Sehim ve çekme gerilmesi hesapları, havai enerji hattında iletkenin açıklık içindeki konumunu ve direklere aktardığı mekanik yükleri birlikte belirler. Bu hesaplar direk yerleri ve yükseklikleri, açıklıklar, iletken seçimi, emniyet mesafeleri ve çekim koşullarını etkiler; sıcaklık, rüzgâr, buz yükü ve arazi profili değiştikçe tasarım da değişebilir.
Enerji Hattında Sehim ve Çekme Gerilmesi Nedir?
Havai enerji nakil ve iletim hatlarında iletken, iki direk veya kule arasına tamamen düz bir çizgi halinde yerleşmez.
İletkenin kendi ağırlığı ve üzerine etki eden çevresel yükler nedeniyle açıklık içerisinde aşağı doğru bir eğri oluşur. İletkenin iki askı noktasını birleştiren referans çizgiye göre ulaştığı düşey mesafe sehim olarak ifade edilir.
Çekme gerilmesi ise iletkenin mekanik olarak ne kadar zorlandığını ifade eden farklı bir kavramdır.
Buradaki gerilme, elektrik sistemindeki gerilim seviyesiyle karıştırılmamalıdır. Örneğin 154 kV hattın elektriksel gerilimidir; iletken çekme gerilmesi ise mekanik tasarımla ilgilidir.
Bu iki büyüklük birbirinden bağımsız değildir.
Sehim ile Gerilme Arasında Nasıl Bir Tasarım Dengesi Vardır?
İletkenin daha fazla gerilmesi genellikle açıklık içerisindeki sehimin azalmasına yardımcı olur.
Ancak çözüm, iletkeni mümkün olan en yüksek seviyede germek değildir.
Çekme gerilmesi arttığında;
- iletken,
- bağlantı donanımları,
- izolatör sistemi,
- direk veya kule
üzerindeki mekanik etkiler de değişebilir.
Ters durumda, iletkenin daha düşük mekanik gerilmede bırakılması sehimin büyümesine neden olabilir. Artan sehim ise iletkenin zemin, yol, yapı veya başka tesislere göre konumunu etkileyebilir.
Bu nedenle enerji hattı tasarımında amaç:
en düşük sehimi elde etmek değil, proje koşulları altında kabul edilebilir sehim ile mekanik gerilme arasında uygun dengeyi kurmaktır.
Açıklık Mesafesi Sehim ve Gerilmeyi Nasıl Etkiler?
Açıklık, iki ardışık direk veya mesnet noktası arasındaki mesafedir.
Bu mesafe büyüdükçe iletkenin açıklık içerisindeki mekanik davranışı da değişir.
Bu nedenle direk yerleri yalnızca:
- ulaşılması kolay noktalar,
- eşit aralıklar,
- en az direk sayısı
üzerinden belirlenmez.
Güzergâh boyunca;
- arazi eğimi,
- vadiler,
- tepeler,
- yol ve altyapı geçişleri,
- mevcut yapılar,
- iletken sistemi,
- direk kullanım koşulları
birlikte değerlendirilmelidir.
Bazı güzergâhlarda daha uzun açıklık mümkün olabilirken başka bir kesimde arazi veya geçiş koşulları daha farklı direk yerleşimi gerektirebilir.
Bu nedenle “direkler kaç metre arayla dikilir?” sorusunun bütün enerji hatları için geçerli tek bir cevabı yoktur.
Sıcaklık Değişimleri İletken Davranışını Nasıl Değiştirir?
Havai hat iletkenleri dış ortam koşullarında çalışır.
Sıcaklık değiştiğinde iletkenin boyu ve mekanik davranışı da değişebilir.
Genel olarak sıcaklık yükseldiğinde iletken uzama eğilimi gösterir ve sehim artabilir.
Daha düşük sıcaklıklarda ise iletkenin çekme gerilmesi artabilir.
Bu nedenle yalnızca hattın normal bir gündeki görünümünü esas almak yeterli değildir.
Projelendirmede farklı çevre koşullarında hattın;
- yeterli emniyet açıklıklarını koruyup korumadığı,
- iletkenin kabul edilen mekanik sınırlar içerisinde kalıp kalmadığı,
- direk ve donanımlara gelen yüklerin uygun olup olmadığı
birlikte kontrol edilir.
