Bir iletim hattının kuleleri ve iletkenleri, peyzajımızdaki tanıdık unsurlardır. Ancak, daha yakından incelendiğinde, her bir iletim hattının benzersiz özellikleri, başlangıçları ve bitişleri olan ortak bileşenleri vardır.
Bu yazıda ana iletim hattı bileşenlerini ve özelliklerini şe şekilde listeliyoruz:
İletim kuleleri, tüm güç iletim sisteminin en görünür bileşenidir. Görevleri yüksek gerilim iletkenlerini çevrelerinden ve birbirlerinden ayrı tutmaktır.
Daha yüksek voltaj hatları daha fazla ayırma gerektirir. Bir iletken ile çevresi arasında, toprağa arıza olarak bilinen, istenmeyen güç aktarımı, enerji verilmiş bir hat çevre ile doğrudan temas ederse veya bir ark kalan ayrımı atlayabilecek kadar yaklaşırsa meydana gelir.
İletkenler arasında da bir arıza meydana gelebilir. Böyle bir arıza, faz-faz arızası olarak bilinir.
İletim kuleleri için ilk tasarım düşüncesi, arızaları önlemek için iletkenleri birbirinden, kuleden ve ortamdaki diğer yapılardan ayırmaktır. Bu gereklilik ve elektrik potansiyeli (voltaj), bir kulenin yüksekliği, iletken aralığı ve iletkeni monte etmek için gereken yalıtkan uzunluğu dahil olmak üzere temel fiziksel boyutlarını tanımlar.
Bu temel boyutlar göz önüne alındığında, bir sonraki tasarım gereksinimi, iletkenlerin ağırlığından, rüzgar yüklerinden, buz yükünden, sismik yüklerden ve olası darbelerden yük altında bu mesafeleri korumak için gerekli yapısal gücü sağlamaktır.
Elbette yapı bu gereksinimleri mümkün olan en ekonomik şekilde karşılamalıdır. Bu, minimum malzeme gereksinimleriyle yüksek mukavemet sağlayabilen bir uzay çerçeve veya kafes tasarımında varyantların kapsamlı kullanımına yol açmıştır. Sonuç, ülkenin tüm bölgelerinde görülen her yerde bulunan kafes iş kuleleridir.
Son tasarım gereksinimi, tasarım yükleri altında ihtiyaç duyulan kuleyi desteklemek için yeterli bir temel sağlamaktır.
Bir iletim hattının bazı çevresel etkileri, doğrudan bu iletim kulesi tasarım gerekliliklerinden kaynaklanmaktadır.
İlk olarak, kulelerin fiziksel boyutları ve sonuçta ortaya çıkan hat düzenlemeleri ve hat aralığı, doğal ve insan yapımı yapılara olan açıklıklar dahil olmak üzere ROW'un gerekli minimum boyutlarını belirler. Bu açıklıkları oluşturmak ve sürdürmek için, genellikle inşaat ve işletme sırasında bitki örtüsünün kaldırılması veya budanması gerekir.
Ayrıca temellerin oluşturulması için kazı, beton dökümü ve kazık çakma işlemleri gereklidir.
Tüm bu görevler, büyük, ağır kule bileşenlerini, hafriyat ekipmanını ve bakım ekipmanını idare etmeye yetecek boyutlara ve güce sahip erişim yolları ve servis tesisleri gerektirir.
Şekil 1, tek devreli 765 kV hatlı kafes tipi bir kuleyi göstermektedir. Şekle yakından bakıldığında, çapraz çubuğa asılan yalıtkanlardan gerilmiş on iki iletken ortaya çıkıyor, ancak bu tek devreli bir hat. Tek devreli bir AC hattı, gücü üç fazda aktarır.
Her fazdaki voltaj 1/60 saniyelik periyotlarla sinüzoidal olarak değişir ve fazların her biri birbirinden 120 derece ile ayrılır.
