Enerji Nakil Hatlarında Oluşan Buz ve Rüzgâr Yükünün İncelenmesi

Hasar servisi ve underwriterlar için risk ve hasar değerlendirmeleri

Türkiye’de Enerji Sektörünün Genel Görünümü

Ülkemizde enerji üretimi başta EÜAŞ olmak üzere, yap işlet, yap işlet devret santraller ve özel sektörü yatırımcılarının kurduğu enerji santralleri ile sağlanmaktadır. Üretilen enerjinin iletimi ( yüksek gerilim hatları ile üretim tesislerinden şehir şebekelerine kadar taşınması) TEİAŞ tarafından gerçekleştirilmektedir. Elektrik enerjisinin dağıtımı ise (şehir şebekelerinden alıp, son kullanıcılara ulaştırılması) 21 farklı bölge için görevli elektrik dağıtım şirketleri tarafından gerçekleştirilir.

C:\Users\ekoleks\Desktop\asd.jpg

Ulaştırılması

Ülkemizde, 2011 yılı sonu itibariyle 63.164,07 MW olan elektrik santralleri kurulu gücü, Mayıs 2019 sonu itibariyle 89.736,70 MW düzeyine ulaşmıştır. Bu kurulu gücün yaklaşık 83 GW’ını lisanslı santraller oluştururken, çok büyük çoğunluğu fotovoltaik GES olan lisanssız santrallerin kurulu gücünün toplamı 5 GW’ı geçmiştir. Özellikle son 5 yılda hızla kurulan Lisanssız GES’lerin devre girmesi ile birlikte Güneş Enerjisinin toplam kurulu güç içerisindeki payı % 6,06 olarak gerçekleşmiştir.

2011 yılı sonu ve 2019 Mayıs ayı sonu kurulu güçlerin kaynak bazında dağılımı karşılaştırıldığında, özellikle doğalgaz santralleri başta olmak üzere termik santrallerin toplam kurulu güç içerisindeki payının azaldığı, güneş enerjisi ve hidrolik kaynaklı santrallerin payının ise arttığı görülmektedir.

Ülkemizde 2018 yılı sonu itibariyle işletmedeki kurulu gücün kamu tarafından yönetilen kısmı %48 seviyelerindeyken, son yıllarda özel sektör tarafından yapılan yeni yatırımların artması ve EÜAŞ bünyesinde bulunan santrallerin özelleştirilmesi sonucunda, kamu tarafından yönetilen kurulu gücün oranının 2018 yılı sonu itibariyle %21 seviyelerine gerilediği görülmektedir.

Enerjinin Son Kullanıcıya Ulaştırılması

Elektrik enerjisini üreten santraller genellikle tüketim merkezlerinin çok uzağında kurulur. Bir santralde üretilen elektrik enerjisi yüksek gerilimli iletim hatlarıyla yerleşim birimlerinin veya sanayi bölgelerinin yakınına kadar ulaştırılmakta ve ardından buradaki trafo merkezlerinde gerilimleri düşürülerek dağıtılmaktadır. Elektrik enerjisinin üretimi kadar, üretilen enerjinin mümkün olduğunca kayıpsız ve güvenli bir şekilde abonelere ve milyonlarca kullanıcıya iletimi ve dağıtımı da en önemli süreçlerden birisidir. Bu nedenle iletim ve dağıtım sistemlerindeki hat kayıplarını en aza indirilmesi, elektrik enerjisi sistemlerinin verimli şekilde işletilmesi bütün Dünya ’da olduğu gibi ülkemizde de gittikçe önem kazanmaktadır.

Elektrik enerjisinin depolanamayan bir enerji türü olmasından dolayı elektrik enerjisinin üretildiği yerden tüketim bölgelerine hemen iletilmesi gerekir. Santrallerde üretilen elektriğin kullanıcıya iletilmesi trafolar, direkler, enerji iletim hatları, izolatörler, kesiciler, ayırıcılar, bobinler, kondansatörler, parafudrlar ve diğer şalt tesisi elemanları aracılığıyla gerçekleştirilir. Santrallerde üretilen elektrik enerjisinin abonelere ulaştırılması için kullanılan en basit hali ile bir enerji iletim ve dağıtım sistemi altta görülmektedir.