Buz ve Rüzgâr Yükleri Neden Hesaba Katılır?
İletken üzerindeki yük yalnızca iletkenin kendi ağırlığından oluşmaz.
Soğuk iklim koşullarında iletken üzerinde oluşabilecek buz ek bir mekanik yük meydana getirebilir.
Rüzgâr ise iletkene, direklere ve diğer hat elemanlarına farklı doğrultularda kuvvet uygulayabilir.
Bu yükler;
- iletkenin konumunu,
- mekanik çekme gerilmesini,
- direk ve travers yüklerini,
- izolatör ve donanım sistemini
etkileyebilir.
Üstelik aynı iklim koşulları Türkiye'nin bütün bölgelerinde geçerli değildir.
Bu nedenle ENH ve EİH projelerinde çevresel yükler, hattın geçtiği güzergâhın güncel proje ve meteorolojik koşulları üzerinden değerlendirilmelidir.
İletken Özellikleri Hesap Sonucunu Nasıl Etkiler?
Her iletken aynı mekanik özelliklere sahip değildir.
Projelendirmede kullanılan iletkenin;
- birim ağırlığı,
- kesiti ve yapısı,
- mekanik dayanımı,
- sıcaklık karşısındaki davranışı,
- proje için belirlenen teknik özellikleri
sehim ve çekme gerilmesi hesabıyla ilişkilidir.
Bu nedenle iletken seçimi yalnızca akım taşıma kapasitesine göre yapılacak bir elektriksel karar değildir.
İletkenin elektriksel performansı ile mekanik davranışı birlikte değerlendirilmelidir.
Aynı güzergâhta iletken sisteminin değişmesi, daha önce hazırlanmış mekanik tasarımın da yeniden değerlendirilmesini gerektirebilir.
Sehim Hesapları Direk Yerleşimini Nasıl Etkiler?
Sehim hesabının saha tasarımındaki en önemli karşılıklarından biri direk yerleşimidir.
Direk Yüksekliği
İletkenin açıklık içerisindeki en düşük konumu, gerekli yerden veya geçişten açıklıkla birlikte değerlendirilir.
Belirli bir kesimde gerekli açıklığın sağlanamaması;
- direk yüksekliğinin,
- direk konumunun,
- açıklığın,
- güzergâhın
yeniden değerlendirilmesini gerektirebilir.
Direkler Arası Açıklık
Daha uzun açıklık her durumda daha avantajlı değildir.
Direk sayısının azalması saha açısından avantaj sağlayabilse de iletkenin mekanik davranışı ve direk yükleri ayrıca kontrol edilmelidir.
Benzer şekilde çok kısa açıklıklar oluşturmak da her güzergâhta teknik veya ekonomik açıdan doğru çözüm olmayabilir.
Arazi Profilindeki Kritik Noktalar
Hat düz bir arazi üzerinde ilerlemeyebilir.
Vadiler, tepeler, yollar ve farklı tesis geçişleri nedeniyle iki direk arasındaki iletkenin yalnızca yatay plandaki güzergâhı değil, düşey profildeki konumu da önem taşır.
Bu nedenle direk dağılımı, arazi profili ile birlikte geliştirilir.
Sehim ile Emniyet Mesafeleri Arasında Nasıl Bir İlişki Vardır?
Enerji hattındaki iletkenlerin;
- zemin,
- yollar,
- yapılar,
- başka elektrik hatları,
- haberleşme altyapısı,
- çeşitli tesis ve geçişler
karşısında proje için gerekli açıklıkları koruması gerekir.
Bu kontrol yalnızca direk üzerindeki iletken yüksekliğine bakılarak yapılamaz.
İletken, iki direk arasındaki açıklıkta sehim yaptığı için kritik nokta çoğu zaman mesnet noktasının altında bulunur.
Ayrıca sehim sıcaklık ve yükleme koşullarına göre değişebileceğinden tasarımda ilgili proje koşulları altındaki kritik durum değerlendirilir.
Bu nedenle sehim hesabı, emniyet mesafesi kontrolünün temel girdilerinden biridir.
