6. DİREKLER Direklerin Yapıldıkları Malzemelere Göre Sınıflandırılması Direkler, yapıldıkları malzemelere göre 3 gruba ayrılır: a) Ağaç direkler b) Beton direkler c) Demir direkler 1
a) Ağaç Direkler Köknar, ardıç, karaçam, ladin gibi ağaçlardan yapılan direk çeşididir. Hava şartlarından ve haşerelerden olumsuz etkilendikleri için özel işlemlere tabi tutulurlar. Bu işlemler ağaç direği bakır sülfata batırmak veya katranlamaktır. Mekanik dayanıklılık, ağaç direkler için sınırlıdır. Bu sebeple direkler arası uzaklık kısa seçilmeli ve hattın gerilimi yüksek olmamalıdır. Küçük yerleşim merkezlerinde hâlâ ağaç direkler enerji taşınmasında kullanılmaktadır. 2
Ağaç direklerin temeline beton dökülmez. Taş ve toprakla temel sıkıştırılarak direk dikilir. Eğer temele beton dökülür ise direğe gelen tepe kuvvetlerinde direk, temel üst noktasından kırılabilir. Ayrıca direğin dibi zamanla çürüyebilir. Bunu önlemek için enjeksiyonla direk diplerine (temele) ilaçlama yapılmalıdır. Eğer direk temeline beton dökülürse direğin temelini bir miktar açmak ve ilaçlamak mümkün olmaz. Ağaç direkler, normal taşıyıcı ve köşede taşıyıcı direk olarak kullanılır. Yağmur ve kar sularının direğe zarar vermesini kısmen de olsa önlemek için direk tepesi 45 derece açılı olarak kesilir. Standart ağaç direk boyları, 8-8,5-9- 9,5-10- 10,5-11 - 11,5-12- 12,5-13-13,5 metredir.
Ağaç direkler üzerinde iletkenlerin taşınması için izolatörler doğrudan direğe takılabilir veya direkler üzerine monte edilen konsollara sabitlenen izolatör yardımıyla taşınır. Ağaç direkler dikildikten sonra payanda (dayanak) veya çelik halatlarla (lente) desteklenmelidir. Ağaç direkler; Hafif (H), Orta (O), Ağır (A) tiplerinde yapılırlar. Sembol olarak (10-H) şeklindeki gösterim; boyu 10 m olan hafif ağaç direk anlamını taşır. Tepe kuvvetini artırmak için çift direk halinde kullanılabilirler. Bu durumda kullanılan semboller; HÇ (Hafif Çift), OÇ (Orta Çift), AÇ (Ağır Çift) şeklindedir. Not: Payanda veya lente, direğin tepe kuvvetini artırmak için değil; belirli bir yöne doğru sürekli zorlanan köşe noktalardaki ağaç direklerin, esnemelerini ve eğilmelerini engellemek üzere destek amacıyla kullanılır. 4
Şekil. Ağaç direkler: a) Lenteli, b) Çift kirişli, c) Payandalı, d) A direk, e) Çift direk 5
Diğer direklere göre üstünlükleri ve olumsuzlukları şöyle sıralanabilir: Üstünlükleri: Ucuzdur Hafiftir Taşınmaları ve dikilmeleri kolaydır Esnek oldukları için kolay kırılmazlar Boyama masrafları yoktur Kaçak akımlar açısından daha güvenilir durumdadırlar Olumsuz yanları: Ömürleri kısadır Tepe kuvvetleri azdır Esnek oldukları için sehim değişebilir Yıldırım düştüğünde yanabilirler YG de kullanılamazlar 6
b) Beton Direkler Direk kalıbı içerisine yerleştirilen ızgara şeklindeki demir iskelet ile kum, çimento, su ve çakılın uygun oranlarda karıştırılmasıyla elde edilen harcın kalıba dökülmesiyle yapılırlar. Santrifüj (savurma) betonarme (SBA) ve vibre (titreşim) betonarme (VBA) direkler olarak iki tiptir. Beton direkler, 150-3500 kg arasında tepe kuvvetli olarak yapılabilmektedir. Direk uzunlukları 8 m den 14 m ye kadar 0,5 m aralıkla, 14 m den 23 m ye kadar 1 m aralıkla artar. AG şebekelerinde 10 m ye kadar olanlar kullanılır. Vibre beton direklerin kesiti dikdörtgen şeklindedir, santrifüj beton direklerin kesiti ise daire şeklindedir. 7
Tek santrifüj Çift santrifüj Asimetrik vibre Çifte vibre Şekil. Beton direkler 8
10/1.5 : Boy 10m Rüzgarsız tepe kuvveti 1.5x100 kg 12/4 : Boy 12m Rüzgarsız tepe kuvveti 4x100 kg Şekil. Beton direk çeşitleri 9
13/15 : Boy 13m Rüzgarsız tepe kuvveti 15x100 kg=1500 kg 10
Beton direklerin avantajları: Beton direkler demir direklere göre daha ucuzdur, Uzun ömürlüdür, Bakım gerektirmez. Tepe kuvvetleri büyüktür, Atmosferik olaylardan fazla etkilenmez. Kaçak akımlara karşı güvenlidir. Beton direklerin dezavantajları: Kırılgan olduklarından taşınırken dikkatli olunmalıdır. Ağır olduklarından taşınması ve montajı zordur. 11
c) Demir Direkler Her türlü gerilim kademesinde kullanılabilen, demir çelikten yapılmış direklerdir. İki şekilde imal edilirler: Boyalı-kaynaklı: AG ve OG de kullanılan A tipi ve kafes direklerde, Galvanizli-cıvatalı: YG ve ÇYG de ve kimyasal etkilere maruz kalınan yerlerde kullanılır. I, U ve L şeklinde profil demirlerinden imal edilirler. 8 cm 10 cm 8 I 10 U Şekil. Demir direklerde kullanılan I, U ve L profil tipleri 12
A-Tipi: (10 m) 8I-10I-12I 6.5U-8U-10U-12U Kısa Direk Tipi: (9.5 m) 8I k -10I k -12I k 6.5U k -8U k -10U k -12U k Kafes tipi demir direkler, L demirinden yapılırlar. Sembol olarak K 1 -K 2 -K 3 -K 4 -K 5 ve K 1k -K 2k -K 3k -K 4k -K 5k şeklinde gösterilirler. K (kafes) harfinin indis rakamı 1000 ile çarpılırsa, kgk olarak direğin tepe kuvveti bulunur.
