ALÇAK GERİLİM (A.G.)

TEBLİĞ No: 21

UDK : 621.315.5

A l ç a k G e r i l i m (A. GJ

Ümit EKÎNCt

Y. Müh.^î.T.Ü.

A.G. Şebekelerinde hava hattı telleri için en uygun malzemenin bakır (Cu) ve alüminyum (Al) • olduğu herkesçe malûmdur. Memleketimizde A.G. şebekelerinde halen bakır ilekten kullanılmaktadır. Bakır fiatlarının çok yüksek olmasından ve bakırın hertürlü elektrik cihaz ve malzemelerinde kullanılan çok kıymetli bir metal olması dolayısiyle bir çok avrupa memleketlerinde bakırdan tasarruf etmek ve daha iktisadi bir yol bulmak düşüncesiyle yüksek gerilim (Y.G ) şebekelerinde çelik-alüminyum (St-Al) ve A.G. şebekelerinde bakır yerinde alüminyum iletken kullanılmağa başlanmıştır. Bilhassa İngiltere'de 40 yıldan beri saf alüminyum ilektenli havai hatlar kullanılmakta ve alınan neticelerin de tatmin edici olduğu bildirilmektedir. Dünya elektrik sanayinin süratli inkişafına, bakır istihsali parelel gidemediği için 1950 yılından sonra bakır fiatlarındaki yükselme alüminyum iletkenlere rağbeti daha fazla artırmıştır. Bugün alüminyum iletkenli yeraltı kabloları imal edildiği gibi kabloların kılıflarında alüminyum kullanılmaya da teşebbüs edilmiştir.

Bir şebekenin tesisinde en mühim faktörlerden birisi tesis masrafları ve diğeri de işletme emniyeti olduğuna göre, şimdi gerek bakır ve gerekse alüminyum iletkenlerinin bu iki yönden mukayesesini yapalım.

1 — TESİS MASRAFLARI :

Bir havai hattın tesis masraflarına nakiller,

ağırlık, kesit ve fıatları ile tesir aderler. Aynı iletkenlikteki iki telin mukayese sayıları şöyledir.

Kesit Çap Ağırlık Fiat

Bakır

Alüminyum 161

48,8' 76,9

Not: Fiat mukayesesi Electrical Review mecmuasının Haziran 1962 sayısından alınmıştır.

Bu cetvelden görüldüğü gibi saf alüminyum kesit ve çap itibariyle bakırdan büyük, fakat ağırlık ve fıat bakımından da bakırdan küçüktür.

Küçük bir şebeke ele alarak bakır ve alüminyum iletkenlerle aynı şebekenin çekildiğini düşünerek bir mukayese yapalım. Aşağıda verilen misalde ele alınan şebeke Horasan kasabasının elektrik projesidir. Şebeke 149 direkten müteşekkildir ve 1962 Nisanında tiler Bankasınca tanzim edilmiştir. Hesapların kolay olması bakımından direk açıklıkları sabit tutulmuştur.

Ayni iletkenlikte bulunan bakır ve alüminyum tellerin kasitleri şöyledir:

Cu (mm2)

10 16 25 35 50 70

Al (mm2)

16.1 25. 8 40 56 80 .5 113

Hesaplarda norm kesitler kullanılacağından misalde alüminyum için sırasıyle 16, 25, 35, 50, v.s. alınmıştır. Bakır ve alüminyuma ait muhtelif kesitler için max. hat çerleri, gerilmeler ve emniyet faktörleri aşağıda verilmiştir.

Max. hat çerleri (Kg.) olarak : II. Bölge

Kesit (mm2)

Cu (Kg.)

119 146 183 218 265 320

Al (Kg)

— 147 183 215 253 305

Kesit (mm2) Cu gerilme Kg/mm2 Em. faktörü % Gerilme Al Kg/mm2 Em. faktörü %

Gerilmeler ve emniyet faktörleri :

11.9

9.12

7.32

6.22

29.8

18.3

15.5

9.2

7.33

6.15

40.7

34.2

50 5.3

13 3 5.06

28.2

70 4.57

11.4 4.35

24.2

Talimatnameye göre havai hatlarda kullanılacak tellerin azami cer zorlamaları, kopma mukametinin % 45 ini geçmemesi lâzımdır. Kopma mukavemeti bakır için 40 kg/mm11 ve alüminyum için 18 K/mm2 dir. Cetvelden kolayca görülmektedir ki 16 mm2 kesitinde alüminyum iletken için bu değer

% 51 oluyor. O halde n Bölgede 50 metre direk açıklığında alüminyum iletkeni talimatnameye göre kullanamıyacağız. I. Bölgede 16 mm2 Al. için bu değer % 38.3 olduğundan 50 metre direk açıklığında alüminyum kullanabiliriz, n. Bölgede 16 mm2 Al. iletkeni 40 metre direk açıklığında kullandığımız taktirde emniyet faktörü % 37.3 oluyor. % 45 den küçük olduğu için II. Bölgede 40 metre direk açıklıklarında 16 mm- kesitinde alüminyum iletken kullanabiliriz. Zaten şehir şebekelerinde direk açıklıkları umumiyetle sokak durumlarına göre ayarlandığından 40 metreyi pek geçmemektedir. Ancak çok uzun sokaklarda branşman v.s. ayrılmadığı taktirde bu mesafe 50 metreye kadar çıkmaktadır. Alüminyumlu A.G. şebekelerinde direk arası mesafe her zaman 40 m. ve altında tutulabilir. Böylece II. Bölgede de alüminyum iletken kullanılması mümkündür. Max. hat çerleri, Cu için İller Bankası tip projelerinden alınmış ve Al. için ise yeniden hesaplanarak verilmiştir.

