Hava Hattı İletkenleri ve Özellikleri

Elektrik enerjisinin üretim merkezlerinden tüketim merkezlerine kadar en az kayıpla ve dolayısıyla en yüksek verimle iletilmesi ve dağıtılması gerekir. Enerjinin iletimi, yüksek gerilimin yalıtım problemlerinden dolayı havai hatlarla yapılır. Hava hatlarında alüminyum ve bakır iletkenler kullanımı yaygındır, ancak bakır iletken yerini zamanla mukavemeti ve esnekliği daha iyi olan alüminyum iletkenlere bırakmıştır. Bu yazımızda bunun nedenlerini inceleyeceğiz.

A- A+

18.06.2015 tarihli yazı 86304 kez okunmuştur.

Genel olarak iletken kavramı ele alınarak açıklama yapılırsa; elektriği ileten maddelere iletken maddeler denir. Bu maddeler elektrik akımını iletebilirler. Atomların dış yörüngesindeki elektronlar atoma zayıf olarak bağlıdır. Isı, ışık ve elektriksel etki altında kolaylıkla atomdan ayrılırlar. Metaller iyi iletkenlerdir. Altın, gümüş, bakır örnek olarak verilebilir. Metaller de, iyi iletken ve kötü iletken olarak kendi aralarında gruplara ayrılır. Atomları bir valans elektronlu olan metaller, iyi iletkendir. Buna örnek olarak, altın, gümüş, bakır gösterilebilir. Bakır tam saf olarak elde edilmediğinden, altın ve gümüşe göre biraz daha kötü iletken olmasına rağmen, ucuz ve bol olduğundan, en çok kullanılan metaldir. Bu açıdan da elektrikte bara olarak kullanımı yaygındır.

► İlginizi Çekebilir: Enerji İletim Hatları | 1.Bölüm

Gümüş ve altın en önemli iletken maddelerdir; ancak bakır hem doğada yoğun olarak bulunması hem de altın ve gümüşe göre çok daha ucuz olması nedeniyle tercih edilmiştir. Elektrik iletken seçimlerinde en çok önem verilen kriterlerden biri optimal maliyettir. Bu özellik ele alındığında bakır, yerini zamanla daha ucuz olan alüminyuma bırakmıştır ve enerji nakil hatlarında alüminyum iletken olarak tercih edilmiştir. Alüminyum, elektrik iletken olarak ilk kez Amerika ve Fransa’da 1895 yılında hava hattı örgülü alüminyum iletkeni, 1908 yılında hava hattı çelik özlü alüminyum iletkeni olarak kullanılmıştır.

Şekil 1: Enerji İletim Hatları

Enerji nakil hatlarında kullanılan iletkenler şartnamelere ve standartlara bağlı kalınarak ve kullanılacağı güce, gerilime, hava şartlarına göre üretilmiş iletken tellerdir. Türlerine göre yapıları birbirinden farklıdır. Örneğin çelik alüminyum özlü olanlarda iç kısımlarında bir oval çelik kısım bulunmaktadır. Birkaç temel türü bulunmakla beraber, son dönemde elektrik ve elektronik teknikte meydana gelen değişmelere bağlı olarak birkaç farklı türü daha ortaya çıkmış ve denenmiştir. Ancak ülkemiz şartlarında en çok kullanılmakta olanlar ACSR (Aluminyum Conductor Steel Reinforced) çelik özlü alüminyum iletkenlerdir. Yine TEİAŞ şartnamelerinde belirli gerilim seviyeleri için tercih edilecek olan iletken tipleri ve genel özellikleri standartlara dayandırılarak belirlenmiştir. Bunun harici durumlarda gerekli şartlarda kullanılacak olan iletkenler için malzemenin teknik özellikleri ve imalattan sonra yapılması gereken tip testler, alınan numunelerin incelenmesi neticesinde kullanılmasına karar verilir.

