Elektrik enerjisinin üretim santrallerinden tüketim merkezlerine taşınmasında kullanılan en önemli elemanlardan biri iletkenlerdir. Özellikle enerji iletim ve dağıtım sistemlerinde kullanılan hava hatları, elektrik enerjisinin ekonomik ve güvenilir şekilde iletilmesini sağlar.

Hava hatlarında kullanılan iletkenler; mekanik dayanım, elektriksel iletkenlik, ağırlık, maliyet ve çevresel koşullara dayanıklılık gibi birçok faktör dikkate alınarak seçilir. Bu iletkenler genellikle bakır, alüminyum veya çelik takviyeli alüminyum gibi malzemelerden üretilmektedir.

Elektrik iletim hatlarında kullanılan iletkenlerin özellikleri uluslararası standartlara göre belirlenmektedir. Bu standartların belirlenmesinde önemli rol oynayan kuruluşlardan biri International Electrotechnical Commission’dur.

4.1 İletkenler

Elektrik enerjisinin bir noktadan başka bir noktaya taşınmasını sağlayan malzemelere iletken denir. İletkenler elektrik akımını düşük dirençle iletebilen malzemelerden yapılır.

Elektrik sistemlerinde kullanılan başlıca iletken malzemeler şunlardır:

• Bakır

• Alüminyum

• Çelik takviyeli alüminyum

• Alüminyum alaşımları

İletkenlerde aranan temel özellikler şunlardır:

• Yüksek elektrik iletkenliği

• Yüksek mekanik dayanım

• Düşük ağırlık

• Korozyona karşı dayanıklılık

• Ekonomik maliyet

Hava hatlarında kullanılan iletkenler genellikle çok telli (örgülü) yapıdadır.

4.2 Örgü İletkenlerin Konstrüksiyon Özellikleri

Enerji iletim hatlarında kullanılan iletkenler genellikle örgü (çok telli) yapı şeklinde üretilir. Bu yapı, iletkenin hem mekanik dayanımını artırır hem de esnekliğini sağlar.

Örgü iletkenler şu avantajları sağlar:

• Mekanik dayanımı artırır

• Kopma riskini azaltır

• Montaj kolaylığı sağlar

• Rüzgar ve titreşimlere karşı dayanıklıdır

Bir örgü iletken genellikle şu bölümlerden oluşur:

1. Merkez tel

2. Ara katman teller

3. Dış katman teller

Bu yapı sayesinde iletkenler yüksek gerilim hatlarında oluşan mekanik kuvvetlere dayanabilir.

Örgü iletkenlerde kullanılan tel sayıları genellikle şu şekildedir:

• 7 telli

• 19 telli

• 37 telli

• 61 telli

Tel sayısı arttıkça iletken daha esnek ve dayanıklı hale gelir.

4.3 Bakır İletkenler

Bakır, elektrik iletiminde en iyi iletkenlik özelliklerinden birine sahip metallerden biridir.

Bakır iletkenlerin başlıca özellikleri şunlardır:

• Çok yüksek elektrik iletkenliği

• Yüksek mekanik dayanım

• Korozyona karşı dayanıklılık

• Uzun ömürlü kullanım

Bakırın elektrik iletkenliği oldukça yüksektir. Bu nedenle elektrik enerjisini çok düşük kayıpla iletebilir.

Ancak bakır iletkenlerin bazı dezavantajları da vardır:

• Yüksek maliyet

• Alüminyuma göre daha ağır olması

Bu nedenle günümüzde uzun mesafeli enerji iletim hatlarında bakır yerine daha çok alüminyum bazlı iletkenler tercih edilmektedir.

Bakır iletkenler genellikle şu alanlarda kullanılır:

• Alçak gerilim dağıtım sistemleri

• Yer altı kabloları

• Elektrik tesisatları

4.4 Alüminyum İletkenler

Alüminyum, elektrik iletim hatlarında en yaygın kullanılan iletken malzemelerden biridir.

