Elektrik dağıtımı

Elektrik dağıtımı elektriğin son kullanıcıya ulaştırılmasıdır. Bir dağıtım sisteminin şebekesi elektriği iletimsisteminden tüketiciye ulaştırır. Örnek olarak, şebeke; trafo merkezleri, orta gerilim hatları, dağıtım merkezleri,Elektrik dağıtımın ilk zamanlarında, doğru akım jeneratörleri aynı voltaj seviyesinde yüklere bağlıydı. Üretim, iletimve yükler aynı voltaj seviyesinde olmalıydı çünkü doğru akım voltaj seviyesini verimsiz bir yöntem olan motorjeneratör takımları haricinde değiştirmenin bir yolu yoktu. İlk dönemlerde temel yük olan akkor lambalara uygundoğru akım gerilim seviyesi(100 volt seviyesi) kullanılmıştı. Ayrıca alçak gerilimin bir faydası da bina içi dağıtımdaKablolardaki kayıplar akımın karesi, kablonun uzunluğu ve malzemenin direnci ile doğru orantılıdır, yalnız kesitalanı ile ters orantılıdır. Yani akımın artması, kablonun uzunluğunun artması veya direnci daha büyük bir malzemenin iletken olarak kullanılması kayıpları artırırken, kablonun kesiti arttıkça kayıplar azalır. İlk iletim şebekelerinde bu uygulamalar için ekonomik olarak en uygun iletkenlerden olan bakır kullanılmıştı. Akım ve kullanılan bakır kesitini azaltmak için yüksek iletim voltajlarına gerek vardı, fakat doğru akım güç devrelerinde voltajı değiştirmek için verimli bir yöntem yoktu.Edison doğru akım sisteminde kayıpları ekonomik olarak kabul edilebilir bir seviyede tutmak için kalın kablolar vemahalli jeneratörlere ihtiyaç vardı. İlk doğru akım enerji üretim tesisleri en uzaktaki müşteriye enerjiyi iletebilmekThomas Edison’un doğru akımı ile Nikola Tesla’nın ve George Westinghouse’un alternatif akımı arasında akımlar savaşı olarak da bilinen bir rekabet yaşanıyordu. Savaşın sonunda, alternatif akım güç iletiminde daha ön plana geçti.Enerji santralinde kurulu bulunan güç transformatörleri jeneratörlerden gelen voltaj değerini yükseltmek için, yereldağıtım merkezlerinde bulunan transformatörler ise voltaj değerini düşürmek için kullanılmaktadır. Voltajınyükseltilmesi iletim ve dağıtım hatlarında akım, iletken boyutunu ve bunlara bağlı olarak dağıtım kayıplarını azalttı.Bu sayede güç daha uzak yerlere daha ekonomik bir şekilde dağıtılır oldu. Hidroelektrik santraller gibi elektrikGüç elektroniğindeki gelişmeler doğru akım voltaj seviyeleri arasında dönüştürmeye izin verse bile alternatif akım ekonomikliği, verimliliği ve transformatörlerin güvenilirliği sebebiyle tercih edilmektedir. Yüksek voltaj doğru akım, büyük güç bloklarının uzun mesafeler taşınması için veya komşu alternatif akım şebekelerini birbirineElektrik gücü genel olarak enerji santrallerinde 11-25 kv seviyesinde üretilir. Uzun mesafeler bu gücü taşıyabilmekiçin 400 kv, 220 kv, veya 132 kv gibi seviyelere yükseltilir. Güç yüksek gerilim hatlarından yüzlerce kilometreDağıtım sistemleri tüm dünyada farklı formlarda bulunmaktadır. Bunlardan iki ana tasarım Kuzey Amerika ve Avrupa tasarımlarıdır. İki tasarımda da donanımlar benzerdir: iletkenler, kablolar, izolatörler, parafudrlar, regülatörler, transformatörler vb. İki dağıtım sistemi de radyaldır.Avrupa’da ve dünya genelinde delta(üçgen) üç faz sistemi yaygındır. Delta(üçgen) kullanımında nötr kablosu yoktur ve bu sebepten daha ekonomiktir. Yani orta gerilim seviyesindeki enerji naklinde üç iletkenli üç fazlı sistem kullanılır, dağıtım transformatörlerinde orta gerilim, alçak gerilim seviyesine dönüştürüldükten sonra dört iletken(üç faz bir nötr) olarak tüketicilere ulaşır. Amerika’da ise orta gerilim seviyesi 4 iletkenli