EKSTRA VE ULTRA YÜKSEK GERİLİMLERDE GÜÇ İLETİMİ

mühendslik dünyası uygulamalar

ekstra ve ultra yüksek gerilimlerde göç iletimi

1. İLETİM GERİLİMLERİ

Alternatif akım (AA) iletim gerilimleri, 1920'lerde 220 kV iken, 1950'lerde 400 ve 500 kV'a, 1960'larda ise 800 (765) kV'a yükselmiştir (Şe kil 1). Ultra yüksek gerilime (UYG, 1000 kV'un üzeri) 1980 lerde ulaşılacağı sanılmakta dır. Doğru akım (DA) iletim gerilimlerindeki artış daha da hızlıdır. 1954'te ilk kez 50 kV DA1da Gotland bağlantı sı yapılmış, 1970'te ise 800 kV'luk Pasifik bağlantısı ger çekleştirilmiştir.

2. UZUN HATLARDA GÜÇ İLETİMİ

İletim gerilimlerindeki artı şın nedenleri; güç tüketiminin hızlı artışı ve daha büyük güç üretim merkezlerinin sisteme girmesidir.

Güç tüketimindeki yıllık artış hızının dünya ortalaması % 7 8

Şekil 1. 1930 1970 arası iletim gerilimlerindeki artış arasında değişmektedir. Bu ise, daha uzak bölgelerdeki su ve diğer doğal kaynakların geliş tirilmesini ve çok uzun hatla rın kullanılmasını gerektiri yor. Örneğin 420 kV tsveç 8isteminde kuzeyde üreti len güç, 1000 km uzaklıkta ki tüketim merkezlerine taşın maktadır. Kanada'daki 735 kV luk sistem ile Brezilya'daki sistem bunlara örnek gösteri lebilir.

Bir uzun hattın ekonomik yük lenmesi çoğunlukla hattın "do ğal gücü" (natural power) ile eş değerlendiriliyor. Bu doğal güç yaklaşık olarak 420 kV'ta 600 MW, 800 kV'ta 2200 MW, 1200 kV'ta ise 6000 MW dola yındadır. Güç iletimi, seri kompanzasyon (seri sığaçlar kullanılarak) ile doğal gücün iki katına kadar artırılabi lir, isveç'teki 420 kV luk bazı hatlar bu yol ile 1200 MW'a kadar yüklenebilmekte dir. Gerekli gücün iletilebil mesi amacıyla birçok hatlar paralel çalıştırılabilir. Güç iletiminde ultra yüksek geri limler, ancak çok büyük su kaynakları (ve başka doğal kaynaklar) varsa ekonomik olu yor. Şu anda Kanada, Rusya ve Brezilya'da sistem gerilimle rinin 1200 kV'a çıkarılması için sürdürülen çalışmaların da nedeni bu.

3. ANA İLETİM SİSTEMLERİ

Yeterli su kaynağı olmayan ül kelerde artan tüketim, bilinen (kömür ya da petrol) ya da nükleer termik santrallar ile sağlanmaya çalışılmaktadır. Örneğin İsveç'te enerji üre timinde kullanılabilecek su kaynakları hemen hemen tüken miş durumdadır, ülkede yeter li kömürün olmayışı hızla nük leer santrallerin yapımını ön plana çıkarmıştır.

Ekonomik nedenlerden büyük ve daha büyük güçlü buhar türbi ni üreteç birimlerinin yapıl ması yönünde günümüzde belir li bir eğilim var. Sistemler de şimdiden 1000 MW'lık bi rimler çalışmakta ve 1980'ler de 2500 MW'lık birimlerin kul lanılması beklenmektedir. İle ride büyük üretim merkezleri için uygun yer bulunması gi derek güçleşecek ve mevcut merkezlere çok sayıda türbin üreteç birimlerinin konması gerekecektir. Bu ise gücün belirli yerlerde aşırı yoğun laşmasına yol açacaktır. Ör neğin İsveç'te, ekonomik ol ^ ması için üretim merkezleri nin 12 000 MW olması tasar

lanmaktadır.

Büktür büyük üretim yoğunlaş i malarında;, bir üretecin ya da tüm bir üretim merkezinin dev re dışı kalmasıyla beslemenin kesilmesini ve iletim dağıtım sistemlerinde kısa devre akım larının büyük boyutlara ulaş masını önlemek için, büyük güçlü ana iletim (backbone) sistemlerine gerek vardır. 800 kV'luk İsveç sistemi (plan lanmış durumda) bu konuda ti pik bir örnektir. Yeni nükle er üretim merkezleri, bu sis teme doğrudan bağlanacaktır. Ayrıca bu sistem 420, 200 ve 130 kV sistemlere birçok nok talardan birleştirilecektir. Amerika'daki 765 kV sistem de buna örnek gösterilebilir.

Ana iletim sisteminin bir ya rarı normal işletme koşulla rında hatların az yüklü olma sı ve ancak acil koşullarda fazla yüklenmesidir. Uygun ge rilim düzeyinin bulunmasında kullanılan hesaplama yöntem lerinin burada kullanılması oldukça güçtür. Gerilim düze yi saptanırken diğer etkenle rin de gözönüne alınması ge rekir. Örneğin; acil koşullar

hatların ve uç merkezinin maliyeti

$/kW

ISO ı

AA »kV

0 600 ı i mili iK

+ + havai

! ! hatlar

!

220/275 kV

uzaklık,km

220/273 kV

600 800 1000

100 200 300 400 300 600

uzakl ı k,mi I

1800 MW'lık gücün 600 mil (1000 km) uzaklığa

iletilmesinde ortalama maliyetler

Şekil 2. AA ve DA iletim maliyetlerinin karşılaştırılması (1968 CIGRE çalışması)

>OOOOOOGOO^OOOOOOOC«HXX>000000^ 1K> kV 3

deki frekans değiştiricileri (50 60 Hz) tipik DA uygulama larıdır.

Şekil 3. Yeni Zelanda YGDA bağlantısı (1965)

için gerekli olan yüklenme, kısa devre akımlarının sınır landırılması gereği ve hatla rın nüfusça yoğun ve verimli alanlardan geçmesi, gerilim düzeyinin seçiminde başlıca etkenlerdir. Amerika'da 1500 kV'un üzerindeki gerilimlerin düşünülmesi de bu nedene bağ lanabilir.

4. YGDA (YÜKSEK GERÎLÎM DOĞRU AKIM HVDC)

DA1da yüksek gerilim iletimi nin bazı durumlarda AA'a gö re üstünlükleri vardır. Aynı iletim gücünde DA hat ve kab loları AA'a oranla oldukça u cuzdur, ancak DA uç merkezle ri pahalıdır. Bu yüzden YGDA iletimi çok uzun mesafeler i çin Snem kazanmaktadır. Şekil 2'de CİGRE'nin bir çalışması nın sonuçları görülüyor. Diğer çalışmalar da göstermiştir ki, hatlarda AA ve DA'da iletimin mesafeye göre maloluş eğrile rinin kesişme noktası 600 1000 km.lik iletim uzaklığı arasın dadır» Kablolar için bu kesiş me noktası daha düşük uzaklık lardadır ve çoğunlukla 100 km' nin altındadır.

lantısı 620 km uzaklığa (42 km1si kablo) 600 MW taşımak tadır. Bir başka ilginç uygu lama ise, büyük şehirlerin merkezine gücün DA ile taşın masıdır. Böyle bir bağlantı, Londra'da gerçekleştirilmiş tir, 60 km uzaklıktaki üretim merkezinden şehre 640 MW ta şınmaktadır. Burada yalnız yeraltı kablo bağlantısı ola nağı vardır ve DA ile iletim ekonomik olmuştur.

