ÖNSÖZ
Enerji iletim sistemleri, enerji üretim sistemleri (santraller) ile enerji dağıtım sistemleri (mesken ve sanayi yükleri) arasındaki bağlantıları gerçekleştirmektedir. Ülkemizdeki enerji iletiminde kullanılan gerilim seviyeleri 154 kV ve 400 kV’dur; 66 kV’luk hatların ise çoğu 33 kV’a dönüştürüldüğü için Türkiye genelinde az miktarda 66 kV’luk hat kalmıştır.
36 (34.5) kV ve daha düşük gerilimli hatlar ise enerji dağıtım hatlarıdır.
Ülkemizde enerji iletim sistemleri ile ilgili kamu kuruluşu olan Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi’nin (TEİAŞ) en son (2018 yıl sonu) verilerine göre, ülkemizdeki 154 kV’luk ve 400 kV’luk enerji iletim hava hatlarının uzunlukları, sırasıyla 44,369 km ve 23,159 km’dir. 154 kV’luk direklerin toplam sayısı 99,558, 400 kV’luk direklerin toplam sayısı ise 52,794’dür. 154 kV’luk 621 merkezde toplam 1432 adet transformatör bulunmaktadır ve toplam kurulu güç 100,685 MW’dır. 400 kV’luk 108 merkezde toplam 353 adet transformatör bulunmaktadır ve toplam kurulu güç 70,652 MW’dır.
2020 Aralık sonu itibariyle, ülkemizin toplam santral kurulu gücü 94,801 MW ve toplam elektrik enerjisi üretimi 305,168 GWh’dir.
Enerji iletiminin çok büyük bir bölümü “hava hatları” ile yapılmaktadır. Hava hatlarının üç temel bileşeni ise direkler (temel ile birlikte), iletkenler ve izolatörlerdir. İzolatörler hava hatlarının birim yapım maliyeti (TL/km) içinde oldukça önemli bir paya sahiptir; bu pay gerilim seviyesine, direğin geometrisine, demet iletken sayısına, bölgenin topoğrafik ve meteorolojik özelliklerine bağlı olarak değişebilmektedir. Devreye alınan iletim hava hatlarının yıllık bakım maliyeti içinde de izolatörlerin payı oldukça yüksektir.
“Yüksek gerilim izolatörleri”, konusu elektrik enerji/güç sistemleri ve yüksek gerilim tekniği kitaplarında bölüm (chapter) veya alt bölüm olarak yer almaktadır. İngilizce literatürde “izolatör başlıklı” çok az sayıda kitap bulunmaktadır (Looms, 1990; Gorur et al., 1999; Vosloo et al., 2004; Richardson, 2011; Papailiou-Schmuck, 2013); Türkçe literatürde ise hiç yoktur.
Toplam altı bölümden oluşan kitapta, hem enerji iletim hem de enerji dağıtım hava hatlarının çok önemli bileşenleri olan izolatörler çeşitli yönlerden ayrıntılı olarak incelenmiştir.
Kitap, Türkçe literatürde izolatörler ile ilgili boşluğu doldurması; malzeme, test, proje/tasarım ve işletme konularını bir bütün olarak kapsaması düşünülerek hazırlanmıştır.
Yüksek Lisans ve Doktora tez danışmanımız olan, bugüne kadar bilgilerinden ve önerilerinden her zaman yararlandığımız, İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesi öğretim üyelerinden değerli hocamız Prof. Dr. Nesrin TARKAN’a teşekkür etmeyi bir borç biliriz.
Kitabın Elektrik Mühendisliği Bölümlerindeki öğrencilere, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümlerindeki öğrencilere ve izolatörler konusunda çalışan mühendislere/teknik elemanlara yararlı olmasını dileriz. 1 Şubat 2021
İrfan GÜNEY Selim AY
E-posta : [email protected]
E-posta : [email protected]
GENEL AÇIKLAMA
Bu kitabın her hakkı saklıdır ve yayın hakları “BİRSEN BASIM, YAYIN, DAĞITIM TİC. ve SANAYİ LİMİTED ŞİRKETİ”ne aittir. Bu kitabın tamamı veya herhangi bir bölümü yayınevinin yazılı izni olmaksızın yayınlanamaz, basılamaz, mikrofilme çekilemez, dolaylı dahi olsa kullanılamaz. TEKSİR, FOTOKOPİ veya başka bir teknikle çoğaltılamaz, bilgisayarlarda, dizgi makinalarında işlenebilecek bir ortama aktarılamaz.
Aksi davranışta bulunanlar 5846 sayılı kanunnın 7.6.1995 tarihli değiştirilen 4110 No.lu kanunda belirtilen maddelerce Yazarın ve Yayınevinin maddi ve manevi zararını kabul etmiş olurlar. Bu konunun mercii makam’ı T.C. İstanbul Mahkemeleri’dir.
Bu kitap T.C. Kültür ve Turizm Bakanlığı bandrolü ile satılmaktadır. Okuyucularımızın bandrolü olmayan kitaplar hakkında yayınevimize bilgi vermelerini ve bandrolsüz yayınları satın almamalarını diliyoruz.
Basıldığı Yer ve Tarih : İstanbul – 2021
Kod No : Y.0029
ISBN : 978-975-511-713-3
Sertifika No : 17341
Kitabın Adı : Yüksek Gerilim İzolatörleri
Kitabın Yazarları : İrfan GÜNEY ve Selim AY
Yayımcının Adı : Birsen Yayın Dağıtım Ltd. Şti.
Yayımcının Adresi : Cağaloğlu Yokuşu Evren Çarşısı No: 17/9, Cağaloğlu - İstanbul
Tel: (0212) 527 85 78 – 522 08 29
Faks: (0212) 527 08 95
E-mail: [email protected]
http: www.birsenyayinevi.com
Basımcı : Marmara Kırtasiye ve Yayıncılık Ltd. Şti.
Basımcının adresi : Hareket Ordusu Sk. No: 7/1, Bahçelievler - İstanbul
Matbaacı Sertifika No : 34660
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ .................................................................................................................................... vii
SEMBOL LİSTESİ ............................................................................................................... viii
KISALTMALAR LİSTESİ .................................................................................................... ix
1.0 GENEL BİLGİLER
1.1 Gerilim Kademeleri ........................................................................................................1
1.2 Hava Hatlarında İzolasyon Mesafeleri ...........................................................................4
1.3 İzolatör Yapımında Kullanılan Malzemeler ...................................................................7
1.4 İzolatörlerin Değişik Yönlerden Sınıflandırılması .......................................................13
1.5 İzolatör Deneyleri .........................................................................................................35
2.0 İZOLATÖR TİPLERİ
2.1 Kep (Cap) ve Pin Tipi İzolatörler .................................................................................61
2.2 Mesnet İzolatörleri ......................................................................................................118
2.3 Silikon Çubuk (Long rod) İzolatörler .........................................................................142
2.4 Porselen Çubuk (Long rod) İzolatörler .......................................................................169
2.5 Demiryolu İzolatörleri ................................................................................................178
2.6 Geçit İzolatörleri (Buşingler) ......................................................................................181
2.7 İzolatör Konsol ...........................................................................................................186
2.8 Fazlararası Tutucu ......................................................................................................196
3.0 İZOLATÖR TİPLERİ
3.1 Genel Bilgiler .............................................................................................................201
3.2 Şakıl ............................................................................................................................203
3.3 Askı Kilidi ..................................................................................................................204
3.4 Toplu Göz ve Oval Göz ..............................................................................................205
3.5 Yuvalı Göz ..................................................................................................................207
3.6 Çatal Göz ....................................................................................................................208
3.7 Toplu Çatal .................................................................................................................208
3.8 Yuvalı Çatal ................................................................................................................209
3.9 Yuvalı Y Çatal ............................................................................................................210
3.10 Toplu Y Çatal .............................................................................................................210
3.11 Dönük Çatal Göz ........................................................................................................210
3.12 Çift Göz ......................................................................................................................213
3.13 Hat Levhası .................................................................................................................213
3.14 Boyunduruk ................................................................................................................216
3.15 Gergi klempi ...............................................................................................................219
3.16 Askı Klempi ................................................................................................................223
3.17 Tek ve Çift Oluklu Kelepçeler ....................................................................................232
3.18 Çift Gözlü Uzatma Parçaları .......................................................................................232
3.19 Turnbuckle ..................................................................................................................234
3.20 Sehim Ayar Levhası ...................................................................................................236
3.21 Ark Boynuzu ve Ark Halkası .....................................................................................238
3.22 Korona Halkası ...........................................................................................................248
3.23 Askı ve Gergi Takımları .............................................................................................265
3.24 Hırdavat Malzemelerinde Aranan Nitelikler ..............................................................318
3.25 Karşı Ağırlık (Kontrpua) ............................................................................................328
3.26 Kuşkonmaz .................................................................................................................333
3.27 Kaçak Yolunu Uzatıcı (HVCE) Ürünler .....................................................................347
3.28 Polimer Kaplama Malzemeleri ...................................................................................351
4.0 İZOLATÖRLERİN KİRLENMESİ
4.1 Genel Bilgiler .............................................................................................................359
4.2 İzolatörlerde Kirlenme Deneyleri ...............................................................................369
4.3 İzolatörlerde Kirlenmeye İlişkin Kavramlar ...............................................................381
4.4 İzolatörlerde Buzlanmaya Bağlı Yüzey Kirliliği ........................................................390
5.0 İZOLATÖRLER İLE İLİŞKİLİ ÇEŞİTLİ HESAPLAMALAR
5.1 İzolatörlere Faz İletkenlerinden Dolayı Etki Eden Kuvvetler ....................................402
5.2 İzolatör Zincir Salınım Eğrisi .....................................................................................410
5.3 Gergi Zincir İzolatörlü Direkler Arasındaki Sehim Hesabı ........................................421
5.4 İrtifak Kamulaştırma Sahasının Hesabında İzolatörlerin Önemi ................................423
5.5 İzolatör Zincir Verimi .................................................................................................428
5.6 Zincir İzolatörlerin İzolasyon Kayıpları .....................................................................441
5.7 Hava Hattının Kondüktansı ........................................................................................441
5.8 Direklerin Tasarımında İzolatörlerin Yeri ..................................................................445
5.9 Konsol İzolatöre Etki Eden Kuvvetler ........................................................................446
5.10 Şalt Merkezlerindeki Mesnet İzolatörler Arasındaki Açıklıkların Kısa Devre Akımının
Dinamik Etkisi Dikkate Alınarak Belirlenmesi ..........................................................448
5.11 Şalt Merkezlerindeki Mesnet İzolatörlerin Sismik Etkiye Dayanımının Kontrolü.....450
5.12 İzolatörlerdeki Buz Yükü ...........................................................................................456
5.13 Zincir İzolatörlerin Boyutlandırılması ........................................................................457
6.0 İZOLATÖRLERİN MONTAJI VE BAKIMI
6.1 TEİAŞ Yüksekte Çalışma Protokolü ..........................................................................472
6.2 Hat İzolatörlerinin Montajı .........................................................................................477
6.3 Transformatör Buşinglerinin Montajı .........................................................................492
6.4 İzolatör Arızaları .........................................................................................................498
6.5 İzolatörlerde Canlı Bakım Yönteminin Kullanılması .................................................506
6.6 İzolatörlerde Kirlenmeye Karşı Yapılan Bakım İşlemleri ..........................................519
KAYNAKLAR ...................................................................................................................... 532
EK 1 “TEİAŞ 170 kV ve 420 kV Hırdavat Takımları Teknik Şartnamesi” Ekindeki
İzolatörlerin Teknik Resimleri ................................................................................ 537
EK 2 Değişik Tip Porselen İzolatörlerin Karakteristik Büyüklükleri ........................... 546
EK 3 İzolatör Maliyetleri .................................................................................................... 552
DİZİN .................................................................................................................................... 557