Demir direkler aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir: a) A-tipi direkler: AG ve OG b) Kafes tipi direkler: AG ve OG c) Putrel (Pilon ve Çatal Pilon) direkler: YG ve ÇYG d) Boru direkler: Aydınlatma (çevre, yol, kavşak aydınlatmaları) e) Galvaniz direkler: Aydınlatma (çevre, yol, kavşak aydınlatmaları) 14
Şekil. Demir direkler 15
Demir direklerin avantajları: Tepe kuvvetleri büyüktür, Ömürleri uzundur. Onarımları kolaydır, Parçalara ayrılabildiği için taşınmaları ve montajları kolaydır. Demir direklerin dezavantajları: Maliyeti yüksektir ve bakımları masraflıdır. Kaçak akımlara karşı çok güvenli değillerdir, Hava şartlarından etkilenir. 16
Direklerin Görev Bakımından Sınıflandırılması Direkler, iletim ve dağıtım hatlarında yaptıkları görevlere göre 5 gruba ayrılabilir: 1) Taşıyıcı direkler : (a) Normal taşıyıcı (b) Köşede taşıyıcı 2) Durdurucu direkler : (a) Normal durdurucu (b) Köşede durdurucu 3) Ayırım (Branşman) direkleri 4) Son (Nihayet) direkler 5) Özel Amaçlı Direkler : (a) Müşterek direkler (b) Transformatör direkleri (c) Ayırıcı direkleri (d) Aydınlatma direkleri (e) Atlama direkleri 17
Normal Taşıyıcı (T) Direkler Hattın doğrusal olarak geçtiği, yani açı yapmadığı ve iletkenlerin izolatörlere taşıyıcı bağ ile bağlandığı direklerdir. Hava hatlarında durdurucu direkler arasında iletkeni taşımak yani iletkenin ağırlığını tutmak amacıyla kullanılan direklerdir. E.N.H. T T T T Şekil. Normal taşıyıcı direk. 18
Köşede Taşıyıcı (KT) Direkler Bu tip direkler, hattın açı oluşturduğu noktalarda kullanılan, iletkenlerin izolatörlere yine taşıyıcı bağ ile bağlandığı direklerdir. Hat zincir izolatörlü ise, rüzgarsız havada izolatör tam düşey olarak değil, açının yönüne göre direğin içine veya dışına doğru düşeyden sapmış bir durumda bulunur. YG ve ÇYG li hatlarda bu tip direkler, 180 o ye yakın küçük sapmalarda (174 o den büyük açılarda) kullanılabilir. E.N.H. T T KT E.N.H. α sapma açısı küçük T T Şekil. Köşede taşıyıcı direk. 19
Normal Durdurucu (D) Direkler Hattın doğrusal olarak geçtiği, yani açı yapmadığı, ancak iletkenlerin izolatörlere durdurucu bağ ile bağlandığı direklerdir. Durdurucu direk, sahip olduğu büyük tepe kuvveti sayesinde, bulunduğu noktada hattı sabit ve sağlam tutar. Şekil. Normal durdurucu direk. Taşıyıcı bağ Durdurucu bağ 20
YG ve ÇYG hatlarında, uzun bir mesafe boyunca hat doğrusal olarak gidiyorsa, tüm direklerin taşıyıcı olması, pratik olarak mümkün değildir. Çünkü, Çok uzun mesafede direkler üzerine iletken çekme işi zorlaşır. Hattı oluşturan iletkenlerden biri/birkaçı, herhangi bir neden kopacak olursa ve diğer taraftaki iletken/iletkenler diğer tarafta oluşan çekme kuvvetinin etkisiyle taşıyıcı bağdan kurtulamazsa, bu durumda taşıyıcı direkler tek taraflı çekme kuvvetine dayanamayıp kırılabilirler. Bu kırılma, art arda gelen diğer taşıyıcı direklere de yansıyabilir. Böyle bir arıza, hattın tek taraflı çekme kuvvetlerine dayanabilen durdurucu direk yardımıyla etkisiz hale getirilebilir. 21