YGDA bağlantıları iletim uzak lığı arttıkça belirli yararlar sağlamaktadır. DA bağlantısı asenkron nitelik gösterdiğin den, sistemler arasındaki güç alış verişini en üst düzeye çıkarmaktadır (çünkü sistemler arasında senkronizasyon gere ği yoktur). Ayrıca Japonya ve tngiltere Fransa arasındaki kanal bağlantısı sistemlerin

YGDA bağlantıları sistemden sisteme kısa devre güçlerini aktarmaz. Gelecekte kısa dev re akımlarının çok büyük boyut lara ulaşması, sistemin birçok yerlerden bölünmesi ve yalı tılması gereğini doğuracaktır. Farklı sistem bölümleri ara sındaki YGDA bağlantılarıyla, normal koşullardaki güç alış verişleri kolaylıkla gerçek leştirilecek, ancak kısa dev reler bir bölümden diğerine geçmeyecektir.

YGDA bağlantılarında güç akışı çok hızlı ve kolay olarak de netlenebilmektedir. Bu ise sistem kararlılığının iyileş tirilmesinde kullanılabilir. Kanada'daki Nelson nehri ta sarımında AA yerine DA ileti minin seçilmesi buna dayanmış tır.

Bugün çalışmakta olan hemen hemen tüm YGDA sistemlerinde; dönüştürücü olarak civa ark valfları (mercury arc valve) kullanılmıştır. Katı hal fizi ğindeki hızlı gelişmeler, dö nüştürücülerin daha ekonomik olarak tiristorlarla gerçek leştirilebileceğini ortaya koymuştur. Bu tür tiristorlu dönüştürücüler İsveç'te Got land YGDA bağlantısında ticari amaçla kullanılmaya başlanmış tır (Şekil 4 ) .

Birçok uzun YGDA iletim hatla rı yapılmıştır. Bunların en büyüğü, Amerika'da 1330 km u zaklığa 1440 MW taşıyan Pasi fik bağlantısıdır. Ayrıca ts veç Danimarka arasındaki bağ lantı, Yeni Zelanda'daki de niz atlamaları ve kabloları bunlara ö m e k gösterilebilir. Şekil 3'deki Yeni Zelanda bağ

Şekil 4.

Gotland YGDA bağlantısındaki 50 kV'luk tiristor valfları

5. AŞIRI GERİLİMLER

Yeni bir iletim sisteminin ta sarımında çözülmesi gereken temel sorunlardan biri, uygun yalıtkanlık düzeyinin seçilme sidir. Yeni IEC standartına göre (Yayın 71) yalıtkanlık düzenlemesinde; sistemde olu şabilecek gerilimlere bağlı olarak aygıtın elektriksel dayanımı seçilmektedir. Ayrı ca mevcut koruyucu aygıtların çalışma eğrileriyle yalıtkan lık bozulması kabul edilebi lir bir düzeye düşürülmüştür. Aşırı gerilimler ve yalıtkan dık dayanmalarının istatis tik verileri gözönünde tutul tiuş ve ekonomik nedenlerden belirli oranda yalıtkanlık bo zulması tehlikesinin kabul e dilebileceği görüşüne varıl mıştır.

Sistemi zorlayan aşırı geri limler üç bölümde toplanabi lir; geçici aşırı gerilimler, manevra aşırı gerilimleri ve yıldırımdan doğan aşırı geri limler. Geçici aşırı gerilim ler ya güç frekansında (50 Hz) ya da güç frekansına yakın değerlerdedir. Bunlar yük atmalarında, tek faz top rak kısa devrelerinde ve ay rıca bazı rezonans koşulla rında oluşmaktadır. Bu aşırı gerilimler,yıldırım tutucu gibi koruyucu aygıtlar ile korunan aygıtların yalıtkan lık düzeylerinin seçimini doğrudan etkiler.

İyi tasarlanmış bir sistemde; geçici aşırı gerilimler, faz toprak geriliminin 1,5 katını açmamalıdır. UYG (ultra yüksek gerilim) sistemlerinde bu de ğerin daha düşük olması arzu edilir. Aşırı gerilimler te mel olarak şönt reaktörlerle sınırlandırılır. İsveç'teki 800 kV sisteminde hatların şönt kompanzasyon düzeyi (top lam şönt reaktör gücünün hat tın ürettiği kapasitif güce oranı) yüzde yüze yakın seçil miştir. Böylece; kısa devre güçlerinin düşük olduğu ilk sistem çalışma koşullarında bile, geçici aşırı gerilimle rin yüzde 130 dolayında tu tulmasına çalışılmıştır.

Manevra aşırı gerilimleri, transformatör, reaktör ve hatların açılıp kapanması ve kısa devrelerin başlama ve temizlenmesi gibi sistemdeki açma kapama işlemlerinde görü lür. Şekil 5'de; uygulamada rastlanan manevra aşırı geri limleri, IEC standartında ve rilen manevra darbe dayanma düzeyleri ile karşılaştırıl mış tır. Tüm değerler; sistem deki en üst faz toprak geri limi temel (baz) alınarak ve rilmiştir (pu olarak). Bir CİGRE çalışmasının sonuç larından da görüleceği gibi, transformatörün açma kapama 1arında (Şekil 6) tehlikeli aşırı gerilimler doğmaz. Şönt reaktörlerin açma kapamala „ rında ise daha büyük aşırı gerilimler oluşur ancak trans formatörlerde olduğu gibi parafudurlar yardımıyla bu gerilimler sınırlandırılabi lir.

Manevra aşırı geri I imledi,pu S

Aşırı geri Iim,pu \

—r

200 400 000 800

Sistem geri I imi,kV

Şekil 6. Yüksüz transformatörleri devreden çıkarırken doğacak aşırı gerilimler

Eğer devre kesicileri, açma kapamada kontakları arasında tekrardan oluşan gerilimler den etkilenmiyorsa (restrike free) hatların açılması anın da tehlikeli aşırı gerilimler doğmaz, bu durum özellikle EYG ve UYG sistemlerinde çok önemlidir. Ancak hatların ka patılması anında oldukça teh likeli aşırı gerilimler olu şur. Bu gerilimler, hat ener jili bir şebekeye bağlıysa, hat üzerindeki gönderilen ve yansıyan dalgaların sonucudur. Bu aşırı gerilimler, özellik le tekrar kapama sürecinde yüksektir (eğer tekrar kapan ma anında hat üzerinde bir gerilim varsa).

