ÖNSÖZ
Enerji iletim sistemleri enerji iletim hatlarından (hava hatları, yeraltı kabloları, denizaltı kabloları) ve transformatör merkezlerinden (açık-klasik tip ve gaz izoleli tip-GIS) meydana gelmektedir. Enerji iletim sistemleri, enerji üretim sistemleri (santraller) ile enerji dağıtım sistemleri (mesken ve sanayi yükleri) arasındaki bağlantıları gerçekleştirmektedir. Ülkemizdeki enerji iletiminde kullanılan gerilim seviyeleri 154 kV ve 400 (380) kV’dur; 66 kV’luk hatların çoğu 33 kV’a dönüştürüldüğü için Türkiye genelinde yaklaşık 110 km kadar 66 kV’luk hat kalmıştır. 33 (34.5) kV ve daha düşük gerilimli hatlar ise enerji dağıtım hatlarıdır. Ülkemizde enerji iletim sistemleri ile ilgili kamu kuruluşu Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketidir (TEİAŞ).
TEİAŞ’ın en son yayınlanan 2017 yılı istatistiklerine göre, ülkemizdeki 154 kV’luk ve 400 kV’luk enerji iletim hava hatlarının uzunlukları, sırasıyla 43495.0 km ve 22595.7 km’dir. 154 kV’luk ve 400 kV’luk yeraltı kablolarının uzunlukları, sırasıyla 342.6 km ve 89.7 km’dir.
380 kV’luk transformatörlerin sayısı 327 ve toplam kurulu gücü 66378.0 MVA, 154 kV’luk transformatörlerin sayısı ise 1394 ve toplam kurulu gücü 96372.0 MVA’dır.
2019 Ağustos sonu itibariyle ülkemizdeki toplam santral kurulu gücü 90,403 MW’dır.
Bu kitap, altı cilt olarak planlanan “Enerji İletim Sistemleri” kitap serisinin birincisidir ve enerji iletimine ilişkin “temel kavramları” içermektedir. Bu Kitap (Cilt 1) -Enerji İletim Sistemleri Cilt 2/1, 2/2, 3, 4, 5 ve 6 ile birlikte-; elektrik enerjisinin iletimine ilişkin proje/tasarım ve işletme konularının bir bütün olarak kapsanması düşüncesiyle hazırlanmıştır.
Toplam üç bölümden oluşan kitapta; elektrik enerjisi sektörü tanıtıldıktan sonra, enerji iletim sistemlerinin iki temel bileşeni olan transformatör (şalt) merkezleri ve enerji iletim hatları ayrı başlıklar altında ele alınmıştır.
Söz konusu tesislerin anahtar teslimi yapım işi ihaleleri; tesis ve teçhizatın temini, testi, nakliyesi, teslimi, gümrükteki gerekli işlemler, sahadaki depolama, mühendislik ve projelendirme hizmetleri, kurulumun tamamlanması, konstrüksiyon, tesis/yapım, süpervizyon, inşaat işleri, devreye alma, saha testleri gibi aşamaları kapsamaktadır. Örneğin TEİAŞ’ın en son ihale duyurularına göre, 154 kV Mihmandar GIS Trafo Merkezi ihalesi 06.11.2019 günü ve 154 kV Çiğdem-Balgat Yeraltı Kablosu ihalesi 05.11.2019 günü gerçekleştirilecektir.
Yüksek Lisans ve Doktora tez danışmanım olan, bugüne kadar bilgilerinden ve önerilerinden her zaman yararlandığım değerli hocam Prof. Dr. Nesrin TARKAN’a teşekkür etmeyi bir borç bilirim.
Kitabın Elektrik Mühendisliği Bölümlerindeki öğrencilere, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümlerindeki öğrencilere, konu ile ilgili mühendislere yararlı olmasını dilerim.
