Kışın ağır şartlarda elektriksiz kalmamızın sebebinin; elektrik direklerinin yıkılması olduğunu biliyor muydunuz? Elektrik direklerinin dayanıklılığı, üzerine binen yüklere göre belirlenir. Direk dayanıklılık hesaplamalarında göz önüne alınacak kuvvetler aşağıdaki gibidir;
- Düşey kuvvetler: Direk ve travers ağırlıkları ile izolatör, iletken donanımı ve ek yükler. Ek yükler; buz yükü ve montaj yükü varsayılır. Montaj yükü, iletkenin konsol ya da traverse bağlandığı yerde 100 kg. olarak alınır.
- Yatay kuvveler: Rüzgar yükü ve iletken çekme kuvvetidir.
Bilindiği gibi metallerde sıcaklığa bağlı olarak genleşme ve büzüşme olayı vuku bulur. Sıcak havalarda genleşerek uzayan iletkenler soğuk havalarda büzüşerek kısalır. Bu etki nedeni ile direklerde, iletkenlerde ve çelik köprülerde bu genleşme ve büzüşme miktarı göz önüne alınarak birleşme noktalarında boşluklar bırakılır. Enerji nakil hatlarında özellikle sehim hesabı yapılırken bölge iklim koşulları dikkate alınarak iletkenler gerilir. Yazın gerili bulunan iletken daha çok özgül ağırlığının etkisini direklere naklederken kış şartlarında gerilen iletken ağırlığının yanında daha fazla çekme kuvveti ile direklere etki eder. Bunun yanında birde iletken üzerinde oluşan buzlanmanın iletken ağırlığını arttırması direk mukavemetine zıt yönde etki eden ek yükleri meydana getirir. Dolayısı ile kış şartlarında direkler daha fazla yüke maruz kalır. Yukarıda gördüğünüz yüklere dayanan elektrik direkleri, çok iyi
mühendislerin kritik hesaplama süzgecinden geçmesine rağmen olumsuz kış şartlarında oluşan buz yüküne dayanamayıp yıkılabilir. Buz yükü hesabı teknik bir hesap olduğu için rakamsal verilere girmeyelim fakat tellerde biriken buzun ağırlığı, iki direk arasındaki telin ağırlığından en az 3 kat fazla olduğunu söylelim. Bu ağırlığa birde rüzgar kuvveti eklendiğini düşünelim, bu iki kuvvet elektrik direğindeki metal yorgunluğuyla birleştiğinde yıkım gerçekleşebiliyor. Şekil 1-A buz yükü ve içindeki incecik teli karşılaştırmak için güzel bir fotoğraf.
Direkler dikilirken yapılan hesaplamalar ciddi teknik bilgi gerektirdiği için basit bir dille herkesin anlayacağı şekilde biraz elektrik direklerinden bahsedecek olursak;
1- Elektrik direğinin bulunduğu yerin hava ve iklim koşullarına göre belirlenmiş olan bölge şartları göz önüne alınır. Türkiye bu anlamda 5 ayrı buz yükü bölgesine ayrılmıştır ve buna göre katsayılar belirlenmiştir. Bu katsayılar iletkenin bağlı olduğu direk üstüne etki edecek dış etkilerin hesaplanmasında kullanılır. Buz yükü hakkında detaylı bilgiye ulaşmak için tıklayınız.
2- Taşınacak olan enerjinin gerilimi ve akımı göz önüne alınarak tayin edilen kablo kesiti göz önüne alınır. Örneğin OG nakil hatları ve 3 fazlı AG nakil hatları üç ayrı hattan oluşur. Bu hatlarda kullanılacak iletken kesiti ,gerilim kademesi ve besleyeceği yerin gücüne göre tayin edilir. (yüksek gerilim altında taşınan enerjide kayıplar daha azdır. Ancak iletken kesiti ve buna bağlı olarak direk boyutları ve tiplerinin büyümesinden ötürü ilk yatırım maliyeti çok yüksektir.)
