elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Enerji Nakil Hatlarında Buz ve Rüzgar Yükü Hesabı

Ağır iklim şartlarının bulunduğu bölgelerden geçen iletim hatları üzerinde meydana gelen buz tabakasının etkisiyle iletkenler kopabilir. Enerji nakil hatları tesis edilirken bu durum göz önüne alınmalıdır. Bu yazımızda temel buz ve rüzgar yükü hesaplamalarından bahsedeceğiz.



A- A+
02.12.2014 tarihli yazı 11726 kez okunmuştur.

Buz Nedir?

Donarak katılaşan suya buz denir. Kışın çok soğuk günlerde havuz ve göllerdeki suyun donarak buz haline döndüğü görülür. Saf su, 0°C’de donarak kristal yapılı katı bir madde olan buza dönüşür.
 


Şekil 1 : Türkiye Buz Yükü Haritası

 
Buz ve Rüzgarın Enerji Nakil Hatlarına Etkisi

Kırağı, kristal kırağı, don, kristal buz ve kar yükü gibi türleri olan buz yükünün oluşmasına yol açan etkenler;

Sıcaklık derecesi,
Nem miktarı,
Rüzgarın sıklığı ve yönü,
Deniz seviyesinden yüksekliği ve direğin yüksekliği olarak sıralayabiliriz.

Ağır iklim şartlarının bulunduğu bölgelerden geçen iletim hatları üzerinde meydana gelen buz tabakasının etkisiyle iletkenIer kopabilir. Enerji nakil hatları tesis edilirken bu durum göz önüne alınmalıdır.

Buzun oluşum sıcaklığı -5
°C olarak kabul edilir.
 
Hava hatları, düşey buz yüklerinin etkisinde kaldığı gibi yatay rüzgâr kuvvetlerinin etkisinde de kalır. Bu sebeple hesaplamalarda rüzgâr kuvvetlerinin dikkate alınması gerekir. Rüzgâr kuvvetleri iletkenlerin ve izolatörlerin salınımları ile direklerin statik hesaplarında dikkate alınmalıdır.

Elektrik kuvvetli akım tesisleri yönetmeliğinde, 380 kV'un üstündeki hava hatlarının projelendirilmesinde buz yükü üzerine 20 kg/m rüzgâr yükünün etki edeceği kabul edilmiştir.

Ülkemiz buz yükü bakımından beş ayrı bölgeye ayrılmıştır. Birinci bölgede buzun oluşmadığı kabul edilmiştir.
 

 
Şekil 2 : Buz Yükü Bölgeleri ve Katsayıları


►İlginizi Çekebilir: Enerji İletim Hatları




Şekil 3 : Hava Şartlarının Hatlara Etkisi

 
Buz yükü; Pbuz = kformulü ile hesaplanır.

Pbuz= Metre başına oluşan buz ağırlığı
k = Bölgelere göre belirlenmiş katsayı
d = İletken çapı


Örneğin; 3. buz yükü bölgesinde 3/0 AWG iletkeninin buzlu ağırlığını hesaplayınız. (3/0 AWG  Pigeon, kesiti: 99,23 mm2, toplam çap: d=12,75 mm)

Tablodan 3. bölge için k=0,3 oldugu görülür.
Buradan:

 
Pbuzkd
0,3
12,75 = 1,0712 kg/m hesaplanır.

P0=0,3429 kg/m olarak tablodan alınırsa:


Pn=P0+Pb=0,3429+1,0712=1,4141 kg/m bulunur. Bu değer yaklaşık olarak iletken ağırlığının 4 katı bir değerdir.

 

Buz Yükü

İletkendeki buz yükü direğe düşey yönde bir kuvvetle etki ederek direğin bası yönünde boyutlandırılmasında dikkat edilmelidir.

Yönetmeliğe göre rüzgar yükünün en etkili olacağı sıcaklık +5 C'dir. Rüzgar yükü direğe yatay yönde tesir eden bir kuvvet uygular. Buda direklerin eğilme bakımından boyutlandırılmasında dikkate alınmalıdır.

Rüzgar ve buz yükünden dolayı ortaya çıkan kuvvetler hat iletkeninin seçilmesinde de etkili bir rol oynarlar. Bu yükler dikkate alınmadan iletken seçimi yapılmaz.

Buz yükü rüzgar yükünden büyüktür.
 


Şekil 4 : İletkene Etki Eden Yatay ve Düşey Kuvvetler

 
Yönetmelik, rüzgar yükünün daha çok +5 C 'de sıcaklıkta etkin olduğunu kabul etmektedir. Bu yük, rüzgarın en fazla yatay doğrultuda dik olarak esmesi halinde etkilidir. Hesapların buna göre yapılması gerekir. Şekil 4'te bir iletkene gelen (w1) rüzgar kuvveti ve iletkenin kendi (p1) ağırlığı gösterilmiştir. Şekilden, iletkenin kendi ağırlığının yere dik rüzgar kuvvetinin ise yere paralel etki ettiği görülmektedir. Şu halde iletkene, bu iki kuvvetin bileşkesi olan (w) kuvveti etki etmektedir.  

Rüzgar yükü ile buz yükü beraber düşünülmez. Rüzgar yükünün +5°C de oluştuğu kabul edilir.


►İlginizi Çekebilir: Hava Hattı İletkenleri ve Özellikleri

 
200 metreye kadar olan direk açıklıkları için rüzgar kuvveti;
 
Pw=c.q.aw.10-3 [kg]

200 metreden büyük açıklıklarda ise rüzgar kuvveti;
 
Pw=c.q.d.(80+0,6.aw).10-3 [kg]
 
aw=Rüzgar açıklıgı (menzili)

aw=(a1+ a2)/2
 


Şekil 5: Rüzgar Açıklığı


 
 d < 12,5 mm için c=1,2
 12,5 < d < 15,8 mm için c=1,1
 15,8 < d için c=1

 
Örneğin; 1/0 AWG iletkenine gelen ek rüzgar yükünü ve rüzgarlı iletken ağırlığını hesaplayınız.
 
1/0 AWG (Raven): d=10,11 mm oldugundan tablodan c=1,2 olarak seçilir.
Po=0,2159 kg/m (tablodan)
q=53 kg/m2 (tablodan)
 
Orta gerilim hatlarının yerden yüksekliği müşterek hatlar hariç, 15-40 m. arasıdır.

W= c.q.d.10-3 = (1,2).(53).(10,11).10-3 = 0,643 kg/m
Pn√(0,2159)2 + (0,643)2 = 0,6783 kg/m. Yaklaşık olarak iletken ağırlığının 3 katıdır.


 
Kaynaklar : 

► Fırat Üniversitesi Enerji İletimi Ders Notları
► Elektrik Mühendisleri Odası Notları

 
Serkan Akca Serkan Akca Yazar Hakkında Tüm yazıları Mesaj gönder Yazdır



ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar