Elektrik İletim Ağları – EHV ve HV Havadan Hatlar

Elektrik İletim Ağları ve Havadan Hatlar

Elektrik güç sistemlerinde, Çok Yüksek Gerilim (EHV, gerilim V&ge;150 kV) ve Yüksek Gerilim (HV, 60 kV &le; V <150 kV) enerji iletimi için yaygın olarak kullanılır. Bu yüksek gerilim seviyelerinin kullanılması, hatlarda akan akımı azaltmayı amaçlar. Joule yasına göre, W=RI²t=UIt, burada W ısıya dönüştürülen enerjiyi, R iletkenin direncini, I akımı, t zamanı ve U gerilimi temsil eder. Akımın azalması, iletkenlerin kesit alanını küçültme olanağı sağlar, bu da Joule etkisi nedeniyle kaybedilen gücün de azalmasına yol açar.

İletim ağları genellikle elektrik üretim tesisleri ve dağıtım merkezlerinden başlar. Havadan hatlar birçok alanda öne çıkan bir bileşen olsa da, şehir ortamlarında, mekan kısıtlamaları ve estetik nedenlerden dolayı yer altı yalıtımlı kablolar sıkça tercih edilir.

Çok Yüksek Gerilim (EHV) ve Yüksek Gerilim (HV) havadan hatlar, aşağıdaki ana unsurlardan oluşur:

• Metal Kuleler: Bütün havadan hat sisteminin yapısal destek sağlar, iletkenlerin uygun yükseklikte ve ayrılıkta tutulmasını sağlar.

• Ayırıcılar: Iletkenlerden metal kulelere olan elektrik akımının akışını engeller, elektriksel izolasyonu ve güvenliği sağlar.

• Iletkenler: Elektrik akımını taşıma görevini üstlenir. Havadan hatlarda yaygın olarak kullanılan iletken türleri arasında Alüminyum Iletken Çelik Takviyeli (ACSR) bulunur, bu iletkenler EN 50189, 50889, 61232 ve 50182 Avrupa Standartlarına uygundur. Ayrıca, AL2, AL3, AL4 ve AL5 olarak belirlenen tüm alüminyum alaşımlı iletkenler (AAAC), EN 50182 ve 50183 standartlarında belirtilmiştir.

• Korona Halkaları: Torus şeklindeki cihazlardır.

• Toprak Bağlantıları: Elektrik yüklerinin güvenli bir şekilde toprağa boşalmasını sağlar ve arızalar durumunda toprak bağlantısı sağlar.

Güç iletim ekipmanları, korona descargasının oluşmasını en aza indirmek amacıyla tasarlanmıştır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, korona halkaları bu konuda kritik bir rol oynar. Elektrik alanını daha geniş bir alana yayarak, korona eşiği altında bir alçalma sağlayarak etkili bir şekilde korona descargasını baskılar. Bu, sadece korona ile ilişkili güç kayıplarını önlemeye yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda duyulabilir gürültüyü ve elektromanyetik interferansı azaltarak, iletim sisteminin genel verimliliğini ve güvenilirliğini artırır.

Havadan Hatların Yıldırım Koruması ve OPGW Kablolarının Rolü

Havadan hatlar için en önemli tehditlerden biri yıldırım darbeleridir. Bu hatlar, tam boyunca yıldırım darbesi riskine maruz kalır, bu nedenle sadece dağıtım merkezlerindeki geçici gerilim düzenleyiciler tarafından sağlanan koruma yeterli değildir. Güvenilir ve güvenli bir iletim sistemi sağlamak için ek güvence önlemleri gereklidir.

Bu sorunu çözmek için, "yıldırım hava koruma telleri" havadan hatların tam boyunca monte edilir. Bunlar arasında, çift işlevselliği nedeniyle Optik Güç Toprak Kablosu (OPGW) yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir OPGW kablosu, merkezinde bir veya daha fazla optik tek mod fiber barındıran tüblü bir yapıya sahiptir. Bu merkezi fiber montajı, çeşitli katmanlardan oluşan çelik ve alüminyum tel ile çevrilidir.

