Nötrün reaktans üzerinden topraklanması,  3. Nötrün söndürme bobini üzerinden topraklanması,  4. Nötrün omik direnç üzerinden topraklanması,  5. Nötrün yalıtılması,    Her bir nötr topraklama sisteminin yapısından kaynaklanan avantaj ve  sakıncaları  vardır.  Topraklama  sistemi  seçilirken  bu  avantajlar  ve  sakıncalar göz önünde bulundurulmalıdır.    Nötr topraklama sistemlerinin avantaj, sakıncaları ve kullanım yerleri    Nötrün doğrudan topraklanması    Avantajları:   

46 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

Toprak hata akımlarının algılanmasında ve seçici korumanın  yapılmasındaki kolaylıklar, 

•

Hata  esnasında  meydana  gelebilecek  aşırı  gerilimlerin  sınırlandırılması. 

  Sakıncaları:    •

Yüksek  hata  akımlarının  meydana  gelmesi  ve  buna  bağlı  olarak insan hayatını tehlikeye sokacak yüksek temas ve adım  gerilimlerinin  oluşması  ve  transformatör,  jeneratör,  kablolar  gibi tesisin önemli elemanları üzerinde hasarlanma riski 

  Kullanım alanları:    •

Alçak gerilim 4 veya 5 hatlı şebekelerde sıklıkla kullanılmasına  rağmen orta ve yüksek gerilimli şebekelerde yüksek dokunma  ve hata gerilimleri ile hata akımlarının yüksek seviyede olması  nedeni ile tercih edilmezler. 

Nötrün reaktans üzerinden topraklanması   Avantajları:  •

Toprak hata akımları sınırlandırılır. 

Sakıncaları:  47 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

    •

Nötrü  doğrudan  topraklı  sistemlere  göre  daha  kompleks  koruma sistemi gerektirir, 

•

Şebekenin yapısına bağlı olarak kuvvetli sürekli ve transiyent  aşırı  gerilimlerin  meydana  gelmesinden  dolayı  daha  yüksek  seviyede izolasyon gerekliliği ortaya çıkar. 

  Kullanım alanları:     •

Devrenin  toplam  hata  direncine  göre  eğer  reaktansın  empedansı  düşük  ise  özel  ön  tedbirler  alınmadan  uygulanabilir. 

  Nötrün söndürme bobini üzerinden topraklanması    Avantajları:    •

Toprak hata akımının söndürülmesi. 

  Sakıncaları:  48 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

  •

Kompleks koruma sistemi ihtiyacı (yönlü koruma elemanınım  uygulanmasındaki güçlükler). 

  Kullanım Alanları:    •

Bazı doğu ülkelerinde kullanılır. 

  Nötrün izole edildiği sistemler.    Avantajları:    •

Toprak hata akımları sınırlandırılır. 

  Sakıncaları:     •

Toprak  hatası  halinde  gerilim  yükselmeleri  ve  transiyet  aşırı  gerilim darbeleri, 

•

Şebeke elemanlarında ve kablolarda yüksek izolasyon seviyesi  gerekliliği,  49 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Aşırı gerilimlere karşı koruma gerekliliği, 

•

İzolasyon izleme sistemine gerek olması. 

  OG  şebeke  topraklama  sistemlerinin  seçimi  için  krıterler  göz  önüne  alınır.    •

İşletme sürekliliği, 

•

Meydana gelen aşırı gerilimlerin seviyesi, 

•

Ekipmanın faz toprak izolasyon seviyesi, 

•

Toprak  hata  akımının  büyüklüğüne  bağlı  olarak  termik  zorlamalar, 

•

Koruma sisteminin yapısı, 

•

İşletme ve bakım ihtiyaçları, 

•

Şebeke büyüklüğü. 

  Alçak gerilim topraklama sistemi seçim kriterleri    •

İşletme sürekliliği, 

•

Meydana gelebilecek aşırı gerilimlerin seviyesi,  50 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

•

Elektriğin yol açtığı yangın riskleri, 

•

İşletme ve bakım ihtiyaçları. 

 

  Tip projelerin hazırlanması     Hazırlanması gereken tip projeler :  •

Yerleşim ve konstrüksiyon tip projeleri, 

•

Ekipman koruma tip projeleri, 

•

Ünite koruma tip projeleri,  

•

Kontrol devresi tip projeleri, 

•

Sistem konfigürasyonu tip projeleri,  

    Detay projelendirme şartnameleri     Detay projenin yapımı için gerek ekipman ve gerekse ünite ve sistem  bazında  detay  projelendirme  esaslarını  açıklayan,  uyulması  gereken  standart  ve  yönetmelikleri  belirleyen  detay  projelendirme  şartnamesinin hazırlanması gerekmektedir.   

51 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Detay  dizayn  şartnameleri  genellikle  aşağıda  belirlenen  tesis  ve  elemanlar için yazılır.     1. Genel  kurallar  ve  genel  ihtiyaçlar  şartnamesi:  Elektrik  sisteminin  genel  gerekliliklerini  ve  elektrik  sisteminin  dizaynı  için  genel  şartları  kapsar.  Bu  şartname  elektrik  sistemlerinin  detaylı  projelendirilmesi  için  geçerli  olan  ve  kullanılması  ve  göz  önüne  alınması  gereken  ulusal  ve  uluslar  arası  şartnameleri,  enerji  alım  ve  besleme  metotlarından,  tesisin  projelendirilmesinde  esas  olacak  hesap  metotlarını  ve  analiz  ve sentez kurallarının açıklanmasından meydana gelir.     Genellikle aşağıda verilen başlıklar altında hazırlanır:  •

Şartnamenin amacı, 

•

Şartnamenin kapsamı,  

•

Kısaltmalar ve açıklamalar, 

•

Şartnamenin  hazırlanmasında  yönetmelik ve standartlar, 

•

Fonksiyon  ve  performans  kriterleri:  ekipmanların  boyutlandırma  esasları,  güç  temini,  yardımcı  ve  acil  güç kaynakları  ile ilgili açıklamalar  OG ve AG dağıtım  sistemlerinin esasları, dağıtım ve kontrol sistemleri ile  diğer  sistemlere  ait  projelendirme  ve  hesaplama  esasları,   52 

esas 

alınacak 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

Tesisin  projelendirme  kriterleri:  elektrik  güç  ihtiyacının  belirlenmesi,  işletme  ve  izolasyon  gerilim  seviyelerinin  belirlenmesi  esasları,  koruma  topraklaması  ve  işletme  topraklamasının  belirlenmesi,  Sağlık  emniyet  ve  çevre  için  gereklilikler,  

•

Tesis yapımı ve montajı için temel gereklilikler,  

•

Kabul ve test genel esasları ve gereklilikleri,  

•

Dokümantasyon:  çizimler  ve  detay  resimlerle  ilgili  açıklamalar  

        2. Ana  dağıtım  sistemi  şartnamesi:  Ana  transformatör  ve  dağıtım merkezinin yapım ihtiyaçlarını ve hesap metotları ile  tesis ve ilgili ulusal ve uluslararası standartlara göre sistemin  dizayn  gerekliliklerini  kapsar.  OG  ve  AG  dağıtım  sistemi  şartnameleri olarak hazırlanmakta olup; eğer sistemde doğru  akım  dağıtım  sistemleri  mevcutsa,  DC  dağıtım  sistemleri  üzerine şartname hazırlanır.     3. Kablo ve bağlantı hatları şartnamesi: kablo hesap metotları,  kablo  tesis  şartlarını  ve  kullanılması  istenen  kablo  tipi  ve  bağlantı şekilleri ve tesis metotlarını kapsar.      4. Elektrik  sisteminde  kullanılan  cihaz  ve  ekipmanlarlarla  ilgili  şartnameler:  53 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

    •

Transformatörler  

•

Acil  durum  veya  stand‐by  jeneratörler  veya  yardımcı  jeneratör grupları,  

•

Elektrik iç tesisat,  

•

Elektrik motorları, 

•

UPS ve doğru akım besleme sistemleri,  

•

Topraklama ve yıldırımdan koruma sistemleri,  

•

Motor  yol  vericiler  (frekans  konvertörü,  soft  starter ve  diğer  yol vericiler) ilgili şartnameler,  

•

Reaktif güç kompanzasyon sistemi şartnameleri  

 

Detay tasarım    Şebeke yapısının belirlenmesi    Farklı şebeke yapıları arasında en uygun yapının seçilmesi için göz önünde  bulundurulması gereken kriterler  •

Gerekli ve geçerli ihtiyaçlar, 

54 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

Güç  kalitesini  düşüren  ve  şebeke  güvenirliliğini  azaltan  gerilim  çökmesi,  dengesizlik,  harmonikler,  fliker  olayları  gibi  bozunmaların sınırlandırılması, 

•

İşletme ve bakım gerekliliklerine.  

  YG/OG Şebeke yapıları    Gerekli  ihtiyaçlar  ve  tesisin  boyutları  esas  alınarak  aşağıdaki  şebeke  yapıları kullanılır.  •

1‐ Beslemeli güç temini, 

•

2‐ beslemeli güç temini, 

•

2‐ beslemeli çift baralı sistem.  

  Orta gerilim şebeke yapıları    Saha içindeki orta gerilim dağıtımı iştenen şartlara bağlı olarak her bir  bölge için dizayn edilir.    Bu  gereklilikler  göz  önüne  alınarak  aşağıda  belirtilen  şebeke  yapıları  seçilir.  •

Tek  taraftan  beslemeli  radyal  şebeke:  yük  ihtiyacının  düşük  olduğunda  kullanılır.  Çimento  tesislerinde  oldukça  sıklıkla  kullanılır.  55 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Kuplajsız  çift  beslemeli  radyal  şebeke:  demir  çelik  endüstrilerinde,  petro‐kimya  tesislerinde  kullanılan  şebeke  yapısı olup, yüksek yük kullanımında tercih edilirler. 

•

Gözlü şebeke: gelecekteki genişlemenin yüksek olduğu büyük  sahaya  yayılı  sisltemler  için  çok  uygundur.  Açık  ve  kapalı  olarak  çalıştırılabilir.  kapalı  çalıştırma  şeklinin  performansı  daha yüksek olup ancak daha pahalı bir sistemdir. 

•

Paralel  beslemeli  şebeke:  gelecekteki  genişlemesi  sınırlı  olan  büyük sahaya yayılı sistemler için kullanılır. 

  Alçak gerilim şebeke yapıları    Yük  sürekliliği  ve  miktarına  bağlı  olarak  alçak  gerilim  panoları  jeneratör  ve  kesintisiz  güç  kaynağı  (UPS)  gibi  birkaç  kaynaktan  beslenebilir.    Kısa devre akımlarının belirlenmesi    Sistemin  elemanlarının  ve  bağlantılarının  belirlenmesi  için  yapılacak  çalışmaların  en  önemlisi,  kısa  devre  hesaplarıdır.  Bu  çalışma  sonucunda sistemin bütün noktalarında maksimum, sürekli, minimum  ve darbeli kısa devre akımları belirlenir. Bu değerlerle kesicilerin açma  ve  kapama  kapasiteleri,  elektrik  ekipmanlarının  elektrodinamik  kuvvetlere ve kısa devre termik dayanım performansları tesbit edilir.  56 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

  Maksimum kısa devre akımının efektif değeri ile  •

Kesicilerin ve sigortaların kesme kapasitesi, 

•

Ekipmanlar için gerekli termik dayanım seviyeleri.  

  Darbe kısa devre akımının değeri ile   •

Kesiciler ve ayırıcıların kapama kapasiteleri, 

•

Hatların ve baraların elektrodinamik dayanımları. 

  Minimum  kısa  devre  akımının  değeri  ile  sigorta  ve  kesicilerin  açma  eğrileri  veya  aşırı  akım  koruma  elemanlarının  açtırma  akım  eşik  değerleri    belirlenir  ve  koruma  sistemine  ait  seçicilik  ve  stabilite  planları hazırlanır.     Kısa  devre  hesapları  yanında  yük  akış  analizi,  transiyent  stabilite  ve  dinamik stabilite analizi ve harmonik analizi yapılmalıdır.    Aktif ve reaktif güçlerin belirlenmesi    Yük akış analizinde normal ve özel işletme şartları altında sistemdeki  aktif ve reaktif güçler belirlenir. 

57 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

    Transiyent analizi    Transiyent  analizi,  sadece  senkron  motor  ve  jeneratörlere  sahip  tesislerde uygulanır.    Motorların yol alma olayının incelenmesi ve besleme  sisteminin yeterliliğin kontrol edilmesi    Motorlarda  yol  alma  olayı  aşağıda  belirtilen  durumların  bir  veya  bir  kaçının gerçekleşmesi durumunda mutlaka incelenmelidir.    •

STN  (kVA)  transformator  gücünün;  motorun  elektrik  şebekesinden çektiği nominal gücünün SMN (kVA) üç katından  az olması 

•

Motor  ile  transformator  arasında  çekilen  kablo  motor  terminallerinde  elde  olunanan  kısa  devre  gücünü  (MVA)  azaltır.  Bu  kısa  devre  gücünün  motor  yol  alma  gücünün  (MVA) sekiz katından az olması 

•

Besleme  panosu  bara  kısa  devre  gücünün  (kVA)  motor  yolalma gücünün sekiz katından  daha az olması 

•

Yükün ve yük makinasının yüksek atalete sahip olması 

58 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

•

 

Motorun  beslendiği  kaynaktan  diğer  elektrik  cihazları  besleniyorsa yol alma olayı esnasında meydana gelen gerilim  düşümlerinin  cihazların  çalışmalarını  etkileyebilecek  değerde  olması 

  Harmonik  analizi     Harmonik analizi güç faktörüne haiz sistemlerine ve buyük güçte yarı  iletken güç çevirme (motorlar için AC ve DC sürücüler, UPS cihazları,  kumanda/kontrol  sistemleri  için  doğru  akım  kesintisiz  güç  kaynakları  DCPS)  ihtiva  eden  sistemlerde  yapılır.  Harmonik  akımların  ve  gerilimlerin  etkilerinin  ele  alınmayarak  yapılan  elektrik  tesisi  tasarımlarında  özellikle  elektronik  yol  verme  ve  kontrol  sistemine  sahip  endüstriyel  tesisler  çalışamaz  ve  iş  göremez  duruma  gelebilir,  elektrik  motorlarının  performansları  düşer  ve  tesisteki  ekipmanlarda  aşırı ısınmalar meydana gelebilir.     Lineer olmayan söz konusu bu yüklerin sebep olduğu deformasyon     •

Güç  faktörünü  düzeltmek  için  kullanılan  kompanzasyon  sisteminde    aşırı  ısınma  veya  rezonans  sebebi  ile  kondansatörün aşırı ısınmasına veya tahrip olmasına,  

•

Motor  ve  transformatörlerde  aşırı  ısınmaya  ve  bu  nedenle  güç  kullanımının  azalmasına  ve  ayrıca  motorda  sarsıcı  momentleri  oluşturmasından  dolayı  motorda  bulunan 

59 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  rulman,  yatak,  mil  gibi  hareketli  parçaların  çabuk  yıpranmasına,   •

Regülatör,  konverter,  kalıcı  izolasyon  monitörü  ve  koruma  rölelerinin anaormal ve hatalı çalışmasına neden olurlar. 

  Harmonik  analizi,  şebekede  oluşan  bozunmaların  azaltılması   standartların  öngördüğü  uygun  değerlerde      çalışmaların  sağlanması  için gerekli tedbirlerin alınmasını sağlar.  Bu tedbirler aşağıda sıralanmıştır.  •

Kondansatörlerle  şebeke  endüktansı  arasındaki  rezonansı  azaltacak  anti‐harmonik  bobinli  kompanzasyon  gruplarının  kullanılması, 

•

Harmonik akımları tutarak harmonik gerilimlerini azaltan şönt  filtrelerin kullanılması, 

•

Dağıtım  yüklerinin  bulunduğu  yerlerde  kısa  devre  gücünün  azaltılması, 

•

Aktif, pasif ve karma filtrelerin kullanılması, 

•

Harmonik  üretiminin  sınırlandırılması  (doğrultucu,  UPS,  frekans  konvertörü  gibi  cihazların  girişinde  6‐darbeli  doğrultucular  yerine  12‐darbeli  doğrultucuların  kullanılması.  Hjarmonik  üreten  yüklerin  besleme  devrelerinin  diğer  lineer  yüklerin besleme devrelerinden ayrılması). 

  60 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Harmonik analizi, aşağıdaki işlemleri ihtiva eder    •

Kullanılan şebekede önceden bulunan  mevcut harmoniklerin  belirlenmesi, 

•

Her  bir  lineer  olmayan  yük  için  harmonik  akım  ve  güçlerinin  belirlenmesi, 

•

Kullanılacak  şebekede  harmonıkk  miktarların  kabul  edilebilir  değerlerinin belirlenmesi. 

  Transformatörlerin seçimi    Bir yıl içinde en fazla yüklenebileceği gündeki ve süredeki  maksimum  güç esas alınarak transformator seçilir. Bu güç  analizinin kullanma ve  eş zamanlılık faktörü göz önüne alınarak gerçekleştirilmesinden sonra  ortaya çıkan güçtür.    En  doğru  metot  tesis  yük  eğrileri  ve  transformator  aşırı  yüklenme  eğrileri esas alınarak transformator güçlerinin belirlenmesidir.(IEC 76‐ 2)    Transformatörlerin  seçiminde  önemli  kriterlerden  biriside  darbeli  veya sakin olmak üzere yükün uygulanış şeklidir.     61 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  Sakin  yükler  (aydınlatma,  ısıtma)    için  yukarda  söz  konusu  esaslar  dahilinde yüklenme belirlenir.     Asenkron motorların yol almasında olduğu gibi transformatora darbe  şeklinde  yükler  uygulanacaksa  ilerde  güç  kaynakları  ve  elektrik  motoru  ile  tahrik  edilen  sistemlerin  boyutlandırılması  bölümlerinde  açıklanacağı gibi transformatörlerin gücü ve  u SCT (% ) nisbi kısa devre 

gerilimİ veya diğer bir deyımle empedans gerilimi beslediği sistemde  dinamik  stabliteyi  bozmayacak  ve  sistemde  çalışmayı  sürdürebilecek  derecede gerilim düşümü meydana getirecek şekilde belirlenmelidir..     Transformatörlerin  seçiminde  diğer  bir  önemli  kriter  ise  transfomatora  bağlanacak  yüklerin  lineer  ve  lineer  olmayan  yükler  olarak  tipleridir.  Endüstriyel  sistemlerde  frekans  konvertörlerinin  kullanımının  yaygınlaşması ve özellikle proses için kaliteli güç temini  sağlayacak kesintisiz güç kaynakları UPS lerin büyük güçlere ulaşması   büyük  miktarlarda  harmonik  üreten  güçlerin  kullanımının  artması  kullanılan  güçlerle  birlikte  bu  harmonik  miktarlarını  da    karşılayacak  güçte  ve  gerilim  toplam  harmonik  distorsiyon  faktörü  %5  i  geçmeyecek şekilde transformator seçiminin yapılması gerekir.      Jeneratörlerin seçimi    Transformatörlerin  seçimindeki  tüm  kriterlerde  jeneratörler  için  geçerlidir. Jeneratörlerin gücü beslemesi gereken yüklerin cinsi tipi ve  62 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

bunların  miktarları  ile  bunlara  ait  toplam  güç  ihtiyacı  belirler  .  Gerekli detaylı bilgiler güç kaynakları bölümünde verilmiştir.       İletkenlerin kesitlerinin belirlenmesi     İletkenlerin kesitlerinin belirlenmesi için aşağıda belirtilen sıraya göre  olur.    •

