elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Yer Altı Kablolarını Etkileyen Faktörler ve Ömür Hesabı

Görüntü kirliliği yaratan elektrik direkleri yerine yeraltı kabloları tercih edilmektedir. Fakat bu kabloların çevresel faktörler nedeniyle ömürleri kısalabiliyor. Peki bu ömrü hesaplayabilir miyiz? Bir mühendisin bilmesi gerekenler bu yazıda.



A- A+
30.12.2014 tarihli yazı 27679 kez okunmuştur.
Yerleşimin yoğun olduğu yerlerde havai hatlar ile enerji iletimi yerine yer altı güç kablolarının kullanılması hem güvenlik anlamında yarar sağlarken hem de görüntü kirliliğini ortadan kaldırmaktadır.


Şekil 1: Kablo kesiti
 
 

►Yer Altı 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.


 

► Yer Altı 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

 

Yer altı 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 malzemelerin 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 1,2,3
 

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
 

Yer Altı Kabloları Nasıl Döşenir?


Toprak zemine direkt olarak kablo yerleştirmesi yapmak doğru değildir. Korumaya alınmadan toprağa döşenen kabloların ömürleri, toprakta bulunan kimyasal maddelerden dolayı kısalır. Döşeme yapılacak kanalların derinliği, akımdaki gerilime bağlı olarak değişiklik gösterir.
 

Gerilim Oranına Göre Öngörülen Kanal Derinlikleri


0-1 arası kV kablolar 40-50 santimetre derinliğe döşenmelidir.
► 1-10 arası kV kablolar 60-70 santimetre derinliği döşenmelidir.
► 10-35 arası kV kablolar 80-100 santimetre derinliğe döşenmelidir.
► Yüksek gerilimli kablolar 100-120 santimetre derinliğe döşenmelidir.

Yer altı kabloları için açılan kanalların alt genişliği 40, üst genişliği ise 60 santimetredir. Aynı kanala birden fazla kablo döşenmesi durumunda, her kablo için kanal genişliği alttan ve üstten 10’ar santimetre büyütülür. Kablolar arasındaki uzaklık 6 santimetreden az olmamalıdır. Doğru bir döşenme yapılabilmesi için, kanalların tabanı sağlam ve taşsız olmalıdır.

Kablo yerleştirme işleminden sonra, üzerine 10 santimetre kalınlığında ve dikkatli bir şekilde, elenmiş toprak veya kum dökülmelidir. Oluşması mümkün olan herhangi bir hasarı engellemek için, kabloların üstü, aralık kalmayacak şekilde tuğla veya beton gibi malzemelerle korumaya alınmalıdır. Koruma amaçlı uygulanan gereçlerin yerleştirilme işleminden sonra, kanal molozlarla doldurulur ve üstüne ikaz bandı gerilir. Topraklama makineleri veya el tokmakları ile vurulur. Çevrede herhangi bir bozukluk veya hasar meydana gelmişse bunların onarımı yapılır. Elektrik İletimi yapılacak olan alana, başlıklardan çıkan iletkenler bağlanırken, kablo pabuçları kullanılmalıdır. Kablo başlıkları, harici ve dahili olmak üzere ikiye ayrılır.

Bu başlıkların amacı;

Dahili Bağlantılar: Oluşabilecek kısa devre ve darbelere karşı koruma sağlamaktır.
Harici Bağlantılar: Nemin kabloyu etkilemesini önlemektir.

 

Yer Altı Kabloları Döşenirken Nelere Dikkat Edilmeli?


Kablo hattının döşeneceği yolun planı (rotası) belirlenmelidir.
 

Yol Planı Belirlemesi İçin Dikkat Edilmesi Gerekenler:


► Döşenecek olan kablo yolu, düz bir hat şeklinde çekilmelidir. Sapaklı (dönemeçli) bir hattan olabildiğince kaçınılmalıdır.
► Geçiş güzergahının nehir, köprü, demiryolu gibi hatların üzerinde olmamasına dikkat edilmelidir.
► Kimyasal maddelerden dolayı oluşabilecek zararlar göz önünde bulundurularak, endüstri bölgelerinden uzak durulmalıdır.
► Döşeme işlemi, yaya yollarının altına veya duvar boylarına yapılmalıdır.
► Telefon hatları, kanalizasyon büzleri, su ve hava gazı boruları ile karıştırılmamasına dikkat edilmelidir.
► Oluşabilecek tahribat ya da nemlenme gibi olumsuzluklara engel olacak bir elektrik bağlantısı sağlanmalıdır.
► Kabloyu keserken iletken ile izolasyon arasında bir gevşeme olmaması için, iletken uçlarının bağlanması gerekir.
► İletken demeti, büküm yönünün tersine doğru döndürülmemelidir.
► Bağlantı klemenslerinin (Elektrik iletim kablolarının, birbirlerine bağlanmasını sağlayan parça.) kablo kesitine uyumlu olması gerekmektedir.
 

Kaynak:

► Karahan, M., Varol, H. S., Kalenderli, Ö., “Güç Kablolarının Elektrik ve Isıl Zorlanmaların Etkisi Altında Sıcaklık Dağılımlarının ve Ömürlerinin Belirlenmesi”
► 2M Kablo

Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar