Enerji iletim sistemlerinde hat deplasesinin elektrik alan dağılımı ve güvenli yaklaşma mesafeleri bakımından incelenmesi

Öz

Enerji iletim hatlarında incelenmesi gereken önemli konulardan biri de hatların meydana getirdiği elektrik alanın, çevresindeki yaşam alanları üzerindeki etkileridir. Yüksek gerilim nedeniyle oluşan elektrik alanın insan sağlığını etkilemesi ve olası atlama risklerinin engellenmesi için iletim hatları ile yaşam alanları arasında yeterli açıklıkların bırakılması gerekmektedir. Günümüzde, hızla artan nüfus ve genişleyen yerleşim alanları nedeniyle, havai iletim hatlarının yaşam alanları üzerinden geçtiği veya bu bölgelere yaklaştığı durumlarla karşılaşılabilmektedir. Bu nedenle, özellikle yaşam alanları içerisinde bulunan iletim hatlarının neden olduğu elektrik alan değerlerinin hesaplanması, ölçülmesi ve insan sağlığı bakımından kritik yaklaşma mesafelerinin belirlenmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada, çift devre 154 kV ve tek devre 400 kV’luk iki iletim hattından oluşan enerji iletim sisteminin ayrı güzergâhlarda olması ve deplase edilerek tek devre üzerinde toplanması durumları dikkate alınarak elektrik alan analizleri gerçekleştirilmiştir. Modelleme çalışması, sonlu elemanlar yöntemi kullanan Comsol Multiphysics yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar yardımıyla, uluslararası kriterlere uygun olarak güvenli yaklaşma mesafeleri belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Elektrik alan analizi,Enerji iletim hatları,Sonlu elemanlar yöntemi

Investigation of line displacement in terms of electrical field distribution and safe right of way distance in energy transmission systems

Öz

One of the important topics to be examined in the energy transmission lines is the effects of the electric field generated by the lines on the public areas around it. It is essential to leave enough spaces between the transmission lines and the living areas in order to prevent the risks of potential discharges and the electric field caused by high voltage. Today, due to the rapidly growing population and expanding residential areas, the situations where overhead transmission lines pass through or get close to living spaces can be encountered. Therefore, it is very important to calculate and measure the electrical field values caused by the transmission lines in the living areas and to determine the critical safe right of way distances in terms of human health. In this study, electric field analysis are performed by taking into account two lines, double circuit 154 kV and single circuit 400 kV, for separate routes and displaced on single tower. Modeling study is performed by Comsol Multiphysics software based on finite element method. By the help of the results obtained, safe right of way distances are determined in accordance with international criteria.

Anahtar Kelimeler

• Electric field analysis,Energy transmission lines,Finite element method

Kaynakça

1. Kiessling F, Nefzger P, Nolasco JF, Kaintzyk U. Overhead Power Lines: Planning, Design, Construction. Berlin, Germany, Springer, 2003.
2. Vyas KA, Jamnani JG. "Analysis and Design optimization of 765 kV transmission line based on electric and magnetic fields for different line configurations". IEEE 6th International Conference on Power Systems, New Delhi, India, 4-6 March 2016.
3. Unde MG, Kushare BE. "Analysis of electromagnetic fields of 1200 kV UHV-AC Transmission Lines". 5th International Conference and Computational Intelligence and Communication Networks, Mathura, India, 27-29 September 2013.
4. Farah AAM, Afonso MM, Vasconcelos JA, Schroeder MAO. "A Finite-Element approach for electric field computation at the surface of overhead transmission line conductors". IEEE Transactions on Magnetics, 54(3), 1-4, 2018.
5. Kutucu K. Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Üç Boyutlu Elektrik Alan Analizi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye 2009.
6. Cansız M, Çelik AR, Kurt MB. “50 Hz şebeke frekansında elektrik ve manyetik alan şiddetlerinin ölçülmesi ve ölçüm sonuçlarının ICNIRP’ın halk maruziyeti limitlerine göre karşılaştırılması”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(8), 294-299, 2014.
7. Talaat M. “Calculation of electric and magnetic induced fields in humans subjected to electric power lines”. Journal of Electrostatics, 72(5), 387-395, 2014.
8. Rachedi BA, Babouri A, Lemzadmi A, Nemamcha M, Berrouk F. "Evaluation of electromagnetic field produced by multi-parallel high voltage lines". IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems, Kiev, Ukraine, 2-6 June 2014.

