Enerji Nakil Hatlarında Buz ve Rüzgar Yükü Hesabı
Ağır iklim şartlarının bulunduğu bölgelerden geçen iletim hatları üzerinde meydana gelen buz tabakasının etkisiyle iletkenler kopabilir. Enerji nakil hatları tesis edilirken bu durum göz önüne alınmalıdır. Bu yazımızda temel buz ve rüzgar yükü hesaplamalarından bahsedeceğiz.
02.12.2014 tarihli yazı 61586 kez okunmuştur.
Elektrik enerjisinin uzak mesafelere iletilmesinde; hava hatlarının planlanması ve projelendirilmesi işi, hattın güvenli olarak işletilmesi için büyük önem taşımaktadır. Bir iletim hattı tasarlanırken öncelikle uygun ölçekli harita üzerinde, hattın yapılacağı en uygun güzergâhın saptanması ve seçilen bu güzergâhın projeci tarafından bizzat arazide yerinde incelenmesi gereklidir. Ancak hattın planlayıcısı; hat güzergahını belirlerken büyük engebelerden, dağ tepelerinden, bataklıklardan, çığ ve sel gelmesi olanaklı yerlerden olabildiğince kaçınmalı, bu hattın uzun yıllar boyu işletileceğini de düşünerek koşullar elverdiği ölçüde yerleşim yerlerine, yollara yakın ova/düzlüklerden geçirmeye çalışmalıdır. Bu incelemede seçilen güzergah uygun bulunup kesin karar verildikten sonra, arazide topoğrafik çalışma yapılarak güzergahın kesiti çıkarılır. Daha sonra bu kesit üzerinde proje çalışması yürütülür.
İletim hatlarının tasarımında; tasarımcı kullanılması gereken direk, iletken, travers ve izolatör gibi gerekli birçok veriyi ve bunların özelliklerini kesine yakın bir şekilde bilmesine rağmen iki önemli veriyi tam ve doğru bir şekilde bilemez. Bunlar hattın geçeceği güzergâhtaki rüzgâr ve buz yükleridir. Buz ve rüzgâr yükleri direklerin, iletkenlerin, traverslerin boyutlandırılmasında çok etkin olup göz ardı edilmeleri olanaklı değildir.
Enerji iletim hava hatları, ülkemiz genelinde farklı iklim şartları altında çalışmaktadır. Bu hatların projelendirilmesi sırasında elektriksel analizlerin yanı sıra, iklim şartlarının neden olduğu ek yüklerin de dikkate alınması gerekmektedir.
İletim hatlarının tasarımında; tasarımcı kullanılması gereken direk, iletken, travers ve izolatör gibi gerekli birçok veriyi ve bunların özelliklerini kesine yakın bir şekilde bilmesine rağmen iki önemli veriyi tam ve doğru bir şekilde bilemez. Bunlar hattın geçeceği güzergâhtaki rüzgâr ve buz yükleridir. Buz ve rüzgâr yükleri direklerin, iletkenlerin, traverslerin boyutlandırılmasında çok etkin olup göz ardı edilmeleri olanaklı değildir.
Enerji iletim hava hatları, ülkemiz genelinde farklı iklim şartları altında çalışmaktadır. Bu hatların projelendirilmesi sırasında elektriksel analizlerin yanı sıra, iklim şartlarının neden olduğu ek yüklerin de dikkate alınması gerekmektedir.
İletkenlere gelen ek yükler:
1. Buz yükü
2. Rüzgar yükü
3. Buz yükü + rüzgar yükü
olarak hesaplarda göz önüne alınır.
Buz Nedir?
Donarak katılaşan suya buz denir. Kışın çok soğuk günlerde havuz ve göllerdeki suyun donarak buz haline döndüğü görülür. Saf su, 0°C’de donarak kristal yapılı katı bir madde olan buza dönüşür.
Türkiye Buz Yükü Haritası
Buz Yükü (Pb):
Buzun oluşması miktarı ve yapı şekli; yerin deniz seviyesinden yüksekliğine (kotu), değişken hava sıcaklıklarına, rüzgâr ve nem gibi birçok faktöre bağlıdır. Buzlanma, dış görünüş ve özelliklerine göre 4’e ayrılır. Bunlar kırağı, kristal kırağı, don ve kristal buzdur. Hasarla sonuçlanan buz yükü türü Kristal buzdur. Kristal buz, aşırı doymuş büyük su damlacıklarının donması sonucu oluşur. Su berraklığında, saydam olmayan ve kendine özgü bir şekil (amorf) bulunmayan gri renkli buza denir. Bir yüzeye tutunma kuvveti fazla olup, iletkenler üzerinde uzun süre kalabilir. Hava hatları için çok tehlikeli olmasına rağmen, genellikle yeterli koşulların oluşmaması nedeniyle sıkça meydana gelmez. Bu 4 çeşit buzlanmanın dışında kar yükü dediğimiz bir yük daha vardır. Yağmakta olan sulu bir kar, hava sıcaklığının ani değişmesi sonucu iletkenler üzerinde tutunur. Daha sonra tam kar’a dönüşen yağmurla bu tutunan kar tabakası kalınlaşır. İletken üzerinde oluşan bu kar kılıfının yoğunluğu 0.2 kg/m3 oluncaya kadar iletkenlere gelecek yük pek önemli değildir. Ancak iletken üzerinde geniş bir yüzey oluşturan bu kar yükünün yüzeyi nedeniyle ani çıkacak kuvvetli bir rüzgarla iletken kopabilir. Özetle iletkende hasar ve kopma için birden çok etkenin bir araya gelmesi beklenir.
Rüzgar Yükü (Pn):
Yönetmelik, rüzgar yükünün daha çok +5 °C sıcaklıkta en etkin olduğunu kabul etmektedir. Bu yük, en fazla rüzgârın iletkene yatay doğrultuda dik olarak esmesi halinde etkilidir. Şekilde bir iletkene gelen (Wi) rüzgar kuvveti ve iletkenin kendi (Po) ağırlığı gösterilmiştir. Şekilden, iletkenin kendi ağırlığının yere dik rüzgar kuvvetinin ise yere paralel olarak etki ettiği görülmektedir. Şu halde iletkene, bu iki kuvvetin bileşkesi olan (Pn) kuvveti etki etmektedir.