Transpozisyon Nedir? Basitçe, iletkenlerin pozisyonlarının periyodik olarak yer değiştirmesi (swap) işlemidir.
Transpozisyon Nedir?
Transpozisyon direkleri, uzun enerji iletim hatları boyunca belirli aralıklarla kurulan ve iletkenlerin konumlarını periyodik olarak yeniden düzenlemek amacıyla tasarlanmış iletim elemanlarıdır. Bu yapılandırma, iletkenlerin pozisyonlarının periyodik olarak değiştirilmesi (swap edilmesi) işlemidir ve transpozisyon olarak adlandırılır.
Telekominikasyon hatlarında dengeli çiftler için uygulanırken, enerji iletim hatlarında genellikle üç faz iletkeni periyodik olarak yer değiştirir.
Kablolarda bu değişim kademeli ve süreklidir; yani iki veya üç iletken birbirine bükülür (burulur). Haberleşme kablolarında buna bükümlü çift (twisted pair) denir. Havai enerji hatları veya açık çiftli haberleşme hatlarında ise iletkenler, transpozisyon direkleri veya standart taşıyıcı direklerde değiştirilir.
Bu işlem sayesinde aşağıdaki faydalar elde edilir:
- Fazlar Arası Endüktif ve Kapasitif Kuplajın Dengelenmesi: İletkenlerin birbirlerine ve toprağa göre konumları, hattın endüktif ve kapasitif özelliklerini belirler. Transpozisyon, bu karşılıklı etkileşimleri dengeleyerek her fazın hat boyunca ortalama olarak benzer elektriksel özelliklere sahip olmasını sağlar.
- Dengesiz Gerilim ve Akımların En Aza İndirilmesi: İletkenlerin asimetrik yerleşimi, fazlar arasında empedans ve admitans farklılıklarına yol açar. Bu durum, sistemde istenmeyen negatif ve sıfır bileşen akımlarının dolaşmasına neden olur. Transpozisyon, hattın toplam kapasitansını ve empedansını fazlar arasında yaklaşık olarak eşitleyerek bu dengesizlikleri minimize eder. Normalde 3 fazlı sistemler elektriksel karakteristikler yönünden simetrik yapılırlar. Generatörler ve transformatörler dengeli dizayn edilirken, yükler de mümkün olduğunca simetrik tutulmaya çalışılır. Bu durumda sistemdeki yegane dengesizlik kaynağı, iletkenlerin karşılıklı etkileşimleri nedeniyle enerji nakil hatlarıdır.
- Haberleşme Hatları ile Girişimin Azaltılması: Enerji hatlarından kaynaklanan elektromanyetik alanlar, yakınlardaki haberleşme hatlarında girişime neden olabilir. Transpozisyon, bu elektromanyetik etkileri dengeleyerek enterferansı azaltmada etkili bir yöntemdir. Özellikle endüktif olarak bağlanan normal mod girişimlerinin azaltılmasında etkilidir.
- Genel Sistem Verimliliğinin ve Güvenilirliğinin Artırılması: Dengesiz yüklenmeler, generatör ve transformatörlerde aşırı ısınmaya, tam kapasiteyle yüklenememelerine ve ek enerji kayıplarına yol açar. Transpozisyon, hattın empedansını toprağa göre eşitleyerek tek taraflı yüklenmeleri önler ve iletim kayıplarını azaltarak sistem verimliliğini ve güvenilirliğini artırır.
Transpozisyon Nedir? Transpozisyon Uygulamaları Nelerdir?
Enerji Hatlarında Transpozisyon
Havai enerji hatlarında iletkenler, iletim kayıplarını azaltmak için transpoze edilir. Kablolardaki sürekli bükümün aksine, havai hatlarda sürekli transpozisyon pratik değildir. Bu nedenle işlem, transpozisyon direklerinde gerçekleştirilir. Bir transpozisyon yapısı, özel traverslere (cross arms) sahip standart bir direk olabileceği gibi, bir durdurucu direk (dead-end structure) şeklinde de olabilir.
Transpozisyon gerekliliği, iletkenler arasında ve iletkenler ile toprak arasında oluşan kapasitanstan kaynaklanır. Bu kapasitans genellikle fazlar arasında simetrik değildir. Transpozisyon ile hattın tamamı için genel kapasitans yaklaşık olarak dengelenir.
- Transpozisyon Şeması: Havai hat iletkenlerinin transpozisyon yapılarında yer değiştirme düzenine transpozisyon şeması denir. Üç fazlı bir hattın kapasitansını dengelemek için, üç iletkenin her biri hattın her pozisyonunda eşit uzunlukta bulunmalıdır. Dallanmayan uzun hatlarda, iletkenler sabit bir şemaya göre düzenli aralıklarla transpoze edilir. Şekil 1.3 (a) ve (b) tek devre hatlar için tam transpozisyon şemalarını göstermektedir.
- Yakın Dallanmış Şebekeler: Yakın dallanmış şebekelerde ve özellikle farklı gerilimlerde çalışan birden fazla devrenin aynı pilonları paylaştığı durumlarda, diğer devrelerin neden olduğu dış dengesizlik baskın hale gelir. Bu gibi durumlarda transpozisyon şemalarından sapmalar görülebilir. Örneğin, bazı transpozisyonlarda pilon üzerindeki üç iletkenden sadece ikisi yer değiştirir. Ayrıca, trafo merkezlerine yakın pilonlardaki transpozisyonlar, iletkenlerin kesişmesine gerek kalmadan besleme sisteminin optimal düzenlemesini sağlamak için kullanılır.
