Transcript Transmission_Lines

ENERJİ İLETİM SİSTEMLERİ
GİRİŞ
• Üretim istasyonunda üretilen elektrik enerjisi
yüksek gerilim iletim hatları üzerinden kullanım
(tüketim) alanlarına iletilir.
• Şu anki teknoloji açısından üretilen güç iletilirken
kayıpların en aza indirgenmesi buna karşılık
aynı yapı içerisinde kapasitenin artırılması
amaçlanmaktadır.
• Kayıpların azaltılması iletim hatlarında incelenen
en önemli konulardan biridir.
İLETİM HATTI PARAMETRELERİ
• Bir elektrik iletim hattı seri bir direnç, seri
endüktans, paralel kapasitans ve yine
paralel iletkenlik değerinden oluşur.
• Bir iletim hattı modellenirken en önemli
parametre seri direnç ve endüktif reaktans
değeridir.
• Bazı durumlarda paralel kapasitans ve
iletkenlik ifadelerinin ihmal edilmesi
mümkündür.
İLETİM HATTI PARAMETRELERİ
• Bu bölümde yukarıda bahsi geçen parametrelerin belirlenmesi işlemi
iletim hattının boyu, kullanılan iletkenin tipi, ve birbirleri arasındaki
mesafe tabanında hesaplanacaktır.
• Bir kablo veya birbirinden izole edilmemiş kabloların birleşimi
İLETKEN olarak adlandırılmaktadır.
• İletkenler kabloların birleşiminden oluşmakta ve yapı olarak ise
burulmuş veya örgü yapısındadırlar.
• Ortak merkezli bir yapı ile organize edilmiş olan iletken, her birisinde
art arda gelen katman altı (6) veya daha fazla kablo yapısı içerir
şekildedir ve diğerini takip eder.
• İki temel yapılanma vardır. Bunlar:
#Tek kablo çekirdekli
#Üç kablo çekirdekli
İLETKEN TİPLERİ VE İLETKEN
MALZEMELERİ
• Havai EHV ve UHV iletim sistemlerindeki faz iletkenleri genellikle
ALÜMİNYUM veya ALÜMİNYUM-ÇELİK birleşimidir. Pekçok çeşit
kablo türü mevcuttur. Bunlar:
A. Alüminyum İletkenler
5 çeşit tasarım şekli mevcuttur:
1. Homojen tasarım: bunlar hepsi Al iletken veya (AllAluminum-Conductors (AAC)) hepsi Al-Alaşım iletkenler (AllAluminum-Alloy Conductors (AAAC)).
2. Kompozit tasarım: bunlar temelde çelikle güçlendirilmiş
çelik çekirdekli Al iletkenlerdir (aluminum conductor-steel-reinforced
conductors (ACSR)).
3. Genişletilmiş ASCR: bunlar katı Al kullanan çelik çekirdekli
yapılardır.
4. Alüminyum-giydirilmiş iletkenler (Alumoweld).
5. Alüminyum-kaplanmış iletkenler.
B. Çelik İletkenler
Çinko kaplanmış ve çeşitli kalınlıklardaki galvanizlenmiş çelik
iletkenlerdir.
HAT DİRENCİ
• Bu parametre enerji iletim hatlarında enerji kaybına
sebep olan en önemli parametredir. DC deki direnç
ifadesine benzer şekilde hesaplanır.
• İletim hattı iletkenlerinin direncinin bulunmasında
yukarıdaki ifadenin kullanılmasında bazı kısıtlar vardır.
Bunlar:
HAT DİRENCİ
 İletkenin sarım şekli,
 İletkenden AC akarken akım, iletkenin kesit alanı
boyunca homojen dağılıma sahip değildir.bu etkiye DERİ
ETKİSİ denir ve direnç değerini artırır.
 Magnetik iletkenlerin direnci akımın şiddeti ile değişir.
 İletim hatlarında birbirine çok yakın iletkenler arasında
yüksek akım yoğunluğundan dolayı uniform olmayan
yüksek akım dağılımı oluşur. Birbirine çok yakın
iletkenler arasında oluşan bu etkiye YAKINLIK ETKİSİ
denir.
HAT ENDÜKTANSI:
Tek fazlı iki kablolu hattın endüktansı
• Hat endüktans değeri diğerleriyle karşılaştırıldığında
empedansı etkileyen en önemli parametredir. Tek fazlı iki
kablolu hattın endüktansı hesaplanırken aşağıdaki
şekilde verildiği gibi bir geometri göz önüne alınır.
• 1. iletkenden geçen akımdan dolayı 1. iletkene ait toplam
endüktans değeri:
TEK FAZLI İKİ KABLOLU HATTIN
ENDÜKTANSI
• 2. iletkenden geçen akımdan dolayı 2. iletkene ait toplam
endüktans değeri:
• L1 ve L2 faz endüktanslarıdır. Sistemin toplam endüktans
değeri:
TEK FAZLI İKİ KABLOLU HATTIN
ENDÜKTANSI
• r’ değeri geometrik ortalama yarıçap (GMR) değeridir.
• Amerikan standartlarına göre endüktif reaktans değerinin
hesaplanmasında log10 kullanılır. Bu dönüşüm
yapıldığında aynı özellikteki iletkenler için reaktans
değeri:
• Logaritmik ifadenin genişletilmesi ile:
TEK FAZLI İKİ KABLOLU HATTIN
ENDÜKTANSI
• Bu ifadenin ilk terimi Xd ikinci terimi ise Xa olarak
isimlendirilir.
• Xd=klogD ifadesi aralık faktörünün endüktif
reaktans değeridir.
• Xa=klog(1/r’) ifadesi ise 1 ft lik aralıktaki endüktif
reaktans değeridir.
• SORU: ACABA ft ve mil BİRİMLERİ DEĞİLDE SI
BİRİMLERİ KULLANILSA İDİ k DEĞERİ NE
OLURDU?
ÖRNEK
• Yarıçapları 0.08 ft olan iletkenleri
arasındaki mesafesi ise 25 ft olan tek fazlı
hattın faz başına ve herbir mil değeri için
endüktif reaktans değerini bulunuz.
• ÇÖZÜM:
SARGILI (Bundle-Bohça)
İLETKENLER
• 230 kV (EHV) un üzerindeki gerilim değerlerinde faz başına
tekbir iletkenin kullanıldığı devrelerde CORONA ETKİSİ
oldukça büyük bir önem kazanır. Öyleki; bu durumda hem
kayıplar ve hem de haberleşme hatları ile olan etkileşim daha
da artar.
• Corona etkisi yüksek gerilim gradyentinin bir sonucudur. Bu
gradyent değeri faz başına daha fazla iletkenin kullanılması ile
giderilebilir.
• Bu iletkenler fazlar arası mesafe ile karşılaştırıldıklarında çok
daha yakın konumdadırlar. Böylesi iletkenlere SARGILI
(Bundle) İLETKENLER denir.
• Sargı, çevresinde yapılandırılmış 2 veya daha fazla iletkenden
oluşur ve bu çevreye de SARGI ÇEVRESİ denir.
• Sargılı tip iletken kullanmanın bir diğer onemli getirisi ise hat
reaktansını hem seri ve hem de paralel olarak azaltmasıdır.
• Sargılı iletkenlerin analizi çok iletkenli yapının özel bir
çözümüdür.
SARGILI (Bundle) İLETKENLER
TEK FAZLI SİMETRİK SARGILI
İLETKEN HATTININ ENDÜKTANSI
• Yukarıdaki en altta verilen şekilde N adet alt-iletkenin
yarıçapı A olan bir çember etrafında sargılı tip yapı ile
yapılandırıldığı varsayılsın. Burada yan yana iki iletken
arasındaki açı 2p/N dir. Burada GMD:
• İletkenlerin kendi aralarındaki mesafe faz iletkenleri
arasındaki mesafe ile karşılaştırılacak olursa tüm
mesafeler D olarak alınabilir. Böylece:
• Geometrik ortalama yarıçap (GMR)
TEK FAZLI SİMETRİK SARGILI
İLETKEN HATTININ ENDÜKTANSI
• Bu durumda endüktans değeri:
• Pekçok durumda iletkenler arası mesafe verilir.
Buradan da yarıçap değeri A:
• kolayca hesaplanabilir.
ÖRNEK
• Şekilde verilen 1000-kV, tek fazlı, faz başına 8
alt iletkenden oluşmuş sargılı tip iletim hattı
yapısı için fazlar arası mesafe D1 = 18 m dir. Alt
iletkenler arası mesafe ise S = 50 cm dir. Her bir
alt iletkenin çapı 5 cm olduğuna göre;
• Hat endüktansını hesaplayınız.
ÇÖZÜM