OPGW kablosunun iletken dış katmanları, elektrik korumasında kritik bir rol oynar. Komşu iletim kulelerini toprağa bağlayarak, yıldırım akımları için düşük dirençli bir yolu oluşturur. Böylece, ana iletim hatlarının doğrudan yıldırım darbesine maruz kalma olasılığını azaltırlar.

Aynı zamanda, OPGW kablosundaki optik fiberler, önemli iletişim avantajları sunar. Bu fiberler, elektrik şebekesi sektörünün çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için yüksek hızlı veri iletimi için kullanılabilir. İç kullanım olarak, iletim hatlarının koruması ve kontrolü, potansiyel sorunlara gerçek zamanlı izleme ve hızlı tepki vermeyi sağlar. Ayrıca, ses ve veri iletişimi ihtiyaçlarını karşılayarak, güç ağındaki farklı parçalar arasındaki sorunsuz koordinasyonu sağlar.

Optik fiberler kendileri, güç iletim hatlarından ve yıldırımdan gelen elektriksel endüksiyondan doğal koruma sağlar. Dış gürültüye ve çapraz konuşma hassasiyetine karşı da oldukça dayanıklıdır, bu da iletilen verinin bütünlüğünü sağlar. Ayrıca, optik fiberler son derece düşük iletim kayıplarına sahip olduğundan, uzun mesafelerde, yüksek hızlı veri aktarımı yaparken anlamlı bir sinyal bozulmadan ileriye gidebilirler.

Şekil 2, tipik bir OPGW kablosunu göstermektedir, bu, onun benzersiz yapısını ve elektrik koruması ile iletişim yeteneklerini nasıl birleştirdiğini vurgular, bu da modern havadan iletim hat sistemlerinde vazgeçilmez bir bileşen haline gelmiştir.

Bazı ülkelerde, 72.5 kV gerilim seviyesinde çalışan eski havadan hatlar için, yıldırım koruması için özel bir yaklaşım kullanılmıştır. Tarihsel olarak, yalnızca dağıtım merkezlerine komşu ilk dört veya beş açıklığa koruma önlemleri uygulanmış ve bu amaçla Alüminyum Iletken Çelik Takviyeli (ACSR) kabloları kullanılmıştır. Ancak, bu çözüm artık kullanımdan kaldırılmıştır. Optik Güç Toprak Kablosu (OPGW), etkili yıldırım koruması sağladığı gibi, ayrıca dağıtım merkezleri arasında veri iletişimi sağlaması nedeniyle tercih edilen seçenek olmuştur, bu daha kapsamlı ve çok yönlü bir çözüme katkıda bulunmuştur.

Yalıtılmış kablolar genellikle çapraz bağlanmış polietilen (XLPE) yalıtım özelliklerine sahiptir. Bu kablolar genellikle alüminyum iletkenlere sahiptir ve tek faz uygulamaları için tasarlanmıştır. XLPE yalıtımın kullanımı, excellent elektriksel özellikleri, mekanik dayanımı ve dayanıklılığı sağlar, bu da güç iletimi için idealdir.

Çok Yüksek Gerilim (EHV) ve Yüksek Gerilim (HV) iletim ağları, genellikle " halka" yapılandırmasını benimser. Şekil 3'te gösterildiği gibi, bu kurulum, önemli derecede karmaşıklığı ifade eder. Halka yapılandırması, güç dağıtımında artan güvenilirlik ve esneklik sağlar, yük paylaşımını iyileştirir ve ağın bakımını ve işletilmesini kolaylaştırır. Arıza veya bakım çalışması durumunda güç yönlendirilebilir, bu da güç sağlamanın kesintisini minimize eder ve daha istikrarlı ve verimli bir iletim sistemi sağlar.