Saf alüminyum iletkenlerin daha büyük çapta olmalarından dolayı taşıyıcı direklere daha büyük rüzgâr basıncı geleceğinden bu hatlarda kullanılan taşıyıcı direklerin bakır nakilli direklere nazaran daha ağır olacağı akla gelebilir. Bugün kullanılmakta olan İlbank tipi direklerden en küçük taşıyıcı direkler 6,5 U ve 8 I direkleridirki bunlar bile bakır muadili alüminyum iletkenleri rahatça taşıyabilecek emniyettedirler.

Yapılan mukayese hesabında yalnız direk ve iletkenler nazarı ıtibare alınmıştır. Çünkü şebekenin'diğer teferruatı heriki haldede aynı olacağından neticeye tesir etmiyecektir.

— ŞEBEKEDE BAKIR KULLANILDIĞINA GÖRE:

1 — Demir direkler :

81 tipi 87 Ad. x 163 = 14181 Kg.

6,5U

14 » X 185 = 2590 »

8U

19 > x 217 = 4123 »

4 * x 328 = 1312 »

10 I"

19 > X 247 = 4693 »

10U"

1 » X 299 = 299 »

1 » X 463 = 463 »

O.G. Direği

2 Ad. X 604 = 1208Kg.

Travers ve konsollar Trafo direkleri 2 Ad.

% 10

X 728 = 1456 »

33325 Kg. x 4— TL. = 133300 TL.

2 — Bakır nakiller:

10 mm2 16 » 25 » 35 »

21,48 Km. 4,168 » 3.303 » 1.149 >

X 92,82 = 1993,77 Kg. X 147,9 = 616,44 > X 220,32 = 727,71 » X 319,26 = 366,82 >

3704.— »

3704,—Kg. X 15,5 = 57412 TL. 3704,— » X 2 = 7408 »

64820

II — ŞEBEKEDE ALÜMİNYUM KULLANILDIĞINA GÖRE:

1 -— Demir direkler :

tipi 77 Adet

10 I

» 18 »

12 I

» 18 >

ıou

» 5>

12U

» 4*

K2 10 I"

> 2> » 17 »

IOU"

» 1>

12U"

» 2»

KO2.G" .

» direkleri

1» 2»

Travers ve konsollar%ı0

Trafo ıâirekleri 2 »

X 151 = 11627 Kg. X 206 = 3708 » X 256 = 4608 » X 243 = 1215 » X 311 = 1244 J> X 452 = 904 » X 248 = 4216 » X 299 = 299 » X 370 - 740 » X 463 = 463 » X 604 = 1208 »

= 3000 » X 728 = 1456 >

2 — Alüminyum nakiller :

16 mm*

25 » 35 » 50 »

21. 48

4 168 3.303 1.149

Km. x 44 = 945 Kg.

> x 68 = 283 > > x 96 = 317 > » x 138=. 158 »

1703 »

1703 Kg. 1703 »

x 1057 = 18000,00 TL. x 225 = 3831,75 >

21831,75

34688 Kg. x 4 = 13852 TL.

Bu ufak misalden görülüyorki şebekede alü mınyum iletken kullanıldığı takdirde 37536 TL bir tasarruf sağlanmış oluyor. Bu, şebeke keşfinde % 19 "ve nakil keşfinde de % 66,3 tasarruf demektir.

2 — İŞLETME EMNİYETİ :

a) Mekanik Emniyet:

Kopma mukavemeti bakımından bakır teller, saf alüminyum tellere nazaran daha üstün durumdadırlar. Bakırın kopma mukavemeti 40Kg/mmolduğu halde alüminyumda bu değer 18 Kg/mm2 dir Bununla beraber elde mevcut kesitler için, mutad olan direk açıklıkları intihap edilmek suretiyle ve yine fevkalâde büyük buz yükleri nazarı itibara almamak şartiyle saf alüminyumunda emniyet şartlarına yeter bir dayanıklılıkta olduğunu tecrübeler göstermiştir.

