S.T. Elektrik-Enerji&Akıllı Binalar – 21 Eylül 2008

“Enerji kalitesi ile ne ifade edilmek istenmektedir?” sorusuna verilecek yanıt, “mükemmel bir elektrik enerjisi kaynağı her zaman kullanıma hazır, gerilim ve frekans değerleri toleranslar dahilinde, tamamen gürültüsüz ve sinüs eğrisi şeklinde dalga formuna sahip elektrik üreten enerji kaynağıdır” şeklinde olacaktır. Mükemmellikten sapmanın hangi ölçüde tolere edilebileceği ise kullanıcı uygulamalarına, tesis edilen cihazların tipine ve kullanıcının kendi ihtiyaçlarına olan bakış açısına bağlı olarak değişebilir.
Elektrik enerjisinde kalite bozuklukları-mükemmellikten sapma beş kategori
altında incelenmektedir.

• Harmonik bozulma
• Sistem oturmaları
• Düşük veya aşırı gerilim
• Azalma (veya dalgalanma) ve darbeler
• Geçici olaylar

Enerji kalite problemlerinin karşınıza çıkmaları aşağıdaki faktörlere bağlıdır.
• Enerji kaynağının besleme geriliminin kalitesi
• Tesisatınızdaki yüklerin tipi
• Kullanılan cihazların, elektrik sisteminizde oluşan rejim dışı sapmalara karşı hassasiyeti
Enerji kalitesizliğinin Kayseri sanayisinde oluşturduğu etkiler ve maliyetler ile ilgili Sn. Ali Cesur tarafından belirtilmiş olan bilgiler aşağıdadır.
2007 yılı KCETAŞ görev bölgesinde tüketilen toplam elektrik enerjisi miktarı 2.260.000 MWh’tir. Sanayi abone grubu bu tüketimin % 54’ünü oluşturmakta ve bu miktar 1.750.000 MWh’tir.
Sanayi tüketiminin % 80’lik bölümünü ise 5 adet yüksek tüketimli müşterilerimiz olan  Kayseri OSB, Karsu Tekstil, HES Grubu, Birlik Mensucat, ÇİMSA, Orta Anadolu A.Ş.  oluşturmaktadır.
Bu kuruluşların enerjiden sorumlu yetkilileri ile yapılan görüşmelerde enerji kalitesizliğinin oluşturduğu reel maliyetlerle ilgili tespitler şu şekildedir. 
1) Çimsa Çimento A.Ş.
Kurulu güç: 16000 kVA, Sözleşme gücü: 15456 kW
• En küçük zamanlı bir elektrik kesintisinin fabrikaya maliyeti 80 ton çimento üretim kaybı = 84.281 $
• 1 saatlik kesinti 160 ton çimento üretim kaybı = 168.562 $
• Enerji kalitesizliğinden dolayı arızalanan cihazlar ve elektronik kart arızalarının 1 aylık maliyeti 2.350 YTL
• Enerji kalitesine yönelik yatırımlar
-Kompanzasyon ve harmonik filtre = 95.000 Euro
-UPS = 11.000 $
2) Karsu Tekstil
Kurulu güç: 13880 kVA, Sözleşme gücü: 8400 kW
• En küçük zamanlı bir elektrik kesintisinin fabrikaya maliyeti 800 kg iplik kaybı = 2.800 Euro -1 saatlik kesinti 2.400 kg iplik üretim kaybı =8.400 Euro
• Enerji kalitesizliğinden dolayı arızalanan cihazlar ve elektronik kart arızalarının 1 aylık maliyeti 1.500 $
• Enerji kalitesine yönelik yatırımlar
-Kompanizasyon = 54.000 $
-UPS = 11.000 $
3) Birlik Mensucat A.Ş.
Kurulu Güç: 9850 kVA, Sözleşme Gücü: 4600 kW
• En küçük zamanlı bir elektrik kesintisinin fabrikaya maliyeti = 6.000 $
• 1 saatlik kesinti maliyeti = 13.000 $
• Enerji kalitesizliğinden dolayı arızalanan cihazlar ve elektronik kart arızalarının 1 aylık maliyeti 2.000 $
4) Hes Kablo A.Ş.
Kurulu güç: 19480 kVA, Sözleşme gücü: 10900 kW
• En küçük zamanlı bir elektrik kesintisinde 100.000 YTL üretim kaybı, 20.000 YTL fire oluşmakta
• 1 saatlik kesintide 200.000 YTL üretim kaybı oluşmakta 
• Enerji kalitesizliğinden dolayı arızalanan cihazlar ve elektronik kart arızalarının 1 aylık maliyeti 12.500 Euro
Enerji kalitesine yönelik yatırımlar
• Harmonik filtre = 300.000 Euro
• UPS = 350.000 Euro
• Otomatik Kademeli Trafo = 50.000 Euro
• Jeneratör = 500.000 Euro
5) Orta Anadolu A.Ş.
Kurulu Güç: 11200  kVA
• En küçük zamanlı bir elektrik kesintisinde 20-25.000 avro kayıp oluşmakta
• 1 saatlik kesintide 22.000 Euro üretim kaybı oluşmakta 
• Enerji kalitesizliğinden dolayı arızalanan cihazlar ve elektronik kart arızalarının 1 aylık maliyeti 20.000 Euro
Enerji kalitesine yönelik yapılan toplam yatırımlar 200.000 Euro
Not: Orta Anadolu A.Ş. otoprodüktördür.

Ülkemizdeki enerji kalitesi ile ilişkili ülkemizdeki bazı yönetmelikler aşağıdadır.
a) 25.09.2002 tarihli ve 24887 sayılı resmi gazetede yayınlanan ‘Elektrik Piyasası Müşteri Hizmetleri Yönetmeliği’
Bu Yönetmeliğin amacı; dağıtım sistemine bağlanmak isteyen veya bağlı olan tüketiciler ile  bu tüketicilere bağlantı anlaşması, perakende satış sözleşmesi veya ikili anlaşma kapsamında hizmet veren taraflara uygulanacak standart, usul ve esasların belirlenmesidir.

b) 22.01.2003 tarihli ve 25001  sayılı resmi gazetede yayınlanan ‘Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği’
Bu Yönetmeliğin amacı; 4628 sayılı Kanunla öngörülen piyasa modelinin oluşturulması için, iletim sisteminin güvenilir ve düşük maliyetli olarak işletilmesinde ve enerji kalitesi ile sistem kararlılığının sağlanmasında uygulanacak standartlara ilişkin usul ve esasların belirlenmesidir.

Not: 31.12.2003 tarihli  25333 sayılı resmi gazete, 15.10.2005 tarihli 25967 sayılı resmi gazete, 29.06.2006 tarihli 26213 sayılı resmi gazete, 01.08.2006 tarihli 26246 sayılı resmi gazete ve 20.02.2008 tarihli 26793 sayılı resmi gazetede  bu yönetmelikle ilgili değişiklikler yayınlanmıştır.

c) 19.02.2003 tarihli ve 25025  sayılı resmi gazetede yayınlanan ‘Elektrik Piyasası Dağıtım Yönetmeliği’
Bu Yönetmeliğin amacı; 4628 sayılı Kanunla öngörülen piyasa modelinin oluşturulması için, dağıtım sisteminin güvenilir ve düşük maliyetli olarak işletilmesinde ve planlamasında uygulanacak usul ve esasların belirlenmesidir.

d) 10.11.2004 tarihli ve 25639 sayılı resmi gazetede yayınlanan ‘Elektrik İletim Sistemi Arz Güvenilirliği ve  Kalitesi Yönetmeliği’
Bu Yönetmeliğin amacı; elektrik iletim sisteminin güvenilir ve düşük maliyetli olarak planlanması, işletilmesi ve tüketicilere kaliteli, yeterli ve düşük maliyetli elektrik enerjisi arz edilebilmesi için uygulanacak arz güvenilirliği ve kalitesi koşullarına ilişkin usul ve esasların belirlenmesidir.
Not: 09.01.2007 tarihli ve 26398 sayılı resmi gazetede ‘Elektrik İletim Sistemi Arz Güvenilirliği ve Kalitesi Yönetmeliği’ nde değişiklik yapılmasına dair yönetmelik yayınlanmıştır.
e) 12.09.2006 tarihli ve 26287 sayılı resmi gazetede yayınlanan ‘Elektrik Piyasasında Dağıtım Sisteminde Sunulan Elektrik Enerjisinin Tedarik Sürekliliği, Ticari ve Teknik Kalitesi Hakkında Yönetmelik’
Bu Yönetmelik; elektrik enerjisinin tedarik sürekliliği, ticari ve teknik kalitesine ilişkin olarak dağıtım şirketleri tarafından uyulması gereken kurallar ile uygulamaya ilişkin esas ve usulleri kapsar.

Yukarıda belirtilen yönetmelikler dışında TEDAŞ tarafından Ekim 2007 tarihinde ‘Trafo Merkezleri OG-AG Güç Kalitesi Ölçüm Teknik Şartnamesi’ yayınlanmıştır.
Bu şartname, TEDAŞ’ın enerji aldığı TEİAŞ’ın her bir ölçüm noktasında, TEDAŞ Trafo Merkezlerinde, TEDAŞ Dağıtım Merkezlerinde, KÖK’lerde ve TEDAŞ tarafından ölçüm yapılmasına ihtiyaç duyulan noktalarda; EPDK tarafından yayınlanan ‘Elektrik Piyasasında Dağıtım Sisteminde Sunulan Tedarik Sürekliliği, Ticari ve Teknik Kalitesi Hakkında  Yönetmelik’, ‘Elektrik İletim Sistemi Arz Güvenilirliği Ve Kalitesi Yönetmeliği’ ve ‘Elektrik Piyasası Şebeke Yönetmeliği’ hükümlerine uygun olarak Teknik Kalite (Güç Kalitesi) parametrelerinin ölçülmesi ve raporlanması hususlarını kapsar.

Ülkemizde yayınlanmış olan konu ile ilgili yürürlükteki güncel standartlar aşağıdadır.
a) TS EN 50160 (22.05.2008)
Gerilim karakteristikleri-Genel dağıtım sisteminden elektrikle besleme için 
b) TS EN 61000-2-2 (12.04.2005)
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) – Bölüm 2-2: Çevre - Kamuya ait düşük gerilimli güç kaynağı sistemlerinde düşük frekanslı iletilen bozulmalar ve işaretleşme için uyumluluk seviyeleri
c)  TS EN 61000-3-2 (12.10.2006 )
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 3-2: Sınır değerleri - Harmonik akım yayınları için sınır değerleri (donanım giriş akımı faz başına 16 A)
d)  TS EN 61000-3-3 (19.04.2005) , TS EN 61000-3-3/A2(25.04.2006)
Elektromanyetik uyumluluk (EMU)-Bölüm 3-3: Sınır değerler-Beyan Akımı Faz Başına 16 A (Dahil) olan ve şartlı bağlantıya tabi olmayan cihazlar için alçak gerilim besleme sistemlerindeki gerilim değişiklikleri, dalgalanmaları ve kırpışma sınırları
e) TS EN 61000-3-12
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 3-12: Sınır değerler - Faz başına 16 A ve 75 A giriş akımlı alçak gerilim sistemlerine bağlanan cihazın neden olduğu harmonik akımlar için sınır değerler
f)  TS EN 61000-4-7 (21.04.2005)
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) Bölüm 4-7: Deneyler ve ölçme teknikleri – Güç kaynağı sistemlerinde ve bunlara bağlı cihazlardaki harmonik ve ara harmoniklerin ölçmeleri ve ölçme cihazı için genel kılavuz 
g) TS EN 61000-4-11
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 4-11: Deney ve ölçme teknikleri - Gerilim çukurları, kısa kesintiler ve gerilim değişmeleri ile ilgili bağışıklık deneyleri
 (donanım giriş akımı faz başına 16 A’i aşmayan)
h) TS EN 61000-4-15 (16.03.2004)
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 4 : Deney ve ölçme teknikleri - Kısım 15: Kırpışma ölçer - Fonksiyon ve tasarım özellikleri 
i) TS EN 61000-4-30(13.02.2007)
Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 4-30: Deneyler ve ölçme teknikleri- Güç kalitesini ölçme metotları 
j) TS EN 61000-4-34
Elektromanyetik Uyumluluk (EMU)-Bölüm 4-18: Deney ve ölçme teknikleri-Faz başına giriş akımı 16 A'den fazla olan cihazlar için gerilim çukuru, kısa kesiklikler ve gerilim değişimleri Bağışıklık Deneyi 
Not: IEC tarafından 02.2008 tarihinde ‘Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-6: Limits - Assessment of emission limits for the connection of distorting installations to MV, HV and  EHV power Systems’ IEC TR 61000-3-6 teknik raporu yayınlanmıştır.
• Dağıtım sisteminde sunulan hizmetin kalitesi;
a) Tedarik sürekliliği kalitesi,
b) Ticari kalite,
c) Teknik kalite
olmak üzere, EPDK tarafından üç ana başlık altında izlenir.