9. Li N, Yang X, Peng Z. "Measurement of electric fields around a 1000-kV UHV substation". IEEE Transactions on Power Delivery, 28(4), 2356-2362, 2013.
10. El Dein AZ. "Calculation of the electric field around the tower of the overhead transmission lines". IEEE Transactions on Power Delivery, 29(2), 899-907, 2014.
11. Yang Y, Lu J, Lei Y. "A calculation method for the hybrid electric field under UHVAC and UHVDC transmission lines in the same corridor". IEEE Transactions on Power Delivery, 25(2), 1146-1153, 2010.
12. Khayam U, Prasetyo R, Hidayat S. "Electric field analysis of 150 kv compact transmission line". International Conference on High Voltage Engineering and Power Systems, Sanur, Indonesia, 2-5 October 2017.
13. Torelli L, Moorthy S. "Transient overvoltages and distance protections: problems and solutions". 10th IET International Conference on Developments in Power System Protection Managing the Change, Manchester, UK, 29 March-1 April 2010.
14. Hamza AH, Ghania SM, Emam AM, Shafy AS. "Statistical analysis of switching overvoltages and ınsulation coordination for A 500 kV transmission line". 8th International Middle East Power Systems Conference, Cairo, Egypt, 27-29 December 2016.
15. Talaat M. "Calculation of electrostatically induced field in humans subjected to high voltage transmission lines". Electric Power Systems Research, 108, 124-133, 2014.
16. Xiao F, Yan J, Zhang B, Wang Y. “Simplified approach of maximum electric field distribution on the ground near HVAC–HVDC Shared Tower Transmission Lines”. The Journal of Engineering, 2018(17), 1851-1854, 2018.
17. Sidorov AI, Okrainskaya IS, Gladyshev SP. "Measurement of super high voltage transmission line electric field effecting on the environment". IEEE International Conference on Electro/Informatıon Technology, Mankato, USA, 15-17 May 2011.
18. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. “Exposure to Static and Low Frequency Electromagnetic Fields, Biological Effects and Health Consequences (100 Khz-300 Ghz)”. Oberschleißheim, Germany, 2010.
19. T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu. “Elektrik Şebeke Yönetmeliği”. Ankara, Türkiye, 2014.
20. El Dein AZ. "Magnetic-Field calculation under EHV transmission lines for more realistic cases". IEEE Transactions on Power Delivery, 24(4), 2214-2222, 2009.
21. Li S. "Electric field calculation of ±800kV transmission lines by surface charge method". Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, Wuhan, China, 25-28 March 2011.
22. Kocatepe C, Arikan O, Kumru CF, Erduman A, Umurkan N. "Electric field measurement and analysis around a line model at different voltage levels". International Conference on High Voltage Engineering and Application, Shanghai, China, 17-20 September 2012.
23. Cui Y, Yuan H, Song X, Zhao L, Liu Y, Lin L. "Model, design, and testing of field mill sensors for measuring electric fields under high-voltage direct-current power lines". IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65(1), 608-615, 2018.
24. Trlep M, Hamler A, Jesenik M, Stumberger B. "Electric field distribution under transmission lines dependent on ground surface". IEEE Transactions on Magnetics, 45(3), 1748-1751, 2009.
25. Isaramongkolrak A, Srikun I, Sumpavakup C. "A comparative study of magnetic fields in 115 kv single circuit transmission line of Thailand". Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, Shanghai, China, 27-29 March 2012.
26. Kalenderli Ö. "Elektrik Mühendisliğinde Sonlu Elemanlar Yöntemi Ders Notları". İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 1997.
27. Arı M. 154/380 kV Enerji İletim Hatları Proje Uygulamaları. Ankara, Türkiye, Karaca Tanıtım Hizmetleri Matbaacılık, 2012.