Ünite 4: Havai Hat İletkenleri ve Yer Altı Kabloları

Havai Hat İletkenleri

Havai hat iletkenleri , santrallerde üretilen elektrik enerjisini tüketim bölgelerine taşıyan ve bu bölgelerde dağıtan hatlarda kullanılan iletkenlerdir.

Havai hat iletkenleri, kullanılan malzemeye göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

• Bakır iletkenler
• Tam alüminyum (AAC) iletkenler
• Alüminyum alaşımlı (AAAC) iletkenler
• Çelik özlü alüminyum (ACSR) iletkenler

Havai hat iletkenleri, imal ediliş şekline göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

• Som (içi dolu) iletkenler
• Örgülü iletkenler
• Demet iletkenler

Havai hat iletkenleri, gerilim değerlerine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

• Alçak Gerilim İletkenleri (1 V – 1000 V)
• Orta Gerilim İletkenleri (1-35 kV)
• Yüksek Gerilim İletkenleri (36 – 154 kV):
• Çok Yüksek Gerilim İletkenleri (154 kV ’tan Yukarısı)

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 aşağıda verilmiştir:

• İletkenlik
• İletkenin Çapı
• Özgül Ağırlık
• Isı Dayanımı
• Mekanik Dayanım
• Koronaya Karşı Dayanıklılık
• Sehim

Yüksek gerilim enerji nakil hatlarında, iki direk arasında gerili bulunan iletkenin, kendi ağırlığı, üzerinde biriken kar veya buz yükleri sebebiyle sarkmasına sehim denir.

Sehim,

eşitliğinden hesaplanır. Burada; G iletkenin kg/dm ³ cinsinden yoğunluğunu, a iki direk arasındaki m cinsinden uzaklığı ve T ise kg/cm ² cinsinden gerilmeyi göstermektedir.

Yüksek gerilim hatlarında enerji kaybına göre iletkenin kesiti aşağıdaki bağıntı ile kolaylıkla hesaplanabilir: Burada, S iletkenin kesitini (mm ² ), L hattın uzunluğunu (m), P iletilecek gücü (W), K enerji nakil hattında kullanılacak malzemenin iletkenliğini (m/?.mm ² ), e enerji kaybı yüzdesini, V fazlar arası gerilimi (V), cos? ise güç faktörünü göstermektedir.

Yer Altı Kabloları

Genellikle yerleşim merkezlerinde enerji dağıtımı ve iletimini yeraltından sağlamak için güç kabloları kullanılır. Kablolar, elektrik enerjisini ileten, iki elektrik cihazını elektriksel bakımdan birbirine bağlayan, elektriksel olarak yalıtılmış bir veya daha fazla damardan meydana gelen elektrik iletim elemanıdır. Kablo iletkeni, tavlanmış çıplak yuvarlak elektrolitik bakır tellerden veya alüminyum tellerden burularak yapılır. 16 mm2 ve daha büyük kesitlerdeki iletkenler, sıkıştırılmış olarak imal edilmektedir. İletken sayısına göre tek iletkenli ve çok iletkenli olarak imal edilirler. Kimyasal etkenlere karşı dayanıklılığı iyidir. Ayrıca, kablolar, su emmeyen ve geçirmeyen dış kılıf yalıtkanıyla her türlü ortam şartlarına büyük bir uyum sağlayabilmektedirler.

Türk Standartlarında kablolar, işletme koşullarına, kullanım amacına ve kullanma yerine göre yedi temel gruba ayrılmaktadır:

1. N-kablolar (TS-833),
2. Y-kablolar veya yer altı kabloları (TS-212),
3. B-kablolar (TS-916),
4. F-kablolar (TS-936),
5. T-kablolar (TS-3930),
6. Alpek kablolar
7. Alvinal kablolar

N-kablolar , normal ve hafif işletme koşullarına dayanıklı, boru içinde sıva altına veya borusuz olarak duvara sabit döşenen iç döşeme kablolarıdır. Yeraltına döşenmezler. Nkablolar normal 16 mm ² ’ye kadar bakır bir telli, 16 mm ² ’den büyük kesitlerde örgülü çok telli olarak imal edilirler. N-kablolarda iletken olarak, som ya da örgülü bakır iletkenler kullanılır. Yalıtkan malzeme olarak ise lastik yalıtkanlar ve termoplastik (PVC) yalıtkanlar kullanılır. NYA, NYAF, NYM gibi çeşitleri vardır.

