elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Yeraltı Kablolarını Etkileyen Faktörler ve Ömür Hesabı

Günümüzde artık görüntü kirliliği yaratan elektrik direkleri yerine yeraltı kabloları tercih ediliyor. Fakat çevresel faktörler nedeniyle ömürleri kısalabiliyor. Peki bu ömrü hesaplayabilir miyiz? Bir mühendisin bilmesi gerekenler bu yazıda.



A- A+
30.12.2014 tarihli yazı 17511 kez okunmuştur.
Yerleşimin yoğun olduğu yerlerde havai hatlar ile enerji iletimi yerine yeraltı güç kablolarının kullanılması hem güvenlik anlamında yarar sağlarken hem de görüntü kirliliğini ortadan kaldırmaktadır.



Şekil 1: Kablo kesiti
 

►Yeraltı Kablo Kullanımının Yararları


► Yol, cadde ve meydanların estetiği bozulmadan enerji iletimi yapılabilir.
► İletim ve dağıtımda yeraltı kullanıldığı için direklere ve bunun gerektirdiği donanıma ihtiyaç olmaz.
► Hava şartları içinde özellikle fırtına ve yıldırımdan etkilenmez.
► İşletme ve can güvenliği sağlanmaktadır.
► Yol, cadde ve meydanların durumuna uyacak şekilde düz veya kavis yaptırılarak döşenmesi mümkündür.


 

► Yeraltı Kablolarını Etkileyen Faktörler


Bu pozitif özelliklerin yanı sıra kablolardaki yalıtkanların ömürleri mekanik ve elektriksel şartlarla sınırlıdır. Fakat bu da döşendiği yerin özelliklerine göre en verimli şekilde yararlanılarak aşılabilir, uzun yıllar boyunca kullanılabilirler. Bağlı olduğu çalışma şartları ise başlıca olarak şu şekilde sıralanmaktadır:
 
 

► Nem

 

Yeraltı kabloları daima aşırı nemle karşı karşıyadır. Bunun sebebi ise; yapıların enerji dağıtımı veya haberleşme için kullanılan tesisatlarında, izole elektrik kablolarının güvenli bir şekilde taşınması, sabitlenmesi ve desteklenmesini sağlayan birbiriyle uyumlu birimlerden oluşan kablo kanalı yapısında olmasıdır. Bu sebeple genellikle kurşun tabaka ile kaplanmaktadırlar.
 
 

► Basınç

 
Yalıtkan çeşitlerinden yağlı kâğıtla yalıtma yapıldığında enerji kaybını azalır ve maliyet düşük olur. Bu kablolar 300 kV’a kadar kullanılabilirler. Fakat 69 kV’nın üzerine çıkıldıkça kablonun bulunduğu kanalın basıncını artırmak gerekir. Basınç artırılarak boşlukları azaltmak ve buralardaki gazın iyonlaşmasını önlemektir. Bu iyonlaşmanın önlenmesi ise 3,5 kg/cm²'ye kadar varan basınç ile yapılmaktadır. Nemden korunmayı da sağlayan kurşun kaplama ile kablonun ömrünü uzatmak mümkündür.
 
 

►Sıcaklık

 

Diğer koşullar arasında en baskın etkendir ve ikiye ayrılır.
 

►Sıcaklığa çevrenin etkisi: 


Çok sıcak bölgelerde kullanımda kabloların asbestoz veya yanmaz plastik maddeler ile korunması gerekir. Toprağın ısıl özelliklerine ve yanındaki diğer kabloların döşenme şekline bağlıdır.



Şekil 2: Çevresel faktörlerin kablo ömrüne etkisi



Şekil 3: Örnek olarak kabloların döşenme şekli


 

►Sıcaklığa iletim sırasındaki etkiler:


Kablo sıcaklığı, kablodan geçen akıma ve kablonun ısıl özelliklerine bağlıdır.


 
Şekil 4: Şekil 1’deki kablo malzemelerinin ısıl özellikleri


►İlginizi Çekebilir: Enerji Kabloları ve Seçim Kriterleri


►Ömür Hesabı


Kablodaki ısınmanın başlıca kaynağı, iletkeninden geçen I akımının büyüklüğüdür. Çünkü akımın aktığı t süresinde R.I2.t enerjisi kendini ısı enerjisi olarak dışarıya verir. Bu ısı iletimini tanımlayan denklem ise Şekil 5'teki 1. denklemdir.

θ: Sıcaklık;
k: Isı kaynağının çevresindeki ortamın ısıl iletkenliği;
ρ: Ortamın madde olarak yoğunluğu;
c: Isıyı ileten ortamın ısı kapasitesi;
W: Hacimsel ısı kaynağı şiddeti.

Elektriksel gücün, elektrik akımının neden olduğu W ısı büyüklüğüne benzer ifadesi ise yine Şekil 5'teki 2. denklemde verilmiştir.

J: akım yoğunluğu;
E: elektrik alan şiddeti;
dx.dy.dz: birim malzeme hacmi.


 
Şekil 5: Denklemler 1,2 ve 3

Akım yoğunluğu J = σ . E yani elektrik alan şiddeti E = J / σ olduğundan kablodaki omik kayıplar şeklinde yazılabilir(Şekil 5, Denklem 3). Bu denklemde kablo iletkeninin elektriksel iletkenlik değeridir ve sıcaklığa bağlı bir büyüklüktür. Sıcaklığa bağlı olarak kablo ömrünü yaklaşık olarak kestirmek için aşağıdaki denklemi kullanılabilir:

E: Aktivasyon enerjisi (eV);
k: Boltzmann sabiti (8.617e-5eV/°K);
p: Δθ sıcaklık artışındaki ömür (gün);
pi: θi sıcaklığındaki ömür (gün);
Δθ: Sıcaklık artış miktarı (°K);
θiKablo işletme sıcaklığı (°K).
 


Şekil 6: Ömür hesabı denklemi


Kaynak:


►Karahan, M., Varol, H. S., Kalenderli, Ö., “Güç Kablolarının Elektrik ve Isıl Zorlanmaların Etkisi Altında Sıcaklık Dağılımlarının ve Ömürlerinin Belirlenmesi”

ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar