Bu teknik dokümanın amacı, yeraltı yüksek gerilim elektrik hatları ile ilgili teknik konular ve zorluklar hakkında bilgi sağlamaktır. Genel olarak, yeraltı seçeneğini teknik olarak daha zor ve pahalı hale getiren bir takım sorunlar var. Ancak, maliyetlere ve teknik zorluklara rağmen, yeraltı kablolarının havai iletim kablolarından daha fazla tercih edilen bir seçenek olduğu durumlar da var.
Bu doküman, kablo kurulumlarının çevre üzerindeki maliyetini ve potansiyel etkisini açıklıyor. Mevcut kablo tiplerini ve çeşitli kurulum yöntemlerini ve ayrıca yeraltı kurulumunu oluşturan ayrı bileşenleri de açıklıyor...
Ulusal Şebeke Elektrik İletimine Genel Bakış
National Grid Şirketi, İngiltere ve Galler'deki yüksek gerilimli elektrik iletim sistemine sahiptir ve sistemi tüm İngiltere genelinde 275.000 ve 400.000 voltta (275kV ve 400kV) işletmektedir. Bu iletim sistemi; yaklaşık 7.200 kilometrelik (4.470 mil) havai hattından, 1.400 kilometrelik (870 mil) yeraltı kablosundan ve yaklaşık 330 trafo merkezinden oluşur.
Elektrik altyapısı ile ilgili devletin planlama politikası, iki ayrı Ulusal Politika Beyanında (NPS) bulunabilir:
Enerji için Genel NPS (EN-1)ve daha spesifik olarak,
Elektrik Ağları Altyapısı için NPS (EN-5).
Bunlar, büyük altyapı projelerinde karar verme konusunda rehber niteliğindeki ana belgelerdir. Bu nedenle, havai hatların ya da yeraltı kablolarının kullanılıp kullanılmayacağını düşünürken Ulusal Şebekeye önemli rehberlikler sağlarlar.
National Grid Şirketi'nin 1989 tarihli Elektrik Yasası uyarınca, verimli, koordineli ve ekonomik bir elektrik iletim sistemi geliştirmek ve sürdürmek ve bu elektriğin tedarikinde ve üretiminde rekabeti kolaylaştırmak için yasal bir yükümlülüğü vardır.
Şirket ayrıca, elektrik hatları geliştirirken veya elektrik iletim altyapısı ile bağlantılı olarak diğer işleri üstlenirken uygunluğun korunmasına ilişkin yasal bir zorunluluğa sahiptir. Bunu yaparken National Grid, hem havai hatların hem de yeraltı kablolarının nispi değerleri hakkında dikkatli ve bilinçli kararlar vermek zorundadır.
Güvenilirlik, kapasite, maliyet, inşaat etkileri ve arazi kullanımı açısından, havai hatların yeraltı kablolarına göre avantajları vardır.
Bununla birlikte, yeraltı kablolarının önemli bir yararı, görsel etkideki azalmadır. Korunan peyzajlar gibi bazı alanlarda, bu yarar birincil bir husus olabilir ve toprak kullanımı üzerindeki kısıtlamalar ve ekolojik ve arkeolojik alanlar üzerindeki etkisi gibi yeraltındaki dezavantajlara ağır basabilir.
National Grid, müşterilerinin görüş ve gereksinimlerini göz önünde bulundurur ve hangi çözümü ilerleteceğine karar vermeden önce geniş bir danışmanlık hizmeti de sağlar.
İçerik Tablosu:
1| Yeraltı Kablolarının Yalıtımı
Elektrik ileten iletkenlerin elektriksel olarak yalıtılması gerekir. Havai hatlar ve yer altı kabloları arasındaki en büyük farklardan biri yalıtım yöntemleridir.
Havai hatlar hava ile izole edilirken, yeraltı kablo iletkenleri yalıtım malzemesi katmanlarına sarılır.
Hava en basit ve en ucuz yalıtımdır ve çıplak havai iletkenlerden geçen elektriğin ürettiği ısı, iletkenlerin üzerindeki hava akışıyla giderilir.
İletkenler yeraltına gömüldüğünde, çok yüksek gerilime dayanabilmek için sağlam bir yalıtım gerekir. Yalıtım yöntemi, kullanılan kablonun tipine bağlıdır.
("Yeraltı kablo teknolojileri” bölümüne bakınız)
Bakır / Alüminyum iletkende üretilen yeraltı kabloları, yalıtım ve çevre ortamı nedeniyle, ısıyı muhafaza eğilimindedir. Bu ısı daha sonra çevre ortama yayılmalıdır.
