Meteorolojik Parametrelerin Enerji İletim Sistemlerine Etkileri / Selim Ay

ÖNSÖZ

Ülkemizdeki enerji iletim sistemleri; 154 kV-400 kV gerilimli enerji iletim hava hatları, enerji iletim yeraltı/denizaltı kabloları ve 154 kV-400 kV gerilimli şalt/transformatör merkezlerinden oluşmaktadır. Enerji iletim sistemlerinin işletmesinden sorumlu kamu kuruluşu olan Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi’nin (TEİAŞ) son açıkladığı verilere göre, Ağustos 2022 sonu itibariyle ülkemizin kurulu gücü 102,043.2 MW, iletim hattı uzunluğu 73,015 km ve -Haziran 2022 sonu itibariyle- transformatör merkezi sayısı 777 adettir.

Bütün dünyada olduğu gibi ülkemizdeki enerji iletim sistemleri de, ağırlıklı olarak hava hatlarından ve açık tip transformatör (şalt) merkezlerinden meydana gelmiştir. Başka deyişle enerji iletim sistemlerinin çok büyük bir bölümü meteorolojik parametrelerin etkisi altındadır.

Kapalı gaz izoleli (GIS) transformatör merkezleri ile enerji iletim yeraltı kabloları meteorolojik parametrelerden/atmosferik olaylardan pratikte pek etkilenmediği halde, enerji iletim sisteminin geri kalan çok büyük bir bölümünün yılın her gününde ve günün her saatinde meteorolojik parametrelerden etkilenmesi kaçınılmazdır.

Meteorolojik parametreler enerji iletim sistemlerinin hem tasarımında hem de işletilmesinde mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır ve zaten bulundurulmaktadır.

Kitapta; birinci bölümde temel meteorolojik parametreler tanıtılmış, ikinci bölümde meteorolojik parametrelerin enerji iletim sistemlerinin tasarımına etkileri incelenmiş ve üçüncü bölümde meteorolojik parametrelerin enerji iletim sistemlerinin işletilmesine etkileri üzerinde durulmuştur.

Kitabın; enerji iletim sistemleri içerikli ders alan Elektrik Mühendisliği, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Lisans ve Lisansüstü öğrencilerine, TEİAŞ ve bölgesel EDAŞ işletmelerinde çalışan mühendislere, enerji iletim sistemleri alanında görev yapan mühendislere yararlı olmasını dilerim.

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ................................................................................................................................................ vi

SEMBOL LİSTESİ............................................................................................................................. vii

KISALTMALAR LİSTESİ.................................................................................................................. xi

0. TEMEL METEOROLOJİK KAVRAMLAR

1. 1. Atmosfer ve Meteoroloji....................................................................................................... 1
   2. Hava Sıcaklığı...................................................................................................................... 1
   3. Hava Basıncı........................................................................................................................ 9
   4. Havanın Nemi..................................................................................................................... 12
   5. Bulut ve Sis........................................................................................................................ 15
   6. Yağışlar.............................................................................................................................. 20
   7. Rüzgâr................................................................................................................................ 26
   8. Solar Radyasyon (Güneşlenme)............................................................................................ 36
   9. Otomatik Gözlem İstasyonları.............................................................................................. 43
   10. Yıldırım........................................................................................................................ 45
   11. Hava Kirliliği................................................................................................................ 57

0. METEOROLOJİK PARAMETRELERİN ENERJİ İLETİM SİSTEMLERİNİN TASARIMINA ETKİLERİ

1. 1. Buz Yükü........................................................................................................................... 59
      1. İletkenlere etki edecek buz yükünün hesabı......................................................... 76
      2. Direklere etki edecek buz yükünün hesabı........................................................... 98
   2. Rüzgâr Yükü....................................................................................................................... 98
      1. İletkenlere etki edecek rüzgâr yükünün hesabı................................................... 101
      2. İzolatörlere etki edecek rüzgâr yükünün hesabı.................................................. 107
      3. Direklere etki edecek rüzgâr yükünün hesabı..................................................... 111
   3. Buz Yükü ile Rüzgâr Yükünün Birlikte Dikkate Alınması.................................................... 111
   4. Özel Bölge Ek Yükleri...................................................................................................... 123
   5. Galloping.......................................................................................................................... 125
   6. Yağmur Yükü................................................................................................................... 133
   7. Hava Hattı İletkenlerinin Meteorolojik Parametrelere Göre Dayanım Hesapları..................... 134
   8. Hava Hattı İletkenlerinin Meteorolojik Parametrelere Göre Sehim Hesapları......................... 142
      1. Hiperbol denklemi ile sehim hesabı.................................................................. 144
      2. Parabol denklemi ile sehim hesabı.................................................................... 145
      3. BPA’nın formülü ile sehim hesabı.................................................................... 146
   9. Rüzgârın Hava Hattının Yapım Maliyetine Etkileri.............................................................. 147
      1. Rüzgârın konsol uzunluklarına etkisi................................................................ 147
      2. Rüzgârın neden olduğu titreşimleri azaltmanın maliyeti..................................... 147
      3. İrtifak maliyeti................................................................................................ 152
   10. Hava Sıcaklığının İletim Hatlarının Yapım Maliyetine Etkileri....................................... 155
       1. Minimum ortam sıcaklığının yapım maliyetine etkisi......................................... 155
       2. Maksimum ortam sıcaklığının yapım maliyetine etkisi....................................... 156
       3. EDS sıcaklığın (+15 °C) yapım maliyetine etkisi............................................... 156
   11. Buzun İletim Hatlarının Yapım Maliyetine Etkileri........................................................ 157
   12. Hava Sıcaklığının ve Hava Basıncının İletim Hattının İzolasyon Gerilimine Etkisi.......... 157
   13. Hava Kirliliğinin İzolasyon Maliyetine Etkisi................................................................ 159

1. 14. Solar Radyasyonun, Sıcaklığın ve Rüzgârın Hava Hattının Akım Taşıma Kapasitesine Etkileri      162
       1. TEİAŞ’ın kullandığı formül ile akım taşıma kapasitesinin hesaplanması............. 163
       2. IEEE 738 Standardı kullanılarak akım taşıma kapasitesinin hesaplanması........... 166
       3. IEC 61597 Standardı kullanılarak akım taşıma kapasitesinin hesaplanması......... 170
   15. Sıcaklığın Yeraltı Kablolarının Akım Taşıma Kapasitesine Etkisi................................... 171
   16. Sıcaklığın Denizaltı Kablolarının Akım Taşıma Kapasitesine Etkisi................................ 177
   17. Nemin ve Sıcaklığın Topraklama ile İlgili Büyüklüklere Etkileri.................................... 178
   18.