Büyük miktarlarda gücün iletimi ve dağıtımı, güç şebeklerinde olduğu gibi iki şekilde saplanabilir: Havai Hatlarla (veya havai kablolarla) ve Yeraltı Güç Kablolarıyla. Elektrifikasyonun ilk zamanlarında, kablo teknolojisi henüz başlangıç aşamasındaydı, bu nedenle ağırlıklı olarak havai hatlar kullanılıyordu. Günümüzde ise, çok çeşitli voltaj ve güç seviyeleri için güç kabloları mevcuttur.
Yine de, yatırım maliyetleri açısından, havai hatlar genellikle daha tercih edilirdir. Bununla birlikte, estetik ve çevresel hususlar, güvenlik konuları, yönetmelikler ve aynı zamanda teknik hususlar ile ilgili olarak, yerine göre de güç kabloları avantajlı olabilir.
Ayrıca, bakım dahil işletme maliyetleri hesaba katılırsa, özellikle orta gerilim (OG) şebekeleri için geçerli olan güç kabloları da rekabetçi olabilir.
Güç için sürekli artan talep nedeniyle, kurulu güç kablosu uzunluğu da artmaktadır. Bu, özellikle 1 kV – 36 kV aralığında çalışan dağıtım sınıfı kablolar için geçerlidir. Birçok ülkede orta ve alçak gerilim şebekesinin büyük bir kısmı güç kabloları ile inşa edilmektedir.
Örneğin Hollanda'da bu neredeyse %100'dür. Sadece Hollanda'daki OG kablolarının toplam uzunluğu zaten yaklaşık 100.000 km'dir, bu da yaklaşık 5×109 Euro'luk bir yatırıma tekabül etmektedir.
Orta gerilim güç kabloları genellikle bir trafo merkezinden, genellikle müşteriler için voltajın genellikle daha düşük bir voltaja (AG < 1kV) düşürüldüğü "Ring Ana Üniteleri (RMU'lar)" olarak adlandırılanlara güç dağıtımı için uygulanır. Dağıtım şebekesi genellikle ülkeye bağlı olarak, RMU'ların OG kabloları ile birlikte ringi oluşturduğu bir halka yapısı (veya bazı varyantlar) olarak tasarlandığından "Halka Ana Ünitesi" terimi kullanılır.
Şekil 1'de halka yapılı bir OG şebekesinin bir parçasının bir örneği çizilmiştir. Kesik çizgilerle gösterildiği gibi, diğer halka yapılarına ve trafo merkezlerine birkaç bağlantı da mümkündür ve bir trafo merkezi genellikle birkaç halkayı (ringi) besler.
Orta gerilim şebekeleri, özellikle yoğun nüfuslu alanlarda, genellikle bu halka yapısının bazı versiyonları ile tasarlanır, bu nedenle, güvenilirliği artırmak ve bakım olanakları sağlamak için güç dağıtımı birkaç yoldan yönlendirilebilir. OG kablolarının sınırlı maksimum uzunlukları veya kısmi değişimleri nedeniyle, kablo bölümlerini birbirine bağlamak için bağlantılar kullanılır.
Komple elektrik şebekesinin toplam maliyetleri göz önüne alındığında, dağıtım şebekesi, Hollanda'da yaklaşık %75 oranında en büyük payı almaktadır. Dağıtım şebekesinin optimum tasarımı ve bakımı bu nedenle ekonomik açıdan çok önemlidir.
Dağıtım şebekesinin yatırım maliyetlerinin büyük bir kısmı orta gerilim kabloları tarafından karşılanmaktadır. Ayrıca, dağıtım şebekesi, müşteriye güç dağıtım hatası süresinin çoğundan sorumludur. Hollanda'da bu rakam yaklaşık %80'dir.
Dağıtım şebekesi kesinti sürelerinin büyük çoğunluğu, OG kablolarının ve özellikle bağlantılarının arızalanmasından kaynaklanmaktadır. Birçok orta gerilim kablo bağlantısı 30 yıldan daha eski bir zamanda kurulmuş olduğundan, geçmişte sıklıkla uygulanan bir önleyici bakım stratejisinin değiştirilmesi gerekir.