Bunu telafi etmek için, yeraltı kablolarının elektriksel dirençleri, üretilen ısıyı azaltmak için genellikle daha büyüktür. Üretilen ısının nasıl dağıtıldığı, kablo montaj yöntemine bağlı olacaktır.
Doğrudan gömülü kablolar için, iyi bir ısı dağıtımı için her kablonun diğerlerinden iyi bir şekilde ayrılması gerekir.
400kV çift devre bir havai hattın ısıl performansını geliştirmek için, dört ayrı kanalda 12 ayrı kabloya ihtiyaç duyulabilir, bu da 65m genişliğe kadar bir çalışma alanı sağlar.
Ek olarak, su soğutması da kullanılabilir (“Yeraltı kablo sistemlerinin bileşenleri” bölümüne bakınız). Derin delik tünellerine monte edilmiş kablolar için cebri hava havalandırma veya su soğutma ile kablo soğutması sağlanır.
Bir kablo sistemini tasarlarken, kablonun fiziksel ortamına ilişkin olarak göz önünde bulundurulması gereken ve elektriksel performanslarını optimize etmeye yardımcı olacak bir dizi faktör vardır.
Bu faktörler şunları sağlamaktır:
Aşırı ısınmayı önlemek için yeterli ısı dağılımı ve ardından akım taşıma kapasitesinde azalma (kablo derecesi)
Kabloyu hasardan korumak ve servis sırasında insanlar için potansiyel bir tehlike olmadığından emin olmak için yeterli fiziksel koruma
Bakım ekibine kabloyu incelemek, onarmak veya değiştirmek için uygun erişim.
Tipik bir kablo montaj yöntemi:
Kablolar, üçlü gruplar halinde kanallara yerleştirilir. Her kablo kanalı, 1 metre derinliğinde veya daha derindedir.
Dolgu, ısının çıkışına yardımcı olmak için iyi sıkıştırılmalıdır. Beton kablo kanal kapakları, yanlışlıkla elektrik çarpmalarından kaynaklı kazaları ve kablolarda hasar meydana gelmesini önler.
İletken, korozyona karşı koruyan sert plastik havai kablo kapağından çok daha kalındır.
Yalıtım sıvısını muhafaza etmek için alüminyum veya kurşun kılıflar vardır.
İletken, sıvı emdirilmiş kalın bir kağıt sargı ile yalıtılmıştır. Bu sıvı akışkan, kablo güzergahı boyunca sıvı tankları tarafından basınç altında tutulur.
2| Yeraltı Kablolarının Montajı için Sermaye Maliyetleri
Yeraltı kablo sistemlerinin maliyetleri değişkendir ve çok fazla tartışma konusu olmuştur. Ocak 2012'de, Mühendislik ve Teknoloji Enstitüsü (IET) ve Parsons Brinkerhoff, yeni elektrik iletim altyapısının maliyetlerine ilişkin bağımsız bir çalışmanın raporunu yayınladı.
Raporda, toprak altında, deniz altında ve havai iletim hatlarındaki yeni yüksek gerilim iletim devrelerinin kurulum ve bakım maliyetlerini analiz edildi.
Rapor, inşaat maliyetleri hariç, işletme maliyeti, bakım ömrü boyunca bakım ve enerji kayıplarının yeraltı ve havai hatlar için aynı olduğunu gösterdi.
Bununla birlikte, raporda ayrıca, sermaye inşa maliyetlerinin kendi başlarına, rota uzunluğuna ve güç kapasitesine bağlı olarak büyük ölçüde değiştiği sonucuna varılmıştır.
Raporun bir kopyasını IET websitesinde bulabilirsiniz.
Çalışma çok detaylı bir şekilde gerçekleştirilirken, rapor farklı teknolojiler arasındaki maliyetlerin ve maliyet farklılıklarının uzunluk, güç, voltaj ve zemin koşullarına bağlı olarak değişeceğini kabul etti.
Raporda yeraltı kablolarının eşdeğer havai hatlara göre her zaman daha pahalı olduğu sonucuna varılmıştır.
Bu maliyet farkının önemli bir unsuru kablonun kendisinden kaynaklanır. Yeraltı iletkeni, elektrik direncini ve dolayısıyla üretilen ısıyı azaltmak için, havai iletim kablolarından daha büyük olmalıdır.
Düzgün bir şekilde yalıtılması gerekliliği, aynı zamanda kablonun derecelendirmesini korurken, özel yalıtıma ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.
Genellikle, tünel montajı doğrudan gömülmeden daha fazla maliyetlidir; Bununla birlikte, tüm kablo kurulum yöntemleri için inşaat mühendisliği maliyetleri, genel giderlere göre oldukça önemlidir.