C:\Users\lenovo\Desktop\Ekran Alıntısı.JPG

 
Santrallerde su, rüzgâr, kömür gibi bir kaynağın enerjisi öncelikle mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için ise generatörler kullanılır. Generatörlerin ürettikleri gerilim, güç transformatörleri yardımıyla yükseltildikten sonra enterkonnekte şebekeye basılır. Basılan enerji enterkonnekte hat ile iş ve yerleşim merkezlerinin veya sanayi bölgelerinin yakınındaki dağıtım merkezlerine ulaştırılır.

Elektrik enerji sektörünün bu denli hızlı büyümesi – yeni elektrik üretim santrallerinin inşaa edilmesi – enerjinin yurdun dört bir tarafına iletilebilmesi için yeni enerji nakil ve dağıtım hatlarının tesis edilmesini zorunlu kılmaktadır.

Aşağıda elektrik nakil hattında kullanılan direk tipleri ve görevleri belirtilmiştir.

Enerji İletim ve Dağıtım Hattı Direk Tipleri

Taşıyıcı direkler: Hava hatlarında durdurucu direkler arasında iletkeni taşımak, yani iletkenin ağırlığını tutmak amacıyla kullanılan direklerdir.

Durdurucu direkler: Durdurucu direkler, iletkenleri gerdirmek için ve nakil hattına iletken çekiminde kolaylık sağlaması amacıyla kullanılırlar. Genellikle iki durdurucu direk arasında 7 taşıyıcı direk bulunur. Durdurucu direklerin en önemli özellikleri, rüzgâr, hat yıkılması, tel kopması gibi durumlarda, bu arızalar iki durdurucu direk arasında gerçekleşir. şekilde görüldüğü gibi durdurucu direk üzerinde Camperler sıklıkla kullanılır ve taşıyıcı direğe göre 3 kat fazla izolatör bulunur. İletkenlerin doğrultusunda izolatör mutlaka bulunur.

 
Köşede durdurucu direkler: Enerji nakil hava hatlarının köşe noktalarında kullanılan ve aynı zamanda durduruculuk görevi yapan direklere köşede durdurucu direkler denir. Durdurucu direklerden farkı sadece açısının büyük kavislerde kullanılmasıdır.
 

C:\Users\ekoleks\Desktop\Köşede durdurucu.png

 
Nihayet (Son) direkler: Nihayet veya son direkleri şalt sahası giriş-çıkışlarında, trafo binasına giriş-çıkışlarda, hava hatlarının başında ve sonunda kullanılan direklerdir.

Havai enerji iletim hatlarının, etki eden çekme (cer), ağırlık, rüzgâr ve buz yükü gibi kuvvetlere dayanabilecek durumda olmaları istenir. Bu kuvvetler durdurucu, köşe ve tevzi direklerine aynı zamanda fakat değişik yönlerden etki ederler. Taşıyıcı direklerde ise iletkenleri sadece taşımaya ve tutmaya yaradıklarından bunlarda hatların cer kuvveti yerine hat doğrultusunda dik yöndeki rüzgâr kuvvetleri esas alınır.

