0123512 ENERJi iLETiM HATLARi [ G: 1 ]

Y.T.ü.
Elektrik Mühendisligi Bölümü
Elektrik Tesisleri Anabilim Dali
r
0123512
Dr. Selim AY
~iLi
ENERJi iLETiM HATLARi [ G: 1 ]
2010-2011 Öi!:retim Yili Bahar Yarivili Final Sinavi Sorulari:
31.05.2011 saat 1300(A-20l)
AÇiKLAMALAR: Birinci soru 40 puan ve ikinci soru 20 puan olup zorunludur; diger sorular içinden 4 tanesi
seçilecektir (10 puan/soru). Sorularin çözümü için gerekli bagintilar (Y. BILGILER), her sorunun sonunda verilmistir.
Ders notuIKitap kapalidir. Cevaplarinizda "gerekli islem asamalarini" ve "birimleri" mutlaka gösteriniz. Tüm sorulari bir
kez okumadan cevaplama islemine baslamayiniz. Sorularda istenenler italik karakterde yazilmistir. Basarilar dilerim.
Sinav süresi (net): 90 dakika dir.
.
SORU 1. Sekil 1.a'daki kroki göz önüne alinmaktadir. 15 no.lu parselin sahibi söz konusu enerji iletim hattinin rüzgarli
havalarda kendi tarlasina girdigi iddiasiyla, Idare aleyhine "haksiz isgal" davasi açmistir. Yerel Mahkeme, haksiz isgal
olup olmadiginin, varsa kaç m2'lik isgal alani oldugunun ortaya çikarilmasi için sizi bilirkisi tayin etmis olsaydi,
hazirlayacaginiz bilirkisi raporunda hangi hesaplar ve nasil bir sonuç yer alirdi?
(Not: Iletim hattina iliskin olarak Idare'den su bilgiler alinmistir: Bölge: 3 (k=O.3), iletken kesiti 546.2 mm2, iletken
agirligi 1.826 kg/m, iletken çapi 30.42 mm, elastik uzama katsayisi (ilk) 1/5100 mm2/kg, elastik uzama katsayisi (son)
1/6800 mm2/kg,termik uzama katsayisi 19.5xl 0-6 1/°C, iletkenin maksimum gerilmesi 9.20 kg/mm2, kritik direk açikligi
163 m ve yanal güvenlik açikligi (e) 5 m'dir. Hesaplarda Sekil 1.b'deki irtifak alana (%70 rüzgarli hal) esas alll~acaktir.
(Y. BILGILER:
f= (yxa2)/(8o).
(Yi2xa2 )/(24o12)-Oixce-cixti
= (ylxa2 )/(24o/)-02xCe-cixt2
. gb=k(d)1/2
. ,y=g/q.
~s=(g?+gw2)i12
. gw=53dx10-3. aj=tan-i(gw!gj)
. c=f+5%7owxsin
ai%70w
. fx=fy(axlayi iii
DHD'de
(1(1).-5.95 seçiniz.)
SORU 2. Sekil 2'deki enerji iletim hattindaki Durdurucu tip direklerin boylari 25'er m olup stabilize yolun egim açisi
2.3° dir. Iletkenin agirligi 1.2 kg/m ve yatay tegetli noktadaki çekme kuvveti 1650 kg olduguna göre, M noktasi ile
stabilize yol arasindaki düsey mesafeyi (HM; bulunuz. (Y. BILGILER: 8=tan-\h/a) . c=T/g . x=ch/a +al2 . y=x2/(2c).)
SORU 3. Dünyada isletmede bulunan "sualti enerji iletim hatlari" ile ilgili bilgiler asagida verilmistir:
jsletmedeki sualti enedi iletim hatti
DC Gerilim (kY)
Uzunluk (km)
Herenwyk (Almanya)-Kruseberg (Isveç)
450
250
Bjaeverskov (Danimarka)-Bentwisch (Almanya)
400
50
St1imö(Isveç)-Slupsk (Polonya)
450
245
Galatina (Italya)-Arachthos (Yunanistan)
400
160
Gerilim ile uzunluk arasindaki matematiksel iliskiyi yansitan Lineer regresyon denklemini bulunuz. (Y. BILGI: Lineer
regresyon
denklemi
y=a + bx'dir.
Burada
a=
y -b x ; b=
[1:xiYj-n xy ]/[1:x?-n
X2]; X=1:Xi In;
y =1:Yi In;
n: veri sayisidir.)