Y-kablolar , maden ocakları gibi mekanik ve kimyasal etkilerin fazlaca olduğu ağır işletme koşullarına dayanıklı, yeraltına, beton kanala veya duvara sabit olarak döşenen güç kablolarıdır. Bu kablolara yer altı kabloları da denmektedir.

B-kablolar , hareketli tesislerde kullanılan, ağır işletme koşullarına uygun olan kablolardır. Bu tür kablolar, yalıtkan malzemeye göre lastik yalıtkanlı veya termoplastik yalıtkanlı olarak imal edilirler. Bu kablolar, yer altına döşenmemelidir. Çok ince tellidir. Bakır tellerin üzeri kalayla kaplanır. B-kablolar, asansör veya ray üzerinde yürüyen vinç vb. taşınabilir elektrik cihazlarında kullanılan, serbest olarak salınan bükülgen kablo veya kordonlardır.

F-kablolar , normal ve hafif işletme koşullarına dayanıklı, hareketli ve taşınan elektrik cihazlarında kullanılan, serbest olarak salınan bükülgen kablolar veya kordonlardır. Yer altına, sıva içine ve sıva altına döşenmezler. Yalıtkan malzeme olarak lastik yalıtkan veya termoplastik (PVC) yalıtkan kullanılır.

Yalıtkan lastik kılıflı F-kablolarında kimyasal etkiyi önlemek için iletkenler kalaylanır veya lastiğin iletken ile teması, bir yalıtkan film tabakası ile tamamen önlenir. F kabloların damar iletkenleri bakır telden imal edilir.

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.

Alvinal kablolar , alüminyum iletkenli yeraltı kablolarıdır. Damar sayısı ve kullanım amacına göre alvinal kablolar başlıca; Alvinal-D (YAVV veya NAYY), Alvinal-K (YAMV veya NAYCY) ve Alvinal-Z (YAVSV veya NAYFGbY) olmak üzere üç ayrı tipte imal edilirler. Alpek kablolar, askı telli, demet biçimli, plastik yalıtkanlı alüminyum kablolardır. Elektriksel emniyeti fazla ve kırsal bölgelerde çıplak iletkenli alüminyum iletkenlerin yerini alabilecek durumda olan havai hat kablolarıdır. Bu kablolarda yükü taşımak üzere kullanılan çelik askı teli aynı zamanda nötr iletkeni görevini görmektedir.

