Şalt sahası; elektrik iletim ve dağıtım sistemi tesisleridir. Şalt sahalarında transformatörler kullanılır ve gerilim bu transformatörler sayesinde yüksek formdan alçak forma veya alçak formdan yüksek forma dönüştürülür. Elektrik, üretim santralinden tüketiciye gelene kadar birkaç tesisten geçebilir bu süreçte gerilim yer yer arttırılıp azaltılabilir. Şalt sahalarında, gerilimin attırılıp akımın azaltılmasını kuvvetlendirici transformatörler; gerilimin azaltılıp akımın arttırılmasını zayıflatıcı transformatörler yapar.
Şalt sahaları transformatörlerin yanı sıra anahtarlama, koruma ve kontrol elemanlarından oluşur. Koruma elemanları şalt sahasının büyüklüğüne göre farklılık gösterir. Büyük şalt sahalarında şebekede meydana gelebilecek aşırı akımı veya kısa devre akımlarını kesmek için “Kesiciler” kullanılır. Daha küçük olanlarında otomatik devre kesicisi veya dağıtım devrelerinin korunması için sigortalar kullanılır.
Şalt sahaları elektrik üretim santrali değildir ve elektrik santralleri ne kadar şalt sahalarına yakın olsa da genellikle jeneratörler bulunmaz.
Bunlara ek olarak gerilim regülatörleri ve güç faktörü kondansatörleri gibi cihazlar şalt sahasında bulunabilir.
Şalt sahaları ihtiyaca göre çitle çevrili olabilir, yeraltına inşa edilebilir veya çok yüksek binalarda birkaç şalt odası bulunabilir. Kapalı şalt sahaları transformatörden gelecek sesleri azaltmak ve iklimsel faktörlerden korumak amacıyla kullanılır.
Şalt Sahası Elemanları Nelerdir?
1) Transformatör (Trafo)
Trafolar iki veya daha fazla devreyi elektromanyetik indüksiyon ile birbirine bağlayan cihazlardır. Transformatörler elektrik enerjisinde gerilim ve akım değerlerinde yükseltme ve alçaltma görevlerini üstlenir. Transformatörün yapısında birbirine yakın iki sargı bulunmaktadır. Eğer bu sargılar demir levhanın üzerine sarılmışsa demir çekirdekli transformatör, demirsiz plastik tüp şeklinde bir çekirdeğe sarılmışsa hava çekirdekli transformatör denir. Sargıların birine voltaj uygulandığı zaman ortaya çıkan akım sargı etrafında manyetik alan oluşturur. Oluşan bu manyetik alan diğer sargıda bir voltaj ortaya çıkarır. Eğer birinci sargıya uygulanan voltaj sabit kalırsa, diğer sargıda herhangi bir gerilim oluşmaz. Bu yüzden manyetik alanın sürekli değişerek çıkış sargısındaki voltajı devam ettirmesi gerekir. Ancak otomobillerde radyo alıcısındaki vakum tüp prensibinde olduğu gibi doğru akım sürekli kapatılıp açılırsa manyetik alan değişerek bir çıkış voltajı oluşturabilir.
2) Baralar
Baralar aynı frekans ve gerilimdeki elektrik enerjisini toplar ve dağıtırlar. Baralar iletkendir ve enerjinin kontrol ve kumanda edilmesini sağlayan bölümlerin birbiriyle iletişimini sağlar. Aynı zamanda elektriğin, üretim santrallerinden şalt sahasındaki cihazlara iletilmesini sağlarlar. Baralar genellikle bakırdan yapılır fakat alüminyum olan örnekleri de vardır.
3) Kesiciler
Kesiciler, büyük şalt sahalarında gerçekleşebilecek kısa devre veya aşırı akımlara müdahale eder. Kesici kapalı durumdayken devreden enerji akışını sağlarken açık durumda ise güç akışını engeller. Kapalı konumda kontak elemanları arasında iyi bir temas oluşturur, açık durumda ise kontak elemanları ayırır.
4) Recloser Devre Kesiciler; İnsan müdahalesi olmadan, kendisine tanımlanan maksimum kısa devre akımını kesebilen ve belirli bir süre sonra otomatik olarak tekrar kapatan devre kesicilerdir.
5) Kontrol Ekipmanları
Kontrol ekipmanları, hem şebekede hem de cihazlarda oluşabilecek arızaların cihazlarda kalıcı hasarlara sebep olmasını engellemek amacıyla kullanılan kumanda devreleridir.
6) Ölçü Aletleri
Şalt sahalarında akım , gerilim, güç ve frekans gibi değerleri ölçen aletler bulunur. Harcanan elektrik enerjisini ölçmek amacıyla sayaçlar kullanılır. Orta ve yüksek gerilimde ölçme yapabilmek için ise akım ve gerilim trafoları kullanılır.
Bunlara ek olarak şalt sahaları;
– Anahtarlama Elemanları,
– Kondansatör,
– Voltaj Regülatörlerini bulundurulabilir.
Şalt Sahası Dışındaki Metal Teller Ne İşe Yarar ?
Şalt sahalarının dışı topraklı metal çitler ile çevrilirdir. Topraklı metal çitlerin görevi sahada oluşabilecek herhangi bir arızada insanları ve çevreyi yüksek gerilimden korumaktır.
Açık Hava Şalt Sahaları
Açık hava şalt sahaları büyük şalt sahalarıdır. Büyük açık hava şalt sahalarında çok ağır transformatörler ve betona gömülü raylar üzerine, yağlı kesiciler de betonarme kaideler üzerine yerleştirilir. Şalt sahaları üç farklı şekilde tesis edilir.