Alüminyum iletkenlerin avantajları:

• Düşük ağırlık

• Daha düşük maliyet

• Yeterli elektrik iletkenliği

• Kolay işlenebilirlik

Alüminyumun yoğunluğu bakırın yaklaşık üçte biri kadardır. Bu nedenle uzun mesafeli iletim hatlarında direkler üzerine binen yük azalır.

Dezavantajları:

• Mekanik dayanımı bakıra göre daha düşüktür

• Kopma dayanımı daha azdır

Bu nedenle bazı durumlarda çelik destekli iletkenler kullanılmaktadır.

4.5 Çelik Alüminyum İletkenler

Enerji iletim hatlarında en yaygın kullanılan iletken türlerinden biri çelik takviyeli alüminyum iletkenlerdir.

Bu iletkenler uluslararası literatürde ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) olarak adlandırılır.

Bu iletkenler iki farklı malzemenin birleşiminden oluşur:

• İç kısım → çelik tel (mekanik dayanım sağlar)

• Dış kısım → alüminyum tel (elektrik iletimi sağlar)

Avantajları:

• Yüksek mekanik dayanım

• Uzun açıklık geçebilme

• Daha düşük sarkma (sag)

• Yüksek iletim kapasitesi

Bu nedenle yüksek gerilim enerji iletim hatlarında en çok kullanılan iletken türüdür.

4.6 Hava Hatlarında Kullanılacak İletken Malzemelerin Seçiminde Göz Önünde Bulundurulması Gereken Hususlar

Hava hatlarında kullanılacak iletkenlerin seçimi birçok teknik faktöre bağlıdır.

Başlıca seçim kriterleri şunlardır:

Elektriksel Özellikler

• Elektrik iletkenliği

• Direnç değeri

• akım taşıma kapasitesi

Mekanik Özellikler

• Kopma dayanımı

• Elastikiyet

• rüzgar yüküne dayanım

Çevresel Faktörler

• Sıcaklık değişimleri

• buz yükü

• rüzgar yükü

• korozyon etkileri

Ekonomik Faktörler

• malzeme maliyeti

• montaj maliyeti

• bakım maliyeti

Doğru iletken seçimi enerji iletim hatlarının güvenli ve uzun ömürlü çalışmasını sağlar.

4.7 İletken Malzemelerin Caiz Maksimum Gerilme Değerleri ve İletkenlere Ait Tablolar

Enerji iletim hatlarında kullanılan iletkenlerin mekanik dayanımları belirli sınırlar içinde olmalıdır. İletkenler aşırı gerilmeye maruz kalırsa kopma riski oluşabilir.

Bu nedenle iletkenler için caiz maksimum gerilme değerleri belirlenmiştir.

Caiz maksimum gerilme, iletkenin güvenli şekilde çalışabileceği maksimum mekanik gerilme değeridir.

Bu değer genellikle iletkenin kopma mukavemetinin belirli bir yüzdesi olarak alınır.

Genellikle kullanılan oran:

%15 – %25 kopma dayanımı

Örnek İletken Değerleri Tablosu

Not: Bu değerler iletken tipine ve standartlara göre değişebilir.

Enerji iletim projelerinde iletken seçiminde bu tablolar ve teknik standartlar dikkate alınarak hesaplama yapılır.

Sonuç

Hava hatlarında kullanılan iletkenler elektrik enerjisinin güvenli ve verimli şekilde iletilmesini sağlayan en önemli bileşenlerden biridir. İletken seçiminde elektriksel özellikler, mekanik dayanım, çevresel koşullar ve ekonomik faktörler birlikte değerlendirilmelidir.

Günümüzde enerji iletim hatlarında en yaygın kullanılan iletken türü çelik takviyeli alüminyum (ACSR) iletkenlerdir. Bu iletkenler yüksek mekanik dayanım ve iyi elektrik iletkenliği özellikleri sayesinde uzun mesafeli enerji iletim hatlarında tercih edilmektedir.