Modern raylı ulaşım sistemleri için elektrifikasyon standartları ve tasarım yaklaşımlarının incelenmesi: Bir metro hattının tekno-ekonomik analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BÜŞRA ÖLMEZ
Danışman: Bedri Kekezoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kentsel raylı ulaşım sistemleri, metro ve tramvay gibi altyapılar sayesinde günlük yaşamda milyonlarca yolcuya hizmet sunarak şehir içi ulaşımda kilit bir rol oynamaktadır. Bu sistemler, çevresel sürdürülebilirlik ve enerji tasarrufu açısından önemli avantajlar sağlasa da, enerji tüketimi maliyetleri ve enerji besleme sistemlerinin tasarımı gibi zorlu mühendislik problemleriyle karşı karşıyadır. Raylı sistemlerin enerji besleme altyapısı genellikle doğru akım (DC) ile çalışmakta olup, alternatif akım (AC) ile çalışan orta gerilim ağı ile DC çekiş ağı arasındaki bağlantı, çekiş trafo merkezleri aracılığıyla sağlanmaktadır. Ancak, enerji ağlarının tasarımında, orta gerilim ağlarının etkileri çoğunlukla göz ardı edilmekte ve bu durum, sistem performansının doğru bir şekilde değerlendirilmesini zorlaştırmaktadır. Bu doğrultuda, enerji sistemlerindeki AC yük akışlarını analiz etmek için Newton-Raphson algoritması gibi yöntemler kullanılmakta ve bu analizler, gelişmiş simülasyon yazılımları ile desteklenmektedir. Yapılan çalışmalar, farklı orta gerilim ağı yapılandırmalarının, trafo merkezlerindeki gerilim düşüşleri ve yük paylaşımı üzerinde önemli etkiler yarattığını göstermektedir. Özellikle, aynı orta gerilim hattına bağlı birden fazla trafo merkezi olduğunda, önemli gerilim problemleri ortaya çıkabilmektedir. Ayrıca, raylı sistemlerin enerji talebi ve tüketimi; trafik yoğunluğu, yolcu sayısı ve operasyonel dinamikler gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak sürekli değişiklik göstermekte, bu da enerji yönetimini daha karmaşık hale getirmektedir. Raylı sistemlerin yüksek başlangıç yatırım maliyetleri ve enerji tüketiminin büyüklüğü, bu sistemlerde enerji verimliliğinin artırılmasını zorunlu hale getirmektedir. Enerji verimliliği, sistemin kalitesini ve sürekliliğini etkilemeden enerji kullanımını en aza indirgemeyi hedeflemektedir. Ancak bu hedefe ulaşabilmek için, raylı sistemlerin tüm bileşenlerinin etkileşimlerini dikkate alan detaylı analizler ve simülasyon çalışmaları gereklidir. Bu çalışmada, kentsel raylı sistemlerde enerji verimliliğini artırmaya yönelik bir yaklaşım benimsenmiştir. Çalışmanın odak noktası olarak İstanbul M5 metro hattı seçilmiş ve bu hat, ETAP yazılımı üzerinde modellenmiştir. Öncelikle, cer ve sabit tesislerin enerji tüketimi üzerindeki etkileri incelenmiş, ardından DC yük akış analizleri gerçekleştirilmiştir. Enerji verimliliğini artırmaya yönelik öneriler geliştirilirken, orta gerilim (OG) ve alçak gerilim (AG) tarafındaki yük akışları, trafo ve kablo yüklenmeleri ile enerji kayıpları detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu araştırma, raylı sistemlerde enerji tüketiminin optimize edilmesi ve enerji verimliliğinin artırılması konusunda değerli bir katkı sunmayı amaçlamaktadır.