ALÇAK GERİLİM HAVA HATLARINDA BAKIR VE ALÜMİNYUM İLETKENLERİN EKONOMİK VE TEKNİK BAKIMDAN MUKAYESESİ

Alçak Gerilim Hava Hatlarında Ekonomik ve Teknik

CDE : 621.315.3; 620.9; 546.56; 546.621.

ir ve

Memleketimizde alçak gerilim hava hatların da bakır lletgenlerin kullanılması alışkanlık ha line gelmig bulunmaktadır. Halbuki gittikçe ar tan bakır fiatları halen ekonomik bakımdan alü minyum iletgenleri bakır iletgenlere nazaran her hangi bir tereddüde mahal bırakmıyacak şekil de üstün hale getirmiştir. Bu sebeple gerek biz zat alâkalı müesseselerin istifadesi ve gerekse memleket ekonomisi bakımından bakır iletgenler yerine alçak gerilim hava hatlarında alüminyum ve büyük porteli yüksek gerilim hava hatların da da çelik alüminyum iletgenlerin kullanılması kaçınılması mümkün olmıyan bir zaruret haline gelmiş bulunmaktadır. Esasen birçok Avrupa memeleketleri ve Amerika'da hava hattı tesisin de alüminyum iletgenler uzun senelerden beri kullanılmaktadır. Bu yazımızda yalnız alçak ge rilim hava hatlarında kullanılan (küçük menzil li yüksek gerilim hava hatlarında da kullanılma sı mümkündür) alüminyum iletgenlerle bakır iletgenlerin mukayesesi ele alınmıştır.

TL. sı olarak bedellerinin mukayesesi :

Bakırın iletgenliği 56, alüminyumuna İse 35 m/Ohm. mm2 dir. Bu sebeple muayyen bir uzun lukta ayni omik direnci elde etmek için lüzum lu alüminyum iletgenin kesiti, bakır iletgene na zaran 56/35 = 1,6 misli büyüktür. Fakat bakır ve alüminyumun özgül ağırlıkları arasındaki oran 8,9/2,7 = 3,3 olduğundan, bu 1,6 misli bü yük kesitdeki alüminyum iletgenin ağırlığı ba kır iletgenin ağırlığının, 1,6/3,3 s« 1/2 si kadar dır. Yani omlk dirençleri ayni olan ayni uzunluk daki bakır Uetgenle alüminyum iletgenin ağırlık ları arasındaki oran 2/1 dir. Meselâ 2 ton bakır la yapılabilecek bir şebekeyi elektrik! özellikleri tamamen ayni kalmak şartıyla 1 ton alüminyum sarfederek yapmak mümkündür. Bakır telin flatı 23,75 TD/kg, alüminyum telin fiatı da 16,5 TL/ kg olduğundan, bakır Uetgenle buna eşdeğer alü minyum iletgenin TL.sı olarak bedelleri arasın daki oran 2 x 23,75/16,5 = 2,878 dir.

Meselâ İETT alçak gerilim şebekesinde halen senede 35 ton civarında örgülü bakır tel kulla nılmaktadır. Bunun TL. sı olarak bedeli 35000 x 23,75 = 831250 lira eder. Halbuki bunun yerine

Elektrik Mubendlsllfti 116

Yazan: Nnsret ALPEBÖZ

Y. Müh. tETT ve ÎTÜTO kuUanUacak alüminyum telin ağırlığı 17,5 ton ve bedeli 17500x16,5 = 288750 TL. sidir.

Döviz sarfı bakımından mukayese :

Memleketimizde alüminyum bulunmadığından alüminyumun dışardan ithali gerekmektedir. Ve halen külçe alüminyumun ithal fiatı 525 ton ci varındadır. Buna mukabU memleketimizde ba kır cevheri bulunmakta ve ihraç edilmektedir. Halen bUister bakırın dünya piyasasındaki kıy meti 1515 Ş/ton civarındadır. Bu fiatlara göre ve bakır Uetgenle eşdeğer alüminyum Uetgenln ağırlıkları arasındaki oranın 2/1 olduğu nazarı itibara alınarak iletgen malzemesi olarak alü minyum kullanılması ve bu maksatla kullanıla cak bakırın ihraç edilmesi halinde, İthal edilen alüminyumun tonu başına döviz tasarrufu, 2x1515 — 525 = 2505 Ş olacaktır.

Meselâ tETT alçak gerilim şebekesinde sene de kuUanılan örgülü bakır tel miktarı 35 ton civarında olup, bu 35/2 = 17,5 ton alüminyum te le tekabül etmekte ve 35 ton biUster bakırın ih racı Ue 17,5 ton külçe alüminyumun ithali halin de sağlanacak döviz tasarrufu, 17,5x2505 = 43837 $ a baliğ olmaktadır.

Montaj işçiliği bakımından mukayese :

Alüminyum tel çekme iği daha fazla ihtimam istiyen bir iştir. Bu bakımdan birim bağına alü minyum telin montaj işçiliği bakır tele nazaran daha fazladır. İller Bankası 1965 yılı birim fiat cetvelinden alınan fiatlara göre, I inci, Uncl, m üncü fiat bölgelerinde bakır ve alüminyum telle rin TL/kg olarak ifade edilen montaj İşçilikleri aşağıda gösterilmiştir.

Montaj İsçilikleri (TL/kg)

Bakır tel Alüminyum tel

I inci bölge

2,00 3,00

Ilncl bölge

2,50 3,75

m üncü bölge

3,00 4,50

Ancak elektrik! bakımdan alüminyum tele eş değer olan bakır telin ağırlığı 2 misil fazla oldu ğundan, alüminyum telin 1 kg. ı başına montaj işçiliği farkları:

Bakır tel (2kg) Alü. tel (1 kg)

Fark

I İnci bölge

4,00 3,00

1,00

üne* bölge

5,00 3,75

1,25

IH Üncü bölge

6,00 TL 4,50 TL

1,50 TL

olmaktadır. Yani bakır tel yerine alüminyum tel kullanmakla, kullanılan alüminyum telin beher kg.'ı bağına, montaj işçiliğinde, I inci fiat bölge sinde 1 TL n nci fiat bölgesinde 1,25 TL ve m üncü fiat bölgesinde de 1,50 TL tasarruf sağlan maktadır. Diğer bir değimle, bakır telin 2 misli fazla olan ağırlığı, alüminyum tele gösterilme si icap eden İhtimamın lüzum gösterdiği işçillk den daha fazla bir işçiliğe ihtiyaç göstermekte dir.

Direk masrafları bakımından mukayese :

Bilindiği üzere taşıyıcı direkler rüzgâr kuv vetine göre hesaplanmaktadır. Rüzgâr kuv veti de tel çapı ile orantılıdır. Eşdeğer alümin yum lletgenin kesiti bakır lletgene nazaran 1,6 defa büyük olduğundan, çapı da takriben V1.6 = 1,26 defa büyüktür. Dolayısıyla alüminyum ilet gene gelen rüzgâr kuvveti, bakır iletgene gelen rüzgâr kuvvetinin 1,26 mislidir. Yani alüminyum tele gelen rüzgâr kuvveti % 26 kadar fazladır. Bundan dolayı alüminyum lletgenll hatlarda ta şıyıcı direkler takriben bu nisbette büyük çıkar.

Durdurucu, branşman, köşe, nihayet ve tev zi direklerine gelen cer kuvvetleri ise alüminyum iletgen kullanılması halinde ehemmiyetli derece de azalmaktadır. Çünkü :

Bilindiği üzere, gerilme:

s*. 8

8.f p : teldeki gerilme (kg/cm2) s : direkler arası açıklık (cm) 8 : tel ağırlığı (kg/cm») f: sehim (cm)

formülü ile hesaplanmaktadır. Alüminyum telin özgül ağırlığı (8), bakır telinkine nazaran 3,3 de fa küçük olduğundan, muayyen bir direkler arası açıklıkta, sehim ayni kalmak şartıyla alümin yum teldeki gerilme, bakır teldekinden 3,3 defa küçüktür. Yalnız alüminyum telin kesiti eşdeğer bakır tele nazaran 1,6 defa büyük olduğundan, netice itibariyle telden direğe intikal eden cer kuvveti, bakır teldekine nazaran 3,3/1,6 =s 2 de fa daha azdır.

Buz yüküne gelince; buz yükü malûm oldu ğu üzere tel çapının kare kökü ile (Vd) İle oran . tılıdır. Alüminyum lletgenin kesiti eşdeğer bakır lletgene nazaran 1,6 misil büyük olduğundan, ça pı da takriben VÎ!«f=l>26 defa daha büyükdür.

Dolayısıyla alüminyum iletgende teşekkül eden buz yükü de eşdeğer bakır iletgendekine nazaran V1.26 = 1,12 misli büyük veya •% 12 kadar faz la olur. Fakat buna mukabil alüminyum tel kul lanılması halinde tel ağırlığı yarıya indiğinden netice itibariyle konsollara ve direklere intikal eden düşey ağırlık ehemmiyetli derecede azalmış olur.

Netice itibariyle bakır tel yerine alüminyum tel kullanılması halinde direk masrafları da umu miyetle bir miktar azalır. Fakat bu her hatdaki direk tiplerine ve hattın diğer hususiyetlerine gö re değiştiğinden, direk masraflanndaki tasarruf ve bunun miktarı hakkında umumi bir rakam vermek mümkün değildir.

Bakırla temas :

25° C da, hidrojenin elektrolitik potansiyeli sı fır kabul edildiğine göre, alüminyumun elektro litik potansiyeli (—1,35) volt, bakırın ki ise, iki değerli bakır için ( f 0,34), bir değerli bakır içiu (+ 0,25) voltdur. Yani metallerin elektrolitik po tansiyel sırasında alüminyum hidrojenin üzerin de bakır ise altındadır. Malûm olduğu üzere bu sıranın üst ucuna yakın olan metaller kimyevî bakımdan çok aktifdirler ve bundan dolayı da tabiatta serbest olarak bulunmazlar. Meselâ en üstten ikinci ve üçüncü sırayı işgal eden potas yum ve sodyum su ile bile birleştiği halde,' sıra nın en altında bulunan altını eritmek için kral suyuna ihtiyaç vardır. Bu sebeple altın, platin ve hattâ bakır tabiatta serbest olarak bulunur. Gene bir metal, elektrolitik potansiyel sarasında kendinden aşağıda bulunan metalle yerini değiş tirir. Meselâ bir demir parçası bir bakır sülfat solüsyonu içine daldırdırsa demir solüsyondaki bakırın yerini alır ve ayni miktarda bakır açığa çıkarak demir üzerine kaplanır. Bütün demir ba kırla kaplandıktan sonra reaksiyon durur. Yani kimyevî bakımdan daha aktif olan elemanlar, kimyevî bakımdan daha atıl olan elemanlan bile şiklerden çıkarak onların yerini alırlar.

Bakır kuru havada bir değişikliğe uğramaz İse de, rutubetli havada patina (bir metalin yü zeyinde meydana gelen ince ve ekseriya çok renkli oksit tabakası) denilen bir tabaka ile ör tülür. Hava ve suyun bakıra tesiri ile meydana gelen mavi yeşilimsi renkdeki bu bileşik 'CuCC^. Cu(OH2) terkibindeki «malahit» tir. Alüminyum ve bakırın temas etmesi ve suyun da mevcut ol ması halinde, alüminyum bu blleşikdeki bakırın yerini almak Üzere ayrışır. Bundan dolayı alü minyum iletgenlerin bakır veya bakır tozu ile temasına mani olunması gerekir. Bu maksatla aşağıdaki hususlara riayet edilmelidir.

