HAVAİ HAT İLETKENLERİ VE YER ALTI KABLOLARI

Enerjinin iletim ve dağıtımı havai hat ve yeraltı kabloları kullanılarak yapılmaktadır. Ekonomik olmamasına rağmen, enerji iletim ve dağıtımında, yüksek iletkenlik özelliğinden dolayı başlangıçta bakır iletkenler kullanılmıştır. Günümüzde ise, havai hatlarda alüminyum ve çelik özlü alüminyum iletkenler, yeraltı hatlarında ise farklı yalıtkan malzemeli bakır ve alüminyum yeraltı kabloları kullanılmaktadır.

Havai hat iletkenleri, santrallerde üretilen elektrik enerjisini tüketim bölgelerine taşıyan ve bu bölgelerde dağıtan hatlarda kullanılan iletkenlerdir. Enerjinin taşınması ve dağıtımında kayıpların en aza indirgenmesi için havai hatlarda kullanılacak iletkenler yüksek iletkenlik özelliğine sahip malzemelerden üretilmelidir. Diğer yandan, havai hat iletkenleri mekanik yüklere ve tabiat şartlarına karşı yeterince dayanıklı, aynı zamanda mümkün olduğunca hafif malzemelerden seçilmelidir. Hattın iletkenliği ile
mekanik dayanımı, kullanılan iletkenin çapı ve yoğunluğu ile ilişkilidir. Gerek taşıdıkları akımdan gerekse de dış faktörlerden dolayı havai hat iletkenleri kolayca ısınır. Bu durumda hattın direnci artar ve direkler arasında gerili olan iletkenlerde sarkmalar görülür. Dolaysıyla iletim hatlarında kullanılan iletkenlerin ısı dayanımı da iyi olmalıdır.

Enerji iletim hatları, kar, buz, rüzgâr, yağmur, güneş vb. dış faktörlerden dolayı ekstra bir kuvvete maruz kalmaktadırlar. Bu nedenle, iletkenler bu gibi olumsuz etkilere dayanacak şekilde seçilmelidir. İletken seçiminde en çok enerji kaybı, optimal maliyet, gerilim düşümü, ısınma durumu ve korona kaybı dikkate alınmalıdır.

Havai hat iletkenlerinde aranan başlıca özellik, iletkenliğinin iyi ve çekme dayanımının büyük olmasıdır. Bu özelliklere en uygun malzeme, çekme dayanımı soğuk çekilerek artırılmış olan yarı sert bakırdır. Soğuk çekme işlemi sırasında bakır iletkenin çekme dayanımı önemli ölçüde artmasına rağmen, iletkenliğinde çok az azalma meydana gelmektedir.

Alüminyum iletkenler, bakıra göre daha ucuz ve hafif olduklarından dolayı enerji dağıtımında en yaygın kullanılan iletkenlerdir. Alüminyumun yoğunluğu, yaklaşık olarak bakırın % 30’u olduğundan daha hafif bir iletken malzemedir. Ağır iletkenler ağır direk yapılarının kullanılmasını gerektirdiğinden, iletkenlerin hafif olması havai hatlarda bir zorunluluktur. Buna ilave olarak, alüminyum iletkenlerin taşınması, işlenmesi ve montajı, ağır bakır iletkenlere göre daha kolaydır. AAC olarak da tanımlanan bu tür iletkenler, %99,7 elektrolitik olarak arıtılmış alüminyum külçelerden üretilmektedir.

Alüminyum iletkenler, genel olarak yerleşim alanlarında, kısa direk aralıklı alçak gerilim enerji dağıtım hatlarında kullanılmaktadır. Bu tür iletkenler, ayrıca denizcilik sektöründe de yüksek korozyon direncine sahip olmalarından dolayı kullanılabilmektedirler.

Bakırın gerilme dayanımı 350- 450 olmasına rağmen, alüminyumun gerilme dayanımı ise 154-200 ’dir. Bakıra göre ucuz ve hafif olmasına rağmen, alüminyumun mekanik dayanımı daha küçüktür.

ACSR olarak da bilinen bu iletkenler, % 6-40 oranında değişen çelik özler üzerine sarılmış alüminyum iletkenler ile yüksek çekme ve gerilme özelliklerine uygundur. Bu tür iletkenler, nehir geçişleri ve direk aralıkları uzun olan enerji nakil hatlarında kullanılmaktadır. Çelik özlü iletkenlerin en büyük özellikleri yüksek gerilme mukavemeti, düşük ağırlık, daha az sayıda mesnet ile daha fazla iletim hat mesafesinin sağlanmasıdır.

Havai hat iletkenleri örgülü olarak yapılırlar. Örgülü iletkenlerde teller ortak eksen etrafında bir veya birkaç katman oluşturacak biçimde sarmal olarak sarılır. Çok katmanlı örgülü iletkenlerde komşu katmanlar, dış katmanın sarılma yönü sağ yönde olacak şekilde birbirine zıt yönde sarılır. Örgülü iletkenlerde, çapları eşit olan ortada bir tel ve bu telin çevresindeki her bir katmanda bir
önceki katmandakinden 6 fazla olmak üzere teller bulunur.