- Modern Yaklaşımlar: Modern enerji hatları, asimetrik aralıklar nedeniyle faz endüktanslarındaki farklar genellikle ihmal edilebilir düzeyde olduğu için normalde hat boyunca sürekli transpoze edilmez. Ancak, gerektiğinde transpozisyonun gerçekleştirildiği ara şalt istasyonları kullanılır. Dengesizlik etkisi tamamen göz ardı edilemez.
- Dinamik Değişimler: Yeni hatların kurulması veya eski hatların sökülmesi sonrası elektrik devrelerinin karşılıklı etkileri değişebileceğinden, şebekedeki inşaat çalışmalarından sonra belirli transpozisyonlar ortadan kalkabilir veya yenileri eklenebilir.
Telekomünikasyon Hatlarında Transpozisyon Nedir?
Haberleşme kablolarında transpozisyon, aynı kablo içindeki farklı devreler arasındaki kuplajı (sinyal karışmasını – crosstalk) azaltmak için kullanılır. Temel ölçüt, adım veya sarım uzunluğudur (pitch or lay length); bu, bir devrenin çiftlerinin büküldüğü mesafedir. Büküm nedeniyle teller kablodan daha uzun hale gelir. Sarım faktörü (stranding factor), tek tel uzunluğunun kablo uzunluğuna oranını gösterir ve haberleşme kablolarında yaklaşık 1.02 ila 1.04 arasındadır.
Uzun mesafeli (şehirlerarası) telefon devreleri için kullanılan açık tel hatlarında, crosstalk‘u azaltmak için transpozisyon kullanılırdı. Başlangıçta çift başına tek bir telefon görüşmesi taşınırken, daha sonra fantom devre konfigürasyonu ile iki çift kullanılarak üç görüşme taşınmıştır. Taşıyıcı sistemlerin (carrier systems) icadıyla, bir çift havai hat teli, iki adet 12 devreli taşıyıcı sistem kullanarak 24 analog şehirlerarası devreyi taşıyabilir hale gelmiştir.
- Sarım Türleri: Pratikte en sık kullanılan sarım türleri şunlardır:
- Çift Sarım (Pair stranding): İki tek tel, bükümlü çift iletim hattı oluşturacak şekilde sarılır.
- Üçlü Sarım (Three-stranding): Üç tek tel, üçlü bir grup oluşturacak şekilde sarılır.
- Dörtlü Sarım (Four-stranding): Sıkıca bükülmüş iki çift gevşekçe birlikte bükülebilir veya:
- Yıldız Dörtlü Sarım (Star quad twisting): Dört tek tel, dörtlü içinde birbirlerine göre aynı ilişkiyi korur, burada bükümlü bir çiftin üyeleri çapraz olarak birbirine bakar.
- İletim Tekniği: Farklı sarımların farklı iletim karakteristikleri vardır. Kapasitans, bu farklardan biridir. Örneğin, yıldız dörtlü sarımda, dörtlüdeki iki iletken tüm kablo uzunluğu boyunca paralel çalışır. Bu nedenle iletkenler arasındaki kapasitans, iletkenlerin kablo içindeki durumlarının tekrar tekrar değiştiği Dieselhorst Martin (DHM) sarımına göre önemli ölçüde daha yüksektir. DHM sarımının daha küçük çalışma kapasitansı sayesinde, bir fantom devresi yardımıyla ek elektrik devreleri oluşturmak mümkündür.
Optimum Faz Sıralaması ve Transpozisyon Seçimi
Paralel ve çok devreli enerji nakil hatlarında, dengesizlikler ve kayıplar açısından en uygun (optimum) faz sıralaması ve transpozisyon durumunu belirlemek önemlidir. Yapılan analizler (örneğin, Keban-Ankara 380 kV hattı için yapılan model sistem çalışmaları ), farklı faz sıralaması ve transpozisyon konfigürasyonlarının (çift devre hatlar için 36 olası durum ) sistem dengesizliğini ve hat kayıplarını önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir.
- Transpozisyonsuz Durum: Transpozisyon olmadığında, minimum kayıpları veren faz sıralaması durumlarında kaynak tarafı akım dengesizliklerinin maksimum olabildiği, tersine kaynak tarafı dengesizliklerinin minimum olduğu durumlarda ise kayıpların artabildiği gözlemlenmiştir. Bu nedenle, en iyi faz sıralamasını seçmek, sistemde kayıpların mı yoksa generatör/transformatörlerdeki dengesiz akımların mı daha kritik olduğuna bağlıdır.
- Transpozisyonlu Durum: Transpozisyon uygulandığında, minimum kayıp, minimum negatif bileşen akımı ve minimum sıfır bileşen akımı veren durumlar genellikle farklılık gösterir. Ancak, hem kayıpların minimize edildiği hem de dengesizlik akımlarının kabul edilebilir sınırlar (örneğin %5) içinde kaldığı optimum bir konfigürasyon bulunabilir. Örneğin, bahsedilen model çalışmasında 23 numaralı faz sıralaması ve transpozisyon uygulamasının iyi sonuçlar verdiği belirtilmiştir.
- Genel Fayda: Transpozisyonun hem olmadığı hem de olduğu durumlar karşılaştırıldığında, transpozisyonun genel olarak hem kayıpları hem de dengesizlikleri azaltma açısından faydalı olduğu sonucuna varılmıştır.
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