Yerel zemin koşulları gibi faktörler nedeniyle görünüşte benzer devreler için geniş bir değer aralığı belirtilmiştir. Önemli olan ve getirdiği faydalara (büyük ölçüde görsel) karşı değerlendirilmesi gereken, yeraltı maliyetinin (hem parasal şartlarda hem de hassas habitat tehditleri ve arkeolojik mirasa zarar gibi diğer faktörler gibi) ek katma maliyetidir.
Gerçek maliyetler; kullanılan kablonun tipine, kurulum yöntemine, yerel çevre koşullarına ve özellikle devreden istenen dereceye bağlı olacaktır, zira kurulu kablo sayısını belirleyecektir. Yeraltı kablo sistemlerinin yerel koşulları karşılamak için uyarlanması gerekir ve aynı çözümler başka yerlerde de geçerli olmayabilir.
Görsel etkilere ve hassas habitatlara yönelik tehditler, peyzaj ve türler değiştikçe güzergah koridoru boyunca değişecektir. Bu etkilerin bazılarının azaltılmasına yardımcı olmak için bazı durumlarda yeraltı durumu düşünülebilir.
Bununla birlikte, havai hatlardan yeraltı kablolarına geçiş, sızdırmazlık sonlandırma bileşenleri olarak bilinen sonlandırma noktaları gerektirdiğinden, başka zorluklar yaratabilir.
Bunlar genellikle hassas oturma gerektiren büyük yapılardır. Bu nedenle, her bir sonlandırma noktasında büyük tesis/ekipman bileşenleri gerekliliği nedeniyle, çok sayıda bitişik kısa yeraltı bölümünün arzu edilmesi olası değildir.
3| Yeraltı Kablo Teknolojileri
Dünyada, özellikle National Grid Şirketi'nin gerektirdiği yüksek voltajdaki kablolar için sınırlı sayıda kablo üreticisi bulunmaktadır. Aşağıda açıklanan kablo tipleri arasında eski teknolojilerin yanı sıra yeni teknolojiler de bulunmaktadır.
Kablo Tipleri:
XLPE (Çapraz Bağlantılı Polietilen Ekstrüde kablo), 33kV ila 400kV arasında.
FFC (Sıvı dolgulu kablo), 33kV ila 400kV arasında
PPL-FFC (Kağıt Polietilen Lamine kablo), 275kV ila 400kV arasında.
MIND (Kütle Emdirme Drenajsız kablo), 33kV'a kadar.
GIL (Gaz İzoleli Hatlar).
XLPE Kablo: Kablo teknolojisindeki gelişmeler nedeniyle, günümüzde FFC (sıvı dolgulu kablo) yerine XLPE kablosunun kullanılması tercih edilmektedir. Bu modern kablolarda, merkezi iletken, iletken etrafına ekstrüzyonlanan çapraz bağlı bir polietilen malzeme vasıtasıyla yalıtılır. Kablo yalıtımında sıvı olmaması, mekanik olarak daha sağlam bir genel kablo yapısı sağlar.
XLPE kabloları daha az bakım gerektirir; izlenmesi ve bakımı için yardımcı sıvı ekipmanı yoktur.
Karşılaştırılabilir XLPE basitliği nedeniyle, bu kablo türü tünel, kanal ve oluk gibi birçok alana monte edilebilir. Ayrıca doğrudan gömülebilirler.
FFC Kablo: National Grid Şirketi’nin ağındaki kabloların çoğu sıvı dolguludur ve esas olarak 1970’lerde kurulmuştur bunlar. Bu kablolar, merkezi bakır iletken etrafına sarılmış ve basınç altında sıvı ile emprenye edilmiş kağıt yalıtımlıdır. Metal bantlar, kağıtları güçlendirmek ve sıvı basıncını korumak için yalıtımın etrafına sarılır.
Bir kurşun veya alüminyum kılıfı bunu örter. Yeraltı suyuna ve diğer maddelere maruz kalırsa kurşun veya alüminyum bozulur ve suyun girmesine neden olur. Dış plastik bir kılıf daha fazla yalıtım sağlar ve bu korozyonu önler.
Bir kurşun kılıf, onu desteklemek ve iç sıvı basınçlarının bir sonucu olarak şişmeyi önlemek için ek bakır bantlara sahiptir.
Kablonun bütünlüğünü sağlamak için dış kılıf, dış kılıftaki herhangi bir kusurun tespit edilmesini sağlayan yarı iletken bir malzemeyle kaplanmıştır.
PPL-FFC Kablo: PPL, sıvı dolgulu kablolara (FFC) benzerdir, ancak yalıtımı alternatif kağıt katmanları ve XLPE ile sarılır.
MIND Kablo: MIND kablosu kağıt yalıtımlı bir kablodur ve normalde düşük voltajlı sistemlerdeki trafo merkezlerinde kullanılır: örneğin sıvı nötr dirençler (LNR).
Kağıt, boşaltma yapmayan bir yalıtım sıvısı ile emprenye edilmiştir. Yüksek teknik gerilme seviyelerinden dolayı bu kablo türü, 33kV'un üzerinde voltajlara sahip AC kabloları için uygun değildir ve yerini XLPE almıştır.
MIND kabloları günümüzde daha yüksek voltajlarda DC iletimi için kullanılıyor.
GIL: Sıvı dolgulu veya XLPE kablosuna bir alternatif, gaz yalıtımlı hatların (GIL) kullanılmasıdır. Bu sistem, kapalı tüplerde bulunan izolatörler tarafından desteklenen alüminyum / bakır iletkenlerden oluşur.
Bunlar, hendek veya tünel tesisatlarında zeminden kurulabilir. Tüpler, ana yalıtımı sağlamak için bir Azot / Kükürt Heksaflorür (SF6) gazı ile basınçlandırılır.
GIL'in temel avantajı, daha yüksek bir kablo sınıfına ulaşılabilmesi ve kablo uçlarındaki sonlandırmaların, geleneksel sızdırmazlık ucu bileşenlerinden daha düşük bir maliyete sahip olmasıdır (“Yeraltı kablo sistemlerinin bileşenleri” bölümüne bakınız).
Bununla birlikte, SF6 gazı bir sera gazı olduğundan, maliyet avantajı gösterilmediği sürece, tercih edilen diğer teknolojileri kullanmayı düşünmek politikamızdır.
GIL gelişmekte olan bir teknolojidir ve şu anda çok azı National Grid’in ağına kurulmuştur.
4| Yeraltı Kabloları için Planlama ve Çevre Sorunları
Yeraltı kablolarının kullanımı, havai hat kullanımıyla karşılaştırıldığında uzun vadeli olumlu bir görsel etkiye sahiptir ve bazı durumlarda bu tercih edilendir. Ancak, yeraltının çevresel ve sosyoekonomik faktörler gibi göz önünde bulundurulması gereken başka etkileri de vardır.
Kırsal alanlarda, flora ve faunaya olan rahatsızlık, arazi kullanımı ve arkeolojik alanlar değerlendirilmelidir. Bu bakımdan havai hatlar normalde yeraltı kablolarından daha az rahatsız edicidir ve daha az rahatsızlığa neden olur.
Hem kentsel hem de kırsal ortamlarda, yeraltı kabloları döşenmesi esnasında meydana gelen toprak bozulması havai iletim hat direklerinin inşa edildiğinde meydana gelenden daha fazladır.
Faz başına iki kablonun monte edildiği bir yeraltı kablosu için kazılan kazıma hacmi, eşdeğer bir hava hattından yaklaşık 14 kat daha fazladır. İnşaat için ve araçlara ilgili erişime izin vermek için bitki örtüsünün kanallar boyunca temizlenmesi gerekir.
Yüksek gerilim kablolarının gömülmesi de gaz ve su borularının döşenmesinden daha karmaşıktır. Ayrıca, her 500-1.000 metrede bir beton kaplı ve hendeklerin kendisinden daha geniş olan yeraltı derz koyları yapılmalıdır.
5| Kablo Güzergahlarında Arazi Kullanım Kısıtlamaları
Gömülü kablolar önemli miktarda toprağı kaplar ve havai hatlar gibi yaşamları boyunca bakım ve onarım için de erişim gerektirir. Kabloların üzerine inşa, toprak montajı ve kablo gevşetme şeridinde kazma dolayısıyla doğrudan gömülü kablolar ve yüzey oluklarına monte edilen kablolar kullanıldığında kısıtlanması gerekir.
Ayrıca, bitki örtüsü ile istila edilmesini önlemek için, kabloların veya çitlerin 3 m içinde ağaçların ve çitlerin ekilmesi konusunda kısıtlamalar vardır. Ağaç kökleri, kablo dolgusu çevresine nüfuz edebilir ve bu da kablo derecesini etkileyebilir veya hatta kablonun fiziksel hasar görmesine neden olabilir.
Benzer şekilde havai hatlar için de, ağaç üstü hat iletkenlerinin altında veya ağaçların hatların üzerine düşebileceği mesafelerde ağaç büyümesi teşvik edilmez ve kontrol edilir. Ayrıca, güvenlik nedenlerinden dolayı makine veya özellikle tarım ekipmanları gibi yüksek taşıtlar için havai hatların yakınında yükseklik kısıtlamaları olacaktır.