Maksimum dizayn akımının hesabı, 

•

Tesis metotları ve tesis şartları ile ilgili düzeltme faktörlerinin  belirlenmesi, 

•

Gerilim düşümü hesapları, 

•

Normal  işletme  şartlarında  akan  akım  değerine  göre  ve  bu  akımlar eğer harmonik ihtiva ediyorsa harmonik miktarlarıda  göz önüne alınarak  iletken kesitinin ısınmaya ve akım taşıma  kapasitesine göre belirlenmesi,  

•

Koruma  cihazının  hatalı  bölümü  ayırma  süresi  esas  alınarak  kısa devre halinde termik dayanımın kontrol edilmesi, 

•

Büyük  motorların  yolverme  esnasındaki  ve  normal  çalışma  esnasındaki gerilim düşümlerinin kontrol edilmesi,  

•

Alçak  gerilim  sistemlerinde  dolaylı  temaslara  karşı  insan  hayatını  korumak  için  koruma  cihazlarının  kesme  veya  63 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  açtırma  akım  eşik  değerleri  ile  topraklama  sistemlerine  bağlı  olarak maksimum bağlantı uzunluğunun kontrolü,  •

Orta  gerilim  sistemlerinde  toprak  hatası  esnasında  kablo  ekranlarının termik dayanımlarının kontrolü, 

•

Nötr,  koruma  iletkeni  ve  eş‐potansiyel  bağlantı  iletkeninin  kesitlerinin belirlenmesi. 

  Koruma sisteminin belirlenmesi    Elektrik şebekelerinde koruma sisteminin temel görevi insan hayatı ve  ekipmanların  emniyeti,  hatasız  bölümlerdeki  yüklerin  beslenmesinin  sürekliliğinin sağlanmasıdır.    Tesis  normal  işletmede  iken  tesiste  meydana  gelen  hatadan  dolayı  aşağıda belirtilen olaylar meydana gelebilir.  •

Aşırı yüklenme ve aşırı yükler, 

•

Kısa devreler ve bunların sonucu meydana gelen aşırı akımlar,  

•

Hatalı manevralar, 

•

Aşırı  gerilimler  (Yıldırım  deşarjı,  toprak  hatası  sonucu  oluşan  aşırı  gerilimler  ve  bu  aşırı  gerilimlerin  AG  tarafına  transferi,  ferrorezonans), 

64 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

•

 

Aşırı  sıcaklık  ve  aşırı  gerilimler  sonucu  izolasyon  malzemesinin bozulması. 

  Bu olayların  koruma sistemi vasıtasıyla önlenmesiyle  •

Ekipmanların  termik  ve  elektrodinamik  zorlanmalaarı  sınırlandırılır, 

•

Şebeke stabilitesi korunur, 

•

Elektro  manyetik  bozunmaların  diğer  devrelere  olan  etkisi  süresi azaltılır, 

•

Tesisin erken yıpranması önlenir ve bakım giderleri azaltılır.  

  Koruma  sistemi  sadece  hatalı  bölümü  ayıracak  şekilde  seçicilik  özelliğine  sahip  olmalı    ve  sağlam  bölümlerde  enerji  sürekliliği  sağlamalıdır.    Besleme istasyonu yardımcı ekipmanları    Elektrik  dağıtım  sistemine  bağlı  aşağıda  belirtilen  yardımcı  ekipman  yükleri   •

Koruma röleleri, 

•

Koruma  ve  kumanda  sistemini  besleyen  yardımcı  güç  kaynakları  65 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Kesicilerin,  anahtarların  ve  ayırıcıların  açma  ve  kapama  mekanızmaları ve kilitleme ve kurma  tertibatları, 

•

Elektrik  odalarının  ve  panolarının  soğutma  ve  havalandırma  klima sistemleri ve ısıtma sistemlerinin dirençleri, 

•

Elektrik odalarının aydınlatma sistemleri, 

•

Transformatörün  soğutma  radyatörleri  havalandırma  fanları  ve yük kademe değiştiricileridir. 

  Sözkonusu  yüklerin  güç  teminleri,  UPS,  doğru  akım  kesintisiz  güç  kaynağı DCPS doğrultucu‐akü sistemleri gibi yüksek seviyede güvenilir  özel kaynaklardan sağlanmalıdır.    Eğer bu kaynaklarda enerji kesilirse iki işletme prensibi kullanılır.  •

İstasyon  devre  dışı  edilir.Bu  personel  ve  ekipman  emniyeti  için önceliklik istenen yerlerde uygulanır, 

•

İşletmeye  devam  edilir.  Bu  prensip  ise  işletme  sürekliliği  öncelikli olan yerlerde uygulanır. 

  Güvenilebilirlik araştırması ve analizi     Güvenilebilirlik  araştırması  tesisin  kuruluş  safhasında  yatırım  maliyetlerinin belirlenmesinde  ve  tesis çalışmaya başladıktan sonra  66 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

üretim  ve  işletme  kayıplarının  önlenmesi  ve  bakım  giderlerinin  azaltılması bakımından yapılması çok önemli olan ve yatırımcıyı veya  tesis sahibini yakından ilgilendiren dizayn işlemidir.     Araştırma ve analiz kriterleri     Yükün  bağlandığı  terminaldeki  gerilimi  etkileyan  unsurlar  ya  enerji  temin  edilen  şebeke  veya  kullanıcıların  hatalı  tasarlanan    elektrik  tesisleri ve bu sistemde ortaya çıkan hata kökenlidir.    Anormal işletme ve ortaya çıkan zararların maliyeti yüklerin tipine ve  endüstriyel  prosesin  krıtiklık  seviyesine  bağlıdır.  Böylece  ani  kritik  yüklenmede  yükünden  dolayı  endüstriyel  proses  üzerinde  ciddi  sonuçlar ortaya çıkarır. Diğer taraftan aynı rahatsızlık ve bozunmalar,  yükler  üzerinde  zararlı  tesirler  meydana  getirir.  Bir  elektrik  şebekesinin  dizaynında,  meydana  gelebilecek  hata  etkilerinin  ve  bozunmaların  kesin  analizi  gerçekleştirilmelidir.    Harmonik  etkileri,  fliker,  gerilim  dengesizliği,  frekans  değişimleri  ve  aşırı  gerilmeler  her  durumda uygun ekipman kullanarak ve şebeke yapısını uygun seçerek  azaltılabilir.     Güç  kesilmesine  karşı  bağışıklık,  normal  jeneratör  grupları  veya  sıfır  saniye  transfer  süreli  motor  jeneratör  grupları  ve  kesintisiz  güç  kaynakları  gibi  özel  elemanların  kullanımını  gerektirebilir.  Bu  ekipmanlar  genellikle  problemlerin  hepsinin  çözümü  için  uygun  değildir. Şebeke yapısı, otomatik besleme restorasyon sistemleri riskli  67 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  ekipmanların  güvenirlik  seviyeleri  kontrol  ve  izleme  sistemleri  ve  bununla  beraber  bakım  sisteminin  işleyişi  güç  beslemesindeki   kesilmeleri  azaltma  veya  ortadan  kaldırmada  önemli  rol  oynarlar.  Ortaya  çıkacak  problemlerin  tamamının  endüstriyel  tesisin  izin  verebileceği besleme kesilmesinin oluş şekli ve süresini belirleyen bu  verilerin  tamamını  hesaba  katarak  analiz  edilmesi  gerekir.  Bu  çalışmalar  tesisin  ihtiyaçları  için  en  uygun  ekipman  ve  şebeke  yapısının belirlenmesini sağlar. Onlar genellikle hassasiyet seviyesi ile  ilgili  sınıflandırmaya  gerek  duyarlar  ve  aşağıda  verilen  farklılıklara  göre söz konusu sınıflandırma yapılır: 

- Uzun süreli enerji kesilmesine izin verilen yükler 1 saat veya daha fazla, - Bir kaç saniye sonra tekrar enerjilendirilmesi gereken yükler, - Herhangi bir enerji kesilmesine tahammülü olmayan yükler.   Şekil  1.7  aşağıda  açıklanan  duruma  göre  düzenlenmiş  şebeke  örneği  verilmektedir. 

