Elektrik Enerjisi İletim ve Dağıtım Şebekeleri

Santrallerde üretilen elektriğin kullanıcıya iletilmesi trafolar, direkler, enerji iletim hatları, izolatörler, kesiciler, ayırıcılar, bobinler, kondansatörler, parafudurlar ve diğer şalt tesisi elemanları aracılığıyla gerçekleştirilir.

Elektrik enerjisinin abonelere ulaştırılmasında sırasında şebeke yönünden yerine getirilmesi gereken yükümlülükler şu şekilde sıralanabilir:
• Şebeke elektrik enerjisinin üretiminden tüketimine kadar kesintisiz bir enerji akışı sağlamalıdır.
• Şebekeler güvenilir, sağlam, basit ve anlaşılır olmalıdır. Bu nedenle çok iyi planlanmalı ve kuruluşları sırasında azami özen gösterilmelidir. 
• Şebekelerde oluşan arızalardan aboneler etkilenmemelidir. Özellikle yağışlı havalarda hatlara yıldırım düşmesi veya bir nedenle hatlarda kısa devre meydana gelmesi durumunda abonelerin kullandıkları cihazlar bundan etkilenerek arızalanabilir. 
• Şebeke optimal maliyetle tesis edilmelidir. Zira bu maliyete bağlı olarak değişecek olan elektrik enerjisinin ucuz olması bu enerjiyi kullanarak imalat yapan veya hizmet sunan abonelerin girdi maliyetlerini azaltır. 
• Dağıtım şebekesi hattın başındaki, ortasındaki veya sonundaki abonelerin tamamına aynı özellikteki elektrik enerjisi sağlamalıdır.

Elektrik enerjisi iletimi ve dağıtımı gerçekleştirilen şebekeler 4 şekildedir. Bunlar,
1. Dallı şebeke
2. Halka(Ring) şebeke
3. Ağ gözlü şebeke,
4. Enterkonnekte şebeke şeklinde sıralanabilir.

Açık şebekelere dallı(dalbudak) veya radyal şebekeler de denir. Çok kullanılan bir şebeke türüdür: Şehir, kasaba, köy gibi yerleşim birimlerinde veya sanayi bölgelerinde enerji beslemesi çoğunlukla tek bir kaynaktan yapılır. Bu yolla oluşturulan şebekenin şekli bir ağacın dallarına benzediği için bu tür şebekeye dallı şebeke denir.

Genellikle birbirinden uzak mesafelerde olan, elektrik üretim santralleriyle tüketim merkezleri arasındaki iletim, enterkonnekte şebeklerle sağlanır. Üretim santrallerin bir iletim tesisine, buradan da diğer tesislere bağlanarak beraber çalışmalarına enterkonnekte çalışma, bu şebekeye de enterkonnekte şebeke denir. Diğer bir ifadeyle, bir bölgenin veya bir ülkenin elektrik enerjisi talebini kesintisiz bir şekilde karşılamak üzere o ülkenin bütün elektrik santralleri, trafo merkezleri ve tüketicileri arasında kurulmuş olan sisteme enterkonnekte sistem adı verilir. Enterkonnekte sistemde bir arıza meydana geldiğinde sadece arızalı bölüm devre dışı bırakılarak enerji alış-verişinin sürekliliği sağlanır.

İletim ve dağıtım şebekeleri, dağıtım şekilleri yanında kullandıkları gerilim bakımından da sınıflandırılabilir. Bunlar:
• Alçak gerilimli şebekeler (AG şebekeleri)
• Orta gerilimli şebekeler (OG şebekeleri)
• Yüksek gerilimli şebekeler (YG şebekeleri),
• Çok yüksek gerilimli şebekeler (ÇYG şebekeleri) şeklinde sıralanabilir.

Elektrik enerjisinin üretildiği yer ile tüketildiği yer arasını birleştiren ve elektrik enerjisini üretildiği yerden tüketildiği yere taşımaya yarayan hatta enerji nakil hattı denir. 

Havai enerji hatlarının avantajları şu şekilde sıralanabilir:
• Havai enerji hatları yer altı hatlarına göre daha az maliyetle kurulur.
• Havai enerji hatlarının arızalarının tespiti yer altı hatlarına göre daha kolaydır.
• Havai enerji hatlarının bakımları ve arızalı bölümlerinin değiştirilmesi yer altı hatlarına göre daha kolaydır.
• Havai enerji hatlarının akarsulardan, köprü ve yollardan geçişleri yer altı hatlarına göre daha kolaydır.
• Havai enerji hatları yer altı hatlarına göre daha kısa zamanda tamamlanırlar.
• Ulaşımın güç olduğu dağ, orman ve uçurum gibi engebeli arazilerde enerji iletimi havai hatlarla daha kolaydır.
• Hava hattının güzergâhının altını tarım, hayvancılık vb. gibi yöntemlerle değerlendirmek mümkündür.