Yukarıda sayılan nedenlerle, YG ve ÇYG hatlarında ortalama 1500 m de bir (veya 7 direkte bir) durdurucu direk kullanılması gereklidir. Ancak hat sık sık açı yapıyorsa ve bu noktalarda köşede durdurucu direk kullanılmışsa, bu direkler de aynı görevi yapacağından, ayrıca normal durdurucu kullanmaya gerek olmaz. AG tesislerinde ise, durum biraz farklıdır: Bir AG şebekesinde radyal olarak beslenebilecek optimum uzunluk 300 m civarındadır. Ayrıca hattın çeşitli sokaklara ayrılması dolayısıyla, sık sık iletkenleri durdurucu bağ ile bağlı olan ayırım direkleri kullanılmaktadır. Bu sebeple AG hatlarında durdurucu direk kullanmaya pek gerek duyulmaz. 22
Köşede Durdurucu (KD) Direkler Hattın büyük açı (20 o den büyük) yaptığı köşe noktalarında kullanılan aynı zamanda iletkenlerin her iki yönde durdurucu bağ ile bağlandığı direklerdir. Normal durdurucular gibi tepe kuvveti yüksek olup, bulunduğu noktada hattı sabitleyip tutar. T E.N.H. T T KD E.N.H. α sapma açısı büyük T T Şekil 6.16. Şekil 5.14 Köşede durdurucu direk 23
Branşman Direkleri Hava hatlarında taşıyıcı ve köşede taşıyıcı durumda olan direklerden bir veya iki yönde kol hattı ayrılıyorsa bu durumdaki taşıyıcı ve köşede taşıyıcı direklere branşman direkleri denir. Son (Nihayet-N) Direkler Hattın başında ve sonunda bulunan, tepe kuvveti yüksek ve iletkenlerin izolatörlere durdurucu bağ ile bağlandığı direklerdir. N E.N.H. T T D T T N Şekil. Nihayet direği 24
Tevzi (Dağıtım) Direkleri Enerji nakil hava hatlarında ikiden fazla nihayet (durdurucu) bağı ile bağlı olan hatların tevzi edildiği yani kollara ayrılarak dağıtımının yapıldığı direklere denir. Direkteki hatlardan kesiti en büyük olan hat, ana hat olarak kabul edilir. Bunun dışında kalan diğer hatlar bu ana hattın birer branşmanı veya kolu durumundadır. Şekil. Tevzi direği 25
Müşterek Direkler İki farklı gerilim kademesine sahip hava hatlarını üzerinde taşıyan direklere müşterek (ortak) direk denir. Farklı gerilimlere sahip hatlar, YG/OG veya OG/AG olabilir. Uygulamada, daha ziyade OG/AG hatlarını birlikte taşıyan müşterek direkler kullanılmaktadır. OG/AG müşterek hattı uygulamasında ağaç, beton veya demir müşterek direkler kullanılabilir. Şekil. AG ve OG hattını taşıyan müşterek direk 26
Geçit (Atlama) Direkleri Enerji nakil hattı boyunca yer alan boğaz, nehir, vadi gibi büyük ve özel durumdaki açıklıkları geçmek amacıyla kullanılan özel üretim direklerdir. Şekil. Geçit direği 27
Şekil. 154 kv 1.Boğaz Atlama 28
Ülkemizdeki ilk uygulama, İstanbul Boğazı ndaki 154 kv luk I. Boğaz Atlama Hattı dır Hattın ve direklerin özellikleri: Gerilim : 154 kv Enerji iletim kapasitesi : 360 MVA (çift devreli hat) Direk boyu Direk ağırlığı Direk açıklığı Maksimum sehim : 113 m :180 ton : 1599 m : 114 m 380 kv olarak tesis edilen II.Boğaz Atlama hattı ise, 2800 MVA iletim kapasitesine sahiptir (çift devreli hat) ve direkler arası açıklık 1750 m dir. 29
Transformatör Direkleri OG/AG şebekelerinde kullanılan dağıtım transformatörleri değişik güçlerde imal edilirler. Standart değerler; 25-40-50-63-80-100-125-160-200-250-315-400-500-635-800-1000-1250-1500 kva şeklindedir. Bu transformatörlerden gücü 400 kva ya kadar olanlar, direk üzerine yerleştirilerek kullanılabilirler. Bu, küçük yerleşim bölgelerinde ve köy beslemelerinde basitliği ve ucuzluğu nedeniyle tercih edilen, yaygın bir uygulamadır. Şekil. Transformatör direği 30