Bakır iletkenlı hatlarda iletkenler arasındaki düşey mesafe 23 cm. olduğu taktirde hatların çarpışmasına karşı kâfi emniyet temin edilmektedir. Bu değer tesisat yönetmeliğinde 40 cm dir. Ayni hâl alüminyum hatlar içinde caridir. Yalnız fazla arızalı mıntıkalarda, fırtına halinde emniyeti sağlamak gayesiyle alüminyum iletkenlerde düşey mesafeyi bir miktar arttırmak icapedıyorsa da, şehir şebekelerinde umumiyetle hatlar binalar tarafından korunduğundan ve yine Türkiye'de 40 cm. aralık alındığından dolayı iletkenlerin birbirine teması konusunda tamamen emniyet sınırları içerisinde kalıyoruz.

b) Elektriki emniyet:

Bakır ve alüminyum iletkenlerin taşıyabilecekleri max. akım amper cinsinden aşağıdaki cetvelde verilmiştir.

gazların çıktığı bölgelerde kullanılamamaktadır. Bugün İtalya ve Yunanistan'da alüminyum iletkenler çok revaçta olduğu halde deniz kenarında sahilden itibaren bir km. genişliğinde bir şerit dahilinde kullanılmamaktadır. Bazı firmalarca, iletkenlerin örgüleri arasında meydana gelebilecek herhangi bir alkali reaksiyonu önlemek gayesiyle merkez iletkenine gres sürülmektedir. Kimyevi tesirlerin olabileceği mıntıkalarda kullanılan alüminyum iletkenin üzeri bakır kaplanmaktadır.

Alüminyumun bir yerden diğer bir yere nakledilmesi ve çekilmesi gerçi bakıra nazaran biraz daha zordur. Zira alüminyum daha yumuşak bir metal olduğundan naklinde ve çekilmesinde zedelenmemesi için daha büyük bir itina ister. Nakil işinde sağlam bir ambalaj ve tel çekmede de hat güzergahına aralıklı tahta parçaları yerleştirmek suretiyle iletkeni zedelemeden çekmek mümkündür. Alüminyumun nakil işi bakıra nazaran zor olmasına rağmen nakil masrafı bakımından bakırdan daha avantajlıdır. Çünkü daha hafiftir.

Diğer bir meselede alüminyum iletkenlerin zamanla sehimlerinin değişmesidir. İngiltere'de binlerce Km. uzunluğundaki saf alüminyum iletkenli hatlarda elde edilen tecrübeler şöyledir : Her ne kadar montajdan hemen sonra sehimlerde bir miktar değişme oluyorsada takriben 3 - 4 ay son ra sehim değişmesi durmaktadır. O halde bunu temin içinde ilk başlangıçta yani iletkenlere sehim vermede gerilmenin bir miktar arttırılması bu mahzuru da ortadan kaldıracaktır.

Hat montajında kullanılan yardımcı malzemeler her iki iletkenlerde de hemen hemen aynıdır.

Bakır yeraltı kablolarının direkte alüminyum iletkenlere irtibatında veya bir alüminyum hattan,

Kesit m m 2 Cu Al

10 16 25 35 50 70 95 120 150 80 95 120 145 184 242 306 356 423 60 74 92 115 147 195 245 285 338

Ayni iletkenlikteki bakırın muadili yaklaşık olarak bir üst kesit alüminyum olduğundan, cetvelden kolayca görülmektedir ki taşıyabilecekleri akım her iki iletkende de aynıdır.

Bakır ve saf alüminyum iletkenlerinin iktisadi yönden mukayesesinden sonra neticeye geçmeden evvel her iki iletkene ait bazı karakteristiklerden de kısaca bahsedelim.

Alüminyum iletkenler genel olarak korozyona karşı mukavim olmasına rağmen sahil bölgelerde, büyük sanayi bulunan yerlerde ve kükürtlü tabiî

E M.M. 73 - 74

bakır telle bir branşman alınmasında iki ayrı metali birleştirecek klempler de önemlidir. İki ayrı metalin birleşmesi bir elektromotor kuvveti meydana getireceğinden bu iki metali özel halitalardan yapılmaktadır.

Memleketimizde bol miktarda bakır cevheri bulunduğu halde alüminyum pek çıkmamaktadır. Dünya piyasasında bakır madeni daha büyük bir yer tuttuğundan bu madeni elektrolitik bakır tel halinde dışan satmak ve buna mukabil alüminyumu külçe halinde ithal etmek memleket ekonomi-

sinde mühim 'bir rol oynar. Halen memleketimizde 2 adet bakır fabrikası ve 20 ye yakında haddehane bulunmaktadır. Bu tesisleri alüminyum tel imaline yönetmek mümkündür.

NETİCE:

A.G. şebekelerinde iletken malzemesi olarak alüminyum, havai hat inşasında aranılan bütün şartları yerine getirecek özelliktedir. Saf alüminyum tellerin şehir A.G. ve O.G. şebekelerinde

kullanılması hem ekonomiktir, nemde bakır nakillı hatlar kadar emniyetli ve kullanışlıdır.

İngiltere ve İtalya gibi zengin memleketlerde 40 seneden beri alüminyum iletken kullanıldığı ve ayni şartlara sahip olduğumuz Yunanistan'da bile 10 yıldan beri kullanmakta olduğu halde memleketimizde henüz böyle bir teşebbüs yapılmamıştır. İktisadi bakımdan geri kalmış Türkiye'mizde, bakır yerine saf alüminyum kullanılması halinde ayni maddi imkânlarla daha çok köy ve kasaba elektriğe kavuşacaktır.

E.M.M. 78-74