► İlginizi Çekebilir: Enerji İletim Hatları | 2.Bölüm

Hava Hattı İletkenleri

Genel 3 tipi incelemek gerekirse;

► Tam Alüminyum İletkenler (All Aluminium Conductors)

AAC olarak da tanımlanan bu tip, %99.7 elektrolitik olarak arıtılmış alüminyum külçelerden üretilmektedir. Bu iletkenler genel olarak yerleşim alanlarında, kısa direk aralıklı enerji iletim hatlarında kullanılmaktadır. Bu tür iletkenler ayrıca denizcilik sektöründe de yüksek korozyon direncine sahip olmalarından dolayı kullanılabilmektedirler.

Şekil 2: Tam Alüminyum İletkeni Örneği

► Çelik Özlü Alüminyum İletkenler (Aluminium Conductor Steel Reinforced)

ACSR olarak da bilinen bu tip, % 6-40 oranında değişen çelik özler üzerine sarılmış alüminyum iletkenler ile yüksek çekme ve gerilme özelliklere 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 hattı mesafesinin sağlanmasıdır. Bu tip orta ve yüksek gerilimde enerji iletim hatlarında büyük avantajlar sağlanmaktadır.

Şekil 3: Çelik Özlü Alüminyum İletkenlerine Örnekler

► Tam Alüminyum Alaşımlı İletkenler (All Aluminium Alloy Conductors)

AAAC olarak bilinen tip, yüksek mekanik dirence ve AAC ve ACSR iletkene nazaran çok daha fazla korozyon direncine sahip olduğundan, enerji nakil ve dağıtım hatlarında kullanılmaktadır. Ağırlık ve gergi oranı yüksek olduğundan diğer iletken tiplerine nazaran tercih edilirler.

Şekil 4: Tam Alüminyum Alaşımlı İletkeni Örneği

► İlginizi Çekebilir: Enerjinin DC İletimi

Çelik Özlü Alüminyum İletkenler Neden Daha Yaygın Kullanılır?

Çelik özlü alüminyum iletkenlerin (ACSR) yaygın olarak kullanılmasının nedenlerini kısaca açıklamak gerekirse; ACSR iletkenler, çelik özler üzerine yerleştirilen alüminyum iletkenlerden meydana gelmektedir. Bu açıdan bakıldığında iletkenin orta kısmında bulunan çelik kısım iletkene çekme, germe özellikleri açısından yüksek mukavemet sağlar.

Özellikle nehir geçişleri ya da yüksek gerilimle iletimde iletkenin mukavemeti çekmeye, germeye olan dayanımı önem kazandığından, ACSR'nin dayanıklılığı tercih sebebi olarak görülmektedir. Ayrıca iletken kısımda alüminyumun kullanılması da tercih sebebi olmasında ayrıca bir etkendir. Ağırlık açısından kazandırdığı kazancın yanı sıra, alüminyumun kolayca elde edilebilen bir rezerv olması ve pahalı olmaması da ek bir kazanç olarak bilinir.

Son dönemdeki gelişmelerde göz önünde bulundurulursa, AAAC iletkenlerde ya da bazı ACSR iletkenlerde kullanılan ek malzeme ve yeni alaşımlarla daha dayanıklı, iletkenliği daha fazla olan, korozyona ve dış etkilere dayanıklılığı daha iyi olan yeni iletkenlerde gündeme gelebilmektedir. Özellikle son dönemde, ülkemiz iletim hatlarında da hala yoğun olarak kullanılmakta olan ACSR iletkenlerinin dış çevre şartlarına olan dayanıklılık problemi gündeme getirilmiş ve farklı çözümler bulunmaya çalışılmıştır. Bu açıdan içerisinde fazla malzeme ya da alaşım karışımı olan iletkenler yerine daha saf malzeme, ya da daha az karışım kullanımı tercih edilmesi denenmeye başlamıştır.