Kentsel alanlarda doğrudan gömülü kablolar için alınan arazi, eşdeğer bir genel hat için gerekli olandan çok daha fazladır. Arazi sterilizasyonunu önlemek için kablolar tarihsel olarak yolların altına döşenmiştir,
Bununla birlikte, arıza incelemesi ve onarımı sırasında trafik kesintileri önemli olabilir.
Kabloların kırsal alanlara doğrudan gömülerek monte edildiği yerlerde, bozulma riskini önlemek için derin ekim ekipmanlarının kullanımıyla ilgili kısıtlamalar vardır.
6| İşletme, Bakım, Yenileme ve Yükseltme Kabloları
Kabloların yaklaşık 60 yıllık bir varlık ömrü vardır. Ömür boyu kablo izolasyonu ve ek yerlerinin doğru çalıştığından emin olmak için düzenli inceleme ve testler yapılır.
Kurulum sırasında, kablonun performansını ve yalıtımını izleyen ekipman kullanılır. Bir kablonun kullanım ömrü boyunca, sıvı depoları gibi yardımcı ekipmanlara yapılan önemli tadilat ve onarımlar, derz yuvalarında ve bağlantı noktalarında daha önemli kazılar gerektirebilir. Bağlantı yerleri gibi kablo yolunun stratejik alanlarına araçlara her zaman ihtiyaç duyulur.
400kV yeraltı kablosunda bir arıza meydana gelirse, 400kV genel hatlardan ortalama olarak 25 kat daha uzun bir süre için hizmet dışıdır. Bu, temelde teknik olarak ilgili onarımların tespit edilmesi, kazılması ve üstlenilmesi için geçen zamandan kaynaklanmaktadır. Bu bakım ve onarımlar da önemli ölçüde daha pahalıdır.
Kablolardaki arızaların çoğu, sıvı sızıntıları, hatalı bağlantılar ve aksesuarlar, kılıf arızaları, su soğutma arızaları ve en yaygın olarak üçüncü tarafların zarar görmesinden kaynaklanmaktadır. Arıza koşullarında, arızayı veya sıvı sızıntısını bulmak ve kabloyu onarmak için iki ila altı hafta arasında bir süre gerekebilir. Bu dönemde, yolların kapanmasına ve trafik yönetimi önlemlerine yol açabilecek kazılara ihtiyaç duyulabilir. Bazı durumlarda, kazılar 4m x 30m mertebesinde olabilir.
Yeraltı kabloları, genellikle kuruldukları havai hat yolunun derecesine uyar; bu aynı zamanda kablo tasarımını ve gerekli soğutmayı da belirler. Bir havai hattın derecesinde bir artış gerektiğinde, genellikle farklı veya daha büyük iletkenler kullanılarak nispeten kolay bir şekilde elde edilebilir. Bir rotanın bir parçası olarak monte edilmiş bir yeraltı kablosunun olduğu yerlerde, yükseltme, yalnızca, yeniden kazma ve daha büyük veya daha fazla kablo montajı veya ilave soğutma ile önemli bir maliyetle elde edilebilir.
7| Kablo Montaj Yöntemleri
Çok sayıda farklı kablo kurulum metodu vardır. Kullanılan yöntem, arazi kullanımı da dahil olmak üzere bir dizi faktöre bağlıdır ve her birinin farklı çevresel faktörleri olacaktır. Çeşitli seçenekler
aşağıda açıklanmaktadır.
Doğrudan gömülü kablolar
Kentsel ve kırsal alanlarda yüksek gerilim kabloları için geleneksel kablo tesisatı araçları doğrudan gömmedir. Her bir kablo devresi için yaklaşık 1,5 m genişliğinde ve 1,2 m derinliğinde hendekler gerekir.
Kablo sınıfını (akım taşıma kapasitesi) korumak için kabloların etrafında bilinen bir ısı iletkenliğini sağlamak için termal olarak stabil bir çimento bağlı kum dolgusu kullanılır.
Devrelerin sayısına ve kurulacak iletkenin boyutuna bağlı olarak, genişliği 65m'ye kadar olabilen geniş bir kablo hattı gereklidir. Kabloların ayrı bölümlerinin birleştirilmesine olanak sağlamak için bağlantı bölmeleri yaklaşık 500-1.000 m aralıklarla gereklidir. Bu alanlarda, eklemlerin düzenlenmesi için irtifak koridorunun genişletilmesi gerekebilir.
