ENERJİ NAKİL VE PTT HATLARININ ÇATIŞMASI

U DK : 621.394.82 : 621.395.82

Enerji Nakil ve PTT Hatlarının

Çatışm ası

Zekâi T. TİMURTAŞ Y. Müh. Dler Bankası

7 —G i r 1 } :

Memleketimizde yüksek gerilimli enerji nakil hatlarının inşası ve bilâhare de NATO telefon hatlarının yapılması bizleri bir mesele ile kar şılaştırmıştır. Buda enerji nakil hatları ile P T T hatlarının çatışması problemidir. Bu gibi hatların birbirlerini kesmesi veya paralel gitme leri halinde enerji nakil hatlarının tesiri ile P T T hatlarında endüklenecek gerilimin insan hayatı için tehlikeli olmaması gereklidir.

Bu hususta 15/8/1956 târih ve 9382 sayılı resmî gazetede yayımlanmış «Kuvvetli akım elektrik dağıtım tesisatının bakım, işletme ve tesisine dair talimatname» de bir hüküm bulun maması tereddüdü mucip olmaktadır. Ancak, yu karıda bahis konusu talimatnamenin tanzimine esas olarak alınmış İsviçre talimatnamesinde ba zı hükümler mevcuttur. Bunlardan aşağıda yazılı olanların tatbik edilmesi Sanayi Bakanlığınca uy gun görülmüştür:

1. Az tesirli (çok fazlı alternatif gerilimli hatlar gibi) yüksek gerilimli kuvvetli akımlı hava hatları ile zayıf akımlı hava hatlarının ayrı mes netler üzerinde paralel olarak geçmeleri halin de, umumî kaide olarak iki nevi hattın iletken lerinin arasındaki ufkî mesafe en az 20 metre olacak tarzda tesis edilmelidir.

2. Kısa paralel olma hallerinde (meselâ müs takil evler veya ağaç gibi maniaların yanından geçişlerde) bu mesafe zayıf akımh hattın bir teh likeye maruz kalmaması veya işletmesinde karı şıklığı mucip olmamak şartiyle kısaltılabilir.

3. Paralel kısımlar arasındaki ufkî mesafe 10 metreden az> olduğu' takdirde bu kısımların uzunluğu mümkün mertebe 50 metreden fazla olmamalıdır.

Görülüyor ki, üç madde altında toplanmış olan bu esaslar bize mümkün mertebe rehber olacak evsaftadır. Ancak, bu konunun daha iyi anlaşılması için hatların elektrik etüdünü yap mak ve bu husustaki pratik sonuçlardan bah setmek istiyoruz.

2 — Elektriksel tetkik :

2 . 1 . Y üklü ve sonsuz uzunlukta doğrusal bir ipliğin meydana getirdiği alan :

(Şekil: 1)

İpliğin birim uzunluğundaki yük yoğunluğunu tC ile gösterelim. Bu iletken üzerinde di uzun luğundaki bir elemanda bulunan yük:

dq = £ di

olup

iletkene nazaran R mesafedeki P noktasında:

<f.dl

dE'=

r2 alanını meydana getirecektir.

Burada £ dielektrik sabitesidir. Ancak OP doğ

rusuna nazaran yüklerin simetrik olması dola

yısiyle dEr alanının OPye dik doğrultudaki bi leşenleri biri birini ifna edeceğinden dE, in yal

ıf di

nız OP doğrultusundaki d F, =

cos «

R £ . ı2

bileşenini almak kâfi gelecektir

di. cosoı = r.da ve r =

olduğundan

<C

cos a . da ve buradan da

e.R '

1f 1

+

2«f

£.R J cosa .da = • bulunur.

2.2. r yarı çaplı, üniform yüktü iletken ve

E.M.M. 08

sonsur uzunlukta silindirin meydana getirdiği alan :

Silindirin dışında P noktasındaki alanı hesap lıyalım.

Şekil: 2 de silindirin eksenine paralel ve di genişliğinde bir şerit, birim uzunluğunda a di yük yoğunluğunu haiz doğrusal bir iletkene ben zetilebilir. Bu halde di şeridinin P noktasında

2adl meydana getireceği elektrik alanı d E =

£ rl olacaktır.

(Şekil: 2)

Burada, simetriden dolayı dE r in OP ye dik

bileşenleri biri birini ifna edeceklerdir. Netice

de yalnız OP doğrultusunda

2 a di

E r, bileşeni kalır. OP üzerinde OP'xOP = R2 ba

ğıntısını sağlıyacak bir P' noktası alınırsa OP'A

ve OAP üçgenlerinden:

ri

AP'

AP'd/3 = di cosa bağıntılarını göz önünde tutarak:

2ar e

47Tcrr

=

dp=

(1).sonucunu

£R J

Ancak Q = 2v a r silindirin (iletkenin) birim uzunluğu üzerinde birikmiş yük olduğu bilin diğinden (1) sonucundan istifade ile :

2 O.

E=

£R .

Şimdi bulduğumuz bu sonuç 2.1. de bulunan

la mukayese edilirse görülür ki, iletkenin mey

dana getirdiği alanın, iletkenin ekseni üzerin

de alınacak Q yük yoğunluğunu haiz ipliğin mey

dana getireceği alanın aynidir.

2. 3. İki hattın biri birine tesiri :

Üzerinden I alternatif akımı geçen bir ener ji nakil hattının kendine paralel bir iletken üze rinde indükliyeceği gerilim :

E = M.ıu. I volt (Paralel 1 metre iletken için) olup biri birine paralel giden kısım / boyunda ise:

E M.M. 57

E = M. /. w I volt almak gerekir. Bu for mülde M : İki iletken arasındaki karşıt indük leme katsayısı

/ : Paralel olan iletgen boyları w '• 2ırf değerini haizdir.

Bu formüle ait pratik bir hesap örnek olarak ileride verilecektir.

3 — Pratik sonuçlar:

Biri birine paralel ve birbirini kesen enerji nakil ve P T T hatları:

Yukarıda anlatıldığı üzere enerji nakil hat ları kendilerine paralel olan P T T hatları üze rinde bir gerilim endüklerler. Endüklenen bu gerilimin asgarî seviyede kalabilmesi için şu tedbirler alınır:

1. Enerji nakil hatlarında kısa devrelere karşı tedbir alınır ve olması muhtemel kısa dev relerin süresi tahdit edilir.

2. Hatların 65° den daha küçük açı altın da tiri birini kesmesine müsaade edilmez. Hat ların biri birini kesmesi mecburiyeti varsa bu takdirde mümkünse hatlar dik yapılır.

3. Hatların herhangi bir sebep altında pa ralel gitmek mecburiyeti varsa iki hat arasın daki mesafe, hesap edilecek bir emniyet mesa fesinden büyük olmalıdır.

4. Enerji nakil hatları koruma nakilini ihti va etmelidir, veya hatlar arasında ekranlama yapılmalıdır.

5. Tesislerde kaçak akımlarını tahdit etmek üzere Petersen bobinleri kullanılmalıdır.

3 . 1 . Hesap t arzı:

Enerji nakil hatlarında vukua gelecek faz toprak kısa devresi esnasında P T T hattında en düklenecek gerilimin azamî sınırı 430 volt ola rak kabul edilmektedir Bu azamî sınır göz önün de tutularak evvelce 2.3. de yazılı formülle;

E = M. 1. w k. I < 430 volt şartı vaz edile bilir. Bu formülde:

M : İki hat arasındaki karşıt indükleme (Henry/Km)

1 : İki hattın paralel olduğu mesafe (Km)

TJO : 2ırf k : Ekranlama faktörü (0,65 1 arasında bir değer)

I : Enerji nakil hattında ani kısa dev re akımı (Amper)

birimini haiz olarak yerlerine konmalıdır

3.2. Bir misâl:

Biri birini kesen bir enerji nakil hattı ve bir P T T hattı (Şekil: 3) deki gibi verilsin. Şekilde her iki hat da ölçekli olarak çizilmiştir. Hesabı kolayca yapabilmek üzere, enerji nakil hattı

uzunluğu hemen hemen eşit olan kısımlara ay rılır. Bu esnada P T T hattının özel noktaları da göz önüne alınarak bu bölüm noktalarından P T T hattını kesecek şekilde ordinatlar çizilir. Bu ordinatlar ölçülerek aşağıdaki cetvelin 2 ve

ölçek: 1/18.000

(Şekil

3. cü sütunlarına doldurulur. Sonra her bölüm

için ortalama

yaklaşma mesafesi 4. cü

sütuna yazılır. Her bölümün apsis boyu Km. cin

sinden 5. ci sütuna doldurulur. (Şekil: 4 ve 5) den her ortalama yaklaşma mesafesine bağlı ola rak tesbit edilen endüktans değerleri 6. cı ve nihayet M.L. değerleri de 7 ve 8. ci sütuna dol durularak aşağıdaki cetvel ikmal edilir:

Ordinat ' baş nzunluğu

son uzunluğu

No.

lı (m)

İ2 (m)