- Kesintisiz güç kaynağı tarafından beslenen her hangi bir enerji kesintisine tahammülü olmayan hayati öneme haiz yükler, - Dağıtım şebekesinde enerji kesilmesinden sonra jeneratörün frekans ve geriliminde stabilite sağlanır sağlanmaz birkaç saniye sonra jeneratör grubu tarafından tekrar enerjilendirilen temel yükler, 68 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

- Temel yüklerin tamamı devreye girer girmez, tekrar kademeli olarak devreye alınan öncelikli yükler (Jeneratör grubu ani olarak tüm yükleri kabul etmez ve özellikle birden fazla asenkron motorların aynı anda devreye girmesi sonucu ortaya çıkabilecek stabiliteyi bozacak aşırı yük darbelerini önlemek amacıyla söz konusu yükler, belirli bir sıra ile uygun sürede devreye alınmalıdır),

- Şebeke tekrar enerjili duruma geldiğinde ve enerjilendirilebilen ve uzun sure enerjisiz kalmasına izin verilebilen yükler.   İşletme  gerekliliklerine  göre  yerine  konulabilir  kaynağın  boyutlandırılmasında    dogru  şebeke  seçilirse  optimizasyon  sağlanabilir.  Güvenilebilirlik  çalışmaları  kritik  yüklerin  güç  ihtiyaçları  minimum  yapının  belirlenmesinde  mutlaka  göz  önüne  alınmalıdır.   Nötr  topraklama  sisteminin  seçiminin  çok  önemli  olduğu  hatırdan  çıkarılmamalıdır   

Güvenilebilirlik araştırmasının gerekli olduğu alanlar (Tüm şebeke tipleri ve kontrol ve izleme sistemleri için uygulanmalıdır): - Tek taraflı beslemeli şebeke, - Çift taraflı beslemeli şebeke,

69 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

 

- Otomatik olarak tekrar kurulan gözlü şebeke, - Çift baralı şebeke, - Kesintisiz güç kaynaklı şebeke, - Otomatik envesörlü sistem, yük atmalı ve eki konuma getirmeli sistemler.                             70 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

            Şekil  1.7.  Enerji  kesilmesine  karşı  hassasiyetlerine  göre  şebeke  yüklerinin                     sınıflandırılması    

Güvenilebilirliğin tayini için kriterler:  

- Birinci hatadan önce çalışma süresinin ortalama miktarı (MTTF: Hatanın ortalama süresi), - İki hata arasında geçen ortalama ortalama süre (MTBF: Hataların oluşumu arasındaki ortalama süre), - Yükün beslenmesinde güç kaynağının yeterliliği. Bunun belirlenmesinde hataların oluşumundaki sıklık ve tamirat ve hatanın giderilme süreleri hesaba katılır, - Bir yıl süresinde meydana gelen hata miktarı, - Onarım süresi (MTTR: Ortalama onarım süresi), - Hata süresince sistemin ortalama kullanılamama süresi (MDT: Sistemin ortalama devre dışı olabileceği süre). Bunlara hatanın algılanma ve belirlenme süreleri, bakım 71 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

 

servisinin hata yerine ulaşma süreleri hatalı ekipmanın satın alınma süreleri ve onarım süresi dahildir, - Koruyucu bakım işlemi ortalama sıklığı ve bu işlemler sırasında tesisin kullanılabilirliği, - Bakım sırasında geçici enerji kaynaklarının yerleştirilmesinin ekonomikliği, - Kullanım şebekesinde meydana gelen enerji kaybında jeneratör grubunun devreye girememe ihtimali, - Jeneratör grubu kontrol ve test işlem sıklığı, - Bir yılda oluşabilecek öncelikli yüklerdeki enerji kesintisi miktarı, - Jeneratör grubu kontrol ve test işlem sıklığı, - Bir yılda oluşabilecek öncelikli yüklerdeki enerji kesintisi miktarı, - Hayati yüklere ait gücün kesilmesine kadar bu yüklerin enerji altında tutulması gereken süre,          

72 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Analiz tipleri  

- Tek bir yapı tipi ele alınarak gerçekleştirilen analiz.

Şekil 1.8. Tek yapı tipi ele alınarak gerçekleştirilen analiz metodu

- Alternatif bir yapı geliştirerek iki yapının karşılaştırılması metodu

73 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

 

Şekil 1.9. İki yapının karşılaştırılması

     Güç faktörü düzeltme sistemleri     Güç  faktörünün  değeri,    cezalı  reaktif  güç  bedeli  ödememek  için  enerji  sayaçlarının  bulunduğu  ve  ölçüm  yapılan  kısımda  elektrik  dağıtım  firmasının  şart  koştuğu  miktarda  olmalıdır.    Genellikle  transformatörün  boşta  ve  yükte  kendisi  tarafından  tükettiği  reaktif  enerjinin de kompanzasyonu göz önüne alınmadan yapılan dizayn ve  yapım  sonucu  tesiste,  AG  tarafında  güç  faktörü  katsayısı  için  şart  koşulan  değer  sağlandığı  halde  enerji  sayaçları  primer  OG  tarafına  bağlanan  tesislerde  özellikle  yüksek  güçlü  transformatör  74 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

sistemlerinde  güç  faktörü  şart  koşulan  değerden  daha  az  değer  almakta ve sistemde kompanzasyon tesisi olduğu halde cezalı reaktif  güç bedeli ödenmektedir.   

Sistem dizaynı için gerekli hesaplamalar ve           incelemeler     Şebekelerin elektriksel davranışları     Elektrik  şebekeleri,  birbirini  karşılıklı  olarak  etkileyen  farklı  elemanlardan  meydana  gelir.  Bu  karşılıklı  etkiler  altında  sistemin  kesintisiz  ve  güvenilebilir  bir  şekilde  çalışabilmesi  için  elektrik  sisteminin  akım  gerilim,  empedans  ve  diğer  elektriksel  parametreler  esas  alınarak,  geçerli  standart  ve  elektrik  kanunlarına  uygun  olarak  hesaplanması  ve  elemanların  bu  şebeke  hareketleri  ne  dayanıklı  olarak  seçilmesi  gerekmektedir.  Sistemin  cevap  sürelerine  uygun  olarak  elektriksel  davranışların  sınıflandırılmaları  aşağıda  verilen  kriterler esas alınarak açıklanmalıdır   •

Devre  dışı  olma  davranışı  ve  beslemenin  geçici  olarak  devre  dışı edilmesi,  

•

Yavaş  davranışlar  yani  işletme  şartlarındaki  standart  değişimler, 

•

Kararlı davranış, sürekli işletme şartları,  

•

Hızlı  davranışlar,  döner  makinaların  değişen  etkilelerininin  şebeke çalışması üzerine yaptığı girişimler,   75 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Elektromanyetik  davranışlar,  kablolar  tarafından  yayılan  dalgaların yaptığı girişimler,  

•

Elektromanyetik dalga yayılımı.  

  Yukarda  açıklanan  davranışların  dağıtım  sistemi  ve  proses  üzerinde  aşağıda belirtilen değişik etkiler meydana getirir.   •

Elektrik beslemesinin kesilmesi,  

•

Gerilim çökmeleri ve değişimleri,   

•

Transiyent akımlar,  

•

Harmonikler, 

•

Kısa devre hesapları,  

•

Elektromekanik  salınım ve titreşimleri,  

•

Açma  kapamalar,  arklar  ve  toparlanma  transiyentlerinden  dolayı aşırı gerilimler ve gerilim darbeleri,  

•

Yıldırımın  neden  olduğu  aşırı  gerilimler  ve  aşırı  gerilim  darbeleri.  

  Yukarda  açıklanan  etkilerin  büyüklükleri  şebekenin  tipine  ve  işletme  gerekliliklerine bağlıdır.    76 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Şebeke ve işletme karakteristiklerinin belirlenmesi     Elektrik  tesislerinin  ana  parametrelerinin  belirlenmesi  için  aşağıda  verilen hesapların gerçekleştirilmesi gerekir.     1. Besleme kaynağının tipi   •

Kısa devre gücü,  

•

Hız ve gerilim düzenlemeleri,  

•

Harmonik kirlenme, 

•

Normal veya değiştirilen,  

•

Anahtarlama salınımları ve transiyent olaylar.  

  2. Yükün tipi   •

Güç (Aktif / Reaktif , tesis gücü / çekilen güç ) 

•

İşletme karakteristikleri (kabul edilen, bozucu etkilere  karşı duyarlılık), 

•

Faz dengesizliği,  

•

Harmonik yükler,  

•

Proses  için  farklı  yüklerin  önceliği  (Normal  /Temel  /hayati önemi haiz),  77 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Darbeli veya sakin yük.  

  3. Şebeke diyagramı   •

Gerilim seviyeleri, 

•

Şebeke  yapısı  (radyal,  gözlü,  çift  veya  tek  besleme,  çift  veya tek bara sistemi), 

•

Konfigürasyon (normal / yedeklemeli, yedekli),  

•

Topraklama sisteminin düzenlenmesi,  

•

Hat uzunlukları, 

•

Güç faktörünün düzeltilmesi,  

•

Bakım gereklilikleri. 