Böylece, tek bir AC iletim devresi için izole edilmiş üç iletken vardır. Ek olarak, 345 kV'a kadar olan bazı yüksek kapasiteli devreler, tek bir büyük iletken yerine her faz için birden fazla (demetlenmiş) iletken kullanır.
Şekil 1'deki kafes kule, üç fazın her birini taşımak için dört iletkenli gruplar kullanır. 345 kV üzerinde, korona deşarjını azaltmak için normalde demetlenmiş iletkenler kullanılır.
Big Eddy - Knight 500kV Nehir Geçişi Üzerine Kafes Kule İnşaatı
Yukarıdaki Şekil 1'de dikkat edilmesi gereken birkaç özellik daha vardır. İletkenler yatay bir konfigürasyonda desteklenir. Bu konfigürasyon, 765 kV için iletkenler arasında yaklaşık 45 fit olan yeterli hat ayrımını elde etmek için geniş kuleler gerektirir.
Yatay konfigürasyon, iletkenleri dikey bir düzlemde istifleyen dikey konfigürasyona göre SATIR için daha büyük bir açık genişlik gerektirir. Dikey konfigürasyon, daha yüksek, daha dar kulelerle sonuçlanır.
Kafes kuleye bir alternatif olan monopol (tek kutuplu) kule de bu güç koridorunda kullanılmaktadır.
Bu durumda monopol, endüstriyel müşterilere ve trafo merkezlerine dağıtım için birçok düşük voltajlı iletkeni destekler. Bu nedenle, şekilde önerilen boyut karşılaştırması geçerli değildir. Yine de, tek kutuplu kuleler, iletim seviyesindeki voltajlar için kullanılabilir ve kulelerin görünen ayak izini azaltır.
Burada gösterilen tek kutuplu yapılar aslında toplam altı izole iletken için her biri üç iletkenli iki devreyi destekler. Bu kulelerin üst dış kenarlarında sadece zar zor görülebilen, doğrudan kulelere bağlanan ve yıldırımdan korunma görevi gören topraklama hatları.
Son olarak, Şekil 1'in önemli bir ortak enerji koridoru tipini, ayrı kulelerde desteklenen çoklu devrelere sahip bir güç koridorunu temsil ettiğini bilmek önemlidir. Hataları önlemek için boşluk gereksinimleri nedeniyle, kule hatlarını ayırmak için önemli bir genişlik gereklidir.
Şekil 3, paylaşılan bir koridorun başka bir örneğini göstermektedir. Burada, yüksek voltajlı bir dağıtım hattı, çok daha yüksek voltajlı iletim hatlarıyla çevrilidir. Kafes kulelerin her birinin dikey bir konfigürasyonda iki (üç fazlı) devre taşıdığına ve demetlenmiş iletkenler yerine tekli iletkenlerin kullanıldığına dikkat edin.
Fotoğrafın bakış açısı, kafes kulelerin ahşap direk yapılarının iki katı yüksekliğinde olduğu gerçeğini gizlemektedir.
Yatay konfigürasyon için tipik bir iletim kulesi yüksekliği 100 fittir. Kule, iletken ağırlığının dikey yükünü ve rüzgardan kulelere ve iletkenlere karşı yatay yükleri taşıyacak şekilde tasarlanmıştır. Uzun düz koşularda, iletken geriliminden gelen yatay yük, zıt yönlerde giden çizgilerle dengelenir.
Bununla birlikte, bir yön değişikliğinin gerekli olduğu durumlarda, iletken gerilimi dengesizdir ve sapma kulesi adı verilen bir stouter kulesi gereklidir. Bu kulenin diğer kulelerden daha geniş bir ayak izine sahip olması muhtemeldir.
Şekil 4, iki katlı yeni bir evden 50 yardadan daha yakın bir mesafede bulunan 765 kV'luk bir sapma kulesini göstermektedir.