.MDDD feMa, MAG

0 200 400 600 800 1000 Sistem geri I imi,kV

Şekil 5. Yalıtkanlık düzeyleri ve en üst manevra aşırı gerilimleri (MAG)

MDDD: Manevra darbe dayanma düzeyleri

MAG : Manevra aşırı gerilimleri

Devre kesicisi kutuplarının rasgele (random) kapanması, aşırı gerilimlerin istatis tiksel olarak dağılımlı olma sına yolaçar. 345 kV'luk bir sistemin kapsamlı alan test lerinden elde edilen sonuçlar Şekil 7'deki 1 eğrisinde gös terilmiştir. Bu testler, aşı rı gerilimleri azaltıcı yön tem kullanılmadan yapılmış ve hattın açık ucunda yaklaşık 3 birimlik (3 pu) aşırı geri limler doğmuştur. Hattın kay nak tarafında aşırı gerilim ler daima düşüktür ve alan çalışmalarından da salt mer kezine giren manevra darbe gerilimlerinin 2 birimi (? pu)

Manevra a s ı n geri I i m l e r i , p u

48 2 6 10 20 80 80909696 O l a s ı I \k,%

Şekil 7. Yüksüz hatların devreye alınmasında doğan aşırı gerilimler

1. Alan testleri: Aşırı gerilim leri düşürmek için hiçbir yöntem kullanılmamıştır.

2. Bilgisayar çalışması: Aşırı gerilimleri düşürmek için tek basamaklı direnç kullanılmış tır.

3. Bilgisayar çalışması: Aşırı gerilimleri düşürmek için çok basamaklı dirençler kullanıl mış ve kapama süresi denet lenmiştir.

aşmadığını görebiliriz. 420 kV a kadar olan sistemlerde, bu aşırı gerilimler aygıtların yalıtkanlık düzeyleriyle kar şılanabilir ve manevra aşırı gerilimlerini azaltıcı yön temlere gerek duyulmaz. 800 kV'luk sistemlerde; manev ra aşırı gerilimlerinin 2 bi rime (pu) düşürülmesi ekono mik bulunmuştur. Bu düşürme devre kesicisine tek basamak lı direnç yerleştirilerek gerçekleştirilebilir (Şekil 7'de 2 eğrisi). Buradaki hat iki adımda kapatılıyor, önce direnç kontaklar arasına seri sokulur sonra kısa devre edi . lir. Bu yolla yansıyan dalga lar ve aşırı gerilimler dü şürülür. Buradaki direnç yak laşık olarak hattın dalga ya da karakteristik empedansı (surge or characteristic im pedence) düzeyindedir. Salı nımları yeterince sönümleye bilmek ve kutup açıklıklarını sağlayabilmek için direncin devreye sokulma süresi 10 ms dolayında olmalıdır. Günümü

zün 800 kV sistemlerinde, dev re kesicileri kapama direnç leri ile kullanılıyor.

UYG sistemlerinde manevra a şırı gerilimlerinin daha faz la düşürülmeleri gerekecektir. Bu da devre kesicilerinde çok basamaklı dirençler kullanı larak ve kesici kutuplarının kapama süreçleri denetlene rek gerçekleştirilebilir (Şe kil 7'de 3 eğrisi). Aşırı ge rilimlerin 1,4 ve 1,5 birime (pu) düşürülmesi oldukça güç tür. Çünkü gerilimler arıza nın başlangıç temizlenme ve yük atma anlarında bu değere ulaşmaktadır. Çalışmalar, devre kesicilerinde tek ba 1 samaklı direncin kullanılma sı ve kutupların denetlenme siyle, şönt kompanzasyonlu hatlardaki aşırı gerilimlerin yeterince düşürülebildiğini göstermiştir.

Yıldırım tutucuları (surge arrester, parafoudre) ile a şırı gerilimleri 1,4 ve 1,5 birim (pu) değerinin altına düşürmek olanaksızdır. Tasa rım nedenlerinden koruma dü zeyi 1,4 1,5 pu'in altına in dirilemez ve sistem faz top rak gerilimleri düşünülürse koruma düzeyinin, pratik ne denlerle biraz yüksek tutul ması yararlı olur. Yoksa pa raf udrlar gereksiz yere atla malar yapar ve geçici aşırı gerilimlerle karşılaşılır. Bu yüzden parafudurlar ancak a şırı gerilimi düşürme işlem leri başarısız kaldığında "ikinci hat koruması" olarak çalışmalıdır.

EYG ve UYG sistemlerinin ya lıtkanlık koordinasyonunda yıldırımın yol açtığı aşırı gerilimler önemli rol oynamaz. Direklerin, yüksekliği ve hat ların önemi toprak iletkenle ri kullanılmasını ve toprak lama dirençlerinin düşük ol masını gerektirir. Hatların yalıtkanlık düzeyi yüksek ol duğundan, salt merkezinin gi rişinde yıldırımdan doğan a şırı gerilimler oldukça yük sektir. Bu yüzden paraca ö nemli aygıtların (transfor matör reaktör) parafudurlar la korunması gerekir. Bu pa rafudurlar sistem gerilimiy le artan en üst boşalma (dis charge) akımına göre seçilme lidir.

6. YALITKANLIK KOORDİNASYONU

EYG ve UYG sistemlerinde ya lıtkanlık düzeyinin seçimin deki belirleyici etken, manev ra aşırı gerilimleridir. Ko ruyucu aygıt, uzun süreli ge rilim darbeleriyle karşılaşa cağından, hava atlama aralığı uzun olmalıdır. Boşalma geri liminin yüzde 50'si hava ara lığı ile doğrusal artar, tepe değerine hızla yükselen bu gerilim yıldırım darbesine benzetilebilir. Tepe değerine daha uzun sürede ulaşan geri lim darbeleri, manevra aşırı gerilimleri olarak tanımlana bilir ve atlama aralığı büyü dükçe gerilimin büyüme hızı (türevi) düşer. Bu durum ö zellikle simetrik olmayan at lama aralıkları (örneğin çu buk düzlem atlama aralıklı düzenekler gibi) için geçer lidir.

Sistem gerilimi arttıkça, ma nevra aşırı gerilimlerinin daha çok düşürülmesi gereği, uzun atlama aralıklarının ça lışma niteliğinden gelmekte dir. Bu durum, hatlarda kul lanılabilecek en üst gerilimi belirlemiye yönelik sınırla yıcı etkenlerden biridir. Uy gulamada en çok karşılaşılan atlama aralığı düzenekleri çubuk çubuk ve çubuk düzlem

50 boşalma geri Iimi,MV

iuv1

12/50 »*

200 2000/31 00 70C DM * î

i n\ S 10 « 20 25 30 Atlama ara I ı g ı , m

Şekil 8. Çubuk çubuk ve çubuk düzlem atlama aralıklarının % 50 boşalma gerilimi

Atlama a r a l ı ğ ı çarpanı ( a r a l ı k 2 6 m)

At 1 ama aral ıgı düzeni

AAAA/

çubuk İ I e t k e n i l e t k e n i letken i letken i l e t k e n

düz1 em düzlem pencere yapı

yapı ucu çubuk

İ2Dİatörü 1,00

1,15

1,20

1,30

1,68

yok

izolatörü 1,00

1,18

1,80

•T've'V

biçiminde

Şekil 9. Alışılmış atlama aralığı düzenlerinde atlama aralığı çarpanları

alanlarıdır. Şekil 9'da bazı örnekleri verilen bu atlama düzenekleri,atlama aralığı çarpanı (gap factor) ile ta nımlanır. Birçok düzenlemeler için boşalma (discharge) ge riliminin X 20 dolayında bir artışı gözönüne alınabilir.

Uygun yalıtkanlık düzeyini seçerken olanak varsa, ista tistiksel yöntemler kullanıl malıdır. Aşırı gerilimler, öl çülmüş ve hesaplanmış istatis tiksel dağılım ile tanımlanır (Şekil 10), yalıtkanlığın han gi gerilim ve olasılıkla deli neceği de testlerle bulunur. Bu dağılımlardan delinme teh likesini kolaylıkla çıkarabi liriz.

Ancak, bu tür hesaplamalar oldukça karmaşık ve güçtür.

Bu yüzden IEC basitleştiril miş bir istatistiksel yöntem önermiş, farklı sistem ve ay gıtlar için düzgün bir dağı lımın olduğunu öngörmüştür. Pratik nedenlerden ötürü ya lıtkanlığın bozulma olasılığı % 90 olarak kabul edilmekte dir (yani bir test anında 100 darbe geriliminden 90'ına ay gıt yalıtkanlığı dayanabilme li ve manevra aşırı gerilim lerinden en çok % 2'si bu değerin üzerinde olmalıdır) . Bu iki büyüklüğün oranı ola rak tanımlanan istatistiksel güvenlik çarpanının (sa£»ty factor), pratik koşullaraa, yalıtkanlığın bozulma tehli kesi (risk of failure) ile bağıntısı olmalıdır (Şekil 11). örneğin, bozulma tehlikesinin on binde biri aşmaması gereki yorsa, güvenlik payı (safety margin) yüzde 25 olmalıdır.

Bozulma tehI i keşi s

•«

\\ \ \

V> . V \2 13 V« \8 İ s t a t i s t i k s e l güven lîk çarpanı

Şekil 11. Manevra aşırı gerilim darbelerinden etkilenen hava yalıtımının ista tistiksel güvenlik çarpanı

Yalıtkanlık koordinasyonunda kullanılan istatistiksel yön temle yalıtkanlığını kendisi düzelten (self restoring in sulation) aygıtlarda bozulma olasılıkları bulunabilir. Bun lar, paralel izolatörlerin sayısı ve hat boyunca aşırı gerilimlerin değişimi gözönü ne alınarak hat yalıtkanlığı na uygulanır.

Transformatör gibi yalıtkan lığını kendisi düzeltmeyen (non self restoring) aygıt larda yalnızca klasik yöntem ler kullanılabilir. Güvenlik payı manevra aşırı gerilimle ri için X 10 20 ve yaldırimin yol açtığı aşırı gerilimler için ise % 20 40 arasındadır. Standartlarda verilen yalıt kanlık dayanma gerilimleri

aşırı geri I imin dağı I imı

yalıtkan del inme olası Iiğ

Aygıt için en yüksek geri I im

Um kV(rnıs)

V

,bozu İma ! teh I i kes i

L

istatistiksel

% 50 u

dayanma

boşalma

Şekil 10. Yalıtkanlık koordinas yonunda bozulma teh likesinin hesaplanması

Manevra darbe dayanma geri I imi

Yıldırımdarbe dayanma geri I imi

MDDD kV(tepe)

YDDD kV(tepe)

Şekil 12.

Önerilen yalıtkanlık düzeyleri (IEC)

MDDD: Manevra darbe dayanma düzeyi

YDDD: Yıldırım darbe dayanma düzeyi

ve en üst aşırı gerilim, pa rafudurların (surge arrestev, lightning arrestes) koruma düzeyi ile belirlenir. Trans formatörlerin yalıtkanlık dü zeyini temel olarak mevcut parafudur değerleri ve sis temdeki geçici aşırı gerilim ler belirler.

IEC, istatistiksel hesapla maları, ölçülmüş ve hesaplan mış aşırıgerilimleri, mevcut koruyucu aygıtları ve pratik deneylerden kaynaklanarak EYG sistemleri için gerekli olan yalıtkanlık düzeylerini bir tablo halinde vermiştir (Şe kil 12). Tablodaki değerler mutlak biçimde değil, günü müzde yalıtkanlık düzeyleri nin düşürülmesinde bir eğilim olduğu şeklinde ele alınmalı dır. Yalıtkanlık koordinasyo nunda, manevra ve yıldırımın yol açtığı (eskiden BİL ola rak anılırdı) aşırı gerilim ler temel alınır. Eski 1 da kikalık test değerleri tama men bırakılmıştır.

tsveç 420 kV sisteminde trans formatörler için yıldırıma da yanma gerilimi (BİL) yakınlar da 1425 kV'tan 1300 kV'a düşü rülmüş ve parafudur değerleri de buna göre düzeltilmiştir. Diğer aygıtlarda dayanma dü zeyi 1550 kV'tan 1425 kV'a indirilmiş ve yalıtkanlık dü zeyi eski yöntemlere göre saptandığından manevra aşırı gerilimleri de gözönüne alın mıştır.

Yeni İsveç 800 kV sisteminde yalıtkanlık koordinasyonu i çin yeni yöntemler uygulan mıştır. Yalıtkanlık düzeyle ri için henüz kesin karara varılmamıştır, ancak manevra darbe dayanma düzeyinin (SIWL, Svitching Impulse Withstand Level) 1550 kV, yıldırım dar be dayanma düzeyinin de (LIWL, Lightning Impulse Withstand Level) 2100 kV değerlerinde olması düşünülüyor. Bu değer ler biraz büyük seçilmiştir, çünkü sistem, ilk işletme ko şullarında oldukça zayıf ola caktır ve çok yüksek aşırı gerilimlerle karşılaşılabili re şimdiye kadar UYG sistem lerinin yalıtkanlık düzeyleri için bir değer vermemiştir.

En yUksek sisten g e r i l 1t>1, kV Gecld « u n gerilin, pu Manevra a s ı n g e r i l i m i , pu

Korunan » 0 0 , kV MDKO, kV

PVt * Y DOD. kV rOKO. kV pay, *

aygıtlar

İçin

Korunmayan a y g ı t l a r i ç i n MDDD. kV MDKD, kV, yaklaşık açıklık, •

800 1200 1600 1,5 1,4 1,35 1.9 1,65 1.5

1425 2100 2550 1280 1780 2300

11 16 11 1675 2400 2900 1280 1780 2300

30 35 26

1550 2100 2400 2100 2900 3300

5 10 15

MDDD: Hanavra darba dayaua ddiayi MDKD: U n ı m darbı kon». ddiayi YDDD: Y ı l d ı r u ı darbı dayanaa ddaayi YDKD: Yıldın» datba konma dilliyi

Şekil 13. UYG sistemleri için tahmini yalıtkanlık düzeyi

Şekil 13'deki tablo değerleri yeni yapılan bir CIGRE çalış masında önerilmiştir. Burada; transformatörlerin, geçici aşırı gerilim testine 1 saat, korona olmaksızın dayanabile cekleri varsayılmıştır. Manev ra darbe dayanma geriliminin, 1 saatlik test geriliminden % 50, yıldırım darbe dayanma geriliminden de % 15 daha bü yük olacağı öngörülmüştür. Pa rafudur atlama geriliminde alt sınırın geçici aşırı ge rilim değerine eşit, üst sı nırın ise % 50 daha büyük ol ması benimsenmiştir. Trans formatör ve şönt reaktörlerde yalıtkanlık düzeyinin, bu yön temle seçilmesinin ekonomik olacağı ve alışılmış parafu durlarla korunabileceği görü şüne varılmıştır.