  4. Standartlar, yönetmelikler ve talimatlar ve düzenlemeler.    Elektrik tesisleri için gerekli hesaplar     Hesaplamaların  amacı,  kurulması  düşünülen  sistemi  analiz  etmek  ve  çeşitli şartlardaki sistem davranışlarını önceden görmektir. Hesapların  sonucu  şebeke  yapısı  üzerine,  cihazların  ve  şebeke  elemanlarının  seçimine ve işletme kurallarının belirlenmesine etki eder.  78 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

  Bu hesaplamalar aşağıda belirlenen kısımları kapsar   •

Güvenilebilirlik, 

•

Sürekli çalışma şartları,  

•

Kısa devreler,  

•

Koruma,  

•

Stabilite şartları, 

•

Harmonikler, 

•

Aşırı gerilimler,  

•

Elektromanyetik uyumluluk,  

•

Değerlendirmeler  denetimler.  

için 

gerçekleştirilen 

ölçmeler 

ve 

        Güvenilebilirlik  hesapları     Güç kaynaklarının (genel dağıtım şebekesinin ve enerji üretimi yapan  tesislerin)  güvenilebilirliği    aşağıda  verilen  değerler  tarafından  belirlenebilir.   79 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Enerjinin  belirlenen  güç  ihtiyacına  uygun  olması  veya  enerji  yeterliliği, 

•

Enerji  kesintilerinin  yıllık  miktarları  ve  enerji  kesintilerinin  süreleri,   

•

Enerji sürekliliği.  

  Güvenilebilirlik araştırmalarının gerçekleştirilmesi sonucunda    •

Tesisteki  yüklerin  proses    boyunca  servis  gerekliliklerinin  sürekliliği  ile  belirlenen    enerji  ihtiyaçlarının  dağılımı  göz  önüne alınarak optimum şebeke dizaynı yapılabilir, 

•

Enerji  kesintilerinin  neden  olacağı  risklere  karşı  daha  iyi  kontrolun sağlanması,  

•

Çözüm  sayıları  arasında  seçim  yapamak  için  yardımcı  kriterleri artırılır,  

•

İşletmeyi  olumsuz  yönde  etkileyen  nedenleri  azaltmak  veya  bu  etkiler  ortaya  çıktığında  gerekli  tedbirlerin  alınmasını  sağlanır.    

  Davranışlar ve orjinler     Elektrik enerjisinin varlığı   80 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

Hataların  ortaya  çıkış  süreleri  arasındakı  ortalama  zaman  MTBF  veya  ilk  hataya  kadar  geçen  süre  ile  ifade  edilen  işletme zaman aralığı güvenilirliği,  

•

Geçerli süre veya işletme süresi,  

•

Bir  hatanın  giderilmesi  için  ortalama  süre    ile  karakterize  edilir.  

  Elektrik enerjisi temini başlıca   •

Belirlenen    işletme  şekillerinde    ve  durum  değişikliklerinde  elektrik şebekesinin topolojik yapısının, 

•

Çeşitli  işletme  senaryolarında  çalışma  durumunda  sistemin  normal ve doğru olarak işletmeye devam etmesinin,  

•

Bakım organizasyonunun,  

•

Bozucu  ve  rahatsız  edici  etkilerin  ve  bozunmaların  tesbit  edilmesi sonucu tayin edilir.   

  Etkiler ve çözümleri     Elektrik  sistemlerinde  aşağıda  verilen  hatalar  ve  bunların  etkilerinin  çözümleri aşağıda açıklanmıştır.   •

Kullanım enerjisinin kesilmesi: Şebekelerde gerek atmosferik  nedenlerden  dolayı  gerekse  şebekeye  bağlı  elemanlarda  oluşabilecek  hatalardan  dolayı  şebekede  bir  takım  81 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  rahatsızlıklar  ortaya  çıkar.  Sonuç  olarak  gerilim  çökmeleri  veya  kısa  ve  uzun  elektrik  kesintileri  meydana  gelir.  Şebeke  topolojisine  ve  gücüne  bağlı  olarak  bu  bozucu  etkileri  yük  seviyesine çekilebilir.   •

İzolasyon  hatası:  kısa  devrelerin  sonuçları  aşağıdaki  durumlara bağlı olarak yüklerde gerilim çökmelerini ve enerji  kesintilerini  ortaya  çıkartır.Bu  durum  aşağıda  açıklanan  tedbirlerle hafifletilir veya ortadan kaldırılır.   1. Tesis edilen koruma cihazları ve seçicilik seviyesi   2. Yük ve hata yeri arasındaki uzaklık   3. Şebeke topolojisi  

•

Gereksiz  veya  hatalı  açmalar:  Gerekli  hata  toleransları  dahilinde rölelerin ayarlanması ile ortadan kaldırılır.  

•

Açma ve kapamada meydana gelen hatalar ve geçici olaylar:  Bu hatalar genellikle yükler üzerine doğrudan bozucu etkilere  neden olmazlar. Bu etkiler genellikle algılanmazlar ve koruma  ve  seçicilik  kaybı  meydana  getirmezler.  Gerilim  çökmeleri  veya kesinti etkileri yüklerin hassasiyetine bağlıdır. Bilgisayar  ekipmanları  gibi  belirli  yükler  gerilim  çökmelerine  ve  kısa  süreli kesintilere karşı çok hassasdır. Bu nedenle elektrik tesisi  tasarımında  hassasiyet  dereceleri  esas  alınarak  yüklerin  karakterize  edilmesi  gerekmektedir.  Prosesin  ve  işletme  sürekliliğinin  önemine  göre  bu  kriterizasyon  daha  önem  kazanmaktadır.  

  82 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

Böyle  durumlarda  sistem  gerekliliklerine  göre  aşağıda  verilen çözümler önem kazanmaya başlar   1. Kendi  otonom  besleme  kaynağı  tesis  etmek  (Diesel  veye gaz generatör grupları tesis etmek),  2. Tesis birbirinden bağımsız birden fazla noktadan veya  kaynaktan beslemek,   3. Kesintisiz güç kaynakları UPS tesis etmek,   4. Beslemede alternatif besleme kaynakları tesis etmek,   5. Yüksek hızda hata algılama cihazları tesis etmek.     Sürekli çalışma şartları hesapları     r Elektrik  şebekesinin  normal  ve  karalı  işletme  şartları  altında  düzgün  işletmesi  sistemin  baştan  aşağı  doğru  ve  iyi  tasarlanmasına  bağlıdır.  Kararlı hal çalışması kavramı  güç frekansı olarak adlandırılan nominal  frekans, akım ve gerilimlerin büyüklüğü, aktif ve reaktif güç seviyeleri  ile tanımlanır.     Kararlı işletme şartları altında davranışların araştırılması iletkenin ;   •

Tesis ve ekipmanların temel boyutlandırılması, sistem kontrol  ve yönetimi,  

•

Tesisin  hatalı  işletilmesinin  veya  elektrik  cihazlarında  ortaya  çıkan problemlerin neden olduğu risk durumlarının göz önüne  83 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  alınması  (İzolasyonun  eskimesi,  iletkenlerin  hasarlanması)  sağlanır.    Hesaplamalara esas olan davranışlar ve orjinler   •

Akım akış miktarları,  

•

Dağıtım gerilimleri,  

•

Aktif ve Reaktif güçler,  

•

Simetrisiz yüklenme ve besleme sistemlerindeki simetrisizlik,  

•

Lineer olmayan yüklerin ortaya çıkardığı harmonikler.  

  Kararlı işletme şartları altında şebekenin düzgün çalışması    •

Şebekenin  dizayn  edildiği  işletme  ve  proses  gerekliliklerine  bağlı olarak sistemin uygun kullanımına,  

•

Değişen işletme şekillerine uygun şebeke yapısına bağlıdır.  

  Etkiler ve çözümleri   Yanlış çalışma aşağıda verilien 3 şekilde meydana gelir.   •

Besleme  gerilimlerinin  dış  toleransları:  Şebekenin  tamamı  boyunca bu gerilim değişimi toleransı ± %10 içindedir. Kararlı  84 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

hal  şartları  altında  hesaplamalar,  uç  gerilim  ve  tüketim  değerleri göz önüne alınarak yapılmalıdır,   •

Hatlarda  ve  transformatörlerde  gerilim  düşümü:  Gerilim  düşümleri  akımlardan  dolayı  veya  aktif  P  ve  reaktif  Q  ve  direnç R ve endüktans X e bağlı olarak aşağıda verilen ifadeye 

bağlı olarak meydana gelir.  ΔU = (RP + XQ )   2 U

U

Gerilim düşümleri çeşitli bozucu etkileri ortaya çıkarır.   1. Yük ve kaynak değişimlerine bağlı olarak gerilim değişimleri ±  %10 sınırları içindedir,   2. Gerilim oynamaları aydınlatma devrelerinde filiker olaylarına  neden  olur.  Bu  gerilim  oynamaları  kaynak  makinaları  ve  ark  ocakları gibi yüksek değişken yüklerde ortaya çıkar,  3. 3‐fazlı  sistemlerde  iki  veya  bir  fazlı  büyük  yüklerin  bağlanmasında ortaya çıkar.     Gerilim düşümü hesaplarının sonucunda   •

Elektrik  devrelerinde  aşırı  akımlardan  dolayı  ilave  sıcaklık  yükselmesi ve böylece yüksek kayıplar,  

•

Kesicilerin açması ve makina hızlarının düşmesi,  

•

Hassas  yüklerde  ve  koruma  cihazlarında  hatalı  ve  yanlış  çalışma,  

•

Rahatsız  edici  seviyede  aydınlatma  sistemlerinde  fliker  etkisi  ortaya çıkar.  85 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

    Gerilim düşümleri   •

R,  X  değerlerini  transformatörlerin  nisbi  kısa  devre  gerilim  değerlerini    ve  hatların  kesit  değerlerini  veya  besleme  uzunluklarını değiştirerek azaltmak suretiyle,  

•

Besleme geriliminin nominal değerini arttırarak,  

•

Kaynakların kısa devre güçlerini arttırarak,  

•

Transformatörlerde  yükte  veya  boşta  kademe  değiştirici  kullanarak gerilim regülasyonu ile,  

•

Güç faktörünün düzeltilmesi ile,  

•

Uygun  bağlantı  şekilleriyle  tek  fazlı  yükleri  dengeliyerek  azaltılır. 