1) Cihaz Tipi Şalt Sahası;
– Engebeli arazilere kurulurlar.
– Kuruluş maliyeti ucuzdur.
– Hafif cihazlar çelik çerçeveler üzerine yerleştirilir.
– Baralar A tipi demir direklerde zincir izolatörler arasına yerleştirilir.
2) Kiriş Tipi Şalt Sahası;
– Cihaz tipi şalt sahalarına göre daha pahalıdır fakat daha sağlam ve daha küçük araziye ihtiyaç duyulur.
– Kiriş tipi şalt sahaları, dikey ve yatay olarak birleştirilen kafes kirişlerden oluşur.
– Ayırıcılar ve hafif cihazlar kirişler üzerine yerleştirilir.
– Baralar, zincir ve mesnet tipi izolatörler vasıtasıyla gergin olarak kirişler arasına yerleştirilir.
3) Toprak Üstü Tipi Şalt Sahası;
– Toprak üstü tipi şalt sahası, yerden çok yüksek değildir ve maliyeti düşüktür, fakat bu tip sahalar için düz ve geniş yerler gerekir.
– Üniteler beton sütunlar üzerine yerleştirilir.
– Toprak üstü tipi şalt sahaları gevşek zemin toprak kayması ve deprem riski olan yerler gibi her bölge için kullanıma uygun değildir.
Şalt Sahalarında Enerji Kalitesi ve Kontrol
Şalt sahaları yüksek gerilim altında kaldıkları için hem can güvenliği hem de ekipman güvenliği açısından kontrol ve bakımlarının aksatılmadan yapılması gerekmektedir. Olası herhangi bir problem hem insanlar hem de cihazlar için tehlikeli olabileceği gibi enerji kalitesini de düşürmektedir. Özellikle çok eski yapılı şalt sahalarında bu kontroller daha fazla önem arz etmektedir. Bu sebeple sahadaki ekipmanlara destek sağlanmalı ve teknolojinin gelişimiyle yeni daha kolay ve güvenilir ekipmanlar ile değiştirilmelidir. Bunlara en basit örnek olarak röleleri verebiliriz. Röleler olmazsa olmaz ekipmanlardır. Gazlı kesicilerin kullanıldığı sahalarda, daha modern ve güvenilir olan vakumlu kesiciler ile değiştirilmesi sahanın kullanılabilirliğini uzatıp olası kesintileri daha aza indirebilir.
Kompakt Röleler
Şalt sahalarının en önemli elemanlarından bir diğeri ise şalterlerdir. Şalterlerin en önemli fonksiyonu devreyi açma-kapama işlemlerini yapması ve olası kısa devre ve aşırı yük durumlarında koruma sağlamak amacıyla anahtarlama yapmasıdır. Kompakt şalterde, yüksek verimlilik, maksimum performans sağlayan şalt elemanlarıdır. Kompakt şalterler, termik manyetik şalter olarak da bilinir. Bunun sebebi, sistemi hem termik hem de manyetik olarak korumaktadır. Termik koruma aşırı yük oluşması durumunda sistemi korumak için bimetal plakaların üzerinden aşırı akım geçtiğinde, plakalar ısınarak eğilip devreyi açar. Burada termik koruma devreye girene kadar anlık geçen yüksek akımın zarar vermemesi için manyetik koruma da eklenerek sistem daha güvenli hale getirilmiştir. Kompakt şalterler yalnızca şalt sahaları için değil, konut, ticari ve endüstriyel uygulamalarda da kullanılabilmektedir.
Şalt Sahaları ve Çevre
Şalt sahaları yüksek gerilim tesisleri oldukları için gerekli kontrol ve bakımları yapılmadığı taktirde hem cihazlara hem de insanlara zarar verir. Yüksek gerilim insan yaşamı için tehlikelidir ve bu nedenle yüksek gerilim tesisleri şehir merkezlerinden uzak yerlere inşa edilir. Bu şekilde olası bir problemde zarar en aza indirilmiş olur. Öte yandan nüfusun artışı ve kentsel dönüşümler ile insanların yaşam alanları genişleyerek hali hazırda kurulu olan tesisler ile yakın olmaya başladı.
Son 30-35 yılda 50 Hz frekanslı manyetik alanın insan vücudu üzerindeki etkileri önem kazanıp çeşitli tartışmalara ve araştırmalara sebep olmuştur. Bilindiği gibi elektrik ve manyetik alan etkisinde kalan insanların vücudunda akımlar indüklenmektedir. Bu konu da yapılan araştırmalara göre küçük bir ihtimal dahi olsa manyetik alanın kanser riski öne sürülmüştür ve diğer sağlık problemlerinin de sebepleri olarak görülmüştür.
Tartışmalar sonucu şalt sahalarının birçok bölgesinden elektromanyetik alan ölçümleri araştırılmaya başlanmıştır. Trafo merkezlerinin yakınlarına yeni bir bina veya tesis yapılacağı zaman manyetik alan etkisi ölçülerek gerekli işlemler yapılabilir ve insanların bu elektromanyetik kirlilikten en az etkileneceği şekilde inşa edilebilir. Aynı zamanda yeni kurulacak olan şalt sahaları için de gerekli testler yapılmalı ve elektromanyetik alan tesis sınırları içerisinde kalacak şekilde projelendirilmelidir.
Kaynakça:
– https://tr.wikipedia.org
– Transmission and Distribution Electrical Engineering by Colin Bayliss 2nd edition
– https://www.tedas.gov.tr