Kabloların doğrudan gömülmesi, içine vinçlerin veya güç makaralarının kullanımıyla kabloların seçilen kum veya çimento bağlı kumun bir yatağına monte edildiği kazma kanallarını içerir. Siperlerin kenarlarını desteklemek için sac kazık veya kereste kullanılır. Kazılan kanalın eski durumuna getirilmesi, daha sonra kazıdaki kabloların üzerine yerleştirilmiş koruyucu kapaklarla doğrudan kabloların etrafına yerleştirilmiş onaylanmış dolgu malzemesi kullanılarak gerçekleştirilir.
Çimento bağlı kum / seçilen kum gibi tüm dolgu malzemeleri, hava cebi olmamasını sağlamak için kabloların etrafına dikkatlice sıkıştırılmalıdır. Herhangi bir hava cebinin varlığı, kablo sistemi derecesini düşürecektir. Doğru sıkıştırma seviyesinin elde edilmesini sağlamak için bu işlem sırasında düzenli testler yapılır.
Doğrudan gömülü kabloların montajı ile ilgili güvenlik ve çevre sorunları vardır. Bunlar, trafikte aksama, aşırı gürültü, titreşim, görsel kirlilik ve toz oluşumunu içerir. Ağır tesis ve inşaat trafiğinin kullanımı da bir faktör olacaktır. Ağır tesis ve inşaat ekipmanlarıyla yapılan açık kazılarla birlikte çalışmak da çeşitli güvenlik riskleri getirir.
Doğrudan gömme normalde, arazi kullanımında kısıtlamaların bir sorun olmadığı yeraltı kablolarının kurulumu için en ucuz yöntemdir. Büyük yollardan veya kentsel alanlardan geçmek için bir zorunluluk olması durumunda, bu tür ana kazıların trafik yönetimi, inşaat ve yasal kısıtlamalar açısından maliyeti önemli olabilir.
Kanallı Yöntem
Gömmeyi yönlendirmek için alternatif, ancak daha pahalı bir yöntem, kanallar kullanılarak yapılan kurulumdur. Kanallı kurulumun avantajı, kanalların, kablo kanalı boyunca daha kısa bölümlere monte edilebilir, açılmış hendeklerin daha kısa bölümlerini bırakarak riski ve genel kamuya zararı azaltır.
Çoğu kablo sistemi belirli kablo tasarımlarına sahiptir ve bu nedenle kablo yalnızca sözleşme onaylandıktan sonra üretilebilir. Bu uzun gecikmelere neden olabilir. Kabloların kurulumundan önce tüm kanalların monte edilebildiğinden, kanalların montaj süresinden tasarruf etme avantajına sahiptir.
Yüzey Olukları
Yüzey oluk montajı için bir hendek kazılır ve hendekleri desteklemek için hendeğin tabanına bir beton taban döşenir. Oluklar derine yerleştirilir, böylece sadece oluk kapağı görülebilir. Kablolar doğrudan betonarme kapaklarla kapatılmış olukların içine döşenmiştir. Oluklar kablolar için mekanik koruma ve gelişmiş termal iletkenlik sağlar; ancak, mevcut derece seviyesini sınırlandırılabilir.
Yüzey olukları normalde yoğun araç trafiği olan veya hırsız ve saldırı riski yüksek olan yollar için uygun değildir. Bu nedenle, National Grid’in şebekesinde, normalde sadece trafo merkezleri gibi güvenli alanlarda kullanılırlar, ancak tarihsel olarak kanalların yanında da bulunabilirler.
Kırsal yerlerde doğrudan gömme kablolar bu seçenekten daha az görsel olarak müdahalecidir. Çevresel etkiler nispeten düşüktür ve inşaat ve müteakip bakım aşamaları sırasında gürültü, toz ve erişim kısıtlamaları içermesi muhtemeldir.
Derin Delik Tünelleri
Tünel kurulumu genellikle doğrudan gömme kurulumunun kabul edilemez bozulmalara neden olacağı kentsel yerlerde kullanılır. Kazı ve tünel tasarımı yöntemi, büyük ölçüde gerekli olan tünelin boyutuna ve sıkılacağı yerin tipine bağlıdır. Tüneller cıvatalı segmanlarla kaplanır ve contalar kullanılarak kapatılır. En uygun tasarımın belirlenmesi için detaylı zemin koşulu araştırmaları gerekmektedir.
Bir tünelin derinliği tipik olarak yaklaşık 25–30 m'dir ve serbest drenaj sağlamak için 1: 1.000'lik bir düşüş (eğim) sağlanır. Tünel inşaatı önemli miktarda arazi gerektirir - 12m çapında bir şaftın gerekli olduğu ana inşaat alanı yaklaşık 3.000m2'dir.