  Kısa devre hesapları   Elektrik  şebekesinin  işletilmesi  sırasında  yüksek  değerde  akım  meydana  getirebilecek  kısa  devre  hataları  ortaya  çıkabilir.  Kısa  devreler,  iletkenlerin  birbirine  kazara  temas  etmesi  sonucu  ortaya  çıkar ve   •

Tipleri (tek fazlı toprak veya nötr, faz arası, 3‐fazlı), 

•

Başlangıç karakteristikleri,  

•

Akım değerleri (maksimum veya minimum değerler),  86 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

•

Süresi (subtransiyent, transiyent, sürekli), 

•

İç ve dış olmak üzerer orjinleri.  

 

  Bu hesapların sonucunda   •

İnsan  hayatı  ve  aşırı  ısınma,  aşırı  gerilim  ve  elemanların  üzerindeki  elektrodinamik  kuvvetlere  bağlı  olan  riskler  belirlenir,  

•

Gerilim çökmeleri ve enerji kesintilerinin neden olacağı hatalı  çalışmalar belirlenir, 

•

Hataların neden olduğu  etkilerinin sınırlandırılmasına yönelik  temel kararların alınmasını sağlar,  

•

Topraklama sisteminin düzenlenme şekli belirlenir,   

•

Elektrik  ekipmanları  ve  cihazları,  kısa  devre  akımlarının  büyüklükleri  göz  önüne  alınarak    koruma  ekipmanlarının  kesme sürelerine uygun boyutlandırılması sağlanır,   

•

Koruma  cihazlarının  belirlenen  hata  akım  değerleri  esas  alınarak boyutlandırılması gerçekleştirilir, 

•

Koruma  sisteminin  seçicilik  kriterleri  belirlenir  ve  koruma  rölelerinin ayar eğerleri tesbit edilir.  

  Davranışlar ve orijinler   •

Hata  noktalarında  yüksek  gerilim  düşümlerinin  ve  akımların  oluşması,   87 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Şebeke boyunca dengesizliğin büyümesi.  

  Etkiler ve çözümleri   Tesisteki  elemanlar  açıklanmıştır.  

üzerindeki 

doğrudan 

etkileri 

aşağıda 

•

İlk yarım periyotta maksimum ani tepe değeri,  

•

AC  elemanlar  üzerinden  geçen  RMS  akım  değerlerindeki  artışlar,  

•

Periyodik olmayan DC bileşen akımları,  

•

Kablo  boyunca  ve  baralarda  elektrodinamik  kuvvetlerindeki  artışlar,  

•

Şalt  sisteminde  ve  hatlardan  akan  akım  değerinde  olan  artışların neden olduğu aşırı sıcaklık yükselmeleri.  

  Bu etkiler, aşağıdaki etkiler göz önüne alınarak yapılan boyutlandırma  ve  uygun  ekipmanların  seçimi  sonucunda    tesisin  hasar  görmeden  işletilmesini sağlayacak seviyeye indirilir.   •

Hatların  ve  cihazların  şebeke  elemanlarının  elektro  dinamik  ve mekanik dayanımları,  

•

Kısa  devre  akımları  değerlerine  dayanacak  değerde  termal  dayanımları,   88 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

•

 

Kısa devre açma ve kapama kapasiteleri.  

  Gerilim  çökmeleri  ve  aktif  olmayan  iletken  bölümlerdeki  potansiyel  yükselmeler  tarafından  meydana  getirilen  dolaylı  etkiler,  aşağıdaki  sonuçları meydana getirir.   •

Hassas  cihazların  yanlış  çalışması,  kontakların  açılması,  frekans konvertörlerinin kilitlenmesi,  

•

Döner makinaların transiyent davranışlarındaki bozunmalar,  

•

Cihazların di‐elektrik dayanımlarındaki zayıflamalar,  

•

İşletme  personelinin  hayatını  tehlikeye  sokacak  dokunma  gerilimler.  

    Koruma     Şebeke  koruması  anormal  durumları  algılayan  ve  gerçek  ve  güvenirliliği sağlayan cihazlar grubudur.     Koruma sisteminin hesaplarını gerçekleştirmekten amaç   •

Sonuçta insan hayatını tehlikeye sokan, tüketicilerin enerjisiz  kalmasına  neden  olan  anormal  çalışma  durumlarını  belirlemek,  

89 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Koruma  sisteminin  belirlenmesini,  koruma  ve  kesme  cihazı  kombinasyonunun  vetesisin  seçimini  sağlamak,  koruma  cihazlarının ayar değerlerini belirlemekdir.  

  Davranışlar ve orjinler  Aşağıda belirtilen elektriksel davranışlar incelenmelidir.   •

Güç frekansında işletme sırasında nominal değerleri etkileyen  bir  hatalı  çalışma  olması  durumu  göz  önüne  alınarak  akım  gerilim ve frekans davranışları,  

•

Toprak  hatası,  kısa  devre  ve  aşırı  gerilimlerin  meydana  gelmesi durumunda normal sistem değerlerinden sapan aşırı  yüklenme aşırı gerilim çökemeleri gibi anormal şertler altında  uygun çalışma şekilleri,  

•

Kazara oluşabilecek bozunmalar, 

•

Şebeke yapıları,   

•

Açma/kapama  davranışlar.  

sırasında 

meydana 

gelen 

transiyent 

  Etkiler ve çözümleri   Hatalı bir koruma sisteminde kısa devre, toprak hatası, aşırı gerilimler  meydana gelir ve bunlar  •

İşletme personeli için hayati tehlike oluşturabilecek kazalara,  90 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

Ekipman ve cihazlarda tahribata, 

•

Elektrik şebekesinde proseste hatalı çalışmalara neden olur.  

  Söz konusu etkilerden sakınmak için    •

Öncelikle  izole  IT  ,  topraklanmıış  TT  veya  TN  sistemlerden  uygun olan birinin seçilmesi,  

•

Kesici,  ayırma  cihazları,  sigortalar,  sigortalı  ayırıcılar  kullanılması,  

•

Zamana,  akıma,  hem  zamana  hem  akıma  bağlı,  yönlü,  diferansiyel koruma sisteminin kullanılması,  

•

Hataları  açacak  koruma  cihazlarının  söz  konusu  hataları  açabilecek veya ayırabilecek kapasitede seçilmesi,  

•

Koruma  cihazının  herhangi  bir  nedenle  çalışmaması  ihtimaline  karşı  artcı  koruma  sisteminin  kullanılması  gerekmektedir.  

  Bu inceleme ve hesaplamaların amacı   •

Dağıtım  şebekelerinde  meydana  gelebilecek  toprak  kaçak,  kısa devre aşırı yüklenme hata akım değerlerinin belirlenmesi,  

•

Sahada  çalışan  döner  makinalarda  oluşabilecek  hataların  ve  hata değerlerinin belirlenmesi,  

•

İşletme  konfigürasyonlarının  belirlenmesi  (besleme  kaynakları, acil çalışma şekilleri, gelecekteki genişlemeler.),  91 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Koruma  sistemindeki  cihazların,  sensörlerin  ve  rölelerin  ve  açtırma şekillerinin belirlenmesi,  

•

Koruma  cihazlarının  ve  koruma  sisteminin  ayarlarının  ve  koruma planının belirlenmesini sağlamaktır.   