Yer altı enerji hatlarının üstünlükleri aşağıdaki gibi özetlenebilir:
• Yer altı enerji kabloları ile yapılan tesisler, direk ve diğer malzemelere ihtiyaç göstermez.
• Cadde ve meydanların görüntü estetiği bozulmaz.
• Atmosferik olaylardan (yıldırım, kar, fırtına vb.) etkilenmez.
• Havai hatlardaki gibi bakım ihtiyaçları yoktur.
• Yerleşim bölgelerinde, havai hat tesislerine göre daha güvenlidir.
• Enerji hattında kullanılan yer altı kablolarının cadde, meydan ve parkların özelliklerine göre düz veya kavis yaptırılarak döşenebilir.

Yer altı enerji hatlarının,
• Havai hatlara göre kuruluş maliyeti yüksektir.
• Arıza tespiti zordur.
• Arızalarının onarımı zordur

Enerji iletim ve dağıtım hatlarında akım, gerilim, güç ve güç katsayıları gibi  büyüklüklerin durumlarına göre değişen hattın direnç, indüktans ve kapasitans gibi değerlerine hat sabiteleri denir.

İçinden akım geçen bir iletkenin çevresinde bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan değişken bir manyetik alan ise devrede bir elektromotor kuvveti meydana getirir. Lenz Yasası gereğince meydana gelen bu elektromotor kuvveti iletken üzerinden geçen akımı azaltmaya çalışır. Bu nedenden dolayı iletkenin alternatif akıma karşı olan direnci artar. Bu etkiyi birinci ünitede indüktif reaktans veya kısaca reaktans olarak ifade edilmektedir. İndüktif(veya endüktif) reaktans iletken üzerinde bir gerilim düşümüne neden olur.

Enerji nakil hatlarında indüktif reaktansın azaltılması için iletken kesitlerinin büyük, iletkenler arası
açıklıkların ise küçük tutulması gerekir. Ancak kesitin büyümesi ekonomik açıdan uygun değildir. Hat
iletkenlerin cinsi, işletme geriliminin büyüklüğü ve taşınacak güçler seçilecek kesit değerlerini
sınırlamaktadır. Yer altı enerji kablolarında iletkenler(fazlar) arasındaki aralıklar küçük olduğundan
indüktif reaktans değerleri çok küçüktür.

Kapasitans (sığa), kondansatörü oluşturan iletkenlerin birisi üzerindeki yükün, iletkenler arasındaki potansiyel farkına oranıdır (C = Q /V ). Birimi farad(F)’dır. Farad(F) çok büyük bir kapasitans birimi olduğu için uygulamada daha çok Farad'ın milyonda biri olan mikrofarad (μF) kullanılır.

Hatların kendi indüktansı büyük ise indüktif reaktans ( XL ) üzerinde meydana gelen gerilim düşümünü önlemek için ise seri kondansatörler kullanılır. Seri kondansatörlerin amacı hattın toplam empedansını azaltmaktır. Bu işleme seri kompanzasyon adı verilir.

Nemli ve sisli havalarda enerji nakil hatlarındaki gerilim yavaş yavaş arttırılırsa gerilimin belirli bir değerinde havanın iletim hattının yüzeyinde iyonize olduğu görülür. Gerilim artırılmaya devam edilirse bu kez iletkenin çevresinde mor renkli ışıklı bir halka belirir. Bu olaya korona olayı denir.

Koronayla birlikte havadan yayılan veya koronanın oluştuğu devre iletkenlerinden yayılan parazitler oluşur. Bu parazitler radyo ve televizyonların çalıştığı frekanslarda olduğu için girişimlere neden olur. Korona sırasında havadaki O2 molekülleri atomlarına ayrışır. Ayrışmış olan atomlar O2 ile tekrar birleşince ozon(O3) gazı oluşur. Bu gazın havadaki nemle ve azot gazıyla birleşirse nitrik asit oluşturabilir. Buda hattın altındaki yerleşim yerlerine veya elektrik elemanlarının asit yağmurundan aşınmasına neden olur. Korona kaybına neden olan korona akımı sinüzoidal olup gerilim düşümlerine yol açar.

Enerji nakil hatlarında korona olayının yol açtığı kayıpları azaltmak için iletkenlerin yüzeyleri düzgün ve parlak bir sırla kaplanır.

Bu hat sabitesi, enerji nakil ve dağıtım hatlarındaki akım taşıyan iletkenlerin gerek kendi aralarında gerekse de iletkenlerle toprak arasında görülen kaçak akımların etkisini ifade eder.

30 km uzunluğundaki 6,3 kV ’luk bir enerji iletim hattında kaçak geçirgenliğin etkisiyle meydana gelen kaçak akımların sonucunda 10 W ’lık bir aktif güç kaybı olur.