Bir tünel, bakım ve her iki uçtaki kabloların montajı için erişim sağlamak için en az iki ana bina gerektirir. Ana binaların yüksekliği yaklaşık 16m x 16m x 7m'dir. Ek olarak, önemli uzunluktaki tüneller, tünelden güvenli sınırlar içinde kaçmayı sağlamak için kontrol ve acil durum erişimi ve güzergah boyunca çıkış noktaları gerektirir.
12 kablo çekirdeğine ve bağlantı yuvasına kadar yeterli alan sağlamak için yaklaşık 4 m çapında bir tünel gerekecektir. Tünel içerisinde güvenli acil çıkış sağlamak ve denetim, bakım ve onarım yapmak için raylı bir erişim aracı gerekebilir. Kablo soğutması, elektrikle çalışan fanlardan basınçlı havayla soğutma ile sağlanır. Gerekirse bir su soğutma sistemi ile ek soğutma sağlanabilir.
Derin tüneller kullanmanın avantajları, su ve kanalizasyon gibi yeraltı hizmetlerinin etkilenmemesi ve nehir veya demiryolu geçişlerinin yapılabilmesidir. Ayrıca, sınırlı yüzeysel arazi alımı nedeniyle, zemin seviyesinde normal gelişme olabilir ve tünel yolu boyunca inşaat ve bakım sırasında minimum bozulma söz konusudur. Ancak bunlar, planlama izni, arazi edinimi ve ana yüzey ve yeraltı yapılarından kaçınmak için bir rota planlamak ve inşa etmekla ilişkili ciddi maliyetlerle sonuçlanır. Ek olarak, birincil inşaat sahasındaki gelişmelerin, geliştirme süresince trafikte bozulma, gürültü, titreşim ve toz gibi çevresel etkiler yaratması muhtemeldir.
Kesim ve Kaplama Tünelleri
Kesim ve Kaplama tünelleri için, önceden kazılmış derin bir kanala döşenen önceden oluşturulmuş beton bölümler kullanılarak bir tünel inşa edilir. Dizildikleri derinlik, toprak koşullarına ve önerilen arazi kullanımına bağlıdır.
Tünel bölümleri, cebri hava soğutması için havalandırma fanları ve tünellere giriş noktaları sağlamak için her iki uçta bir baş yuvası gerektirir.
Acil erişim / çıkış noktaları, uzunluğuna bağlı olarak bir tünel güzergahı boyunca da gerekli olabilir. Kurulum ve işletme için yeterli alan sağlamak için tünelin yeterli büyüklükte olması gerekir
Tünel, kabloların montajı ve kullanımı için yeterli alana sahip olmalı, ısının giderilmesi için havalandırmaya da sahip olmalı ve kablo montajı ve bakımı sırasında personelinin güvenli erişimini sağlamak için de yeterli büyüklükte olmalıdır.
Tünelin üzerindeki arazi geliştirilebilir, ancak derinliğine bağlı olarak belirli kısıtlamalar uygulanabilir. Bir kesim ve kaplama tünelinin kurulumundan kaynaklanan çevresel etkiler dikkate değerdir.
8| Yeraltı kablo sistemlerinin bileşimleri
Kablo Sızdırmazlık Ucu Bileşimleri
Kablonun bir kısmının sonlandırıldığı ve devrenin bir havai hattında devam ettiği bir sızdırmazlık ucu bileşenine ihtiyaç vardır. Bu sızdırmazlık ucu bileşenleri, bir 400kV devre için genellikle yaklaşık 30m x 80m'dir ve kablo sonlandırmaları/sızdırmazlık uçları, direk izolatörler, toprak anahtarları ve bir terminal kulesi için destek yapılarını barındırır. Bunlar kablo iletkeninden baş üstü iletkenine geçişi sağlar.
Bir terminal kulesine etki eden kuvvetler dengeli olmadığından, tasarım ve yapım bakımından ağır olmaları gerekir. Ağaçlar / Toprak höyükleri şeklinde dikkatli bir şekilde oturmak ve taramak faydalı olabilir, ancak terminal kulelerin görsel etkileri önemlidir.
Eklem Bölmeleri
Çoğu kurulum için, güzergah boyunca belirli aralıklarla eklemler gerekir. Bunun nedeni, kablonun, kablo tambur çapı, kablonun kendi çapı ve taşınabilecek maksimum ağırlık tarafından belirlenen sabit uzunluklarda verilmesidir.
Doğrudan gömülü kablolar için, bağlantılar yaklaşık her 50-1.000 metrede bir olacaktır. Tünellerde bu boşluk tutarlı olmalı, bu nedenle National Grid şirketi güvenli çalışma uygulamalarını yerine getirmelidir.