SORU 4. Sekil 4'de, biri 235 km tek devreli ve digeri 96 km sill! devreli (ayrik direkli, #1 ve #2) iki iletim hattinin
arizalar nedeniyle devre disi kaldiklari süreler gösterilmistir. Hatlarin Ariza Endeksleri esit olduguna göre, tx kaç saattir?
(Y. BILGI: Ariza Endeksi=(100xAriza sayisi/Hat uzun1ugu)x(8760/Hattin isletmede kaldigi süre) .)
SORU 5. Sekil 5'deki enerji iletim sisteminde reaktanslar "birim" olarak verilmistir. 1 ve 2 baralari arasindaki "geçis
reaktansi" kaç birim'dir? (Y. BILGI: Sistemin dört uçlu "A B C D" sabiderinden hareket ediniz.)
SORU 6. Sekil6'daki enerji sisteminde tüm hatlarin reaktanslari 1.0 birim'dir. Kesici kapatildiginda 1-2 baralari arasinda
iletilebilen gücün %58 daha fazla olmasi için, Xc reaktansi kaç birim degerinde tasarlanmalidir?
(Not: 1-2 baralari arasinda iletilebilen birim güç, baralar arasindaki (birim) esdeger reaktansin tersine esittir.)
SORU 7. Sekil 7'de seffaf mikadan yapilmis bir "sehim sablonu" gösterilmistir. Bu sablon üzerindeki 1, 2, 3 no.lu
egrilerin
isimlerini yaziniz
ve ne amaçla
kullanildiklarini
açiklayiniz.
SORU 8. Sekil8'de bir atlama hattinda kullanilan 160 ton agirligindaki Durdurucu tip diregin "ayrik ayakli" temel plani
gösterilmistir. Beton temeldeki "ortalama" basma gerilmesi kaç newtonlcm2 dir?
SORU 9. Sekil9'da HVDC ve HVAC direkler gösterilmistir. 20 kA'lik yildmm darbesi HVDC diregin izolatöründe 1.00
birim darbe gerilimi olusturuyorsa, HVAC izolatördeki darbe gerilimi kaç birim 'dir? (Y. BILGI: Zo=60fn(2H/r) . )
SORU 10. Sekil10'da 30 elemanli aski zincir izolatörün kapasite esdegeri gösterilmistir. Yatay kapasitelerin ihmal (yok)
edilmesi halinde, kaçak akim % kaç degisir? (Y. BILGI: Zincir sonsuz uzun kabul edilirse; Xesd=[XseriXXsönl]l12
.)
SORU 11. Bir ark firinini besleyen 3 fazli ~50 Hz 66 kY' luk iletim hattindan harmonikli akim çekilmektedir; harmonik
spektrumu Sekil l1'de verilmistir. Hattin omik direnci~ 0.9+0.0018xf(Hz)...QJfaz ise, 50 Hz disindaki bilesenlerin neden
oldugu "kayiplari (kW)" hesaplayiniz. (Not: Ark firininin anma gücü 50 MYA'dir.)
:i/'t
SORU 12. Bir kafes diregin 1 no.lu ayagina topraklama çubugu çakildiginda direnç 36 Q ölçülmüstür. Bu kez 3 no.lu
ayaga ayni topraklama çubugundan çakildiginda ise, direk için Teknik Sartname'de öngörülen 20 Q degeri tutturulmustur.
~ 1 ve 3 no.lu ayak zeminlerinin özgüldirençleri arasindaki orani (pjpIJ bulunuz. ~ Kafes direkten topraga öogru akan
"art~k akim" 5sinrot T 2sin3rot ampere ise, 1 no.lu topraklama çubugundan geçen akimin zamana göre degisimini çiziniz.
SORU 13. Sekil 13'deki iletim sisteminde tüm omik dirençler ihmal edilmistir. 154 kV'luk bölümün esdeger reaktansi
164.24 mWfaz ve Xc=20 Wfaz' dir. Thevenin reaktansi 25 Wfaz olduguna göre, iletim hattinin reaktansini hesaplayiniz.
SORU 14. Bir ülkede 69 kV'luk hava hatlarinin 1920'deki ve 1950'deki uzunluklari, Sekil 14'deki yari-Iogaritmik
eksen takiminda gösterilmistir. 30 yillik süreçte 69 kV'luk iletim hatlarinin gelisimini %/yil ve km/yil olarak hesaplayiniz.
SORU 15. Bir sualti kablosu hem AC hem de DC gerilim altinda isletilebilmektedir. Hat DC ile isletildiginde 800 A için
hattaki gerilim düsümü 16 kY/faz olmustur. Hat ~50 Hz AC ile isletildiginde ise, 500<0° A için hattaki gerilim düsümü
12+j32 kY/faz olmaktadir. Hattin reaktansini ve "deri etkisifaktörünü" bulunuz.
i
SORU 16. Sekil 16'daki bir iletim hattinin "analog modeli" için ViGro)NiGro)
i transfer fonksiyonunu elde ediniz.