3- Arazi yapısı ve hat güzergahı dikkate alınarak direk seçimi yapılır. Hattın gittiği güzergahın topoğraf haritasına bağlı olarak yükseklik ve cer kuvvetlerine göre direk mukavemeti belirlenir. Örneğin açılı dönüş yapan noktalarda direğe etki eden kuvvetlerin bileşkesi yönüne kuvvetli ekseni gelecek şekilde dikilen zaviye direkleri, hattın yer altına alınacağı yada sonlandığı noktalarda mukavemeti hattın cer kuvvetini yenebilecek şekilde hesaplanan durdurucu direkler kullanılır.
Kısaca yollarda gördüğümüz tek iletkenli direkler 220V taşıyan ve genelde kırsal kesimde bulunan kasaba ve ilçelerde görebileceğin AG direkleridir ve monofaze enerji taşır. Boyutları küçüktür. Üzerinde üç iletken gördüğümüz direkler AG 380V - 630V , OG 1000 - 36000V a kadar ve YG 36000 - 750000 V'a kadar olabilir. Tek direk üstünde 3 erli guruplar halinde üç devre olan direklerdeki mantıksa yüksek gerilim kademesinde yapılandırılmış iletim hattı olduğu için ve bunu taşımak için gereken iletken kesiti çok büyük olduğundan, montajda kolaylık sağlamak ve maliyeti azaltmak için üç ayrı iletkenin tek fazı oluşturması mantığı ile yapılır. Bu hesapların büyük bir kısmı elektrikten ziyade fizik ve mekanik hesaplara dayanır.
Buz ve rüzgar yüklerinin etkilerini maddeler halinde yazalım:
1- Buz oluşumu yönetmelik gereği -5 °C meydana gelir. Oluşturacağı buz yükü direğe düşey yönde bir kuvvetle etki ederek direklerin bası yönünde boyutlandırılmasında dikkate alınmalıdır.
2- Yönetmeliğe göre rüzgar yükünün en etkili olacağı sıcaklık +5 °C dır. Rüzgar yükü direğe yatay yönde tesir eden bir kuvvet uygular. Buda direklerin eğilme bakımından boyutlandırılmasında etkili bir kuvvettir.
3- Rüzgar ve buz yükünden dolayı ortaya çıkan kuvvetler hat iletkeninin seçilmesinde de etkili bir rol
oynarlar. Bu yükler dikkate alınmadan iletken seçimi yapılamaz.
4- Çok özel koşullar hariç, genellikle buz yükü rüzgar yükünden büyüktür.
5- İletim hatları bu kuvvetler dikkate alarak boyutlandırılsa dahi işletmede ek bazı sorunlarda ortaya
çıkarırlar. Bunlar hatların normal ömürlerinin kısalması, titreşimlere neden olarak iletken kopması gibi nedenlerdir.
Peki yollarda gördüğümüz elektrik direklerinin üzerindeki teller neyi ifade ediyor hiç merak ettiniz mi? Şebekelerde r,s,t adını verdiğimiz üçlü faz sistemi mevcuttur. Her üçlü grup bir hattı ifade eder. Alçak gerilimli şehir şebekelerinde durum biraz farklıdır. Bir direkte üç iletken varsa abone sayısı az ve sanayi dediğimiz elektrik motoru bağlı olmayan şebekedir. Direkte bir faz, bir nötr, bir de sokak lambaları için faz iletkeni vardır. Direkte 5 iletken varsa üstten itibaren r,s,t fazlarına ait üç iletken, bir nötr, bir de sokak lambaları için faz iletkeni vardır. Bunlar 220/380 voltluk hatlardır. 5 adet iletken olan direklerin üzerinde bazen ayrıca üç iletken daha vardır. Bunlarda trafolara gelen yüksek gerilimli besleme hattıdır. Bunlarda 6300 volt ile 34500 volt arasında değişen gerilimler vardır.
Ayrıca genellikle şehir dışında bazen sadece üç bazen de üçten fazla iletken olan direkler görmüşsünüzdür. Bunlar yüksek gerilimli hatlardır. Bunların voltajları 15800 ile 380000 volt arasında değişen yüksek ve çok yüksek voltajlı hatlardır. Bu direklerdeki her üç iletken r,s,t adını verdiğimiz üç fazlı yüksek gerilimli bir hattı ifade eder. Her üçlü grup aynı noktadan enerji alan ve bir noktaya kadar paralel giden ayrı bir hattı ifade eder. Genellikle 2, 4, 6 gibi çift devreli hatlardır. Bazılarında, hatların voltajları bile farklı olabilir. 154000 ve 380000 voltluk hatlarda bazen iletkenler her faz ikili veya üçlü demetler halinde çekilir.