Resim, bu kulelerin boyutlarının iyi bir göstergesidir. Düz segmentler boyunca kulelerin kapladığı alan daha küçüktür, çünkü dengeli iletken yükü, temellerde desteklenmesi gereken bükülme momentini azaltır.
Çeşitli özel gereksinimleri karşılamak için şu anda çeşitli iletken bileşimleri ve yapıları kullanılmaktadır. Endüstrinin ilk yıllarında bakır, yüksek elektrik iletkenliği nedeniyle neredeyse yalnızca kullanıldı, ancak bakırlı kablo çapları, geliştirilmiş iletkenlik ihtiyacından ziyade mekanik mukavemet ihtiyacı ile belirlendi.
Bakırın düşük ağırlık-ağırlık oranı, kabul edilebilir açıklık uzunluğunu (kuleler arasındaki mesafe) sınırlar.
Alüminyum, daha yüksek mukavemet-ağırlık oranı ile bakıra alternatif olarak tanıtıldı ve daha büyük açıklık uzunluklarına izin verdi. Bakır, alüminyumdan daha yüksek iletkenliğe sahip olmasına rağmen, alüminyumun daha düşük yoğunluğu, bakırın iki katı iletkenlik-ağırlık oranı verir.
İlk alüminyum iletim hatları 19. yüzyılın son 5 yılında kuruldu. Daha yakın zamanlarda alüminyum iletkenleri tercih eden ek bir teşvik, alüminyumun bakırın iletkenliğinin yalnızca %60'ına sahip olmasına rağmen, alüminyumun kullanımının bakırdan daha ekonomik olmasıdır. Tipik alüminyum iletkenler, birlikte bükülmüş birden fazla 1/8 inç kalınlığındaki tellerden oluşur.
Yaklaşık 50 çeşit çok telli iletken kablo vardır ve bu kablolar, belki de enine kesitleri çiçek benzeri desenler ve simetri önerdiği için çiçeklerden almıştır. Narcissus, 1.100 amperden fazla taşıyabilen 61 telli bir iletkendir.
1907'de, alüminyumun elektrik performansını korurken daha da yüksek bir güç-ağırlık oranı elde etmek için alüminyum-çelik kompozit kablolar tanıtıldı. Bu kablolar, alüminyum şeritlerle çevrili çelik tellerden oluşan merkezi bir çekirdeğe sahiptir.
Çelik nispeten zayıf bir iletken olsa da, yüksek mukavemeti, açıklık uzunluklarını artırmayı mümkün kılar ve bu da kule yatırımlarını azaltır. Bu kompozit iletkenler, büküm kombinasyonları ile belirlenir. Örneğin, 84/7, 7 çelik telden oluşan merkezi bir çekirdeği çevreleyen 84 alüminyum şeride sahiptir.
Bu alüminyum iletken çelik takviyeli (ACSR) kompozit iletkenlere çiçek isimleri yerine kuş isimleri verilmiştir. Örneğin, 26/7 ACSR iletkeni Starling olarak bilinir.
Çok yakın zamanda, daha hafif ve daha yüksek mukavemete sahip bir alüminyum matrisinde seramik fiberler kullanan yeni bir kompozit türü tanıtıldı. Bu ACCR kabloları (alüminyum iletken kompozit takviyeli), Elektrik Gücü Araştırma Enstitüsü'nün 2003 yılında açılan Elektrik Hattı İletkeni Hızlandırılmış Test Tesisinde test edilen ilk teknolojiydi.
Bu yeni iletken formatı, yüksek sıcaklıklarda bile yüksek mukavemet avantajına sahiptir ve alüminyum alaşımına zirkonyum eklenmesi, onu yüksek sıcaklıklarda bozulmaya karşı daha dirençli hale getirir.
Belirtildiği gibi, elektrik gücünün ekonomik iletimi için gereken voltaj, müşterilere dağıtım için uygun voltajı aşıyor.
