ŞEBEKELERDE ENERJİ TASARRUFU İÇİN ALINABİLECEK ÖNLEMLER

Şebekelerde enerji tasarrufu içiin alınabilecek önlemler

Dünyada görülen enerji bunalımı ile birlikte, üretilen enerjinin tutumlu kullanımı için yürütülen çalışmalara hız verilmiştir, örneğin endüstride daha verimli işlemle rin araştırılması, termik santrallardan atılan ısıdan çevre ısıtmasında yararlanmak gibi.

Bu yazımızda enerji kaybına yol açan bir kaynaktan ve nedenlerinden söz edeceğiz. Sözkonusu enerji kaybı kay nağı kent şebekeleridir. Bu konu özellikle kent şebekele rinde önemli boyutlara ulaşmış bulunmaktadır. Türkiye Elektrik Kurumu Planlama ve koordinasyon Dairesince hazüıanan PKD 166 numaralı "Belediyelerin 1975 yılı E İçerik istatistikleri" isimli yayına göre 1975 yılı için î M c e kayıpları Ankara'da % 11.1, Adana'da % 15.2, İstanbul'da % 16.5, Samsun'da % 16.3, Kocaelifde % 14.2, Zonguldak'da % 1 2 3 gibi değerlere ulaşmıştır. Bu kayıpları azaltabildiğimiz taktirde hiç de küçümsen meyecek bir enerji tasarrufu sağlayacağımız açıktır.

Şebeke kayıpları, iletim ve dağıtım sistemlerindeki di renç ve demir kayıplarından oluşmaktadır. Demir kayıp ları sistemdeki transformatörlerde meydana gelirler; di renç kayıpları ise hatların dirençlerinde oluşurlar. Demir kayıpları sistemdeki transformatör sayısına, transforma törlerin saçlarının ağırlığına ve kullanılan saçların cinsi ne bağlıdır. Direnç kayıpları ise hat kesitleri, uzunluk ları ve geçen akıma bağlıdır.

UDK .62l.31S

Ersin ZİHNİOĞLU

Şimdi kayıpların artmasına neden olan önemli etkenleri görelim. Demir kayıpları, gereğinden fazla transformatör kurmayarak ve düşük kayıplı transformatörler kullanarak azaltılabilir. Dirençlerde oluşan kayıplar ise direnç sabit se çekilen yüke ve gerilime bağlıdır. Şimdi şebekenin so nunda sabit bir P yükünün (kW) çekildiğini varsayalım.

ÖZET

Kent şebekelerinde gerilim düşmeleri ve dikey kentleş menin kaçınılmaz bir sonucu olarak dağıtım sisteminin kapasitesiyle ters orantılı genişlemesi nedeniyle oluşan enerji kayıpları önemli boyutlara varmıştır. Bu yazıda gerilim düşmesi ve şebekelerde hat uzunluklarının gerek siz büyümesi ile oluşan enerji kayıpları ve alınması gerek li önlemler incelenmiştir.

Şebekenin gerilimi anma gerilimi U n ' e eşit olsun. Mey dana gelecek kaybı hesaplayalım:

Rl

Şekil. 1

SUMMARY

Energy losses due to voltage drops and unplanned exten tion of distribution ünes increased to important amounts on city netmorks. in this short article thete losses and provisions to be taken are invettigated.

3 . Un. Cos <t>

Ersin ZtHNİOĞLU, TEK

kayıp. = R.l2 = R. (

3.Un.Cos 0

Şekil 1'deki sistemimizde hat uzunluğu L, iletkenin kesi ti q, tefin özgül direnci p olsun. R hat direncindeki ka

olur.

pkavıo = R | 2 = P

Şimdi şebeke geriliminin U gibi bir değere düştüğünü

y Pı

q

varsayalım. Bu taktirde meydana gelecek kayıplar

1= 3.U Cos0

Hanımızın uzunluğu yeni ilaveler ile L' = kL olduğunu varsayalım (Şekil 2)

pkay.p, = R | î = R (

)* dlr 3.U.COS0

Bu iki durumdaki kayıpları birbirlerine oranlarsak:

Şekil. 2

kayıp2 PkayıP!