Bununla birlikte, enerji piyasasının kuralsızlaştırılması ve dolayısıyla yoğunlaşan rekabet, enerji dağıtım güvenilirliğini sürdürürken veya yükseltirken, kamu hizmetlerini maliyetleri düşürmeye, yatırımları ertelemeye yöneltmektedir. Bu, sürekli artan enerji talebiyle birlikte, kamu hizmeti şirketlerinin diğer bakım ve değiştirme stratejilerini kullanmasına yol açar. Duruma dayalı bakım (CBM), ekipmanın mevcut durumuna bağlı olarak değiştirme ve bakım maliyetlerini ertelemeyi amaçlar.
Sistem parçalarının durumu hakkında iyi bir bilgiye sahip olunması koşuluyla, yüksek maliyet azaltma ve güvenilirlik iyileştirmesi sağlanabilir. Sonuç olarak, özellikle orta gerilim kabloları ve aksesuarları (bağlantılar, ek yerleri ve sonlandırmalar) için iyi durum teşhisi çok önemli hale geldi.
Dağıtım Sınıfı Güç Kablosu Türleri
Orta gerilim kabloları için iki ana kategori tanımlanabilir: kağıt yalıtımlı ve çekilmiş kablolar. Spesifik malzeme ve boyutların çeşitli varyasyonları mevcuttur, ancak genel yerleşim ilkeleri aşağıdaki iki kategori ile kısaca açıklanmıştır.
1| Kağıt Yalıtımlı Kurşun Kaplı Kablolar (PILC)
Kağıt yalıtımlı kurşun kaplı (PILO) kablo, en eski güç kablosu türlerinden biridir ve neredeyse yüz yıldır varlığını sürdürmektedir. Uzun bir süredir, bu tip kabloların kanıtlanmış güvenilirliği ile rekabet edebilecek hiçbir alternatif bulunmamaktadır ve birçok ülkede kurulu OG kablolarının çoğu hala PILC'dir.
Şekil 2, yaygın olarak kullanılan bir PILC tipi kablo örneğini göstermektedir: üç fazlı damarların (1+2) etrafındaki ortak kayış (3) ile ilgili bir kuşaklı kablo. Faz iletkenleri (1) çok telli bakır veya alüminyum veya katı alüminyum olabilir. Yalıtım, bir yağ, mum ve reçine bileşiği (2+3) ile emprenye edilmiş kağıt bant sargılarından oluşur. Çekirdek ve kayış yalıtım kalınlıkları açıkça, genellikle 15 kV'un altındaki kayışlı kablolar için olan çalışma voltajına bağlıdır.
Kayışın etrafındaki kurşun kalkan (4) toprak iletkeni görevi görür ve su sızdırmazlığını sağlar.
Diğer kaplamalar bitümlü kağıt (5), jüt (6), çelik zırhlı bant veya teller (7), bitümlü jüt (8) ve tebeşirdir (9). Bitüm koruma için uygulanır. Tebeşir, kablonun makaraya yapışmasını önlemek için kullanılır. PVC'den (polivinil klorür) veya PE'den (polietilen) bir polimer kılıf bazen jütün yerini alır ve örn. çukurlaşma veya korozyon (örn. başıboş akımlar nedeniyle).
PILC kablolarının bazı özellikleri sağlam, kompakt, sürekli topraklama ekranı, kurşun kılıf nedeniyle yüksek kimyasal direnç ve kanıtlanmış uzun hizmet ömrüdür. Özellikle bu son özellik nedeniyle, bazı yardımcı programlar hala bu tür kabloyu tercih etmektedir. Bu kuşaklı PILC kablosu, dağıtım sınıfı kablolar için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hollanda'da, orta gerilim kablolarının büyük çoğunluğu, esas olarak 10kV olmak üzere kuşaklı PILC kablolarıdır. Bu nedenle, çoğu ilke kablo tipinden bağımsız olmasına rağmen, bu tezin ana odak noktası bu kablo tipine işaret edilecektir.
Daha yüksek gerilim sınıflarında (> 15 kV) iletkenler arasındaki alan kuvvetleri, Şekil 3a'da gösterildiği gibi üniform olmayan dağılımları nedeniyle çok yüksek olur ve her bir yuvarlak faz iletkeninin etrafına ayrı bir blendajlı kablolar uygulanır. Bu, Şekil 3b'de gösterildiği gibi her bir çekirdeğin etrafında bir radyal alan ile sonuçlanır. Bu güç kablosu tipine radyal alan veya llochstridter kablosu denir.