Parafudurlarla korunma olana ğı olmayan salt merkezi ve diğer aygıtlar için, manevra aşırı gerilimlerinin yalıtkan lığı bozma olasılığı her ay gıt için on binde birdir. Yıldırım darbe dayanma düze yinin, manevra darbe dayanma

En yUksek sistem gerilimi

Çalısın» geril1m1

Dalga empedans yUkU

MU

400 550 1000

2000 5500 10000

Reaktlf güç üretimi Mvsr/kn

0,4 0,6 1,0

2,2 6 10

Şekil 14. EYG ve UİG sistemleri için dalga empedans yükü (DEY) ve reaktif güç üretimi (50 Hz'de)

düzeyinden % 40 daha büyük olması kararlaştırılmıştır. Tablonun sonunda verilen, ge rilimli öğeler için gerekli açıklıklarda (clearances) at lama aralığı çarpanı (gap fac tor) 1,2 alınmıştır.

7. KORONA ETKİLERİ

Korona kayıplarının, EYG ve UYG hatlarının tasarımındaki önemi azdır. İsveç'teki 420 kV hatlarda (her fazda iki i letken vardır) korona kayıpla rı, yaklaşık olarak kuru ha vada 0,5 kW/km, yağmurlu ha vada 12,5 kW/km, yıllık orta laması ise 2 kW/km dolayında dır. 800 kV'luk hatlarda (her fazda 4 iletken vardır) koro7 na kayıpları kuru havada 2 kW/km ve yağmurlu havada ise 60 kW/km dolayındadır. UYG sistemlerinde kayıplar olduk ça büyüktür, ancak hatlardaki iletilen güçle karşılaştırıl dığında yine önemsizdir.

Korona boşalmalarının radyo dalgaları, televizyon dalga ları ve işitilebilir gürültü üzerindeki etkileri, hat ilet kenle inin ve paralel iletken sayısının (conduetor bundles) seçiminde önemlidir. İletken yüzeyindeki alan şiddeti 17 18 kV/cm'de tutulabilirse, dalga karışmaları yönünden fazla bir sorun doğmaz.

Çok sayıdaki EYG hatlarında yapılan bir CIGRE çalışmasın da; dış fazların 15 m uzağın daki radyo dalgaları zayıfla masının, kuru havada 40 ve 60 dB arasında değiştiği ve hat gerilimi ile orantılı arttığı görülmüştür. Kirli havalarda bu zayıflama, 10 20 dB kadar daha artmaktadır. Bu hatların yüzeyindeki en yük sek alan şiddeti 13 18 kV/cm arasındadır ve sistem gerili mi arttıkça alan şiddetinin de büyüdüğü gözlenmiştir.

Çift faz iletkeni i İsveç 420 kV hatlarındaki en yüksek yü zey alan şiddeti 17 kV/cm do layındadır. Bu konuda yalnız birkaç yüz kişi radyo yayın larını düzgün alamadıkların dan şikayet etmiş ve sorun şikayetçi olanlara daha güç lü radyo alıcıları verilerek çözülmüştür. İsveç'teki bazı yeni 420 kV hatlar, fazla yük

lenmeden ötürü üç iletkenli yapılmıştır. Bu hatlarda, alan şiddeti 13 kV/cm'ye kadar düş tüğünden radyo dalgalarının bozulması sorunu olmamıştır. iteni tasarlanan 800 kV'luk hatlar 17 18 kV/cm alan şid detinde çalışacak ve kuru ha valardaki radyo dalgaları za yıflamasının 50 dB dolayında olacağı düşünülmektedir. Bun ların da önemli bir sorun ya ratmayacağı sanılıyor.

Yüksek gerilim hatlarının rad yo dalgalarınıbozma etkisi FM yayınlarında görülmemektedir. Televizyon ve FM yayınlarında görülen dalga bozulmaları i letkenierdeki korona olayla rından değil, izolatörler ve iletken ara bağlantılarındaki atlamalardan ileri geliyor. Bu tür bozulmalar da, arıza ların yerinde temizlenmesi ile giderilebilir.

tşitilebilir gürültü sorunu, yakın zamanlarda; özellikle 20 kV/cm alan şiddetinde ça lışan 765 kV'luk hatlarda ö nem kazanmıştır. Gürültüye, elektrik alanı büyük iletken lerdeki su damlacıkları yol açar. Bu yüzden gürültü, yağ murda ve yağmurdan hemen son ra en üst düzeydedir. Gürül tü; iki katlı işletme frekan sı (100 H z ) , KHz'ler düzeyin deki "beyaz" gürültü ve meka nik salınımların yol açtığı birkaç Hz lik frekans bileşen lerinden oluşur. Bu tür gürül tünün, karayollarındaki ve ha va alanlarındaki gürültü dü zeyinden daha düşük olmasına karşın, insan sinirleri üze rindeki etkisi büyüktür.

Gürültü düzeyi, iletkenlerde ki alan şiddeti düşürülerek azaltılabilir. Bu azaltma, EYG hatlarında çok fazla bir ekonomik ödünü gerektirmediği halde, UYG hatlarında ekono mik olmayan çözümleri gerek tirmektedir. Gürültü düzeyini düşürecek yeni yöntemler üze rindeki çalışmalar yoğunlaş mıştır.

8. ENDÜKLENEN GERÎLÎM ve AKIMLAR

Elektrik alanlarının insan varlığı üzerinde, saç ve kıl ların dikenleşmesi, vücut ve giysiler arasındaki atlamalar

gibi görünür olgularının yanı sıra, uzun erimli etkileri de vardır. Genel kanı, 5 kV/m'nin altındaki alan şiddetlerinin tehlikeli olmadığıdır. Günümüz hatlarının toprak düzeyindeki alan şiddeti; 400 500 kV'ta, 5 8 kV/m, 800 kV'ta ise 10 11 kV/m arasındadır. Bunların insan üzerinde ters bir etki sine rastlanmamıştır. Yine, daha yüksek alanlarda uzun süre çalışanların sağlık de netimi yapılmış ve vücutta kalıcı etkilerinin olmadığı görülmüştür. Ancak, 15 kV/m1 nin üzerindeki alan şiddetle ri rahatsız edici olabilir, bunların önlenmesi gerekir. UYG hatlarının tasarımında yüksek alan şiddeti sorunu önem kazanmakta ve sorunun çözümü için direk yüksekliği nin artırılması, hat güzerga hının tel örgüyle (fence) çevrilmesi ve salt merkezle rinin ekranlanması gibi öne rilerde bulunulmaktadır.

