Elektrik enerjisi üretildikten sonra, önce iletim sistemleri aracılığıyla uzun mesafelere taşınır, ardından gerilim seviyesi düşürülerek dağıtım sistemlerine aktarılır. Dağıtım sistemleri, elektriğin son kullanıcıya kadar ulaşmasını sağlayan altyapının genel adıdır. Bu sistemler şehir, kasaba, sanayi bölgesi ve kırsal alanlar gibi farklı kullanım noktalarına uygun olarak tasarlanır.

Elektrik dağıtım sistemi; trafo merkezleri, orta ve alçak gerilim hatları, şalt cihazları, fiderler ve baralardan oluşur. Bu unsurların tamamı, elektriğin güvenli, sürekli ve kaliteli bir biçimde tüketiciye ulaşmasını sağlamak için birlikte çalışır. Şebekenin tasarımı, yük merkezlerinin yerlerine, tüketim yoğunluğuna, coğrafi koşullara ve güvenlik gerekliliklerine göre şekillenir.

Bir dağıtım sisteminin temel hedefleri arasında enerji arzının sürekliliğini sağlamak, gerilim ve frekans istikrarını korumak, arıza durumlarında müdahale süresini azaltmak ve kayıpları en aza indirmek yer alır. Ayrıca, iletim hattından alınan yüksek gerilimli elektriği son kullanıcı için uygun gerilim seviyelerine dönüştürmek amacıyla çeşitli transformatör ve anahtarlama sistemleri kullanılır.

^{İletim hatları görüntüsü (Pixabay)}

Gerilim Seviyelerine Göre Dağıtım Kademeleri

Elektrik dağıtım sistemleri, kullanılan gerilim seviyelerine göre dört ana grupta sınıflandırılır: alçak gerilim, orta gerilim, yüksek gerilim ve çok yüksek gerilim şebekeleri. Bu sınıflandırma, sistemin hangi seviyede iletim veya dağıtım gerçekleştirdiğini ve kullanılan ekipman türlerini belirler.

Alçak Gerilim (AG) Şebekeleri:

1 ile 1000 volt arasında gerilim seviyelerinde çalışan bu şebekeler, genellikle dağıtım trafolarından son kullanıcıya kadar uzanır. Alçak gerilim sistemleri yalıtımı ve korunması kolay olduğu için yerleşim alanları ve bireysel tüketicilere en yakın kademede yer alır. Ancak, iletim açısından verimsizdir çünkü gerilim düşümü ve güç kayıpları fazladır.

Orta Gerilim (OG) Şebekeleri:

1 kV ile 35 kV arasındaki gerilim değerlerinde çalışan orta gerilim şebekeleri, genellikle sanayi bölgeleri, küçük şehirler ve büyük tesislere enerji sağlamak için kullanılır. Yüksek gerilim şebekeleri ile alçak gerilim şebekeleri arasında köprü görevi görür. Türkiye’de 6,3 kV, 10,5 kV, 15 kV ve 30 kV değerleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Hat uzunluğuna göre uygun gerilim seçilir; örneğin 10 km’ye kadar 3–10 kV, 30–70 km arası için 20–35 kV tercih edilir.

Yüksek Gerilim (YG) Şebekeleri:

35 kV ile 154 kV arasındaki gerilim seviyelerinde çalışır. Elektrik santrallerinden çıkan enerji, bu gerilimlerle büyük şehirlere veya bölge merkezlerine taşınır. Yüksek gerilim şebekeleri doğrudan dağıtım için değil, iletim amaçlı kullanılır çünkü bu seviyede gerilimle yapılan taşımada güç kayıpları düşüktür. Türkiye'de 66 kV ve 154 kV değerleri standarttır.

Çok Yüksek Gerilim (ÇYG) Şebekeleri:

154 kV'ın üzerindeki gerilim seviyelerini kapsar. Türkiye'de 380 kV, bazı ülkelerde ise 500 kV ve 750 kV gibi daha yüksek gerilimler kullanılmaktadır. Bu şebekeler, şehirlerarası ve uluslararası enerji taşımacılığı gibi büyük ölçekli iletimlerde tercih edilir.

Bu dört gerilim kademesi, elektrik enerjisinin kayıpları en aza indirilerek ve sistem güvenliği sağlanarak son kullanıcıya ulaşması için birbirini tamamlayan bir yapı oluşturur.