  Stabilite   Stabilite,  özellikle  yüksek  gerilimli  yüksek  güce  haiz  şebekelerde  ve  genellikle  geniş  alana  yayılı  kompleks  yapıya  sahip  ve    birden  fazla  besleme sistemlerini haiz sistemlerde önem kazanır.     Alternatif  akım  şebekesinin  düzgün  çalışması  sürekli  ayarlamaya  ve  enerji üretim ve tüketim arasındaki dengenin kurulmasına bağlıdır.     Şebeke stabilitesi kavramı   •

Düşük  büyüklükte  bozunmalarda    başlangıç  şartlarına  dönülebilen kararlı hal stabilitesi, 

•

Bir  stabilite  durumundan  diğerine  kayıldığı  ve  farklı  durumlarda  yeni  bir  stabilitenin  oluştuğu  transiyent  stabilite  (besleme  kaynaklarından  birinin  devre  dışı  olması  veya  yüksek güçte olan elektrik motorunun yol alması), 

•

Bozunmaların  olumsuz  etkilerinin  sınırlandırılması  ile  kontrol  edilen  sistem  işletmelerinde  geçerli  olan  dinamik  stabilite 

92 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

(hayati  yüklerin  devrede  kalmasının  sağlanması  için  bazı  yüklerin devre dışı edilmesi),    Bu  inceleme  ve  hesaplamalarının  amacı  şebeke  çalışmasındaki  kararsızlıkların  ortaya  çıkaracağı  risk  durumlarını  belirlemek  ve  dinamik  stabiliteyi  sağlamak  için  gerekli  yapıyı  ortaya  çıkarmaktır.  Dinamik stabilitenin gerçekleştirilebilmesi için   •

Uygun  sürede  elektrik  hatalarının  temizlemek  için  gerekli  koruma sistemini kurmak,  

•

İşletme şekillerini optimize etmek,  

•

Tesisi uygun boyutlandırılmasını sağlamak gerekir.  

  Kararsızlık davranışları ve bunları oluşturan nedenler   •

Makinaların  elektromekanik  salınımları  (tahrik  edilen  makinalarda ani yük değişimi), 

•

Kaynakla  yük  arasına  bağlanan  hatlardan  akan  akımlardaki  salınımlar, aktif ve reaktif güç miktarları arasındaki değişimler  ve gerilim düşümleri, 

•

Kısa  devreler,  gerilim  çökmesi,  enerji  kesintileri,  hatalı  açmalar, cihaz hataları, insan hataları,  

•

Yük değişimleri, yüksek güçte elektrik motorunun yol alması,  yüklerin devreye girme ve çıkmasındaki geçici olaylar,  

93 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Elektrik  şebekesinin  yapısı,Bu  araştırma  ve  hesaplamaların  amacı  

•

Kısa devre akımlarının ve etkilerinin belirlenmesi,  

•

Hatlardaki,  besleme  kaynağındaki  ve  yüklerdeki  kayıpların  belirlenmesi,  

•

Motorların  yol  alması  sırasında  şebeke  üzerinde  meydana  getirebileceği etkilerin belirlenmesi,  

•

Standart  işletme  problemleri  göz  önüne  alınarak  muhtemel  geçici olayların analizi,  

•

Yük  paylaşımı,  yük  atma,  yüklerin  bağlanması  esnasında  şebekede  meydana  gelebilecek  olayların  ve  etkilerin  belirlenmesi,  

•

Besleme kaynağı regülasyonlarının belirlenmesidir.  

  Harmonikler ile ilgili hesaplamalar.     Harmoniklerle ilgili hesaplamalar sonucunda   •

Harmoniklerin  ortaya  çıkaracağı  sıcaklık  yükselmeleri  ,yanlış  ve  hatalı  işlemeler,  hızlı  yıpranma,  elektromanyetik  ve  mekanik bozunma gibi risklerin belirlenmesi,  

94 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

•

 

Standartların  ön  gördüğü  kirlenmenin  kabul  edilebilir  seviyede  olmasını  sağlamak  amacıyla  alınacak  tedbirlerin  belirlenmesi sağlanır. 

  Alınacak tedbirlerle ilgili hesaplamalar ve incelemeler   •

Kirlenmeye  neden  olacak  lineer  olmayan  yüklerin  miktarlarının ve harmonik seviyelerinin belirlenmesi,  

•

Filtrelerin gücü ve tipi ilgili gerekli hesaplamalar,  

•

Tesisin harmonik etkileri azaltacak şekilde boyutlandırılması,  

•

İşletmenin optimizasyonu.  

  Harmoniklerin etkileri ve çözümler   •

Kaynak  makinaları,  ark  ocakları  ve  deşarj  lambaları gibi  pasif  yükler  ve  frekans  konvertörü,UPS  gibi  güç  elektroniği  cihazlarının    lineer  olmayan  yükler  olup  besleme  kaynağına  ait  akım ve gerilim dalgalarını distorsiyona uğratırlar; Bunun  etkilerini azaltmak amacıyla 12‐darbeli konvertörler, yumuşak  endüktörler ve filtreler kullanmak gerekir, 

•

Harmoniklerin  yükler  üzerine  doğrudan  etkileri,  ilave  sıcaklık  yükselmeleri ve enerji kayıplarıdır; Bunun önüne geçmek için  standartların  öngördüğü  düzeltme  faktörlerini  kullanarak  elektrik cihazlarını aşırı boyutlandırmak gerekir,  

•

Harmonikler  elektrik  cihazlari  üzerinde  aşırı  gürültülere  neden olurlar,   95 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Çekilen harmonik akımlar empedansın fonksiyonu olarak tüm  şebeke  boyunce  şebeke  gerilimini  distorsiyona  uğratırlar;  Kapasitör devreleri üzerinde rezonans meydana getirirler,   

•

Harmonikler  asenkron  motorlarda  sarsıcı  momentler  oluştururlar.  

    Hesaplamaların amacı   •

Şebekede meydana gelecek akım ve gerilim distorsiyonlarının  belirlenmesi,  

•

Filtre değerlerinin filtre tiplerinin belirlenmesi,  

•

Cihazların aşırı boyutlandırma hesapları,  

•

Çeşitli  işletme  şekillerinde  şebeke  işletme  diyagramlarının  analizi,  

•

Önemli parametreler için duyarlılığın analizi.  

  Aşırı gerilimler.     Aşırı  gerilimler,  şebekede  aşağıda  belirtilen    dalga  şekli  ve  büyüklükleri ile belirlenirler  

96 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

•

İşletme  gerilimi  ve  darbe  gerilimi  değeri  arasındaki  oranla  belirlenen aşırı gerilim katsayısı,  

•

Uzun  süreli  (yaklaşık  1  saat)  güç  frekansındaki  sürekli  sinusoidal aşırı gerilim,  

•

Nisbeten uzun süreli geçici sinüsoidal aşırı gerilim,  

•

Titreşimli veya titreşimsiz transiyent aşırı gerilimler,  

•

Ferrorezonans aşırı gerilimleri.  

  Aşırı gerilimler ile ilgili hesaplamalar sonucunda   •

Ekipman bozulması ve elektrodinamik zorlamalar ve izolasyon  eskimesine  bağlı  ve  elektronik  ekipmanların  hatalı  çalışmasına neden olabilecek riskler belirlenir,  

•

Aşırı  gerilimlerin  etkilerini  en  aza  indirebilecek  tedbirler  belirlenir.  

  Alınacak  tedbirler   •

İzolasyon  koordinasyonu  belirlenmesi,  

•

Koruma  cihazlarının  tipi,  koruma  seviyesi  ve  değerlerinin  tayini, 

•

Ekipmanların  ve  cihazlarinin  söz  konusu  şartlara  uygun  boyutlandırılması,   97 

ve 

izolasyon 

seviyesinin 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

İşletme ve manevra tarzlarının belirlenmesidir.  

  Aşırı gerilimlerin şebekedeki davranışları ve orjinleri   •

Normal  şebeke  işletmesinde,  endüktif  ve  kapasitif  yüklerin  devreye girip çıkması durumunda, 

•

Hatların  uzunluğu  ve  şebeke  nötr  noktası  şekillerine  bağlı  olarak şebeke yapısı,  

•

Kazara ortaya çıkan durumlar (toprak teması), yıldırım isabeti,  

•

Ferrorezonans,  

  Aşırı gerilimlerin şebekedeki etkileri ve çözümler   •

Güç  frekansında  bir  izolasyon  hatası  meydana  geldiğinde  teorik  olarak  aşırı  akım  katsayısı    1,7  olacaktır;  Nötr  noktasının kopması nötr noktasının yer değiştirmesine neden  olur, 

•

3‐fazlı  şebekede  dengesiz  yüklenmöe  durumunda  transformatorun satürasyon noktasında dengesiz hale gebilir  ve  bu  durumda  motor  yol  almaya  başladığı  durumda  aşırı  gerilimler meydana gelir,  

•

Yüksüz  LC  karakteristikli  uzun  enerji  nakil  hatlarında  ferranti  olayı  adı  verilen  nedenle  hat  sonu  gerilimi  hat  başı  geriliminden  fazla  olur;  Özellikle  uzunluğu  300  km  den  fazla  98 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

olan  hatlarda  bu  etki  ihmal  edilemeyecek  seviyede  aşırı  gerilim meydana getirir,   •

Ferro  rezonans,  kapasitör  ve  satüre  olabilen  endüksiyon  devrelerinde    bazı  durumlarda  çok  yüksek    aşırı  gerilimler,  meydana  gelebilir;  Gerilim  transformatörlerinde  ve  IT  sistemlerde  faz  ile  nötr  arasında  meydana  gelir;  Bütün  bu  riskler  uygun  dizayn  ve  işletme  tedbirleri  ile  ortadan  kaldırılabilir. 