Yazımızı teknik detaya girmeden basit bir dille sürdürmeye çalıştık. Son olarakta konuyla ilgili mühendislere yönelik iletim hatlarının tasarımında dikkat etmeleri gereken hususlardan bahsedelim;
- Hava hatlarında iletkenler arasında alınması gerekli, elektrik kuvvetli akım tesisleri yönetmeliğinde belirlenen en küçük uzaklıklara dikkat edilmelidir.
- Konsol ve travers boyları ile bunlar arasındaki uzaklıklar hesaplanırken iletken salınım diyagramları göz önünde bulundurulacaktır iletkenlerin teması engellenmelidir.
- Bir direkte birbirinin üstünde bulunan iletkenlerden, alttaki iletkenin üzerindeki buz yükünün birdenbire düşmesinden sonra, alttaki iletkenin düşey düzlemde bir sıçrama yapacağı varsayılmalıdır.
- Aynı direk üzerinde bulunan yüksek ve alçak gerilimli iletkenlerin bağlantı noktaları arasındaki düşey uzaklık en az 1,5 m. olacaktır.
- Toprak iletkeni ile faz iletkenleri arasındaki uzaklık, toprak iletkeninin faz iletkenlerini yıldırıma karşı maksimum 30ø'lik açı altında koruyabileceği biçimde hesaplanmalıdır.
- Hava hattı iletkenleri ile yanından geçtikleri yapıların en çıkıntılı bölümleri arasında, en büyük salınım konumunda belirli bir yatay uzaklık bulunmalıdır.
- Yüksek gerilim hatları, hatlara rastgele dokunmayı önleyecek önlemler alınmak koşulu ile elektrik işletme yapılarına tespit edilebilir.
- Elektrik kuvvetli akım tesislerinin civarlarındaki diğer tesislere olan yaklaşım mesafeleri göz önünde bulundurulmalıdır.
- Alçak ve yüksek gerilimli demir direklere zeminden en az 4 m. yükseklikte ve gerilimli bölüme 3 m.den daha fazla yaklaşmayacak bir tırmanma engeli tesis edilmelidir.
- Ayrıca yüksekliği 50 metreyi geçen hatlarda gündüz işareti ve 80 metreyi geçen hatlarda gündüz ve gece işareti bulundurulması zorunludur.
- Düşey kuvvetler: Direk ve travers ağırlıkları ile izolatör, iletken donanımı ve ek yükler. Ek yükler; buz yükü ve montaj yükü varsayılır. Montaj yükü, iletkenin konsol ya da traverse bağlandığı yerde 100 kg. olarak alınır.
- Yatay kuvveler: Rüzgar yükü ve iletken çekme kuvvetidir.
Bilindiği gibi metallerde sıcaklığa bağlı olarak genleşme ve büzüşme olayı vuku bulur. Sıcak havalarda genleşerek uzayan iletkenler soğuk havalarda büzüşerek kısalır. Bu etki nedeni ile direklerde, iletkenlerde ve çelik köprülerde bu genleşme ve büzüşme miktarı göz önüne alınarak birleşme noktalarında boşluklar bırakılır. Enerji nakil hatlarında özellikle sehim hesabı yapılırken bölge iklim koşulları dikkate alınarak iletkenler gerilir. Yazın gerili bulunan iletken daha çok özgül ağırlığının etkisini direklere naklederken kış şartlarında gerilen iletken ağırlığının yanında daha fazla çekme kuvveti ile direklere etki eder. Bunun yanında birde iletken üzerinde oluşan buzlanmanın iletken ağırlığını arttırması direk mukavemetine zıt yönde etki eden ek yükleri meydana getirir. Dolayısı ile kış şartlarında direkler daha fazla yüke maruz kalır. Yukarıda gördüğünüz yüklere dayanan elektrik direkleri, çok iyi  |
| Şekil 1-A |
Direkler dikilirken yapılan hesaplamalar ciddi teknik bilgi gerektirdiği için basit bir dille herkesin anlayacağı şekilde biraz elektrik direklerinden bahsedecek olursak;
1- Elektrik direğinin bulunduğu yerin hava ve iklim koşullarına göre belirlenmiş olan bölge şartları göz önüne alınır. Türkiye bu anlamda 5 ayrı buz yükü bölgesine ayrılmıştır ve buna göre katsayılar belirlenmiştir. Bu katsayılar iletkenin bağlı olduğu direk üstüne etki edecek dış etkilerin hesaplanmasında kullanılır. Buz yükü hakkında detaylı bilgiye ulaşmak için tıklayınız.
2- Taşınacak olan enerjinin gerilimi ve akımı göz önüne alınarak tayin edilen kablo kesiti göz önüne alınır. Örneğin OG nakil hatları ve 3 fazlı AG nakil hatları üç ayrı hattan oluşur. Bu hatlarda kullanılacak iletken kesiti ,gerilim kademesi ve besleyeceği yerin gücüne göre tayin edilir. (yüksek gerilim altında taşınan enerjide kayıplar daha azdır. Ancak iletken kesiti ve buna bağlı olarak direk boyutları ve tiplerinin büyümesinden ötürü ilk yatırım maliyeti çok yüksektir.)
3- Arazi yapısı ve hat güzergahı dikkate alınarak direk seçimi yapılır. Hattın gittiği güzergahın topoğraf haritasına bağlı olarak yükseklik ve cer kuvvetlerine göre direk mukavemeti belirlenir. Örneğin açılı dönüş yapan noktalarda direğe etki eden kuvvetlerin bileşkesi yönüne kuvvetli ekseni gelecek şekilde dikilen zaviye direkleri, hattın yer altına alınacağı yada sonlandığı noktalarda mukavemeti hattın cer kuvvetini yenebilecek şekilde hesaplanan durdurucu direkler kullanılır.
Kısaca yollarda gördüğümüz tek iletkenli direkler 220V taşıyan ve genelde kırsal kesimde bulunan kasaba ve ilçelerde görebileceğin AG direkleridir ve monofaze enerji taşır. Boyutları küçüktür. Üzerinde üç iletken gördüğümüz direkler AG 380V - 630V , OG 1000 - 36000V a kadar ve YG 36000 - 750000 V'a kadar olabilir. Tek direk üstünde 3 erli guruplar halinde üç devre olan direklerdeki mantıksa yüksek gerilim kademesinde yapılandırılmış iletim hattı olduğu için ve bunu taşımak için gereken iletken kesiti çok büyük olduğundan, montajda kolaylık sağlamak ve maliyeti azaltmak için üç ayrı iletkenin tek fazı oluşturması mantığı ile yapılır. Bu hesapların büyük bir kısmı elektrikten ziyade fizik ve mekanik hesaplara dayanır.
Buz ve rüzgar yüklerinin etkilerini maddeler halinde yazalım:
1- Buz oluşumu yönetmelik gereği -5 °C meydana gelir. Oluşturacağı buz yükü direğe düşey yönde bir kuvvetle etki ederek direklerin bası yönünde boyutlandırılmasında dikkate alınmalıdır.
2- Yönetmeliğe göre rüzgar yükünün en etkili olacağı sıcaklık +5 °C dır. Rüzgar yükü direğe yatay yönde tesir eden bir kuvvet uygular. Buda direklerin eğilme bakımından boyutlandırılmasında etkili bir kuvvettir.
3- Rüzgar ve buz yükünden dolayı ortaya çıkan kuvvetler hat iletkeninin seçilmesinde de etkili bir rol
oynarlar. Bu yükler dikkate alınmadan iletken seçimi yapılamaz.
4- Çok özel koşullar hariç, genellikle buz yükü rüzgar yükünden büyüktür.
5- İletim hatları bu kuvvetler dikkate alarak boyutlandırılsa dahi işletmede ek bazı sorunlarda ortaya
çıkarırlar. Bunlar hatların normal ömürlerinin kısalması, titreşimlere neden olarak iletken kopması gibi nedenlerdir.
Peki yollarda gördüğümüz elektrik direklerinin üzerindeki teller neyi ifade ediyor hiç merak ettiniz mi? Şebekelerde r,s,t adını verdiğimiz üçlü faz sistemi mevcuttur. Her üçlü grup bir hattı ifade eder. Alçak gerilimli şehir şebekelerinde durum biraz farklıdır. Bir direkte üç iletken varsa abone sayısı az ve sanayi dediğimiz elektrik motoru bağlı olmayan şebekedir. Direkte bir faz, bir nötr, bir de sokak lambaları için faz iletkeni vardır. Direkte 5 iletken varsa üstten itibaren r,s,t fazlarına ait üç iletken, bir nötr, bir de sokak lambaları için faz iletkeni vardır. Bunlar 220/380 voltluk hatlardır. 5 adet iletken olan direklerin üzerinde bazen ayrıca üç iletken daha vardır. Bunlarda trafolara gelen yüksek gerilimli besleme hattıdır. Bunlarda 6300 volt ile 34500 volt arasında değişen gerilimler vardır.
Ayrıca genellikle şehir dışında bazen sadece üç bazen de üçten fazla iletken olan direkler görmüşsünüzdür. Bunlar yüksek gerilimli hatlardır. Bunların voltajları 15800 ile 380000 volt arasında değişen yüksek ve çok yüksek voltajlı hatlardır. Bu direklerdeki her üç iletken r,s,t adını verdiğimiz üç fazlı yüksek gerilimli bir hattı ifade eder. Her üçlü grup aynı noktadan enerji alan ve bir noktaya kadar paralel giden ayrı bir hattı ifade eder. Genellikle 2, 4, 6 gibi çift devreli hatlardır. Bazılarında, hatların voltajları bile farklı olabilir. 154000 ve 380000 voltluk hatlarda bazen iletkenler her faz ikili veya üçlü demetler halinde çekilir.
Yazımızı teknik detaya girmeden basit bir dille sürdürmeye çalıştık. Son olarakta konuyla ilgili mühendislere yönelik iletim hatlarının tasarımında dikkat etmeleri gereken hususlardan bahsedelim;
- Hava hatlarında iletkenler arasında alınması gerekli, elektrik kuvvetli akım tesisleri yönetmeliğinde belirlenen en küçük uzaklıklara dikkat edilmelidir.
- Konsol ve travers boyları ile bunlar arasındaki uzaklıklar hesaplanırken iletken salınım diyagramları göz önünde bulundurulacaktır iletkenlerin teması engellenmelidir.
- Bir direkte birbirinin üstünde bulunan iletkenlerden, alttaki iletkenin üzerindeki buz yükünün birdenbire düşmesinden sonra, alttaki iletkenin düşey düzlemde bir sıçrama yapacağı varsayılmalıdır.
- Aynı direk üzerinde bulunan yüksek ve alçak gerilimli iletkenlerin bağlantı noktaları arasındaki düşey uzaklık en az 1,5 m. olacaktır.
- Toprak iletkeni ile faz iletkenleri arasındaki uzaklık, toprak iletkeninin faz iletkenlerini yıldırıma karşı maksimum 30ø'lik açı altında koruyabileceği biçimde hesaplanmalıdır.
- Hava hattı iletkenleri ile yanından geçtikleri yapıların en çıkıntılı bölümleri arasında, en büyük salınım konumunda belirli bir yatay uzaklık bulunmalıdır.
- Yüksek gerilim hatları, hatlara rastgele dokunmayı önleyecek önlemler alınmak koşulu ile elektrik işletme yapılarına tespit edilebilir.
- Elektrik kuvvetli akım tesislerinin civarlarındaki diğer tesislere olan yaklaşım mesafeleri göz önünde bulundurulmalıdır.
- Alçak ve yüksek gerilimli demir direklere zeminden en az 4 m. yükseklikte ve gerilimli bölüme 3 m.den daha fazla yaklaşmayacak bir tırmanma engeli tesis edilmelidir.
- Ayrıca yüksekliği 50 metreyi geçen hatlarda gündüz işareti ve 80 metreyi geçen hatlarda gündüz ve gece işareti bulundurulması zorunludur.