Endüklenmiş akımlar da, üze rinde durulması gereken önem li bir konudur. İnsan, yalı tılmış bir cisme, örneğin hattın altında ya da yakının daki bir arabaya dokunduğunda, önce darbe sonra işletme fre kansındaki bir akım ile kar şılaşır.

Endüklenmiş akımların insan vücudundaki etkileri üzerine yapılan çalışmalar, lmA dola yındaki akımların duyulabil diğini göstermiştir. İnsanın enerjili iletkeni eliyle tu tup, kaslarını denetleyerek iletkeni elinden bırakabildi ği en yüksek akım; kadınlar için lOmA, erkekler için de 15mA dolayındadır. 5 mA'lik bir akım güvenlik sınırı i çinde sayılabilir.

Kararlı durum akımının, en azından halka açık alanlarda birkaç mA'de sınırlandırıl ması yararlı olur. Bu sorun EYG hatlarında çok fazla bir zorluk çıkarmadan çözülebil mesine karşın, UYG hatların da tel örgüyle çevirme ve ekranlama yöntemlerini gerek tirebilir. Ayrıca, üzerinde bakım çalışmalarının sorun yaratabileceği büyük aygıt ların bulunduğu UYG salt mer kezlerinde özel ölçmelerin yapılması yararlı olur.

9. REAKTÎF GÜÇ KOMPAUZASYONU

İletim hatları reaktif gücü hem üretir, hem de tüketir. Kat sığasından (kapasitans) ge len reaktif güç üretimi, ile tilen yükten bağims.j.z olduğu halde, hat endüktansının tü kettiği reaktif güç yüke bağ lı olarak değişir. Dalga em pedans yükü (SIL,Surge İmpe dance Loading) ya da doğal güç (natural power) diye ad landırılan yükte,hattın ü rettiği güç tükettiği güce eşittir. Farklı sistem geri 1 imlerindeki dalga empedans yükü ve reaktif güç üretimi nin değerleri (50 Hz'de) Şe kil 16'da verilmiştir.

Reaktif güç üretimi çok bü yük değerlerde olabilir. 500 km uzunluğunda 420 kV'luk bir hattın reaktif güç üre timi 300 MVAr,800 kV'luk aynı hatta ise bu üretim 1100 MVAr (50 Hz için) do layındadır. Sistem frekansı 60 Hz ise bu değer yüzde 20 daha büyüktür.

Bir hattın reaktif güç denge sinin yüklenmeye bağlı olarak değişmesi Şekil 15'de göste rilmiştir. Kompanzasyonsuz du rumda bu değişmeler, hat az yüklü ya da yüksüz ise, aşırı gerilimlerin doğmasına; çok yüklü ise, sistem kararlılığını etkileyen büyük gerilim düş melerine yol açacaktır.

Reaktif güç üretimi, hat üretiminin pu'i olarak

Fazla

Eksik

\ >

\

Hattın yüklenmesi (DfY birim i yte)

Şekil 15. EYG iletim hatlarında reaktif güç dengesi

32 7

Hatta üretilen reaktif güç fazlasının şönt reaktörler i le emilmesi etkin ve ekonomik bir yöntemdir. Şönt reaktör ler, düşük yükte işletme fre kanslı aşırı gerilimleri sı nırlar, gerilim regülasyonunu düzeltir ve sistemdeki kayıp ları azaltır. Şönt reaktörler, aoğrudan hatta bağlıysalar, manevra aşırı gerilimlerini de düşürürler.

EYG sistemlerindeki şönt re aktörler; rezonans ve harmo nikleri önlemek amacıyla doğ rusal manyetik karakteristik li yapılır. Doğrusal olmayan reaktörler, geçici aşırı ge rilimlerin daha da azaltılma sında yararlı olmaktadır. Ame rika' dak i 765 kV'luk sistemde reaktörler doyma bölgesinin dışında çalışmaktadır ve doy ma dirseği (saturation knee) oldukça düşük seçilmiştir. Reaktif güç kompanzasyonu için doyması denetlenebilen reak törlerde kullanılabilir. Doğ rusal olmayan reaktörler kul lanılmadan önce, her özgün durum için bu reaktörlerle koşulların iyileşip iyileşme diği ayrıntılı olarak araştı rılmalıdır.

EYG hatlarındaki kompanzasyon düzeyi, çoğunlukla % 60 70 do layındadır ve sistem gerilim leri arttıkça bu düzey de art maktadır. Hatların yüklü oldu ğu anlarda, gereksiz gerilim düşmesini önlemek için reak törler devreden çıkarılır. Şönt kompanzasyon için reak törlerin senkron kompanzatör ler ile bir arada kullanılması daha başarılı ve ekonomik olu yor, özellikle kompanzatörle rin çok kısa sürede aşırı yüklenebilmesi,yedek reaktif güç kaynağı yönünden önemli dir. Kompanzatörlerin hem sisteme reaktif güç verme^hem de sistemden reaktif güç çek me işlevi ile sistem gerili minin değişmezliğinin sağlan ması, diğer yöntemlere göre daha kolaydır.

Seri kompanzasyon (seri sığaç lar kullanılması), uzun hatla rın yüklenme kapasitesini ar tırmada etkili bir yoldur. Se ri sığaçlarda üretilen reaktıf güç yük ile orantılı artar. Bu yüzden seri sığaçlar,reak

en üst yük (DEY birimiyle)

3 Hat uzunluğu:3oo km

r

Hat uçları

arasındaki faz kaymasıSp" j /

20 40 60 80 X»

Seri kompanzasyon %

Şekil 16. Seri kompanzasyonlu hatlarda yüklenme düzeyi tif güç dengesinin sağlanma sında sisteme yardımcı olur.

Seri kompanzasyon hattın seri reaktansını azalttığından ge çici kararlılık sınırını ar tırır. Buna örnek olarak, Şe kil 16'da 300 km'lik EYG hat tının uçları arasındaki en yüksek açı kararlılık yönün den 30° varsayılmış ve bu ka rarlılık sınırlarında seri kompanzasyona bağlı olarak hattın yüklenebilme düzeyi gösterilmiştir.

Seri sığaçlar ile hat reaktansıtıın düşürülmesi paralel hatlar a rasındaki güç dağılımının sağlanmasına ve iletim kayıp larının düşürülmesine yardım cı olur. Seri sığaçlar hat ortasına, ara merkezlere ve manevra merkezlerine konabi lir. Seri sığaçların hat or tasına yerleştirilmesi, hat üzerinde daha düzgün bir ge rilim dağılımının sağlanması ve sığaç üzerinden geçecek kısa devre akımlarının düşük olması gibi yararları vardır. Kısa devre akımlarının düşük lüğü sığaçta daha basit koru maların Kullanılmasını sağlar.

