200 likes | 883 Vues
ENERJİ İLETİM SİSTEMLERİ. GİRİŞ. Üretim istasyonunda üretilen elektrik enerjisi yüksek gerilim iletim hatları üzerinden kullanım (tüketim) alanlarına iletilir.
E N D
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 (All-Aluminum-Conductors (AAC)) hepsi Al-Alaşım iletkenler (All-Aluminum-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.
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.