(m)

1—2

2—3

3—4

4—5

5—6

6—7

7—8

8—9

9—10

Apsis L (m)

0,35 0,45 0,15 0,37 0,30 0,34 0,31 0,30 0,30

İndüktans M (mH/Km)

0,38 0,55 0,45 0,27 0,26 0,32 0,48 0,70 0,71

M. L.

T

—

° 0,13 0,15 — 0,06 0,10 0.08 0,11 0,15 0,21 0,21

1,24 0,06

Sonuç 1,24 — 0,06 = 1,18

Bütün hat için Mi = 1,18.10 3 H/Km olduğu bulunmuştur. 3. 1. deki E = M. L.w. k. 1 formü lünde î = 10000, A ve k = 1 ise £=1,18.10 3 .2.TT.50.1000=370<430 volt bulunur.

Netice itibariyle alınan bu örnekte iki hat tın kesişmesinde ve biri birine yaklaşmasında •bir mahzur bulunmamaktadır.

(Şekil: 4 ve 5) deki grafikler enerji nakil hattı' ile P T T hattı arasındaki yaklaşma mesa fesi belli olduğuna göre, buna tâbi olarak en düktansı veren eğrilerdir. Bu eğriler en çok

rastlanılan ve toprak direnci 3.000 30.000 ohm/cm3 olduğu haller içindir. Toprak diren cinin bu değerler dışında bulunması halinde grafikler kendine paralel olarak yer değiştire cektir. Grafikte okunan endüktans değerlerinin mH/Km biriminde olduğuna dikkat etmek ge rektir Ayrıca bu grafiklerden (Şekil: 4) deki 100 metreye kadar olan yaklaşma mesafeleri için, (Şekil: 5) deki ise 100 10.000 metreye kadar olan mesafelerde kullanılmak üzere ter tiplenmiştir.

E.M.M. 58

(Şekil: 4)

3. 3. Bu örneğin kritiği :

Yukardaki örnekte enerji nakil hattında ani kısa devre akımı olarak î = 1000 A. alınmıştır. Malûm olduğu üzere 33 Kv. dan yukarı gerili mi haiz olan yüksek gerilim hava hatlarında meydana gelecek faz toprak kısa devrelerinde akacak akımın anı değeri 10000 A. mertebe de ğerini haizdir Bu bakımdan 3.2. de hesabı veril miş olan misâlde bu defa E = 3700 volt bulu nacaktır ki, insan için tehlikeli olduğu aşikârdır.

Ancak, bu gibi yüksek gerilim hava hatla rının santrala ait salt sahasından çıkışlarında bir Petersen bobini konulmaktadır. Bilindiği gi bi bu bobinin vazifesi, hava hattının boyuyla

mütenasip olarak artan bir kapasitif akımı, hat tâ vukuu muhtemel toprakla kısa devre halinde çok kısa bir zaman zarfında ayni büyüklükte bir endüktif akım vererek kompanse etmektir. Bunun neticesi kısa devre yerinden bakiye akım tâbir edilen küçük bir akım akar. Bu halde tabiî olarak P T T hattında endüklenecek gerilimin değeri de küçük yani insan hayatı için tehlike siz olacaktır. Petersen bobini, daimi çalışma prensibine göre inşa edilmiş olduğundan, işlet me için lüzum görüldüğü müddetçe endüktif akı mı geçirmeğe müsaittir.

4. Sonuçlar:

Sanayi Bakanlığınca îsviçre nizamnamesinden alınarak kabul edilmiş olan ve azamî biri birine

E M M. 68

50 metre paralel giden iki hattan enerji nakil hattının P T T hattında indükleyeceği gerilim: î = 10.000 A. değeri için yine E = M.l.tuJcİ. formülünü kullanılırsa,

E = 1.05.10 3 .0,05.2.^.50.10000 = 165 <; 430 volt sonucu elde edilir.

Sonuç itibariyle: 1. Biri birini bilmecburiye kesen enerji na kil hatları ile P T T hatlarının kesişme açısının 65 dereceden büyük olmasına dikkat edilir.

2. Bu gibi hatların 50 metreden daha fazla paralel gitmesine müsaade edilmez.

3. Bir tarafı sahil ve diğer tarafı da dağlık olan mıntakalarda sahili veya yolu takip gibi mecburî hallerden ötürü hatların 50 60 metre den daha fazla paralel olmaları halinde hatlara ekranlama yapılır veya bu gibi enerji nakil hat larına Petersen bobini koymak suretiyle kısa devre akımları tahdit edilir.

(Şekil: 5)

SMM. 67