 
Hatların Tesisinde Dikkat Edilen Hususlar ve Ek Yükler

Elektrik enerjisinin uzak mesafelere iletilmesinde; hava hatlarının planlanması ve projelendirilmesi işi, hattın güvenli olarak işletilmesi için büyük önem taşımaktadır. Bir iletim hattı tasarlanırken öncelikle uygun ölçekli harita üzerinde, hattın yapılacağı en uygun güzergâhın saptanması ve seçilen bu güzergâhın projeci tarafından bizzat arazide yerinde incelenmesi gereklidir. Ancak hattın planlayıcısı; hat güzergâhını belirlerken büyük engebelerden, dağ tepelerinden, bataklıklardan, çığ ve sel gelmesi olanaklı yerlerden olabildiğince kaçınmalı, bu hattın uzun yıllar boyu işletileceğini de düşünerek koşullar elverdiği ölçüde yerleşim yerlerine, yollara yakın ova / düzlüklerden geçirmeye çalışmalıdır. Bu incelemede seçilen güzergâh uygun bulunup kesin karar verildikten sonra, arazide topoğrafik çalışma yapılarak güzergâhın kesiti çıkarılır. Daha sonra bu kesit üzerinde proje çalışması yürütülür.

C:\Users\ekoleks\Desktop\45261.jpg

 
İletim hatlarının tasarımında; tasarımcı kullanılması gereken direk, iletken, travers ve izolatör gibi gerekli birçok veriyi ve bunların özelliklerini kesine yakın bir şekilde bilmesine rağmen iki önemli veriyi tam ve doğru bir şekilde bilemez. Bunlar hattın geçeceği güzergâhtaki rüzgâr ve buz yükleridir. Buz ve rüzgâr yükleri direklerin, iletkenlerin, traverslerin boyutlandırılmasında çok etkin olup göz ardı edilmeleri olanaklı değildir. Ülkemizde elektrik enerjisi iletimi için, hava hatlarının projelendirilmesinin belirlendiği yönetmelik 30.11.2000 tarih ve 24246 nolu gazetede “ Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri “ ismiyle yayınlanmış olup halen yürürlüktedir.

Enerji iletim hava hatları, ülkemiz genelinde farklı iklim şartları altında çalışmaktadır. Bu hatların projelendirilmesi sırasında elektriksel analizlerin yanı sıra, iklim şartlarının neden olduğu ek yüklerin de dikkate alınması gerekmektedir.

İletkenlere gelen ek yükler:

  1. Buz yükü
  2. Rüzgâr yükü
  3. Buz yükü + rüzgâr yükü olarak hesaplarda göz önüne alınır.

a) Buz Yükü ():

Buzun oluşması miktarı ve yapı şekli; yerin deniz seviyesinden yüksekliğine (kotu), değişken hava sıcaklıklarına, rüzgâr ve nem gibi birçok faktöre bağlıdır. Buzlanma, dış görünüş ve özelliklerine göre 4’e ayrılır. Bunlar kırağı, kristal kırağı, don ve kristal buz’ dur. Hasarla sonuçlanan buz yükü türü Kristal buzdur. Kristal buz, aşırı doymuş büyük su damlacıklarının donması sonucu oluşur. Su berraklığında, saydam olmayan ve kendine özgü bir şekil (amorf) bulunmayan gri renkli buza denir. Bir yüzeye tutunma kuvveti fazla olup, iletkenler üzerinde uzun süre kalabilir. Hava hatları için çok tehlikeli olmasına rağmen, genellikle yeterli koşulların oluşmaması nedeniyle sıkça meydana gelmez. Bu 4 çeşit buzlanmanın dışında kar yükü dediğimiz bir yük daha vardır. Yağmakta olan sulu bir kar, hava sıcaklığının ani değişmesi sonucu iletkenler üzerinde tutunur. Daha sonra tam kar’a dönüşen yağmurla bu tutunan kar tabakası kalınlaşır. İletken üzerinde oluşan bu kar kılıfının yoğunluğu 0.2 kg/m3 oluncaya kadar iletkenlere gelecek yük pek önemli değildir. Ancak iletken üzerinde geniş bir yüzey oluşturan bu kar yükünün yüzeyi nedeniyle ani çıkacak kuvvetli bir rüzgârla iletken kopabilir. Özetle iletkende hasar ve kopma için birden çok etkenin bir araya gelmesi beklenir.

Buz yükü genellikle -8 derece ile +2 derece arasında meydana gelir. Yönetmeliğe göre buz -5 derecede oluşur ve buna göre hesaplamalar yapılır.

Buz yükü aşağıdaki formülle hesaplanır:

= Buz ağırlığı (kg/m)

= Bölgelere göre belirlenmiş buz yükü katsayısı

= İletken çapı

C:\Users\ekoleks\Desktop\buz-yükü-haritası-1.png
 
Ülkemiz buz yükü bakımından beş bölgeye ayrılmıştır. Buz yükü haritası aşağıdaki şekilde belirtilmiştir.

Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri yönetmeliğinde enerji hatlarının hangi koşullara göre tesis edileceği aşağıdaki şekilde belirtilmektedir.

  • 1. bölgede bulunup yükseltisi 600 metre den fazla olan yerlerde hatların hesabı 2. bölge şartlarına göre;
  • 2. bölgede bulunup yükseltisi 900 metre den fazla olan yerlerde hatların hesabı 3. bölge şartlarına göre;
  • 3. bölgede bulunup yükseltisi 1600 metreden fazla olan yerlerde hatların hesabı 4. bölge şartlarına göre yapılacaktır.

Ancak hat birden fazla bölgeden geçerse, her bölgedeki hat bölümü o bölgeye ilişkin değerlere göre hesaplanmalıdır. Tarafımızca yapılan incelemelerde yukarıdaki haritada görülebileceği üzere ülkemizde 5. Bölge (Özel Bölge) olarak tanımlanan coğrafyalar bulunmaktadır. Ancak Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri yönetmeliği incelendiğinde iletim hatlarının 5. Bölge şartlarına uygun tesis edilmesi için gereken şartların belirtilmediği görülmektedir.

b) Rüzgâr Yükü ():

Yönetmelik, rüzgâr yükünün daha çok +5 °C sıcaklıkta en etkin olduğunu kabul etmektedir. Bu yük, en fazla rüzgârın iletkene yatay doğrultuda dik olarak esmesi halinde etkilidir. Şekilde bir iletkene gelen (Wi) rüzgâr kuvveti ve iletkenin kendi (Po) ağırlığı gösterilmiştir. Şekilden, iletkenin kendi ağırlığının yere dik rüzgâr kuvvetinin ise yere paralel olarak etki ettiği görülmektedir. Şu halde iletkene, bu iki kuvvetin bileşkesi olan (Pn) kuvveti etki etmektedir.

Rüzgâr kuvveti;

a) İletkenin rüzgâr menzili a<200 metre ise; iletkene gelen rüzgâr kuvveti ile hesaplanmalıdır.

b) İletkenin rüzgar menzili a>200 metre ise; iletkene gelen rüzgâr kuvveti

ile hesaplanmalıdır.

a: Bir direğin sağ ve solundaki açıklıkların toplamının yarısına eşit olan rüzgâr açıklığı (m)

d: iletken çapı (m) ; p: Dinamik rüzgâr basıncı (kg/m2)

c: Dinamik rüzgar basınç katsayısı (pürüzlülük katsayısı)

Enerji Nakil Hattı Hasar Örneği

2018 yılı kış aylarında ülkemizin Güney Ege bölgesinde tesis edilmekte olan Enerji Nakil Hattında meydana gelen hasar tarafımızca incelenmiştir. Hasara konu iletim hattının muhtelif direklerinin, iletim hattı üzerinde oluşan buz yükü sonucu devrildiği gözlemlenmiştir. Buz yükü haritası incelendiğinde hasarın meydana geldiği mevkiinin 2. Bölgede yer aldığı gözlemlenmiştir. Ancak sahada ve proje evrakları üzerinde yapılan incelemelerde ENH‘ın tamamının 1600 m rakım üzerinde yer alması nedeniyle yönetmelik doğrultusunda 4. Bölge koşullarına uygun olarak tasarlandığı ve tesis edildiği anlaşılmıştır. Ancak tespitlerimiz doğrultusunda proje kapsamında kurulan direklerden bir kısmının 1900 m rakım üstünde kurulmak zorunda kalındığı ve bu bölgedeki hava koşullarının 4. Bölge koşullarının çok üzerinde olduğu anlaşılmıştır. Ancak yetkililer ile yapılan görüşmelerde projenin ilgili yönetmelik ve TEİAŞ uygulama esaslarına uygun olarak tesis edildiği, 5. Bölge koşullarına ilişkin bir ibare bulunmaması nedeniyle ve maliyetlerin çok yükseleceği ön görülerek projenin 4. Bölge koşullarına göre tesis edildiği anlaşılmıştır.