Diğer varyasyonlar arasında örn. alan kontrolünü optimize etmek için her faz çekirdeğinin etrafında ayrı bir kurşun kılıfın kullanılması ve/veya yalıtım-metal ara yüzlerinde veya HochstUdter katmanları olarak yarı iletken katmanların uygulanması.
En yaygın olarak 10kV-35kV PILC kabloları kullanılmasına rağmen, bu tip kablo için maksimum voltaj sınıfı 69 kV'dir.
2| Ekstrüde Katı Dielektrik Güç Kabloları (Polimerik Kablolar)
Polimerik kablolar 1950'lerin başından beri zaten mevcut olsa da, güvenilirliğin PILC kablolarıyla rekabet edecek kadar artması ancak birkaç on yıl sonrasına kadar oldu. Günümüzde bile, PILC kabloları, yardımcı programa ve uygulamaya bağlı olarak bazen avantaj elde eder.
Birçok farklı polimerik kablo tasarımı olmasına rağmen, genel yapıyı sunmak için tek fazlı XLPE (çapraz bağlı polietilen) kablo örneği Şekil 4'te gösterilmektedir. Detaylar çeşitli tasarımlar için farklılık gösterebilir. Çeşitli katmanların standartlaştırılmış adları için bkz. [IECc].
İletken (1) çok telli bakır veya alüminyum veya katı alüminyum olabilir. İletkenin etrafındaki yarı iletken bir katman (genellikle iletken ekran olarak adlandırılır) (2), metal-yalıtım arayüzünün alan kontrolüne hizmet eder. Yalıtım malzemesi (3), artık yeni kurulumlar için kullanılmayan PE, EPR (etilen-propilen-kauçuk) veya XLPE olabilir. XLPE, düşük dielektrik kayıpları ve fiyatı nedeniyle açık ara en popüler seçimdir.
İzolasyonun çevresinde, yarı iletken bir kalkan (4) düzgün bir arayüz sağlar. Bu kalkan aynı zamanda genellikle yalıtım ekranı olarak da adlandırılır. Boyuna su sızdırmazlığı için yarı iletken şişirilebilir bant (5) uygulanır. Bakır veya alüminyum teller (6) ve karşı sargılı bant (7) toprak iletkeni görevi görür ve kapasitif ve kısa devre akımlarını barındırmalıdır.
Bu ekranın çevresinde yarı iletken dolgu kauçuğu (8) bu konumda boylamasına su sızdırmazlığı sağlayabilir. Bir alüminyum kompleks şerit (9) ve bir PE veya PVC kılıf (10), su girişine ve mekanik kuvvetlere karşı koruma görevi görür. Ekstrüde kabloların özellikleri şunlardır:
Düşük kayıplar ve bağıl geçirgenlik,
Uzun beklenen ömür,
Basit kullanım,
Uzun boylar ve
Özellikle XLPE kullanılıyorsa, yüksek maksimum çalışma sıcaklığı.
Ekstrüde kablolar, dağıtım sınıfı voltajlarıyla sınırlı değildir. Maksimum voltaj oranları 500 kV'a kadardır. Tek bir ortak (kurşun) blendajlı üç damarlı PILC kabloları gibi, MV polimerik kablolar da bir kabloya üç damar yerleştirebilir
Şekil 4 bir örneği göstermektedir. Bu yapıdaki birkaç katman ve malzeme, tek çekirdekli tasarıma benzer. Artık faz iletkenlerinin ve bunların yalıtım katmanlarının her biri, kendi yarı iletken ekranlarına sahiptir ve bu, Hochstadter PILL kablosunda olduğu gibi, çekirdek yalıtımında radyal elektrik alan dağılımlarına neden olur.
Doküman: | Online detection and location of partial discharges in MV cables by Petrus Carolina Johannes Maria van der Wielen, to obtain the degree of doctor at the Eindhoven University of Technology |
Format: | |
Büyüklük: | 5.52 MB |
Sayfa: | 207 |
İndirme linki: |