• Teknik kalite, dağıtım sisteminin kullanıcıların elektrik enerjisi talebini; gerilimin frekansı, genliği, dalga şekli ve üç faz simetrisi açısından kabul edilebilir değişim sınırları içerisinde kesintisiz ve kaliteli bir şekilde karşılayabilme kapasitesidir.
• Dağıtım şirketi; sunduğu elektrik enerjisinin kalitesine ilişkin aşağıdaki işletme şartlarını sağlamakla yükümlüdür:
a) Dağıtım sisteminin işletilmesinde, kararlı durum ve geçici rejim şartlarında gerilim etkin değerleri kararlı durumlarda TS EN 50160  standardında tanımlanan değerlere uygun olmalıdır.
b) Dağıtım sisteminin işletilmesinde, AG seviyesi için kararlı durumlarda gerilim dengesizlikleri TS EN 50160  standardında tanımlanan değerlere uygun olmalıdır.
c) Dağıtım şirketi, TS EN 50160  standardında tanımlanan ve Standard içinde Tablo 1’de gösterilen gerilim harmonik sınır değerlerine uymakla yükümlüdür.
d) Dağıtım şirketlerinin iletim sisteminin her bir ölçüm noktasında sağlaması gereken kabul edilebilir akım harmonik limitleri ‘Elektrik İletim Sistemi Arz Güvenilirliği Ve Kalitesi Yönetmeliği’nin Ek-9’unda düzenlenmiştir.
Enerji kalitesine baktığımızda; ülkemizde enerjideki kalite sorunları ve kesintilerinin ekonomiye verdiği üretim kayıpları şeklinde doğrudan ve cihazların bozulmalarına neden olmasıyla verdiği dolaylı kayıpların boyutunu hesaplamak şu an için mümkün görülmemekle birlikte çok yüksek değerlerde olduğu kesindir. Çok büyük ekonomik kayıpların yaşandığı bu sorun ile ilgili araştırma ve çalışmalar çok yetersiz ve azdır. Ancak, bu konuda araştırmalar yapmış olan ülkelerdeki verilere bakıldığında, enerji kalite sorunu o ülkelere göre daha fazla olan ülkemizdeki kayıpların büyük olduğu anlaşılmaktadır.

YARARLANILAN KAYNAKLAR:
Not: Aşağıda belirtilen  kaynaklardaki dokümanlardan yapılan alıntılar değiştirilmeksizin yayınlanmıştır.
1- TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası ( EMO)
II. Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu EVK 2007 Yürütme Kurulu açıklamaları
2- Lpqi/Leonardo Power Quality Initiative  (www.lpqi.org)
3- Elenke Yönetim Kurulu Başkan Yardımcısı Sn. Ali Cesur’un ‘Kayseri ve Civarı Elektrik T.A.Ş. görev bölgesinde enerji kalitesi izleme sistemi ve enerji kalitesizliğinin Kayseri sanayisine etkileri’ sunumu (www.elenke.org)
4- TEDAŞ Genel Müdürlüğü ‘Güç kalitesi, enerji verimliliği ve klimalar’ sunumu (www.emsad.org.tr )
5- GAMBICA Association Ltd. ‘Managing Harmonics ( Fifth Edition) A guide to ENA Engineering Recommendation G5/4-1’
(www.gambica.org.uk )