Selim AY
YTÜ, Davutpaşa,
7 Ekim 2019
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ ............................................................................................................................................................................. vi
SEMBOL LİSTESİ ......................................................................................................................................................... vii
KISALTMALAR LİSTESİ ........................................................................................................................................... viii
1.0 ELEKTRİK ENERJİSİ SEKTÖRÜ
1.1 Genel Bilgiler .......................................................................................................................................... 1
1.2 Elektrik Enerjisinin Türkiye’deki Tarihsel Gelişimi ............................................................................... 4
1.3 Elektrik Enerjisinin İstanbul’daki Tarihsel Gelişimi ............................................................................ 16
1.4 Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi (TEİAŞ) ................................................................................. 18
1.5 Enerji İletim Sistemleri ile İlişkili Bilim Dalları ................................................................................... 45
2.0 ŞALT MERKEZLERİ
2.1 Genel Bilgiler ........................................................................................................................................ 49
2.2 Elektrik Enerjisinin Üretimi .................................................................................................................. 67
2.3 Güç Transformatörleri ........................................................................................................................ 130
2.4 Ototransformatör ................................................................................................................................. 154
2.5 Faz Kaydırıcı Transformatörler ......................................................................................................... 164
2.6 Reaktörler .......................................................................................................................................... 170
2.6.1 Şönt reaktör ......................................................................................................................................... 170
2.6.2 Seri reaktör .......................................................................................................................................... 184
2.7 Kapasitörler ......................................................................................................................................... 186
2.7.1 Seri kapasitör ...................................................................................................................................... 187
2.7.2 Şönt kapasitör ..................................................................................................................................... 190
2.8 Şalt Merkezindeki Diğer Elemanlar .................................................................................................... 193
2.9 TEİAŞ Trafo Merkezleri Tesis Daire Başkanlığı ............................................................................... 200
2.10 TEİAŞ Milli Yük Tevzi Merkezi ....................................................................................................... 210
3.0 ENERJİ İLETİM HATLARI
3.1 Genel Bilgiler ...................................................................................................................................... 229
3.2 Enerji İletim Hava Hatları ................................................................................................................... 234
3.3 Korona Olayı....................................................................................................................................... 236
3.4 Enerji İletim Yeraltı Kabloları ............................................................................................................ 246
3.5 Enerji İletim Denizaltı Kabloları ......................................................................................................... 269
3.6 Enerji İletim Atlama Hatları ............................................................................................................... 291
3.7 Direkleri Su Üstünde Konuşlanmış Olan Atlama Hatları ................................................................... 304
3.8 Fiyort Atlama Hatları .......................................................................................................................... 310
3.9 Doğru Akımla Enerji İletimi (HVDC) ................................................................................................ 312
3.10 Enerji İletimi Gerilim Kademesi ......................................................................................................... 347
3.11 Enerji İletim Hattının İsmi .................................................................................................................. 372
3.12 Enerji İletim Hatlarının Yer Koordinatları .......................................................................................... 376
3.13 Enerji İletim Hatlarının Devre Sayısı .................................................................................................. 384
3.14 Enerji İletim Hatlarının Frekansı ........................................................................................................ 392
3.15 Enerji İletim Hatlarının Güçleri .......................................................................................................... 397
3.16 Talep Tahmini ..................................................................................................................................... 403
3.17 Enerji İletim Sistemlerinin Planlanması.............................................................................................. 420
3.18 Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri Yönetmeliği ................................................................................... 427
3.19 Elektrik Şebeke Yönetmeliği .............................................................................................................. 428
3.20 İdari ve Teknik Şartnameler ................................................................................................................ 429
3.21 TS EN ve ISO ..................................................................................................................................... 431
3.22 Hat Malzemeleri için Ortam Bilgileri ................................................................................................. 433
3.23 Sismik Etki .......................................................................................................................................... 433
3.24 Enterkoneksiyon ................................................................................................................................. 438
3.25 Enerji İletim Hatlarının Yapım Maliyeti ............................................................................................. 450
3.26 Enerji İletim Hatlarının İhale Süreci ................................................................................................... 454
3.27 Birim Fiyat Teklif Cetveli ................................................................................................................... 458
3.28 Enerji İletim Hattı Projelerinin Hazırlanması ve Uygulanması .......................................................... 466
3.29 Enerji İletim Sistemlerinde Elektrik Alanı ve Manyetik Alan ............................................................ 473
3.30 Enerji İletim Sistemlerinde Arızalar ................................................................................................... 479
3.31 Korozyon ve Korozyona Karşı Alınan Önlemler ................................................................................ 484
KAYNAKLAR .............................................................................................................................................................. 510
DİZİN ............................................................................................................................................................................. 515
