Elektrik enerji iletim ve dağıtım sistemlerinde iletken kesitinin doğru seçilmesi, sistemin güvenli, verimli ve ekonomik çalışması açısından büyük önem taşır. Hat iletken kesitleri belirlenirken yalnızca akım taşıma kapasitesi değil, aynı zamanda gerilim düşümü, mekanik dayanım, iletkenin ısınması ve ekonomik kriterler de dikkate alınmalıdır.
İletken kesiti yanlış seçildiğinde aşağıdaki problemler ortaya çıkabilir:
-
Aşırı gerilim düşümü
-
iletken aşırı ısınması
-
enerji kayıplarının artması
-
mekanik kopma riski
Bu nedenle enerji nakil hattı projelerinde iletken kesitleri belirli mühendislik hesaplarına göre seçilir.
Gerilimin Normal Değerinden Düşük veya Yüksek Olmasının Elektrik Cihazları Üzerindeki Etkileri
Elektrik sistemlerinde gerilim değerinin nominal değerden sapması elektrikli cihazların performansını olumsuz etkileyebilir.
Gerilimin Düşük Olması
Gerilim nominal değerin altına düştüğünde özellikle elektrik motorları olumsuz etkilenir.
Başlıca etkiler:
-
motor akımı artar
-
motor aşırı ısınır
-
verim düşer
-
tork azalır
-
motor yanma riski oluşur
Aydınlatma sistemlerinde ise:
-
ışık şiddeti azalır
-
lambalar düşük verimde çalışır
Gerilimin Yüksek Olması
Gerilim nominal değerin üzerine çıktığında cihaz izolasyonları zarar görebilir.
Başlıca etkiler:
-
elektrikli cihazların ömrü kısalır
-
izolasyon delinmeleri oluşabilir
-
elektronik cihazlar zarar görebilir
-
lambaların ömrü kısalır
Bu nedenle elektrik sistemlerinde gerilim değerlerinin belirli sınırlar içinde tutulması gerekir.
Müsaade Edilen Gerilim Düşümünün % Değerleri
Elektrik dağıtım sistemlerinde hat boyunca oluşan gerilim düşümü belirli sınırları aşmamalıdır.
Genellikle kabul edilen gerilim düşümü sınırları:
| Sistem Türü | Müsaade Edilen Gerilim Düşümü |
|---|---|
| Aydınlatma devreleri | %3 |
| Güç devreleri | %5 |
| Elektrik dağıtım hatları | %5 – %7 |
Gerilim düşümünün fazla olması cihazların düzgün çalışmasını engeller.
Hat İletken Kesitlerinin Tayini
Hat iletken kesitleri aşağıdaki kriterlere göre belirlenir:
-
Akım taşıma kapasitesi
-
Gerilim düşümü
-
Mekanik dayanım
-
Ekonomik kesit
İletken kesiti hesaplamalarında genellikle şu formül kullanılır.
Burada:
-
A → iletken kesiti (mm²)
-
I → akım (A)
-
J → akım yoğunluğu (A/mm²)
Hat İletken Kesitlerinin Mekanik Mukavemet Esasına Göre Tayini
Havai hatlarda iletkenler direkler arasında belirli açıklıklar boyunca gerili halde bulunur. Bu nedenle iletkenler mekanik kuvvetlere dayanabilecek şekilde seçilmelidir.
İletkenleri etkileyen mekanik kuvvetler:
-
rüzgar yükü
-
buz yükü
-
iletken ağırlığı
-
sıcaklık değişimleri
Bu kuvvetler iletken üzerinde gerilme oluşturur. İletken kesiti bu gerilmelere dayanabilecek şekilde belirlenir.
Hat İletken Kesitinin Isınmaya Göre Tayini
İletkenden akım geçtiğinde iletken ısınır. Bu ısınma Joule kayıpları nedeniyle oluşur.
Isı oluşumu şu ilişki ile ifade edilir:
Burada:
-
P → güç kaybı
-
I → akım
-
R → direnç
İletkenin sıcaklığı belirli bir sınırı aşarsa:
-
izolasyon zarar görür
-
iletken mekanik özelliklerini kaybeder
Bu nedenle iletken kesiti belirlenirken akım taşıma kapasitesi dikkate alınmalıdır.
Mekanik Mukavemet ve Yüklenme Tabloları
Enerji iletim hatlarında kullanılan iletkenlerin mekanik dayanım değerleri üreticiler tarafından tablolar halinde verilir.
Örnek tablo:
| İletken Tipi | Kesit (mm²) | Kopma Dayanımı (kg) | Maksimum Akım (A) |
|---|---|---|---|
| Alüminyum | 50 | 1000 | 150 |
| Alüminyum | 95 | 1800 | 230 |
| ACSR | 240 | 6000 | 500 |
Bu tablolar iletken seçiminde mühendisler tarafından kullanılır.
Akım Taşıma Kapasitesi Bilinen Bir İletken Yardımıyla Bilinmeyeninkinin Tayini
İletken kesiti hesaplanırken bazı durumlarda akım taşıma kapasitesi bilinen bir iletken referans alınarak diğer iletkenin kapasitesi bulunabilir.
Bu durumda kesit oranı kullanılır.
Burada:
-
I1, I2 → akımlar
-
A1, A2 → kesitler
Bu yöntem pratik mühendislik hesaplarında sıkça kullanılır.
Büyük Güçlerin AG ile Taşınması veya Dağıtılması
Alçak gerilim sistemleri genellikle küçük güçlerin dağıtımı için kullanılır. Büyük güçlerin alçak gerilimle taşınması bazı problemlere neden olur.
Başlıca problemler:
-
çok büyük akımlar oluşur
-
iletken kesiti büyür
-
enerji kayıpları artar
-
ekonomik olmaz
Bu nedenle büyük güçlerin iletimi genellikle orta gerilim veya yüksek gerilim seviyelerinde yapılır.
Enerji iletiminde kullanılan yüksek gerilim seviyeleri elektrik sistemlerinde kayıpları azaltmak için tercih edilir. Bu sistemlerin işletilmesi Türkiye’de Türkiye Elektrik İletim A.Ş. tarafından yürütülmektedir.
Sonuç
Elektrik iletim ve dağıtım sistemlerinde hat iletken kesitlerinin doğru belirlenmesi enerji sistemlerinin güvenli ve verimli çalışması açısından büyük önem taşır. İletken kesiti belirlenirken gerilim düşümü, akım taşıma kapasitesi, mekanik dayanım ve ekonomik kriterler birlikte değerlendirilmelidir.
Doğru kesit seçimi enerji kayıplarını azaltır, sistem güvenliğini artırır ve elektrik tesislerinin uzun ömürlü çalışmasını sağlar.