Elektrik Dağıtım Şebekesi Türleri

Elektrik dağıtım sistemleri, tüketicilere elektrik ulaştırma yöntemine göre farklı şebeke yapılarına ayrılır. Bu yapılar, enerji sürekliliği, güvenlik, bakım kolaylığı ve maliyet gibi faktörlere göre seçilir. Temel olarak dört ana şebeke tipi kullanılır: radyal, ring, ağ (gözlü) ve enterkonnekte sistemler.

Radyal (Dal Budak) Şebekeler

Radyal yapı, enerji kaynağından tüketiciye kadar tek bir hat üzerinden besleme yapan en basit dağıtım şeklidir. Şebekenin şekli, bir ağacın gövdesinden dallarına doğru ilerleyen yapıyı andırır. Bu sistemde hat başına birden fazla tüketici bağlanabilir, ancak arıza durumunda hattın tamamı enerjisiz kalabilir.

Radyal sistemin avantajları arasında düşük ilk yatırım maliyeti, kolay gerilim kontrolü, planlama ve analiz kolaylığı yer alır. Ancak arz güvenliği düşüktür ve gerilim düşümü gibi teknik sınırlamalar taşır.

Ring (Kapalı) Şebekeler

Ring şebekelerde enerji, birden fazla trafo tarafından sağlanır ve tüm trafolar birbirine paralel olarak bağlanır. Bu sistemde, bir noktada arıza meydana geldiğinde sadece o bölüm devre dışı kalır, böylece enerji kesintisi minimum seviyede tutulur.

Ring sistemler, dallı sistemlere göre daha yüksek maliyetli olmasına rağmen daha fazla güvenlik ve enerji sürekliliği sağlar. Ancak sistemin büyümesi hâlinde tüm hatların eş zamanlı yenilenmesi gerektiği için ilerideki genişletmeler pahalı olabilir.

Gözlü (Ağ) Şebekeler

Gözlü şebekeler, ring sistemin gelişmiş bir versiyonudur. Hatlar ağ gibi örülerek trafo ve tüketici bağlantıları birden fazla yoldan sağlanır. Bu yapı, arıza hâlinde yalnızca ilgili kısmın izole edilmesini, diğer bölgelerin çalışmaya devam etmesini sağlar.

Gözlü sistemler yüksek güvenilirlik ve gerilim kararlılığı sunar. Ancak kurulum ve bakım maliyetleri daha yüksektir. Ayrıca kısa devre akımlarının etkisi daha büyük olabilir.

Enterkonnekte Şebekeler

Enterkonnekte sistem, farklı bölgelerdeki üretim ve tüketim merkezlerini birbirine bağlayan geniş ölçekli şebekedir. Bu sistemler ulusal veya uluslararası düzeyde olabilir. Türkiye’nin Bulgaristan, Yunanistan, Gürcistan, Azerbaycan, İran ve Irak ile enterkonnekte bağlantıları mevcuttur. Ayrıca Türkiye, ENTSO-E ağı üzerinden Avrupa elektrik sistemiyle bağlantılıdır.

Enterkonnekte sistemlerin avantajları arasında yüksek verim, enerji arz güvenliği ve arıza durumlarında sistemin esnek tepkisi yer alır. Ancak kısa devre akımlarının yüksek oluşu ve sistem kararlılığının sağlanmasındaki zorluklar, dikkatle yönetilmesi gereken yönlerdir.

Dağıtım Sisteminde Kullanılan Bara Yapıları

Bara, aynı gerilim ve frekanstaki elektrik enerjisinin toplandığı ve dağıtıldığı iletken bir yapıdır. Elektrik dağıtım sistemlerinde baralar, enerjiyi girişten çıkışlara yönlendiren bir merkez görevi görür. Tesisin yapısına ve ihtiyaçlarına göre farklı bara sistemleri kullanılır. Baraların seçimi, enerji sürekliliği, bakım kolaylığı, maliyet ve güvenlik gibi unsurlar dikkate alınarak yapılır.

Tek Bara Sistemi

En basit ve en yaygın kullanılan sistemdir. Giriş ve çıkışlar aynı baraya bağlanır. Yatırım maliyeti düşüktür ancak bara veya kesicide oluşacak herhangi bir arıza durumunda tüm sistem enerjisiz kalır. Bu nedenle emniyet düzeyi düşüktür ve genellikle kesinti toleransı olan alanlarda kullanılır.

By-Pass Ayırıcılı Tek Bara Sistemi

Tek bara sistemine, bakım sırasında enerjiyi kesmeden geçici bağlantı sağlamak için by-pass ayırıcıları eklenir. Arıza durumlarında besleme sürdürülebilir, ancak by-pass hattı korumasız olduğundan dikkatli kullanılmalıdır.

Transfer Bara Sistemi

Ana baraya ek olarak bir de transfer bara bulunur. Ana bara üzerinde arıza veya bakım gerektiğinde, yük transfer barasına alınarak sistemin çalışması sağlanır. Kesiciler arasındaki manevralar dikkatle planlanmalıdır. Tek bara sistemine göre daha yüksek güvenlik sunar.

Çift Bara Sistemi

İki adet aktif baraya sahip olan bu sistemde, yüklerin bir baradan diğerine aktarılması kolaydır. Enerji sürekliliğinin kritik olduğu yerlerde tercih edilir. Yük paylaşımı, bakım kolaylığı ve esnek işletme imkânı sağlar. Ancak ilk yatırım maliyeti yüksektir.

Çift Bara / Tek Kesici Sistemi

İki bara ve tek kesiciyle çalışan bu sistemde, her iki baradan da besleme mümkündür. Ancak bara kesicisinde arıza olması hâlinde tüm yükler devre dışı kalabilir. Yüksek esneklik sağlar ama risk yönetimi zordur.

Ring Bara Sistemi

Baraların halka şeklinde bağlandığı sistemdir. Her çıkışın ayrı kesiciye sahip olması nedeniyle bakım kolaylığı sağlar. Ana bara olmadan çalışabilir. Düşük yatırım maliyeti sunar ancak işletme ve koruma sistemleri karmaşıktır.

Breaker-and-a-Half Sistemi

Her iki bara arasında yer alan 1,5 kesici prensibiyle çalışır. Yüksek arz güvenilirliği ve esnek işletme sağlar. Arızalar bir kesici ile sınırlı kalır. Ancak karmaşık kumanda yapısı ve yüksek yatırım maliyeti vardır.

Baraların yapımında genellikle bakır veya alüminyum kullanılır. İç tesislerde lama şeklinde, dış tesislerde ise boru ya da çelik özlü alüminyum (ST-Al) iletkenler tercih edilir. Baralar, fider adı verilen çıkış hatları ile tüketiciye enerji aktarır.

Güç ve Dağıtım Transformatörleri

Elektrik dağıtım sistemlerinin temel bileşenlerinden biri olan transformatörler, elektrik enerjisinin gerilim seviyesini ihtiyaca uygun şekilde dönüştürmek amacıyla kullanılır. Bu dönüşüm sayesinde enerji, hem güvenli hem de ekonomik olarak taşınabilir ve kullanılabilir hâle gelir.

Transformatörler genel olarak iki gruba ayrılır:

• Güç Transformatörleri
• Dağıtım Transformatörleri.

Güç Transformatörleri

Güç transformatörleri, yüksek güçlü enerji akışının gerçekleştiği santral ve iletim merkezlerinde kullanılır. Bu transformatörler genellikle santrallerde gerilimi yükselterek (step-up), iletim sırasında kayıpları azaltmak; şalt merkezlerinde ise gerilimi düşürerek (step-down), dağıtım sistemlerine uygun seviyeye getirmek için görev yapar.

Güç aralıkları 2500 kVA ile 1000 MVA arasında değişen bu transformatörler, 36 kV ile 1500 kV gerilim seviyelerinde çalışabilir. Türkiye’de 154/33 kV, 380/33 kV ve 380/154 kV seviyelerinde çalışan transformatörler yaygındır. Yük altında gerilim ayarı yapılmasını sağlayan otomatik kademe değiştiriciler genellikle yüksek gerilim tarafında bulunur. Soğutma için ise OFAF (Forced Oil and Air Forced) gibi sistemler tercih edilir.

Dağıtım Transformatörleri

Dağıtım transformatörleri, orta gerilimden alçak gerilime dönüşüm yapan ve son kullanıcıya yakın bölgelerde yer alan transformatörlerdir. Güçleri 25 kVA ile 2500 kVA arasında değişir. Türkiye’de yaygın olarak kullanılan sekonder (çıkış) gerilimi 0.4 kV’tur. Gerilim ayarı genellikle manuel olarak yapılır, otomatik sistemler bulunmaz.

Tiplerine Göre Dağıtım Transformatörleri

Dağıtım transformatörleri yapısal olarak ikiye ayrılır:

• Yağlı Tip
• Kuru Tip

Yağlı Tip Dağıtım Transformatörleri

Bu tür transformatörlerde sargılar tamamen trafo yağı içinde yer alır. Soğutma, yağın dolaşımı ile sağlanır. Yağlı tipler ikiye ayrılır:

• Hermetik Tip: Atmosfere tamamen kapalıdır, bakım gerektirmez. Yağın oksijenle teması olmadığı için ömrü uzundur. Kompakt alanlarda tercih edilir.
• Genleşme Depolu Tip: Yağ, hava ile temas hâlinde olduğundan düzenli bakım ve yağ değişimi gerekir. Ancak hermetik tiplere göre daha ekonomiktir.

Kuru Tip Dağıtım Transformatörleri

Yağ yerine epoksi reçine ile yalıtılmış sargılar kullanılır. Özellikle okul, hastane, AVM gibi insanların yoğun bulunduğu yerlerde ve bina içi uygulamalarda tercih edilir. Yangına karşı dayanıklı olmaları, bakım gerektirmemeleri ve çevreye zararlı gaz yaymamaları gibi avantajlara sahiptir. AN (Air Natural) veya AF (Air Forced) soğutma sistemleriyle çalışabilir.

Kuru tip transformatörler ayrıca yüksek neme dayanıklı yapıları sayesinde %100 nemli ortamlarda dahi güvenle kullanılabilir. Sıcaklık kontrol sistemleri ile aşırı ısınmalara karşı koruma sağlarlar. Ayrıca fanlı soğutma sistemi ile güç kapasitesi artırılabilir.

^{Bir elektrik dağıtım merkezine ait şalt ekipmanları ve baralar (Pixabay)}

Türkiye’de Dağıtım Sisteminin Durumu ve Uygulamalar

Türkiye’de elektrik enerjisinin dağıtımı, Elektrik Piyasası Kanunu ve buna bağlı yönetmelikler çerçevesinde yürütülmektedir. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK) tarafından lisanslandırılan özel dağıtım şirketleri, belirlenen bölgelerde elektrik dağıtım hizmeti vermekle yükümlüdür. İletim sistemleri Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) tarafından yürütülürken, dağıtım sistemleri kamu-özel iş birliği modeliyle çalışmaktadır.

Yasal ve Teknik Altyapı

2022 tarihli Resmî Gazete’de yayımlanan yönetmelik değişikliklerine göre, dağıtım sistemleri iletim sistemlerinden ayrılmış, dağıtım şebekesi kavramı daha net tanımlanmıştır. Bu çerçevede dağıtım şebekesi; dağıtım gerilim seviyesinde (33 kV ve altı) çalışan, elektrik enerjisinin tüketicilere ulaştırılmasını sağlayan altyapı olarak tanımlanmıştır.

Türkiye’de 380 kV ve 154 kV seviyeleri iletim hatları için standartlaştırılmışken, dağıtım hatları için 33 kV gerilim seviyesi esas alınmıştır. Yeni projelerde bu değerin dışındaki sistemlerin kurulmasına izin verilmemektedir.

Şebeke Yapısı ve Uygulamalar

Türkiye’nin büyük şehirlerinde ring ve gözlü şebeke sistemleri yaygınken, kırsal bölgelerde maliyet avantajı nedeniyle radyal (dal budak) şebekeler tercih edilmektedir. Özellikle şehir merkezlerinde çift bara, transfer bara gibi sistemlerle kesintisiz enerji arzı hedeflenmektedir.

Elektrik dağıtımında kullanılan baralar genellikle bakır veya alüminyum iletkenlerden yapılmakta, şehir içi uygulamalarda lama tipi baralar tercih edilmektedir. Ayrıca, Türkiye’nin farklı bölgelerinde trafo merkezleri yapılandırılmış ve her bölge için özel enerji yük haritaları çıkarılmıştır.