Yer Altı Kabloları (Y-Kablolar veya Güç Kabloları): Kablo yapımında kullanılan iletken, yalıtkan, kılıf, siper vb. elemanların neler olduğunun bilinmesi, kabloları öğrenmek açısından oldukça önemlidir. Kablo ve iletkenlerin yapı elemanları, tanım ve görevleri aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Damar: Kablonun yalıtılmış olan iletkenidir. Bakır veya alüminyumdan imal edilmektedir.
• Kablo iletkeni: Elektrik enerjisini ileten tel veya tel demetidir.
• Çok Damarlı Kablo: Damar sayısı birden fazla olan kablodur.
• Yalıtkan Kılıf: Her bir damar iletkenini saran ve iletkeni ilk yalıtan çekme yalıtıcı kılıftır. Kablolar, yalıtkan kılıfın yapımında kullanılan yalıtkan malzemeye göre isimlendirilirler.
• Ortak Dolgu ve Ortak Kılıf: Ortak dolgu, çok damarlı kablolarda, damarlar arasındaki boşlukları doldurmak ve damar demetine istenen çevre biçimini vermek amacı ile uygulanır.
• Kör Damar: Çok damarlı kablolarda, damarlar arasındaki boşlukları doldurmak veya kabloya uygun bir şekil verilmesini kolaylaştırmak için kullanılan yalıtkan malzemeden yapılmış, iletken içermeyen damardır.
• İç Kılıf: Zırhlı kablolarda ortak kılıftan ayrı olarak, zırhın altında yer alan ve zırha yastıklık yapan koruyucu kılıftır.
• Ayraç Kılıf: Kablonun farklı kılıflarının karşılıklı zararlı etkileşimini önlemek amacıyla bu kılıflar arasında yer alan ince bir çekme koruyucu kılıftır.
• Dış Kılıf: Kabloyu dış etkilerden koruyan ve kablonun en dışında bulunan çekilmiş koruyucu kılıftır.
• Kurşun Kılıf: Yalıtıcı ve koruyucu kılıflar nem çekici ise, (örneğin yağ emdirilmiş kağıt) kabloyu nemden, aynı zamanda mekanik ve hafif kimyasal etkilerden korumak amacı ile ortak kılıf üzerine uygulanan kılıftır.
• Sarmal Bakır İletken (Konsantrik İletken): Bir damarlı kablolarda yalıtkan kılıfın, çok damarlı kablolarda genellikle ortak kılıfın üzerine uygulanan, bakır tel veya şeritten sarmal sargıdır.
• Siper (Ekran): İşlevi kablo yalıtkanının içindeki elektrik alanını düzgünleştirmek ve sınırlamak olan, her bir damar veya ortak kılıf üzerine uygulanan metal (öncelikle bakır) veya metal olmayan (yarı iletken) malzemeden çekme veya sargı kılıftır. Siper, her bir damar üzerindeyse bireysel siper , ortak kılıf üzerindeyse ortak siper denir.
• Yarı İletken Siper: Anma gerilimi 3,5/6 kV ve daha büyük olan kablolarda her bir faz iletkeninin (iç) ve ayrıca yalıtkan kılıfın (dış) üzerinde yarı iletken maddeden yapılan siperdir.
• Metal Siper: Her damarın veya ortak kılıfın üzerine gelen bakır tel veya şeritten yapılmış bir sargıdır. Anma gerilimi 3,5/6 kV ve daha büyük olan kablolarda metal siper bulunur. Anma gerilimi 3,5/6 kV olan ve yarı iletken siper bulunmayan kablolarda bakır siper, kablo bir damarlı ise yalıtkan kılıfın, çok damarlı ise ortak kılıfın üzerinde bulunur. Anma gerilimi 5,8/10 kV ve daha büyük kablolarda, bakır siper, her bir damarın ve doğrudan yarı iletken siperin üzerinde bulunur.
• Çelik Zırh: Kabloyu mekanik etkilerden koruyan, ortak kılıf üzerine ve genellikle dış kılıfın altına uygulanan, şerit, yuvarlak veya yassı çelik tellerden sarmal sargıdır. Zırh, sarmal bakır iletkenin veya metal siperin üzerine uygulanmışsa, zırhın altında iç kılıf bulunur. Yassı çelik zırh tel, anma gerilimi 0,6/1 kV’dan büyük olan çok damarlı kablolarda, bakır siper yoksa, siper görevi de yapar. Şeritler galvaniz çelik, alüminyum veya alüminyum alaşımlardan, yuvarlak ve yassı teller ise galvaniz çelik, kurşun kaplı çelik, alüminyum veya alüminyum alaşımlardan yapılır.
• Tutucu Sargı: Tutucu sargı, metal veya zırhın üzerinde bulunan ve bunların dağılmasını önleyen bakır veya galvaniz çelik şeritlerle yada plastik şeritlerle yapılmış sargı veya sargılardır.

Kablo Yalıtkanları: Yalıtkanlar, kabloların yapımında yer alan ve görevi gerilime dayanmak olan yalıtıcı malzemelerdir. Yer altı kablolarında, polivinilklorür (PVC) ve polietilen (PE) termoplastikler yaygın olarak kullanılmaktadır. PVC yalıtkanlar, tesisat ve bükülgen kablolarda yalıtkan malzeme olarak özel öneme sahiptirler. Saf PVC, işletme sıcaklığında, çok sert ve kırılgan olup, aynı zamanda ısı karşısında kararsız yapı gösterdiğinden kullanışlı değildir. Soğukta darbelere karşı hassas bir malzemedir. Yalıtkan malzemeler için gerekli olan elektrik, mekanik ve ısıl özelliklerle birlikte iyi çalışma özellikleri bir takım katkı malzemelerin eklenmesi ile elde edilebilir. En yaygın kullanılan katkı malzemeleri, plastikleştiriciler, yumuşatıcı yağlar, stabilizatörler ve dolgu maddeleridir. Bu katkı maddelerinin ilavesi ile PVC’nin esnek olması sağlanır ve kırılganlığı giderilir. Kablonun soğuk ortamlarda kullanılması mümkün olur. Kalsit ve kaolin gibi dolgu malzemeleri PVC’ye işlenirlik ve sıcağa dayanım özelliği kazandırır.