10. KARARLILIK

Seri sığaçlar sistem kararlı lığını artırmada en etkili yoldur, tik salınımdaki geçi ci kararlılığın iyileştiril mesi için kullanılacak diğer yöntemler arasında; arızanın çabuk temizlenmesi, tavan gerilimi yüksek statik uya rıcılarla (exciter) uyarının (excitation) denetlenmesi, di namik frenleme, üreteçlerin devreden çıkarılması ve yük atma sayılabilir.

Daha sonraki salınımlarda; geçici kararlılık (transient stability) ve sürekli durura kararlılığı (steady state stability), sistemdeki sönüm lemenin yeterli olmasına bağ lıdır. Son zamanlarda ek uya rı denetimiyle yapay sönüm leme kullanılmaktadır. Bu yöntemde generatör hız sapma sı ve ivmesinden alınan im ler (işaretler) gerilim regü latörüne uygulanmaktadır.

Böylece sistemleri biribirine bağlayan hatlardaki güç salı nımlarının azaltılması, büyük nükleer ünitelerinin devre dışı kalmasıyla doğacak sis tem oturmalarının önüne geçi lebilir.

11. BİLGİSAYAR DENETİMİ

Sayısal bilgisayarlar (digi tal computers) özellikle çok büyük ve karmaşık güç sistem lerinde giderek daha yaygın kullanılıyor. Bilgisayarların sistem güvenirliliğinin ve yükün en uygun biçimde dağılı mının sağlanmasında yararı bü yüktür. Bilgisayarlar ile de netim adım adım yapılır. Önce sistemin sayısal değerleri a lınır ve hatların boştaki du rumu saptanır, daha sonra yük lü hatların denetimi yapılır.

Bütünü tümleşik sayısal sis temin (totally integrated data system, TIDAS) İsveç'te kurul masına başlanmıştır. Sistem, şimdilik ülke çapındaki veri leri uzaktan ölçme (teleme tering) ile toplayan ulusal denetim merkezinden oluşacak tır. Bölgesel denetim merkez leri ileride birleştirilecek ve komşu ülkeler ile veri bağlantıları (data links) ya pılacaktır. Yaklaşık 200 üre tim ve dağıtım merkezlerinden alınacak 600 kadar ölçü değe ri denetim merkezinde 15 sa niyede toplanacaktır. Ek ola rak, devre kesicilerinin ça lışması ve röle ayarlarındaki değişiklikler öncelikle mer keze gönderilecektir, bu a maçla 700 gösterge ayrılmış tır. İletimi kolaylaştırmak için, belirli bir alandan alı nan veriler önce bölgesel top lama merkezlerinde toplanacak tır. İki küçük bilgisayar bu lunduran bu bölgesel merkez lerden 15 20 tane kurulması düşünülmektedir.

Birim başına eşdeğer ç i f t sargı gücü (MVA)ve çal ışma geri I imi (kV)

teoo r

HOO

fr Güc •

«X »

4 1 9S0MVA

•00

eoo

"it

180 MV

r gen ı im;

1 J~r

O

«3 0 «3 0 ««O 1960 1980 1970 1980

Şekil 17. 1910 1970 arası ASEA transformatörlerinde en üst güç ve gerilim

Şekil 18. Uç fazlı transformatör 700 MVA," 400/218/20 kV

Şekil 19.

\ || , 1000 MVA'lik

tek faz 3?'

âA

transformatörün

genel

görünümü

İSS2./ZSLkv

Sİ Sİ

3 h . 13 200 » »

58 1

17 eoo

16 5 5000

Şekil 20.

Tek faz UYG transformatörü.

333 WA ±222. / ZâL / 11°. kv sı sı sı

Ulusal denetim merkezindeki orta boy bilgisayarda iki iş lemci (central processor),te ker bellek (disc memory), şe ritli kaydedici (tape recor der), katot ışınlı tüp (cat hode ray tube), yazıcı (prin ter) ve kart deliciler (card puncher) gibi yan donanımlar bulunacaktır.

Sistem dört aşamada gerçek leştirilecektir, tik aşamada verilerin toplanması ve dene tim işlemleri ile alarm iş levleri tamamlanacaktır. Ka tot ışınlı tüpler şebeke dü zenin görünümü, güç akışı, ge rilim gibi önemli verilerin ekranda gözlenmesini sağlaya caktır. Hat ve transformatör yüklenmeleri, gerilimler ve döner yedeklerin durumu sürek li denetlenecek ve önceden sap tanmış sınırlar aşıldığında alarm verilecektir.

Döner yedekleri de içeren du rum saptanması ve üretim tasa rımı için hazırlanan uygulama programları ikinci aşamada; sistem güvenliğine ilişkin programlar da üçüncü aşamada tamamlanacaktır. Ekonomik yük dağılımı ve otomatik üretim denetimine ilişkin programla rı dördüncü aşamada gerçekleş tirilecektir.

Tasarımın ilk aşamasının 1975, tümünün ise 1979 da bitirilme si öngörülmüştür.

12. GÜÇ TRANSFORMATÖRLERİ VE REAKTÖRLER

EYG ve UYG iletimleri; trans formatör, reaktör, dönüştürü cü (converter), koruyucu ve ölçü aygıtlarının geliştiril mesiyle sağlanabilmiştir.

Transformatör alanındaki ge lişmeyi, örneğin ASEA'nın se nelere göre gerilim ve güç yö nünden ulaşabildiği en üst de ğerlerde gözleyebiliriz (Şekil 17). Bugün 1000 MVA'lık trans formatörler yapılmakta ve 1500 2000 MVA1lık birimlerin de yapılması beklenmektedir. Transformatör anma güçlerin deki bu hızlı artış taşıma olanaklarının iyileştirilme siyle sağlanabilmiştir. İs veç'te şu anda 500 tona ka dar yükler taşınabiliyor. Tek nolojik gelişmelerle bu olanak daha da artacaktır.

Şekil 21. Üç fazlı şönt reaktör. 200 MVA, 400 kV

Akım i\ \ ,„ \

Gerilim

,i t

Şekil 22. Doğrusal karakter is tikli olmayan şönt reaktörün mıknatıslama eğrisi

Kesme zamanı (\), çevrim 10

Kesme akımı (!&), kA 100

1 J0

I1

6 5

>

•J

i 20

0 1930

O 1900

Şekil 23. 1930 1970 arası Amerikan piyasasında bulunan 230 765 kv'luk devre kesicilerinin durumu

Aygıtlarda daha iyi yalıtıcı maddeler kullanılmasına ça lışılıyor. Geliştirilmiş he saplama yöntemleri; elektrik sel alanların daha iyi denet lenmesine ve daha düşük yalı tılmış sistem tasaııtr.ır.a ola nak vermiştir. Yağ ve kağıt yağ yalıtkanlarındaki atlama ların ve diğer tür zorlanmala rın yalıtkanlık maddelerinde ki etkisinin ayrıntılı bilin mesi amacıyla araştırmalar sürdürülmektedir. Böylece; yalıtkanlık düzeyleri ile ay gıtların boyutlarının daha dü şürüleceği sanılmaktadır.