1) Daha evvel bakır iletgenler için kullanıl mış olan takımlar ve izolatörler alüminyum ilet

Elektrik MOhenaisllftl 116

genlerin çekilmesi ve tesbiti için kullanılmadan önce bakır tozundan iyice temizlenmelidir.

2) Bakır ve alüminyum tellerin irtibatlan dırılması için kullanılan klemenslerin iki oluğu vardır. Bunların biri alüminyum, diğeri bakır iletgen içindir. Bakır iletgene ait olan oluk ba kırla yataklanmıştır. Alüminyum iletgen alümin yum yatak, bakır İletgen bakır yatak içerisine yerleştirilir. Tesis esnasında bakır oluğun alta gelmesine dikkat edilmelidir. Bu suretle yağmur sularının bakırdan alüminyuma akması önlenmiş olur.

Alüminyum tellerin diğer hususiyetleri :

1) Alüminyum oldukça yumuşaktır ve ko layca zedelenebilir. Bundan dolayı alüminyum tellerin çekilmesi esnasında gerekli ihtimam gös terilmeli ve tellerin çizilmesine ve zedelenmesine meydan verilmemelidir. Bunun için alüminyum iletken daima hususi döner makaralar üzerinden çekilmeli, izolatör olukları ve kancalar üzerin den çekilmemelidlr.

2) Bakır tellerde olduğu gibi alüminyum tel lerin üzerinde de ince bir oksit tabakası teşek kül eder. Bu tabaka bakırdakinin aksine yalıt kandır. Bundan dolayı alüminyum iletgenler ek lenmezden evvel, İletgenler ve klemens olukları üzerindeki oksit tabakası çelik telden bir fırça ile iyice temizlenmelidir. Yeniden oksidasyonu önlemek İçin temas satıhları iyice sıkılmalı, son ra kablo uçları ile klemensin yan ve uçlardaki girintileri çinko kromat veya kırmızı kurşun ma cunu (sülyen macunu) ile fırçalanarak kapatıl malıdır.

3) Alüminyum tellerin ömrü, bakır tellere nazaran az değildir. 50 sene evvel hizmete ko nulmuş olan alüminyum hava hatlarının bugün hâlâ hizmette olması (bak : K. Glrkmann und E. Königshofer : Die Hochspannungs Frelleitun gen, s. 59) bunu ispat etmektedir.

4) Alüminyumun alkali sıvılara karşı daya nıklılığı azdır. Asitleri ihtiva eden suda eriyebi lir. Bu bakımdan kimya fabrikalarının bulunduğu mıntakalarda alüminyum tellerin kullanılması mahzurludur.

Buna mukabil üzerinde gayet sıkı bir şekilde duran oksit tabakasının tuzlu deniz havasına kar şı bakır kadar dayanıklı olduğu anlaşılmıştır.

5) Alüminyumun mahzurlarından biri de eri me derecesinin düşük oluşudur (alüminyumun 658° C, bakırın 1083° O. Bu sebeple meydana ge lebilecek arklar alüminyum tellerin daha çabuk yanmasına ve kopmasına sebep olabilir. Fakat alüminyum tel kullanan memleketlerde bunun pratikde esaslı bir mahzur teşkil etmediği görül müştür.

Netice :

Yukarıda tafsilâtlı olarak izah edilmiş oldu ğu veçhile, halen dünya sanayi piyasasmda çok kıymetli bir meta haline gelmiş olan bakınn ha va hattı İnşası gibi kaba bir tesis işinde kulla nılması ekonomik değildir. Bu maksatla alçak gerilim ve küçük menzilli yüksek gerilim hava hatlarında alüminyum, büyük menzilli yüksek gerilim hatlarında da çelik alüminyum tel kulla nılması bir zaruret haline gelmiştir.

KAYIP Hüviyetimi kaybettim. Hükümsüzdür.

Sefahattin GENÇ

Elefctrlfc Mühendisliği 115