Yer Altı Kablo Sembolleri: Kablo türleri simgelerle, istenirse sembolleri birlikte adları da yazılarak belirtilir. Semboller, kablonun kullanma amacını, işletme koşulunu, yapısını, özelliklerini, damar sayısını, damarların mm2 olarak kesitini, iletkeninin malzemesini ve yapısını, düşük kesitli iletkeninin veya siperin yararlı kesitini, V veya kV olarak anma gerilimini gösterir.

Kablo sembollerinde, kabloyu oluşturan katmanlara ilişkin sembol harfler yalıtkan kılıftan başlayarak içten dışa doğru sıralanarak yazılır. (Türk Standartlarına (TS) göre yer altı kablolarının sembollerini belirleyen harfler için Tablo 4.5’e bakınız!..)

Kablo sembolleri üç bölümden oluşur:

• Bölüm 1 , kablonun kullanma amacı ve yerini belirten bölümdür. Yeraltı kabloları için harf kullanılmaz ve birinci bölüm boş geçilir.
• Bölüm 2 , kablonun kullanıldığı işletme koşullarını, döşeme şeklini ve yapısını oluşturan katmanların belirtildiği bölümdür.
• Bölüm 3 ise, kablonun damar sayısını, kesitini, anma gerilimini ve diğer özeliklerini belirten bölümdür.

TS’na göre, yer altı kablolarının sembolü, işletme koşulunu belirten Y harfi ile başlar. Bu harften sonra, iletken malzemesini belirten harf yazılır.

Bakır iletkenler için harf sembolü kullanılmaz. İletken malzemesini belirten harften sonra veya bu harf boş geçildikten sonra, yalıtkan kılıfın malzemesini belirten harf yazılır.

Yalıtkan kılıfı belirten sembolden sonra, kablonun yapısında yer alan siper, zırh vb. katmanları belirten harfler, yalıtkan kılıftan başlanarak içten dışa doğru sıralanır.

Kablonun yapısını oluşturan katmanları simgeleyen harflerden sonra, kablonun ısı, nem veya korozyon gibi dış etkilere dayanımını ve özel biçimini belirten küçük harfler kullanılır.

Bu harf sembollerinden sonra, kablonun damar sayısının yanına çapı konarak her bir damar iletkeninin mm2 olarak anma kesiti yazılır.

Yer altı kablolarında, damar sayısı ve kesitini belirttikten sonra, damar iletkeninin kesit biçimini ve damar iletkeninin çok telli olduğunu belirten harfler konur.

Kablo sembolünün en sonuna kablonun anma gerilimi yazılır.

Farklı standartlar kullanımından kaynaklanan sembol anlaşmazlıklarına son vermek için iletkenler uluslararası alanda harmonize edilmiştir. Harmonize standartlara göre yapılan kablolarda dış kılıfın üzerine uygun aralıklarla HAR simgesi basılır veya siyah-kırmızı-sarı tanıtma ipi bulunur.

Yeraltı kabloları ve yüksek gerilim(YG) kablolarının birbirinden ayırt edilebilmeleri için dış kılıfları ayrı renklerde yapılır:

• Bir veya çok damarlı yeraltı kablolarında anma gerilimi 0,6/1 kV olanların dış kılıf rengi siyahtır.
• Anma gerilimi 0,6/1 kV’dan yüksek olan yeraltı kablolarının dış kılıf rengi ise kırmızıdır.
• Yeraltı maden ocaklarında kullanılan güç kablolarının dış kılıf rengi sarıdır.
• Yangın ve patlama riski bulunan yerlerde kullanılan güç kablolarının dış kılıf rengi ise mavidir.

Çok damarlı kablolarda, kablonun başındaki bir damarın, sonundaki hangi damar olduğunun bilinmesi için damarlar renkli yapılır veya rakamlar basılarak ayırt edilir.