U

Y ükümüz yine hat sonuna çekilmiş olsun. Meydana gelen kayıp:

Lf

Gerek üretim, gerek iletim sistemi yetmezlikleri ile kent şebekelerinin gerektiği şekilde yapılamamaları sonucu gerilimlerin anma değerlerinin çok altma indikleri bir gerçektir. Bir çok yerde, 220 Volt gerilim yerine 2 0 0 Volt gerilimle karşılaşmak artık doğal bir olay olmuştur. Şebeke geriliminin 20 0 Voh'a düşması halinde oluşan kayıplar

olur. Buradan da,

L1

kL

=k

'

kayıp. 1,21 P,kayıpı

bağıntısından 220 Volt gerilim durumuna göre % 21 faz la bulunur. Bu duruma göre şebeke gerilimini anma de ğerinde vermeye çalışmak kayıplann azaltılması için en önemli yoldur.

Şimdi de meydana gelen kayıpların şebeke uzunluğu ile olan ilişkisini inceleyelim. Y urdumuzda çok yaygın olan bir uygulama, bir hat tasarımlanıp yapımı bittikten sonra meydana çıkan enerji istemleri nedeniyle hattı gelişi gü zel uzatmaktır. Bu durum hattın zorlanmasına ve ek ka yıplara neden olur.

Y ukarıda görüldüğü gibi, hat uzunluğu arttıkça aynı P gücü çekilirken uzunlukla orantılı olarak kayıplar artar. Bu sonuca ulaşırken her iki durumda (yani hat uzunluk ları L ve L' iken) hat sonundaki gerilimin değerinin aynı olduğunu dolayısıyla da akımın değişmediğini varsaydık. Gerçekte hat sonu gerilimleri, hat uzunluğu L iken U , = U A U j, hat uzunluğu L' iken ise U 2 = U A U2 dir. Burada A U j v e A U2 gerilim düşümleridir. Üç fazlı al maşık akım halinde gerilim düşümü (A U= 3.R.lcos 0 + 3JC.I sin 0) bağıntısı ile verilmiştir. Hattın endüktansı x çok küçük ise (500 Volta kadar olan tesislerde) ikinci ki sim ihmal edilebilir.

P.L. U = >/7.R.l.cos0=p yazılabilir.

Hanımızın uzunluğu L iken hattan geçen akım:

|2= (

Mı

bulunur. L uzunluğundaki hana meydana gelen kayıplar:

Pkayıp = R ' ı dir.

"ı = .(U A Uj).cos olur. Hanımızın uzunluğu L" fc ?n hattan ggçen akım:

L uzunluğundaki hattın L uzunluğundaki parçasında meydana gelen kayıplar:

Pkay,p2 = R ll = R ( 1 A.L'

) . \\ dir.

V 3! U2 .cos <(> V5? ( U A U 2 ) cos 0

oiur. Geçen akımları oranlar isek:

l2 (U AUJ

I, (U AU2)

P.L. U p.

P.L1 U p.

P.L. 1 P.

P.L1

1 P.

Buradan da

AL

Hanın boyunu L den L' ne uzatmakla (L 1 L) farkıra karşı gelen kayıplardan başka, gerilim düşüntünün artma sı dolayısıyla çekilen akımlann artmasına karşılık ek bir kayıp oluşmaktadır. Eğer hat boyunu uzatmamış olsay dık, yani L = L' olsaydı,

=A diyelim. O zaman

1 AL ve

I AL' 506

bulunurdu.

Bu da L = L' halinde ek bir kaybın bulunmadığını gös terir.

Y ukarıdaki hesaplama ve açıklamalarda görüldüğü gibi şebeke boyunu hesaplandığı değerden uzun tutmak ek kayıplara neden olmaktadır. Bu nedenle şebekeler yapı lırken bütün istemleri göz önünde tutmak, ondan sonra da gelişi güzel ilaveler yapmaktan sakınmak kayıpların azaltılması için etkin bir yoldur.