Tanecikleri yönlendirilmiş (grain oriented) saçların kullanılmasıyla, transforma törlerdeki çekirdek kayıpları düşürülmüş, böylece manyetik akı yoğunluğunu artırma olana ğı doğmuştur.

Üç fazlı transformatörler da ha ucuz olduğu için tercih e dilir. Geleceğin UYG sistem lerinde; 3000 MVA ve üzerin deki çok büyük transformatör lere gerek duyulacaktır. Şekil 19'da genel görünümü verilmiş 1500 kV ve 1000 MVA'lık trans formatör üç sargı bacaklıdır. Aynı güçte ve bir sargı bacak lı (yani 333 MVA'lık) trans formatör, geleceğin UYG trans formatörlerinin prototipi ola rak yapılmıştır ve dünyadaki ilk UYG güç transformatörü dür (Şekil 2 0 ) .

Şönt reaktörler, çoğunlukla üç fazlıdır ve gerilimin en az yüzde 150'sine kadar doğru sal çalışır. Geleceğin doğru sal olmayan reaktör gereksini mini karşılamak için farklı mıknatıslama eğrili tasarım lar üzerinde de çalışılmakta dır (Şekil 22).

13. DEVRE KESÎCÎLERÎ

Güç sistemlerinin büyümesiyle, kısa devre akımları artmış ve sonucunda arızaların doğuraca ğı tahribat da önem kazanmış tır. Bu durum kesicilerin kes me kapasitesinin daha da büyü mesi ve kesme zamanının da düşmesi gereğini doğuruyor (Şe kil 23). Günümüzde kesme akım

Şekil 24.

Az yağlı devre kesicisi

420 kV, 2500 A, 40 kA(Ib)

l a n 63 kA ve hatta 80 kA'e kadar, kesme zamanları ise iki çevrime (cycle) kadar devre kesicilerini bulma olanağı vardır. Kesme zamanının bir çevrime düşürülmesi beklen mektedir.

Geleceğin UYG sistemlerinde kısa devre akımları belki bir sorun olmayacak, ancak kesme zamanının çok küçük tutulması gereği ile karşılaşılacaktır.

Korumo. dû«y! Rnnoı çtnlimi «\/2

Bojota» niteli* (J). kWı/kV anma gerilimi

manevra olarbesi

/ yrtdtnm dorbesî

—

Şekil 25. 1950 19 70 arası Yıl

parafudurlarının

nitelikleri

Şekil 26. Anma gerilimi. 330 kV, koruma düzeyi 800 kV'un altında olan bir parafudur

Geri 1 im

.Korutla düzeyi . 2 .Diren ç gerilimi 3 .Atlan I aralığı.

4 .Empet ans hattı

«I

<• k: ^ > •4

•mim

«—3 r* Boşalma akımı

Şekil 27. Atlama aralığı "denetlenebilen" parafudurun çalışma eğrileri

Şekil 28. Kapasitif gerilim trafoları. 420//J kV

14. PARAFUDURLAK

Aşırı gerilim korumasının gi derek önem kazanması (koruma nın daha sağlıklı olması için), parafudurların (surge arres ter) hem koruma düzeylerinin hem de boşalma niteliklerinin daha da iyileştirilmesini ge rektiriyor (Şekil 25). Bu ko nuda 1960'ların başında atı lan en büyük adım, atlama a ralıkların manyetik olarak delinmesi (magnetically blown gaps) ya da etkin atlama ara lıkları (active gaps) yönte minin kullanılması olmuştur. Bu tür atlama aralıkları ol dukça büyük ark gerilimi gös tererek boşalma akımını dü şürmekte ve parafudur direnç lerini ısı yayılan bölümden ayırmaktadır.

Şekil 26'da 420 kV sistemle rinde kullanılan etkin atlama aralıklı parafudur görülüyor. Bu parafudurun anma gerilimi 330 kV ve koruma düzeyi 800 kV'un altındadır.

UYG ve YGDA iletimlerinde kul lanılacak parafudurların koru ma düzeyleri ve boşalma nite liklerinin iyileştirilmesi i çin, yeni bir atlama aralığı denetlenebilen (controlled gap) parafudur geliştirilmiş tir (Şekil 27). Büyük akımlar daki düşük atlama aralığı ge rilimi, oldukça büyük direnç lerin kullanılmasına olanak vermiştir. Böylece hem baş langıç boşalma akımları, hem de parafudurun atlama (spark over) sistemindeki gerilim basamakları düşürülmüştür.

ŞeJcii 29. Manyetik akım transformatörü 420/İ3 kV, 2000 A

Şekil 30. Optronik akım transformatörü 420//3 kV, 2000 A

15. ÖLÇÜ TRANSFORMATÖR LERİ

EYG ve UYG sistemlerinin ge rilim ölçümünde, kapasitif gerilim trafolarının kulla nılması çok ucuz bir yoldur (Şekil 28). Gelecekte; geçici rejim tepkesini (respose) i yileştinnek için kapasitif gerilim trafosunun çıkışında ki manyetik transformatörün yerini elektronik aygıtların' alması bekleniyor. Manyetik akım transformatör leri; akım ölçümünde basit ve güvenilir aygıtlardır (Şekil 29). Ancak UYG sistemleri i çin bu akım trafolarının pa halı olması, elektronik ay gıtların önemini artıracaktır. Güvenilirlik, doğru ölçme, e konomiklik ve geçici olaylara karşı fazla duyarlı olmama niteliklerinin iyileştirilme si amacıyla yeni bir optronic sistem geliştirilmiştir. Bu sistemde, hat gerilimindeki elektronik aygıt, ürettiği ışık imlerini (işaret) optik lifler (fiber) üzerinden top rak gerilimine taşımaktadır (Şekil 30).

Şekil 31.

800 ve 420 kV için direk tasarımları

!• 24000 —

n

X

i. i İUJ& .

t/re di rei tasarımları

16. HATLAR VE MERKEZLER

Hat direkleri tasarımının ül keden ülkeye değişmesi, kıs men teknik, kısmen de hukuk sal nedenlerden ileri geliyor. Direklerin daha hafif ve es tetik gereklerle daha alçak yapılması yönünde bir eğilim vardır. Yeni 800 kV tsveç sis temi için önerilen direk; 35 metre boyunda ve yalnızca 12 ton ağırlığındadır (Şekil 31).

Direk boyutlarının küçültül mesi gereği, özellikle UYG sistemlerinde daha da ağırlık kazanmıştır. Çünkü çok büyük çelik yapılar kamunun tepki sine yol açıyor. Alışılmamış direk tasarımlarından bazı örnekler Şekil 32'de verilmiş tir. Salt merkezlerinin yer ve bo yut sorunu SF6 ile yalıtma tasarımlarını geliştirmiştir. Günümüzde 800 kV sistem geri limleri için yapılabilen bu tür tasarımlar, UYG sistemle rinde daha da ilginç olacak tır. Çünkü bu tür merkezlerin alışılmış harici merkezlerin kapladığı alanın ancak % 5 10 unu kaplayacağı sanılıyor.

(EHV and UHV Power Transmission, B. Thoren, ASEA, Vaster&s,İsveç)