Sehim Şablonu ve Hat Profili Tasarımda Ne İşe Yarar?
Havai hattın güzergâhı belirlendikten sonra arazinin düşey profili proje üzerine aktarılır.
Hat profili üzerinde;
- arazi kotları,
- direk konumları,
- askı noktaları,
- açıklıklar,
- kritik geçişler
birlikte görülebilir.
Sehim şablonu ise iletkenin farklı açıklıklardaki davranışının bu profil üzerinde değerlendirilmesine yardımcı olur.
Böylece proje mühendisi yalnızca iletken eğrisini değil, bu eğrinin gerçek arazi ve direk düzeniyle ilişkisini inceler.
Bu aşama özellikle:
- direk dağılımı,
- direk yüksekliği,
- geçiş noktaları,
- minimum açıklıkların korunması
açısından önemlidir.
Hesap Sonuçları Saha Uygulamasına Nasıl Aktarılır?
Mekanik tasarım ile saha uygulaması birbirinden bağımsız değildir.
Projede belirlenen iletken sistemi, direk noktaları ve mekanik koşullar sahadaki tel çekim çalışmalarının teknik referanslarını oluşturur.
Ancak gerçek saha uygulamasında kullanılacak çekim değerleri ve yöntemler;
- ilgili projeye,
- kullanılan iletkene,
- açıklıklara,
- çevre koşullarına,
- işveren ve kurum teknik gerekliliklerine
göre belirlenmelidir.
Bu nedenle genel bir internet tablosundaki sehim veya çekme değeri, farklı bir enerji hattına doğrudan uygulanmamalıdır.
Proje dokümanları ile sahadaki gerçek direk ve iletken sistemi aynı teknik tasarımı tarif etmelidir.
Gerçek ENH ve EİH Projelerinde Neden Proje Verisi Önemlidir?
Her enerji hattının mekanik tasarım girdileri aynı değildir.
Serveran Enerji'nin tamamlanan Diyadin TM EİH projesi 154 kV seviyesinde, 1272 MCM iletken kullanılan iki ayrı enerji iletim hattını kapsar.
Asboğa Köyü GES Enerji Nakil Hattı ise güneş enerji santralinin bağlantı altyapısına yönelik farklı bir ENH uygulamasıdır.
Bu projeler, enerji hatlarının gerilim seviyesi, bağlantı amacı ve saha koşullarına göre farklı proje kapsamlarına sahip olabildiğini gösterir.
Gerçek bir projedeki sehim, açıklık veya çekme gerilmesi değerleri ise yalnızca o projeye ait onaylı teknik dokümanlardan değerlendirilmelidir.
Serveran Enerji'nin yayımlanmış çalışmalarını Projeler bölümünden inceleyebilirsiniz.
Proje Başlangıcında Hangi Bilgiler Gereklidir?
Sehim ve mekanik hat tasarımının oluşturulabilmesi için başlangıçta temel proje verilerinin tanımlanması gerekir.
| Proje girdisi | Tasarımdaki rolü |
|---|---|
| Başlangıç ve bitiş noktaları | Hat güzergâhının temelini oluşturur |
| Gerilim seviyesi | Hat ve izolasyon yapısını belirlemeye yardımcı olur |
| İletken sistemi | Mekanik ve elektriksel hesapların girdisidir |
| Güzergâh profili | Direk ve açıklık planlamasında kullanılır |
| Arazi kotları | İletken-zemin ilişkisini gösterir |
| İklim koşulları | Sıcaklık, buz ve rüzgâr senaryolarını etkiler |
| Yol ve altyapı geçişleri | Emniyet açıklığı kontrollerini etkiler |
| Direk kullanım koşulları | Açıklık ve mekanik sistemle birlikte değerlendirilir |
| Bağlantı noktaları | Hat uçlarındaki teknik düzeni belirler |
Bu veriler netleşmeden yalnızca hat uzunluğuna bakarak direk aralığı veya iletken çekim değerleri belirlemek doğru değildir.
Serveran Enerji'nin güzergâh, direk-temel, iletken, bağlantı ve devreye alma kapsamındaki yaklaşımını Enerji Nakil ve İletim Hatları sayfasından inceleyebilirsiniz.