Enerji Dağıtım Hattı Hasar Örneği

2018 yılı kış aylarında ülkemizin Güney Karadeniz bölgesinde tesis edilmiş olan Enerji Nakil ve Dağıtım Hattında meydana gelen hasar tarafımızca incelenmiştir. Yaklaşık 300 direğin hatlarda oluşan buz ve rüzgâr yükü sonucu devrilmiş olduğu gözlemlenmiştir. Yaptığımız incelemelerde hasara konu hatların buz yükü haritasına göre 2. ve 3. Bölgelerde bulunduğu gözlenmiş olup yer yer rakımın 1600 m üzerine çıkması nedeniyle tasarımların 4. Bölge koşulları doğrultusunda yapıldığı anlaşılmıştır. Ancak ülkemizin değişen iklim koşullarında yaşanan ekstrem hava şartları nedeniyle bu hasarın meydana geldiği anlaşılmıştır.

Sonuç ve Değerlendirme

Enerji iletim ve dağıtım hatlarına meydana gelen buz ve rüzgâr yükü ile ilgili elde edilen bilgiler ve bulgular, tarafımızca yapılan araştırmalar ve hasar tecrübelerimiz doğrultusunda derlenmiştir.

Enerji iletim hatlarında buz ve rüzgâr yükü kaynaklı olarak devrilme, iletken kopması gibi hadiseler ile sık olarak karşılaşılmakta olup son 10 yılda bu türden hasarların artmakta olduğu görülmüştür. Elde edilen bilgi bulgu ve öneriler aşağıda sıralanmıştır.

  • Ağır iklim şartlarının bulunduğu bölgelerden geçen iletim hatlarına ait iletkenlerin ve direklerin üzerlerinde meydana gelen buz tabakasının etkisiyle kopabileceği,
  • Enerji nakil hatları tesis edilirken bu durumun göz önüne alınması gerektiği, (Buz yükü bölgesi iklime ve zemin yüksekliğine göre değişir.)
  • Hava hatları, düşey buz yüklerinin etkisinde kaldığı gibi yatay rüzgâr kuvvetlerinin de etkisinde kalmaktadır. Bu sebeple hesaplamalarda rüzgâr kuvvetleri, izolatörlerin salınımları ile direklerin statik hesaplarının da dikkate alınması gerektiği anlaşılmıştır.
  • Ülkemiz buz yükü bakımından 4 ayrı bölgeye ayrılmıştır. Birinci bölgede buzun oluşmadığı kabul edilmiştir. Bu 4 bölge dışında 5.bölge de bulunmakta olup, “özel bölge” olarak adlandırılmaktadır. Ancak Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri yönetmeliği incelendiğinde iletim hatlarının 5. Bölge şartlarına uygun tesis edilmesi için gereken koşulların belirtilmediği görülmektedir. Özellikle son yıllarda gündemde olan küresel ısınma doğrultusunda ülkemizin iklimsel özelliklerinin değişim içerisinde olduğu görülmektedir. Bu bilgilere istinaden şuan yürürlükte bulunan Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri yönetmeliğinde 5. Bölge (Özel Bölge) koşullarının tanımlanması ve aktif olarak uygulanmakta olan hesaplamaların ülkemizin gelecek yıllarda içesinde bulunacağı ekstrem iklim koşullarına göre güncellenmesi gerektiği açıktır.
  • Montajı tamamlanarak kullanıma alınan hatlar için yangın poliçelerinde buz yüküne bağlı meydana gelen hasarlara ilişkin açıklamalara ayrıca yer verilmesi ,bu türden hasarlarda teminat durumunun daha net ele alınmasını kolaylaştırılacaktır.Zira direklerde devrilme-iletken kopması gibi olaylar ile sonuçlanan hadise kar ağırlığı ile ilişkili olmayıp,buz yükünün süreç içerisinde yarattığı sonuçtur.

Kaynakça:

Diğer Yazılarımız
Çatı Tipi Güneş Enerjisi Santralleri Risk ve Hasar Uygulamaları Risk Bülteni
Deprem Riskinin İncelenmesi, Sigorta Sektörü Açısından Değerlendirilmesi, Marmara Modellemesi ve Öneriler Risk Bülteni
Taşkın Riskinin İncelenmesi, İnşaat All Risk Klozları’ na Göre Taşkın Riskinin Değerlendirilmesi Risk Bülteni
Biyokütle Enerji Santralleri İşletmelerinin Sigortalanmasında Olası Riskler ve Risklerin Değerlendirmeleri Risk Bülteni
Enerji Nakil Hatlarında Oluşan Buz ve Rüzgâr Yükünün İncelenmesi Risk Bülteni
Karadeniz Bölgesi Enerji Santrallerinde Sel / Heyelan Hasarları Haberler
Giresun Sel Felaketi Haberler
Patlayıcı Tesislerinde Risk Yönetimi Üzerine Haberler
Beyrut Çalışma Ekibimiz Hazır Haberler
part1.CB9BF41B.60C46FCE@ekolekspertiz.com
Yeni Nesil Termal Kamera Sistemleri Haberler
Wise Eyes – Bilge Gözler Haberler
Hiçbir Uçak Sigortasız Uçamaz Haberler
Elazığ ve Malatya Depremleri Haberler
Rüzgar Ölçüm Direklerinin Sigortalanmasında Olası Riskler ve Risklerin Değerlendirmeleri Risk Bülteni
Türkiye’ de Uygulanan Tasarım Hesaplarının Küresel Isınma Ve Değişen İklim Koşullarına Göre Sigorta Tekniği Bakımından İncelenmesi Risk Bülteni
EKOL ; İzmir ilinde deprem sonrası hasar tespit çalışmalarına başladı. Haberler
“İzmir” Deprem Ayıpları Ortaya Çıkıyor Haberler
Genel müdürümüz Sn. Mustafa Nazlıer, Sigorta Medya ‘nın düzenlediği Sigorta Ekranı programına konuk oldu. Programda, depremler hakkında bilgi paylaşımları yapıldı. Haberler
Deprem Koasürans Uygulamaları ve Tazminat Hesaplamaları Risk Bülteni
ELİT İPLİK SANAYİ VE TİCARET ANONİM ŞİRKETİ’ DEN EKOL EKSPERTİZ’ E TEŞEKKÜR YAZISI Duyurular
KONYA ŞEKER SANAYİ VE TİCARET ANONİM ŞİRKETİ’ DEN EKOL EKSPERTİZ’ E TEŞEKKÜR YAZISI Duyurular
Sektörde Endüstri 4.0: Bilge Gözler Duyurular
Doğalgaz Çevrim Santralleri ve Gaz Türbinleri Risk Bülteni
ENERJİ NAKİL HATLARINDA ETKİN RİSKLERİN İNCELENMESİ Risk Bülteni
EKOL GRUBU, Mahir Dedekargınoğlu’nu Risk Mühendisliği ve Danışmanlık Hizmetleri Direktörü olarak bünyesine katmış olmaktan mutluluk duymaktadır. Duyurular
Yangın güvenliği sistemleri görünmez kahramanlardır… Haberler
Webinar: Yangın Riskleri ve Yangın Güvenliği Uygulamaları – Dünya ve Türkiye Duyurular
Prof. Dr. Osman SEVAİOĞLU anısına…. Risk Bülteni