Şekil 5: Elektrik Direği

Hava Hattı İletkenlerin Özellikleri ve Kullanımı

50-60 yıl öncesinde ACSR tipi iletkenler en önemli hat malzemeleri olarak tanınmaktaydı. Ancak bu iletkenler kompozit yapıda olmaları dolayısıyla çevre etkilerine çok açık olmaları bir handikap olarak görülmekteydi. Bugün ise farklı malzemelerin aynı konstrüksiyonda kullanılması farklı iklim koşullarının galvanik korozyonu tetiklemesinden dolayı tercih edilmemektedir. Bu yüzden iyileştirilmiş özelliklerde Al-Mg-Si alaşımları tercih edilmektedir. İletkenlik açısından EC- Grade %99.7 alüminyumlar oldukça iyi seviyelerdedir. Ancak Al+Galvanize olmuş çelik tel kullanılması dolayısıyla 5 yıldan sonra servis ömrü dramatik olarak düşmektedir.

Havai hat iletkenlerin seçiminde pek çok faktör hesaba katılmaktadır. Bunlardan en önemlileri çalışacağı bölgenin coğrafya şartlarıdır. İletkenlerin kullanılacağı bölgede aktif olan rüzgarların gücü, kar ve buzlanma seviyeleri, çevreden gelen volkanik gaz ve endüstriyel gaz etkileri, topraktan çıkan yenim (korozyon) oluşturan gaz etkileri, bölgenin sıcaklıkları, denize yani tuzlu ortamlara yakınlık ve uzaklık gibi değişkenler önemli parametrelerdir. Bunlardan başka iletkenle ilgi tedarik ve malzeme bedelleri de bütçeleme açısından önemli hususlardandır. Zira malzeme kalitesi arttırıldıkça iletken birim maliyetleri de artmaktadır.

Şekil 6: Çelik Özlü Alüminyum İletkeni (ACSR)

Ülkeler stratejik olarak kullandıkları malzemelerin kendi ülkelerinde imal edilmesini isterler. Bu sebeple iletkenlerin kendi iç pazarlarında bulunuyor olması yatırım safhasında tercihleri yönlendirebilmektedir. Çoğu zaman ülkemiz hatlarında da ACSR iletkenlerin kullanılmasının en önemli sebeplerinden bir tanesi budur. Kendi iç pazarında üretimi var olan iletkenlerin kullanımı esas etkenlerden biridir. Her an gerekli değişikliklerin yapılabilmesi, malzeme teminin kolay olması, ayrıca malzeme üretiminin şartnamelere bağlı kalınarak yapılabilmesi ve denetlenebilir olması da bunların yanında etkili olan aşamalardır. Bu çerçevede tüm ülkelerin elektrik idarelerinde toplanmış bilgilerin temelinde transmisyon hatlarında en çok kullanılan ACSR iletkenlerin korozyona hassas olmaları dolayısıyla servis ömürlerinin fazla uzun olmamaları yatar. Dolayısıyla bu karma malzemelerin yerine tamamı aynı cins malzemeden yapılmış iletkenlerin kullanılması ön plana çıkmıştır.

► İlginizi Çekebilir: Alüminyum İletkenli Yeraltı Kabloları

Bir bölgede kullanılacak iletkenin seçiminde birçok detay göz önünde bulundurulmalıdır. Gerilim seviyesi, çekme germe tip testleri, bölgenin coğrafik koşulları, standartlaştırılmış hava durumu raporları, rüzgar yükü - buz yükü durumları, malzemenin temini ve kontrolü bunlardan birkaçıdır. Ayrıca kullanılacak olan malzemenin TSE standartlarında ve TEİAŞ şartnamelerine uygunluğu mecburidir. Bu açıdan malzemenin uygunluğu farklı birçok etmene bağlıdır. Türkiye şartları göz önüne alındığında ACSR iletkenlerin kullanımının yaygın olması; çelik özüne, çekme germe dayanımlarının diğer iletkenlere göre daha yüksek oluşuna, alüminyumun iletkenlik değerlerinin yeterli oluşuna ve ülkemizde üretilebilir oluşuna bağlıdır.

Kaynak:

► TEİAŞ
► EMO