SORU 17.Bir iletimhattindafaz iletkenindekititresimdiferansiyeldenklemile ifadeedilmistir:0.01 y'+ 0.1 Y + y=10-4
Diferansiyel denklemi Laplace dönüsümü ile çözünüz (ilk kosullar sifirdir.) (Y. BILGI: y(t)=(M/ro)xsin(rot+<P)e<it
.K KIs)
SORU 18. Direnci R olan bir DC iletim hattinin sonunda direnci Ryükolan bir yük beslenmektedir; bu sirada i kA
çekilmektedir. Yük uçlari kisa devre oldugu anda hattan 50 kA çekildigine göre, Ryü,/Roranini bulunuz. (Not: V~O'dir.)
SORU 19. Sekil 19'da A, B, C, D ve E ülkeleri arasindaki enterkonnekte hatlar gösterilmektedir. Hat kayiplari dikkate
alinmayacaktir. xX.xx.2011günü saat 21°° de bu ülkelerin~{PÜRETIM(GW);PTÜKETIM(GW)}
bilgileri: A~{40; 40},
B~{70; 80}, C~{20; ?}, D~{90; 60} ve E~{40; 30} ise, C ülkesinin tilketimi kaç GW'dir? (Not: UB=UE'dir.)
SORU 20. Sekil20'de hatlarin, trafolarin ve kompanzatörlerin her birinin güvenilirlikleri, sirasiyla 0.90, 0.85 ve 0.98 ise,
sistemin "esdeger güvenilirligini" hesaplayinlz. (Y. BILGI: Seri sistemde Resd=nRj. Paralel sistemde Resd=l-n(1-Rj).
SORU 21. z=[30j O 0;0 30j 0;0 O 1OOj];y=inv(z); b=l.l *y
Bir iletim hatti için yazilmis olan yukaridaki MATLAB (satir) islemlerinin sonucunu hesaplayiniz.
SORU 22. Sekil 22'deki enerji iletim sisteminde, A ve B baralari arasina ikinci bir özdes hattin (seri kompanzatörü
olmaksizin) eklenmesi halinde, B barasinin kisa devre kesme gücü % kaç degisiklige ugrar?
(Not: Omik dirençler ihmal edilmistir; Xhat/Xsebeke=4
ve XdXhat=O.3)(Y. BILGI: Kesme gücü=(Thevenin reaktansirl .)
SORU 23. Bir ülkede geçen 30 yilin verileri kullanilarak 400 kV'luk hatlarin uzunlugu (L, km), çesitli teknik ve sosyal
parametrelerin fonksiyonu olarak elde edilmistir (a'lar reel sayilardir): L=aixi+ a2X2+ a3x3+ a4X4+ asxs + <1(;X{j
+ a7X7
Burada Xi GSMH'yi, X2nüfusu, X3dis ticaret hacmini, x4 otoprodüktörlerin gücünü, Xsbüyük kentlerde yasayan nüfusu,
x{jfiyat farklarini ve X7döviz kurunu göstermektedir.
~ai,
a2, a3, a4 ve as katsayilarinin
isaretlerini (+ veya
- olarak)
belirleyiniz. ~Ülkede 154 kV'luk hatlar için X4'ünkatsayisi ~4olduguna göre, 154 kV'luk hatlarin gelisimini 400 kV'luk
hatlarin gelisimi cinsinden ifade ediniz. ~ a6 ve a7'nin isaretlerinin + veya - olmasi neyebaglidir?
SORU 24. Sekil 24'de teknik resmi verilen kafes direkte, aski zincir izolatörün boyu 2.5 m, 6'li demet dairesinin çapi
1.2 m ve temel derinligi 3 m olduguna göre, 1:500 düsey ölçekte hazirlanmis olan "+0 direk boy sablonu" kaç cm 'dir?
SORU 25. 154 kV ~50 Hz'lik bir Tasiyici diregin zincir izolatörün her fazinda 12 adet eleman vardir ve her elemanin
kapasitesi 40 pF'dir. a fazinin zincir izolatörü için Boucherat teoremini gerçekleyiniz.
SORU 26. Bir iletim hattinda 59 ve 60 no.lu direkler ile 62 ve 63 no.lu direklerin yer aldiklari zemin düzdür. 61 no.lu
direk UP-LIFT kontrolünden geçirilmistir. Tüm direk açikliklari ayni olup 350 m'dir. 60 no.lu diregin agirlik açikligi
475 m, 62 no.lu diregin agirlik açikligi ise 450 m'dir. 61 no.lu diregin "agirlik açikligini" bulunuz.
SORU 27. 400 kV'luk bir ulusal sebekede, aksam saatlerindeki güç akisi kayitlarina göre, 642 ve 643 no.lu baralarin
(dügüm noktalarinin) gerilimleri, sirasiyla 387 kV ve 382 kV'dur; aradaki iletim hattinin empedansi ise 2+jl0 Wfaz'dir.
Söz konusu iletim hattinin akim tasima kapasitesi 500 A olduguna göre, hattin "yüklenme oranini" bulunuz.
SORU 28. Sekil 28'deki V-tipi zincir izolatörde her kolda esIt sayida "eleman" bulunmaktadir. Her elemanin yüksekligi
40 cm ve yalitkanlik direnci Ry (MWeleman) olduguna göre, bu zincir izolatörün Norton (esdeger) direncini bulunuz.
SORU 29. "Ikili demet" iletkenli bir "test hatti" Sekil 29'da gösterilmistir. Bu test hattindan 300 A çekildigi sirada,
N noktasindaki magnetik alan siddetinin degerini hesaplayiniz. (Y. BILGI: H=I/(21ta) .)
SORU 30.28 iletkenli iletim hattinda T, D, KD(a=50 grad) ve KT(a=5 grad) tip direklerin her biri için; bir fazin üstten
görünüsünü çiziniz. (Not: Aski zincir izolatörde 12 eleman, gergi zincir izolatörde ise 2x 12 eleman bulunmaktadir.)
i;:.
Dr. Selim AY
Y.T.Ü.
Elektrik Mühendisligi Bölümü
Elektrik Tesisleri Anabilim Dali
IL.
'3
,
0123512 ENERJi iLETiM HATLARi [ G: 1 ]
2010-2011 Öe:retim Vili Bahar Vanvili Final Sinavi Sorulan: 31.05.2011 saat 1300(A-20n
t
t
i
i
i
i
i
~S- (\0,(""
f"'-'f"t~
i
L
i ~1~
1..5'
i
i
,'"",."
'0"0
-
:,i i
i
~
i
---
L
~i
~
~
i
-
1.5i ~
i
~
~
t
': ~~:~~~~
~~~',~:
:~,:(,:;~E
i
;
KD
b
~
,~
11 f.
I~M~"
!
C.ÜSttCU\)
i
i
~
1e1
c>
/
S ~\t..iL "". Q..
~
i ~i e.
~18M~1
'
i
,
i
I,
i
i
....
i
~--i~...............
( ô ~J~Y\)
~<cl<.\l
-i.b
'3 00 vv\.
,13m
, °f!J 0,2.0 o
~
r---\
An
çi
t>
P'tofi
,r>
J.
SQ.~il
5".
~~k\L 2..
{=235"
~,
.
1
~
'li'
.5l .te.~;z. se.,nje.~\
i::x
f>(~\t-l)
k~
i-x.
#-2.
#-1
ix
4IJ
~O
~t(.o~
~T6o~
';>~«., L '-i.
i
.i
1
~
~e.k\l b.
S e...~\ 1-,.
_o.i~i- --IC
O~~i- -3:,C
(
o
~
.ic
..
i
o
~
0-"
,
~(l.k;t9.
C
CLkit g.
,
i""/IN
1.0
O.
i
- -II--.:li i o..
~i
o
~ e.to~~o.
FAz.
i
4
-.2,
T
e
C
ilc.
o.o
1
41h
3
'l .H.
'-r/'i
~OD-
-H
Xc.
1ôLt!3'&o k.v
ili
x
Ö.>4.1,.
~ t,,,{ {
~~\..
~
tt
1'3.
Th.~,,~i
~
..JL
V
-1Jl
O.~ ij
...J
t
V~
Vi
.....
()
~e~L ~b.
~
cz.'..<A L
-
--f
s ~ l.u"\
~IXC
A
se.lLil
.1.2.
B
.
UCLV
fi!!Jt"3
~
!'ot)
~
~
C.J
-.t'
'~!'~5~
t.~
~~\OL i8,
~
,
1
8.
i~30
f3'-to
Lri
e
.......
""
q
.
:.r
,-
Se.k,l A4.
~
...ii
o
+
v
~e\«L2J-t.
,O~ -;:--}
$~\u'(
.i~.
-
~().
~~
.