üç fazlı çoklu topraklanmıştır. Gerilim ve güç taşıma kapasiteleri benzerdir. Kuzey Amerika tasarımlarına göre, Avrupa tasarımları daha büyük transformatörlere ve transformatör başına daha fazla müşteriye sahiptir. Çoğu Avrupa sistemlerinde transformatörler üç fazlı 300’den 1000 kVA’ya kadardır, Amerika’da ise 25 ve 50 kVA’lık tek fazlı transformatörler bulunmaktadır.Sekonder gerilimler dağıtım sistemlerinde birçok farklılığın kaynağıdır. Kuzey Amerika’da hem 120V hem de 240Vsağlayan “split phase” denilen üç iletkenden oluşan bir tertip kullanılmaktadır, 120/240 V sekonder gerilim seviyesistandartlaşmıştır. Gerilim düşümü sebebiyle transformatörden 250 ft(76.2m.) mesafeye elektrik hizmeti sunulmasıpratikte uygulanmaktadır. Ayrıca yıldız bağlı üç faz dört iletkenli sistemlerde ticari kullanımlar için bulunmaktadır.Avrupa’da ise sekonder gerilim yaklaşık 1mil(1.6 km) taşınabilmektedir. Avrupa sekonder gerilimleri genellikle üçfazlı 220,230 veya 240 V olarak belirlenmiştir. Avrupa ve Amerika sistemleri kıyaslandığında voltajın iki katınaçıkmasıyla, beslenen aynı yük dört kat mesafede olabilmektedir. Avrupa’da sekonder gerilimlerde üç faz, Amerika’daise sekonder gerilimlerde tek faz kullanılmasının da etkisiyle Avrupa sekonder gerilimi, Amerika sekondergerilimine göre aynı yük ve aynı gerilim düşümü değerleri sağlanarak toplam da sekiz kat mesafeye elektrik hizmetiAvrupa’da yollar ve binalar elektrik şebekesinin kurulmasından önce yapıldığı için şebeke için yapılacak tasarımmevcut yapılara uyum göstermek zorundadır. Amerika’da ise yolların çoğu elektrik şebekesi ile birlikte yapılırlar.Japonya’da konut kullanımı için 100V seviyesi kullanılmaktadır. Japonya’da konutlar için iki faz ve bir nötrdenoluşan bir hat tertibi kullanılmaktadır. Japonya’da Honshu’nun doğu ve kuzey kısımları(Tokyo’yu da içerir) 50 Hzfrekans kullanırken, Honshu’nun batısı(Nagoya, Osaka ve Hiroshima’yı kapsar) 60 Hz’i kullanır. Bu farklılıktanAlçak gerilim dağıtım şebekeleri genellikle radyal(dal budak) ya da kapalı(ağ, ring ya da gözlü) şekildedir. Radyal(dalbudak) şebeke trafo merkezinden çıkarak başka herhangi bir besleme noktasına bağlı olmadan doğrudan şebekebölgesine geçer. Örnek olarak çevresiyle bağlantısı olmayan uzun kırsal bölge hatları gösterilebilir.Kapalı bir şebeke ise genellikle yoğun yerleşim yerlerinde(şehirlerde) bulunur ve diğer besleme noktalarına çoklubağlantısı vardır. Bu bağlantı noktaları normal olarak açık ve şebekeyi besler durumdadır fakat şebekede, işletmehizmetiyle, yani gerektiğinde anahtarlama cihazlarının(kesiciler,ayırıcılar gibi) açılıp kapatılması ile çeşitli yapılandırmalar(konfigürasyon) yapılabilmektedir. Bu anahtarlama ekipmanlarının işletimi uzaktan bir kontrol merkezinden SCADA gibi otomasyon sistemleri marifetiyle veya hat işçisi denilen Türkiye'de ise EKAT(Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri)belgeli personel tarafından gerçekleştirilir.Yüksek Gerilim indirici istasyonları(trafo merkezleri) konfigürasyonları tekli besleme, çift besleme ve çift beslemeçift baralı sistemdir. Orta gerilim dağıtım merkezleri konfigürasyonları; tek hatlı bağlantı, ring şebeke bağlantısı,Dağıtım fiderleri trafo merkezinden çıkan ve genellikle bir hata tespit edildiğinde hattı açan kesiciler vasıtasıylakontrol edilirler. Otomatik kontrol üniteleri, oluşacak hataların etkilerini en aza indirmek ve fideri daha izoleedebilmek için kurulurlar. Uzun fiderlerde gerilim düşümü problemi kapasitörler veya gerilim regülatörleri kurularak