Demet iletken kullanıldığında, hattın endüktif reaktansı azalacağından, hatta meydana gelen reaktif güç kayıplarında bir azalma gözlenecektir.

Kullanıldıkları hattın nominal gerilim değerine bağlı olarak havai hat iletkenleri, alçak gerilim, orta gerilim, yüksek gerilim ve çok yüksek gerilim iletkenleri olmak üzere dört ayrı gruba ayrılmaktadır.

380 kV iletim hatlarında, standart 954 MCM (Cardinal) ve 1272 MCM (Pheasant) her bir fazda iki veya üçlü demet halinde çelik özlü alüminyum iletkenler kullanılır. Havai hatların güzergâhının temin edilemediği yoğun yerleşim bölgelerinde standart olarak 380 kV 2000 2 mm kesitli XLPE bakır iletkenli yeraltı kablosu tesis edilir.

Havai hatlarda meydana gelecek kayıpları azaltmak ve hattın emniyetli bir biçimde çalışmasını temin etmek için, kullanılacak iletkenler, belirli kriterler göz önüne alınarak seçilmelidir. Bu kriterler, iletkenlik, iletkenin çapı, özgül ağırlığı, ısı dayanımı, mekanik dayanımı, krona kayıpları, kaçak geçirgenliği, sehimi ve direnç, endüktans ve kapasitans gibi hat sabitlerini kapsamaktadır.

Enerji iletim hatlarında, iletkenin özgül ağırlığı dikkate alınarak mekanik dayanım hesabı yapılır. İletken seçiminde, iletkenin özgül ağırlığının az olması istenir. Özgül ağırlığın az olması, durdurucu direğe gelen çekme kuvvetini azaltır. Bakır iletkenin özgül ağırlığı 3 8,9 g/cm iken alüminyumun özgül ağırlığı ise 2,7 g/cm ’tür. Alüminyum özgül ağırlığının bakıra kıyasla 3-4 kat daha küçük olması, alüminyum iletkenleri enerji iletiminde daha çok tercih edilir hale getirmiştir. Ayrıca, iletkenin özgül ağırlığının küçük olmasıyla, direk ve havai hat donanım malzemelerinde ekonomi sağlanır.

Türk Standartlarında kablolar, işletme koşullarına, kullanım amacına ve kullanma yerine göre; N-kablolar (TS-833), Y-kablolar veya yer altı kabloları (TS-212), B-kablolar (TS916), F-kablolar (TS-936), T-kablolar (TS-3930), Alpek kablolar ve Alvinal kablolar olmak üzere yedi temel gruba ayrılmaktadır.

T-kablolar, ses frekanslı haberleşme sistemlerinde kullanılan, telefon santrallerini veya bu santrallerle telefon abonelerini birbirine bağlayan, sabit yer altı veya yer üstü tesislerinde kullanılan polietilen yalıtkanlı çok damarlı kablolardır.

Her bir damar iletkenini saran ve iletkeni ilk yalıtan çekme yalıtıcı kılıftır. Kablolar, yalıtkan kılıfın yapımında kullanılan yalıtkan malzemeye göre isimlendirilirler. Örnek olarak, lastik kablo, PVC kablo, XLPE kablo verilebilir.

Ülkemizdeki yer altı kabloları,
• Anma gerilimine göre; alçak gerilim (AG) (0,6/1 kV), orta gerilim (OG) ( 1-36 kV ) ve yüksek gerilim (YG) ( > 36 kV) kabloları,
• Damar iletkenin malzemesine göre; bakır kablolar veya alüminyum kablolar,
• Yalıtkan malzemesine göre; termoplastik (PVC) yalıtkanlı ve termoset yalıtkanlı (çapraz bağlı polietilen, XLPE) kablolar,
olmak üzere üç temel kablo grubu olarak sınıflandırılabilirler.

Bu tür yer altı kablolarında, damar iletkeni daire kesitlidir, kesme kesitli yapılmaz. En küçük iletken kesiti 25 2 mm ’dir. İletkenin ve yarı iletken kılıfın üzerinde birer yalıtkan siper bulunur. Bakır siper bulunur. Ortak siperli çok damarlı kablolarda bakır siper yerine, galvanizli çelik telden yapılmış zırh bulunabilir. Eğer kablonun hasara uğrama ihtimali varsa çelik zırh bulunur. Dış kılıf rengi kırmızdır.

Yer altı kablolarını seçerken dikkat edilmesi gereken hususlar:

- Kabloların Anma Gerilimi

- Kablo Sabiteleri

- Yük Akımı

- Kısa Devre Dayanımı

- Gerilim Düşümü olarak sıralanmaktadır.