Birincisi, müşteri ekipmanı, iletim için kullanılan yüz binlerce volt yerine genellikle sadece birkaç yüz voltta çalışır. İkinci olarak, müşteri bağlantı noktasına kadar yüksek voltaj muhafaza edilirse, arıza koruması son derece pahalı olacaktır.
Bu nedenle, iletim hattından müşterilere dağıtım çok daha düşük voltajlarda gerçekleştirilir, bu nedenle güç bir dağıtım veya alt iletim sistemine verilmeden önce transformatörlerin voltajı düşürmesi gerekir. Bu transformatörler, iletim hattının sonunu işaretler ve trafo merkezlerinde bulunur. Her iletim hattı mevcut bir trafo merkezinden başlar ve yeni bir trafo merkezinde biter.
Yeni iletim hattı yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) olsaydı, başlangıç trafo merkezi AC'den DC'ye dönüştürücüleri barındıracak şekilde genişletilirdi. Güzergah boyunca örneğin 500 kV'dan 230 kV'a bir voltaj değişikliği varsa, ara trafo merkezleri de gerekli olabilir.
Şekil 5, bölge enerji santrallerine bağlı 345 kV besleyicilerden 765 kV uzun mesafeli iletim hattı sağlayan bir Midwestern trafo merkezini göstermektedir. Site yaklaşık 10 dönümlük bir alanı kaplamaktadır.
Şekil 6'da gösterilen bu trafo merkezi, Bonneville Güç Otoritesi Sistemindeki 500 kV, 600 MW'lık bir hattın terminalidir.
Bir SATIR, bir iletim hattının büyük ölçüde pasif ancak kritik bir bileşenidir. Yüksek gerilim hatları ile çevredeki yapılar ve bitki örtüsü arasında bir güvenlik payı sağlar. ROW ayrıca, onarım gerekiyorsa, yer tabanlı denetimler ve iletim kulelerine ve diğer hat bileşenlerine erişim için bir yol sağlar.
Yeterli bir SATIR'ın sağlanamaması, toprak arızaları da dahil olmak üzere tehlikeli durumlara neden olabilir.
Bir SATIR genellikle yerel bitki örtüsünden veya uygun büyüme modelleri (yavaş büyüme ve düşük olgun yükseklikler) için seçilen bitkilerden oluşur. Ancak bazı durumlarda erişim yolları, ROW'un bir bölümünü oluşturur ve onarım ve muayene araçları için daha uygun erişim sağlar.
Drone İletim Hattı Geçiş Hakkı
Kamu hizmeti şirketleri için geçiş hakkı irtifaklarını hızlı, uygun maliyetli ve güvenli bir şekilde denetleme yeteneğinin gösterilmesi.
Hem hat inşaatı hem de bakım için iletim hattı yapılarına erişim yolları, mümkün olan her yerde mevcut yolları kullanır. Güzergah boyunca mevcut yolların en azından bir kısmının asfaltlanması muhtemeldir. Erişim için inşa edilen yeni yollar çakıl olacaktır.
Bu, hat yapımı ve bakımı için beklenen yükleri karşılamak için iyileştirmeye ihtiyaç duyan mevcut yolları ifade eder. Yollar da geçici veya kalıcı olarak sınıflandırılır. İnşaat tamamlandıktan sonra geçici bir yol hizmet dışı bırakılacak ve ROW restore edilecek.
Karayolu, trafiği taşıyan yolu, banketleri ve drenaj ve destek sağlamak için kazılmış veya doldurulmuş yola bitişik alanları içerir. Yolun ötesinde, geçiş genişliği ve ROW'un dış sınırı vardır.
Elektrik İletim Projesi – Almanya 2013
Aşağıda paylaştığımız video da görebildiğiniz üzere Almanya'da yepyeni bir elektrik hattının inşası için geçici erişim yolları sağlanıyor.
Referans: Uzun mesafeli HV elektrik iletim teknolojisinin tasarımı, yapımı ve işletimi, J.C. Molburg, J.A. Kavicky ve K.C. Picel (Argonne Ulusal Laboratuvarı)