XLPE derzleri şantiye dışından hazırlanır ve şantiyeye monte edilir. Akışkan dolgulu kablolarda, derzlerin çoğu sahada inşa edilir / monte edilir. Her iki seçenek için, uzunluğu 40 m ve genişliği 5 m olabilen bağlantı (eklem) bölmeleri gerekir. Bu derz yuvalarında uygun temiz koşulların oluşturulması ve tatmin edici bir birleşme sağlamak için geçici güç kaynakları ve nem alma teminine sahip olmaları şarttır.
Soldaki resim, doğrudan gömülü bir kablo üzerindeki kablo bağlantı yuvası.
Sağdaki resim, sahada kablo makarası boşaltma kablosu
Eklemleri Durdurmak
Durdurma bağlantıları, yalnızca kablo uzunluğu ve/veya gradyanın, akışkan basıncını korumak için bağlantıların gerektirdiği akışkan dolgulu kablolar için gereklidir.
Akışkan, kapalı bir sistemde, durdurma işlemi bağlantı noktalarındaki basınç tankları aracılığıyla sağlanır. Akışkan basıncı izleme ekipmanı bulunan toprak büfeleri, durdurma bağlantı noktalarının / akışkan tanklarının yanına yerleştirilmiştir.
Akışkan depoları, durdurma bağlantı noktalarındaki kablo yolunun gerekli arazi alımını önemli ölçüde artırır. Nerede bulunduklarına bağlı olarak, bu tanklar ya zemin üzerine ya da toprağa gömülebilir. Genel olarak, bir durdurma eklemi yuvası standart bir düz ekleme yuvasından önemli ölçüde daha uzundur.
Su Soğutma
Bazı durumlarda, yeraltı kablolarının yanına su dolu plastik / alüminyum borular döşenir, böylece kablolar tarafından üretilen ısı borulardan akan suya aktarılabilir. Su daha sonra her 3 km'de bir ısı eşanjörlerinde soğutulur. Su pompalama ekipmanını ve ısı eşanjörlerini barındıracak binaların zeminde yer alması gerekir ve bunlar fan ve pompa gürültüsünün bölge üzerindeki etkisini en aza indirmek için dikkatlice yerleştirilmelidir.
Alanın sınırlı olduğu ve azaltılmış bir alanın gerekli olduğu yerlerde, bu soğutma türü, çok aralıklı kabloların daha yüksek bir derecelendirme elde etmesini sağlar.
Reaktif Kompanzasyon
Uzun mesafeli yüksek gerilim kablosunun çektiği değişim akımını telafi (kompanze) etmek için reaktif kompanzasyon, 5km'den büyük kablo uzunlukları için gerekli olabilir. Reaktif kompanzasyon ekipmanı bir trafo merkezinin içine monte edilir.
9| Yeraltı Kablolarında Elektrik ve Manyetik Alanlar (EMFs)
Havai hatlar iki alanın kaynağıdır: elektrik alanı (voltaj tarafından üretilir) ve manyetik alan (akım tarafından üretilir). Yeraltı kablolarında, elektrik alanını, kablonun etrafındaki kılıf tarafından izole edildiği için tamamen ortadan kaldırılır, ancak yine de manyetik alanlar üretilir.
Manyetik bir alanın kaynağına yaklaşıldığında, alan daha da yükselir. Kablolar tipik olarak yerden 1m altına döşenmiştir, buna karşılık bir havai hattın iletkenleri tipik olarak zeminden 10m'den yüksektir, bu nedenle doğrudan bu tür bir kablonun üzerindeki manyetik alan genellikle doğrudan yukarıdan geçen hattın altında olduğundan daha yüksektir.
Bununla birlikte, ayrı ayrı kablolar bir havai hattının iletkenlerinden çok daha yakın monte edildiğinden, bu, manyetik alanın, kabloların manyetik alandan havai hatlarından olan mesafe ile daha hızlı bir şekilde düşmesine neden olur.
Genel olarak, daha sonra, doğrudan kablonun yukarısında ve kenarlara küçük bir mesafe için, kablo daha geniş bir alan üretir; ancak, kenarlara daha büyük mesafelerde, kablo, aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, üst hattan daha düşük bir alan üretir.
Tüm Ulusal Şebeke havai hatlarından ve yer altı kablolarından gelen elektrik ve manyetik alanlar, Sağlık Koruma Ajansının tavsiyesi üzerine Hükümet tarafından kabul edilen ilgili maruz kalma sınırlarına uygundur. Bu sınırlar ve bu alanların diğer olası etkileri hakkında tartışma hakkında daha fazla bilgi için lütfen National Grid’in web sitesine bakınız.