Ayrıca, anma gerilimi 0,6/1 kV’dan yüksek olan yer altı kablolarında damarlar ayırt edebilmek için, damar kılıfın üzerine 1’den başlayarak rakamlar basılır veya her damar siperinin üzerine ayrı renkte şerit sarılır. Şerit rengi için herhangi bir renk standartı yoktur.

Yer altı kabloları, maden ocakları gibi mekanik ve kimyasal etkilerin fazlaca olduğu ağır işletme koşullarına dayanıklı, yeraltına, beton kanala veya duvara sabit olarak döşenen güç kablolarıdır. Bu kablolar bina içinde, açıkta, yer altında ve su altında kullanılabilir.

Yer altı kabloları anma gerilimine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

• Alçak gerilim (AG) (0,6/1 kV) kabloları
• Orta gerilim (OG) ( 1-36 kV) kabloları
• Yüksek gerilim (YG) ( > 36 kV) kabloları

Yer altı kabloları damar iletkenin malzemesine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

• Bakır kablolar
• Alüminyum kablolar

Yer altı kabloları yalıtkan malzemesine göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:

• Termoplastik (PVC) yalıtkanlı kablolar
• Termoset yalıtkanlı (çapraz bağlı polietilen, XLPE) kablolar,

Alvinal Kablolar: Alüminyumun iletken olarak sağladığı ekonomi, yer altı kabloları içinde geçerli olmaktadır. Enerji iletimi amacı ile alvinal alüminyum iletkenli yer altı kabloları geliştirilmiştir. Damar sayısı ve kullanım amacına göre üç ayrı tipte imal edilirler:

• Alvinal-D (YAVV veya NAYY) Kabloları
• Alvinal-K (YAMV veya NAYCY) Kabloları
• Alvinal-Z (YAVSV veya NAYFGbY) Kabloları

Alpek kablolar: askı telli, demet biçimli, plastik yalıtkanlı alüminyum kablolardır. Bu kablolarda, plastik yalıtkanlı faz iletkenleri, çıplak nötr iletkeni etrafına bükülerek sarılırlar. Çıplak nötr askı teli, tüm yükü ve gerilimleri taşır.

Alpek kabloların yapısal özelliklerinin sağladığı bazı avantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Kısa devre arızaları daha az olur.
• Delinme gerilimleri çok yüksek olduğundan yalıtım arızası yok denecek kadar azdır.
• Çevre dostu olup, ağaç kesilmelerini en alt düzeye indirir, doğa ile uyum sağlar.
• Faz iletkenlerinin yalıtılmış olması, elektrik hakkında yeterli bilgi sahibi olmayan kişilerin dikkatsizce iletkenlere dokunması sonucu oluşabilecek ölümcül kazaları önler.
• Yapısı nedeni ile yıldırım gibi atmosferik olayların oluşturduğu aşırı gerilimlerin tahrip edici etkisi sonucu meydana gelen kısa devreler ve maddi kayıplar daha azdır.
• Nötr hattının çıplak oluşu, fazlar ile karışmasını önler, tesis ve tamir esnasında yanılmalara ve ölümcül hatalara imkan vermez.
• Çıplak iletkenli hatlara göre direk boylarının kısalması, 5 çıplak iletken için gerekli bağlantı malzemesi ve çekimi yerine tek bağlantı ve çekim neticesi tesislerin maliyetinde % 15-35 arasında bir tasarruf sağlanır.
• İşletme ve bakım masrafları, çıplak iletkenlere göre daha azdır.
• Bu kablolar ile tesis edilmiş direkler üzerine, birden fazla kablo tesis edebilme olanağı, daha sonraları gerekecek mevcut şebeke takviyelerinde çok büyük bir kolaylık, imkân ve ekonomi sağlar.
• Orta gerilim hava hatları veya hava hattı telefon kabloları ile beraber aynı direkler üzerinde tesis edilebilir.
• Endüktif direnç değerinin çıplak iletkenli hatlara göre daha düşük olması, gerilim düşümleri ve kayıpların azalmasına imkân verir.

Yer altı kablolarını seçerken dikkat edilmesi gereken bazı hususlar vardır:

• Kabloların Anma Gerilimi
• Kablo Sabiteleri
• Yük Akımı
• Kısa Devre Dayanımı
• Gerilim Düşümü