Enerji Zirvelerinde ve Politikalarında Türkiye Vurgusu

Türkiye, enerji politikalarını şekillendirmek üzere ulusal ve uluslararası zirvelerde aktif rol oynamaktadır. Power Summit gibi organizasyonlarda dağıtım altyapısının modernleştirilmesi, yerli üretimin teşvik edilmesi ve enerji arz güvenliğinin sağlanması gibi konular ön plana çıkmıştır.

Ayrıca Türkiye, ENTSO-E üzerinden Avrupa elektrik sistemine bağlanarak enterkonnekte altyapısını güçlendirmiştir. Bu sayede hem enerji ticareti hem de bölgesel enerji arz güvenliği açısından önemli bir konuma gelmiştir.

Geleceğe Yönelik Yaklaşımlar ve Dönüşümler

Günümüzde enerji sektöründe yaşanan teknolojik gelişmeler, elektrik dağıtım sistemlerini de dönüşüme zorlamaktadır. Artan enerji talebi, çevreye duyarlılık ve dijitalleşme eğilimleri, dağıtım altyapısının yeniden yapılandırılmasını gündeme getirmiştir. Türkiye’de de bu değişim sürecine paralel olarak çeşitli adımlar atılmakta ve yeni nesil uygulamalar teşvik edilmektedir.

Akıllı Şebeke Yaklaşımları

Geleneksel dağıtım sistemlerinden farklı olarak, akıllı şebekeler (smart grids) veri toplama, analiz, otomatik kontrol ve uzaktan izleme özellikleri ile donatılmış sistemlerdir. Bu sistemler sayesinde tüketim alışkanlıkları analiz edilebilmekte, talep yanıt yönetimi gerçekleştirilebilmekte ve şebeke üzerindeki yük dengesi dinamik olarak ayarlanabilmektedir.

Akıllı şebekeler, yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu için de kritik öneme sahiptir. Güneş ve rüzgâr enerjisi gibi değişken üretim kaynaklarının şebekeye güvenli biçimde dahil edilmesi, sadece gerçek zamanlı veri analitiğiyle mümkün olabilmektedir.

Enerji Verimliliği ve Kaynak Yönetimi

Yeni teknolojiler, enerji verimliliğini artırmaya yönelik çözümler sunmaktadır. Kayıp-kaçak oranlarının azaltılması, enerji izleme sistemlerinin yaygınlaştırılması ve reaktif güç yönetiminin optimize edilmesi gibi uygulamalar, dağıtım sistemlerinin daha etkin çalışmasına olanak tanır.

Ayrıca; trafo merkezlerinde ve dağıtım hatlarında kullanılan ekipmanların ömrü, performansı ve bakım ihtiyacı sensörler aracılığıyla izlenebilir hâle gelmiştir. Bu sayede arıza oluşmadan müdahale edilmesi mümkün olmakta, işletme maliyetleri düşmektedir.

Uluslararası Entegrasyon ve Enerji Ticareti

Türkiye’nin ENTSO-E üzerinden Avrupa enerji ağına bağlanması, gelecekte elektrik ticaretini artırabilecek stratejik bir adım olarak değerlendirilmektedir. Enterkonnekte yapının güçlendirilmesi, elektrik arz güvenliğini sağlarken aynı zamanda ülkeler arası karşılıklı enerji desteğini mümkün kılmaktadır.

Dağıtık Üretim ve Mikroşebekeler

Geleceğin dağıtım sistemlerinde yalnızca merkezî üretim değil, aynı zamanda dağıtık üretim yapıları da ön planda olacaktır. Binaların çatılarına kurulan güneş panelleri, küçük rüzgâr türbinleri ve enerji depolama sistemleri gibi unsurlar, yerel üretim ve tüketimi dengeleyen mikroşebeke çözümleri ile entegre hâle gelecektir.

Bu gelişmeler, klasik tek yönlü enerji akışını çift yönlü bir yapıya dönüştürerek kullanıcıları aynı zamanda üretici konumuna getirir. Böylece dağıtım sistemleri sadece enerji dağıtan değil, enerji alışverişini yöneten akıllı platformlara dönüşmektedir.