Enerji nakil hatlarında kullanılan haberleşme kablolarında çevresel etkilerin incelenmesi
Investigation of the external effects on the performance of communication cables installed at hv transmission lines
Yazar: İBRAHİM GÜNEŞ
Danışman: DOÇ. DR. MUKDEN UĞUR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Kablo sistemleri = Cable systems ; Yalıtkan maddeler = Insulants ; Yalıtkanlar = Insulators

Özet:
Haberleşme kabloları ülkemiz koşullarında bakır telli hava hatları ile şehirlerarası bilgi akışını sağlamaktadır. Mevcut kablolar enerji iletim hatları ile aynı mekanik sistemde kullanıldığı takdirde manyetik alan etkisi ile haberleşmede kullanılan işarette bozulmalar meydana gelmektedir, bu sebeple haberleşme hattı için ayrı bir mekanik sistem oluşturulmaktadır. Fiber optik kablolar ile bilgi akışı sağlandığında bilgi manyetik alandan etkilenmemekte ve güvenli bir şekilde gönderilebilmektedir. Ancak bu çeşit kablolar enerji iletim hattı ile aynı mekanik sistemi kullandığında elektrik alan etkisi ve çevresel etkiler ile kablo yalıtkanında bozulmalar oluşmaktadır.Bu çalışmada ülkemiz koşullarında haberleşme sisteminin hava hattı fiber optik kablolar ile gerçekleşmesi ve enerji iletim hattı mekanik sisteminin birleştirilmesi sonucu oluşacak etkiler ve bu etkiler altında kabloların başarımı denenmiştir.Bu sistemde kullanılacak kabloların yaşlanmalarına etki eden çevresel faktörlerin etki dereceleri belirlenmiştir. Test örneklerinin çevresel etkenler altındaki başarımları Kuru yüzeyde elektriksel ark oluşumu (Dry-Band Arcing Test) yöntemi ile incelenmiştir.Kullanılan deney yönteminin ana yaklaşımı, enerjilendirilmiş kablo üzerine bir kaç dakika tuzlu suyun püskürtülmesi sonucu oluşan elektriksel boşalmaların kablo üzerinde meydana getirdiği bozulmanın incelenmesidir. Kabloların kullanıldığı ortamdaki çevresel etkiler ve elektrik alandaki değişimlere göre boşalmaların oluşumu da farklılık göstermektedir.Tez çalışmasında farklı tip haberleşme kabloları test edilmiş, kablonun yaşlanmasının kablo geometrisi ile ilişkisi belirlenmiştir. Farklı ıslaklık seviyeleri için kabloların yaşlanma süreçlerindeki değişim incelenmiş, rüzgar ve titreşim etkilerini modellemek amacı ile deney düzeneğinde bu etkiler oluşturularak test sistemi yenilenmiştir. Farklı deney yöntemleri ile aynı kabloların yaşlanma deneyleri yapılmış ve deney yöntemleri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar, Weibull istatistik modeli kullanılarak güvenilirlilik analizi yapılmıştır.Deneyler sonucunda, test örneğinde meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişmeleri belirlemek amacıyla, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizi ile camsı geçiş ve bozulma sıcaklığındaki değişimler, deney sırasında oluşan elektriksel arkların örneklerin yüzeylerinde meydana getirdikleri değişimler taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında incelenmiştir. Kablo yapısında meydana gelen bozulmaların fiziksel değişim ve kimyasal bozulma olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
All dielectric self supporting (ADSS) optical fiber cables are progressively being installed on overhead lines. ADSS optical cables have so far shown an acceptable performance on high voltage lines. Nonetheless, failures have occurred with ADSS cables installed on lines with a higher voltage. These failures are caused by electrical discharge phenomena, such as corona, sparking and dry band arcing, since the cables are exposed to the strong electrical field environment. Studies show that corona discharges can be mitigated by installing grading devices and the impact of micro-sparking can be reduced by attaching electric field reducing hardware to towers. The failure of ADSS cables caused by dry band arcing in high electric field environments is potentially an industry wide problem.In this study, in terms of communication systems with fiber optic cables, overhead lines and power transmission lines to occur as a result of the merging of mechanical systems to create effects and these effects were tested.The basic concept of the arc resistance test is that the energized cable is sprayed by salt water for few minutes. This produces conducting wet layer on the cable surface and initiate leakage current. The current is limited to few milliamps by a RC circuit. The current dries the surface, produces dry bands and initiates arcing. Transmission lines and communication cables (ADSS cables) are used on the same mechanical systems under the influence of electric field.ADSS cables mostly used under different environmental effects, such as temperature, wind, vibration, etc. In this study, different level wet layer effect, vibration effect, wind effect on ADSS cables was investigated by using dry band arcing (IEEE 1222 Electrical surface degradation) test method. The performance of cable jacket on ADSS cable is tested under different environmental condition.The insulating properties of ADSS cables have been investigated by measuring the fundamental and harmonic frequencies of the leakage current flowing over the surface of the test sample for different wet layer model. By using Differential Scanning Calorimeter (DSC) the change in glass transition and degradation temperature of cable samples (for HDPE cable jacket) have been analyzed. The morphologies of the cable samples were observed by using a scanning electron microscope (SEM). This analyze revealed clearly that tracking images of cable jacket has glass type surface. Thermo gravimetric Analysis (TGA) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were used for detect thermo gravimetric characteristic and molecular structure of ADSS cables at the before and after the dry band arcing test.Different test methods were used at the experiments, for determine life time of the cables. By using Weibull statistics, a special reliability function has been derived, which indicates the remaining lifetime of the ADSS cables according to the test methods