•

Açma  ve  kapamada  meydana  gelen  aşırı  gerilimler,  bu  aşırı  gerilimlerin  ortaya  çıkması  yüklenme  şartlarına  bağlıdır;  Kapasitör devreye alınması  durumunda  aşırı gerilim katsayısı  2  ve  devreden  çıkartılması  durumunda  3  değerine  ulaşabilir;  Motor  ve  transformatörün  anahtarlaması  sırasında  aşırı  gerilim  katsayısı  2’ye  ulaşabilir;  Enerji  nakil  hattının  devreye  alınıp  çıkarılması  halinde  aşırı  gerilim  katsayısı  3’e  ulaşabilir;  Anahtarlama aşırı gerilimleri sistemin di‐elektrik dayanımının  bozulmasına  ve  hatalı  çalışmasına  neden  olur;  Bu  gibi  durumlarda  tavsiye edilen koruma cihazları enerji titreşimleri  amortize  eden  ve  sınırlandıran  kontaktör  ve  ve  kesicide  devreler arasına direnç sokmak veya RC darbe tutucular veya  parafudrlar kullanılır,  

•

Hata  sırasında  oluşan  darbe  gerilimleri,  hatalı  bölümün  devreden  çıkarılması  sırasında  meydana  gelen  aşırı  gerilim  katsayısı nötrü izole sistemlerse, tek faz hata durumunda 2,5  değerine kadar yükselir, 

•

Yıldırım  darbeleri,    hata  veya  metal  yapıya  düşmesi  durumunda  izolatörde  atlama  ve  kısa  devrelere  neden  olur,  topraklama  elektrotları  ile  tesis  arasında  gerilimin  artmasına  neden  olur;  Yıldırım  akımları,  tesiste  elektrodinamik  etkiler  99 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  meydana  getirmekle  beraber  di‐elektrik  dayanımı  üzerinde  tahribatlar  meydana  getirir;    Koruma  cihazları  olarak  uygun  boyutlandırılmış parafudrlar kullanılır.      Hesaplamaların ve incelemenin amacı   •

Şebeke yapısına bağlı olarak oluşan risklerin belirlenmesi,  

•

Taşıma  ve  sistemde  oluşabilecek  büyüklüklerinin hesaplanması,  

•

Sistem  dizaynı  ile  ilgili  önemli  parametrelerin  hassas  olarak  analizi,  

•

Koruma cihazlarının belirlenmesi,  

•

Ekipmanların izolasyon seviyesinin belirlenmesi,  

•

Yüksek gerilim tarafında oluşacak toprak hatası sonucu ortaya  çıkan  aşırı  gerilimlerin  alçak  gerilim  tarafına  transferinin  önlenmesi.  

aşırı 

gerilimlerin 

  Elektromanyetik uygunluk     Elektromanyetik  uygunluk,  tüm  elektrik  ve  elektronik  cihazları  yakından ilgilendiren bir konudur. Bu kavram cihaz, sistem kapasitesi  olarak  veya  herhangi  bir  bozunmaya  neden  olmaksızın  kendi 

100 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

 

elektromanyetik  ortamında  normal  olarak  çalışan  tesis  olarak  uluslararası standartlarda açıklanmıştır.     Elektromanyetik uygunluk incelemesindeki amaç     •

Sistemin  işletmesi  esnasında  sistemin  yanlış  çalışmasına  neden olabilecek durumların belirlenmesi,  

•

Standartlar  ve  önceki  uygulamalara  dayanayarak  tesisteki  bozucu etkilerin sınırlandırılmasını sağlanması, 

•

Duyarlı ekipmanların hatalı çalışmasının önlenmesi.  

  Elektromanyetik  uygunluğun  incelenmesi  aşağıda  açıklanan  kısımları kapsar   •

Çeşitli  şebeke  belirlenmesi,  

•

Dalga şekillerine bağlı olarak spektrumların belirlenmesi,  

•

Etkileşim enerji miktarının ve büyüklüğünün belirlenmesi.  

elemanları 

arasındaki 

etkileşimlerinin 

  Elektromanyetik uygunluğun incelenmesi ile   •

Bozucu kaynaklar, kuplajlar ve etkilenen elemanlar belirlenir, 

101 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

  •

Sistem  parametrelerinin  belirlenmesi.  

                                   

102 

standartlara 

uygunluğunun 

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI (1)

 

SON SÖZ  Bu  notların  hazırlanmasında  2009’da  yitirdiğimiz  Sayın  M.Turgut  Odabaşı’nın  değerli  katkılarını  anmadan  geçemeyiz.  Botaş’ta  Elektrik  Mühendisliği  yapmakta  olan  Turgut  Odabaşı,  çeşitli  kaynaklardan  hazırladığı notları önce Elektrik Tesisat Mühendisleri Dergisinin çeşitli  sayılarında meslektaşlarına yararlı olmak üzere yayınladı.   Kendisinin  hazırladığı  notlardan  yararlanarak,  notlarının  bir  kısmını  Bileşim Yayınevi aracılığı ile yayınlamıştık. Onun notlarından ve diğer  kaynaklardan  yapacağımız  diğer  derlemeleri  ise  EMO  kanalıyla  yayınlanması  kendi  isteğiydi.  Ancak    bu  isteğini  hemen  gerçekleştirmek mümkün olmadı.  Elektrik Tesisat Notları olarak, Sayın Odabaşının değerli çalışmasından  da  yararlanarak  hazırladığımız  bu  çalışmanın  EMO  kanalı  ile  yayınlanması için başından beri desteğini esirgemeyen Orhan (Örücü)  Ağabeyimize,  derlemenin  hazırlanmasında  katkılarından  dolayı  Emre  (Metin) ve Hakkı (Ünlü) kardeşlerime teşekkürü borç bilirim.  Bu  tür  mesleki  yayınların  e‐kitap  olarak  çok  düşük  bedeller  ile  meslektaşlarına  kazandırmak  için  bu  yayın  portalını  oluşturma  kararı  alan  42.  Dönem  EMO  Yönetimine  öncü  rölünden  dolayı  teşekkür  ederiz.    E‐Kitabı Derleyen ve Yayına Hazırlayan  İbrahim Aydın BODUR, Hakkı ÜNLÜ 

104 

TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI

   

FAYDALANILAN KAYNAKLAR     1. Electrical Design Guide ...............................................Group Schneider   2. Industrial Electrical Network Design Guide ................Group Schneider   3. Electrical Manual .........................................................Chevron Company  4. Electrical Installation Handbook ..................................Siemens  5. Electrical Installation Handbook ..................................ABB  6. Electrcal Engineering Design Criteria ..........................NAVFAC  7. Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri El Kitabı...................T.Odabaşı  8. ETMD Dergisi 2005‐2006 dönemi sayıları                 

103 

 

E L E KT Rİ KKUVVE T L İAKI M( 1) Dİ Z AYNİ Ş L EML ERİ T URGUTODABAŞI E MO Yönet i m Kur ul u42.Dönem‘ de( Kas ı m 2010)bi ryayı npor t al ı ol uş t ur du. Buyayı npor t al ı üz er i nde, dahaöncedes ür dür mekt eol duğumuz ,

eki t ap

bas ı l ıder gi l er i mi z i nİ nt er nets ür üml er i ,bas ı l ı ki t apl ar ı mı z ı nt anı t ı ml ar ı ve çevr i mi çi s at ı nal maol anakl ar ı i l e doğr udanİ nt er netüz er i ndenbi l gi s ayar ı nı z a i ndi r ebi l eceği ni zeki t apl ar ı çokdüş ükbedel l er l e edi nebi l me ol anağı nas ahi pol acaks ı nı z . İ nt er nets i t emi züz er i ndeneki t apdağı t ı m hi z met i ni ,yakı ndahi z met e gi r ecekol anE MO Yayı nPor t al ı ‘ nı nöncül üol an,s i t emi z i nyayı n böl ümündeyeral aneki t apl ar l auz uncabi rs ür edi rver i yor duk. Yayı nl ar ı mı z ı i z l eyenl erhat ı r l ayacakt ı r ,i l keki t abı mı z ,E MO üyes i Ar i fKünar ‘ ı n" NedenNükl eerS ant r al l er eHayı r "ki t abı nı n PDFbas kı s ı ydı .Hükümet i nAkkuyu‘ danükl eers ant r al kur mai nadı maal es efhal akı r ı l amadı .Dör tyı l öncebas t ı ğı mı zbuki t aphal a güncel ! . . . . E MO‘ nunİ nt er nets i t es i üz er i ndenhi z met egi r enbuyeni s i t emi z deyeni eki t apl ar l ahi z met eaçı l dı .S i z l er devar s ayayı nl amak i s t edi ği ni zki t apl ar ı nı z ı ,not l ar ı nı z ı bi z ei l et ebi l i r s i ni z .Buyayı nl aryayı n koms i yonumuz un değer l endi r mes i ndens onr auygunbul unur s a yayı nl anacakvees ers ahi bi neE MO ücr ett ar i f es i negör eücr etödenecekt i r . E Ki t apl art ar af ı mı z danyayı nl andı kçaüyel er i mi z eayr ı caepos t a i l ei l et i l ecekt i r . S aygı l ar ı mı z l a E l ekt r i kMühendi s l er i Odas ı 42.Dönem Yönet i m Kur ul u

EMO YAYI NNO: EK/ 2011/ 8

T MMOBEl ekt r i kMühendi s l er i Odas ı I hl amurS ok akNo: 10Kat : 2Kı z ı l ay/ Ank ar a T el :( 312)4253272F ak s :( 312)4173818 ht t p: www. emo. or g. t rEPos t a:emo@emo. or g. t r