İzolatör Nedir? Ne İşe Yarar? Çeşitleri Nelerdir? Yapısı Nasıldır?

İzolatör Nedir?

Enerji nakil hava hatlarında kullanılan iletkenlerin direklere tespitine yarayan, iletkenleri hem taşımaya hem de toprak ile diğer iletkenlere karşı izole etmeye yarayan şebeke malzemelerine izolatör denir.

Enerji iletim ve dağıtım şebekelerinde kullanılan izolatörlerin iki ana görevi vardır.

1-Elektriksel bakımdan iletkenleri topraktan ayırmak.

2-İletken ağırlığını ve iletkenlere gelen ek yükleri karşılamak.

İzolatör, elektrik akımına karşı büyük direnç gösteren, sıcak ve soğuk hava şartlarına dayanıklı malzemeler olan porselen ve camdan imal edilir. Bunlara ilaveten, silikon ve epoksi reçineli izolatörler de yapılmakta ancak maliyeti yüksek olduğundan pek kullanılmamaktadır.

Bir izolatörün elektriksel dayanımı iyi olmalıdır. İçerisinde bir delinme veya yüzeyden toprağa kaçak meydana gelmemelidir. Bu nedenle delinme bakımından elektriksel zorlanmaları karşılaması gerekir.

Ayrıca mekanik dayanımı iyi olmalıdır. Mekanik dayanımı; iletken ağırlığı, kar ve buz yükleri ile rüzgar etkisinden doğacak yükleri güvenle taşıyacak düzeyde olmalıdır.

Son olarak da kendinden temizlenebilme özelliği iyi olmalıdır. Yani, üzerlerinde toplanabilecek toz ve kirler, yağmur suları ve rüzgar ile, kolayca temizlenebilmelidir.

İzolatörleri kullanan ilk elektrik sistemleri telgraf hatlarıdır. İletkenlerin ahşap direklere doğrudan bağlanmasının, özellikle nemli havalarda çok kötü sonuçlar verdiğinin tespit edilmesinden sonra izolatör kullanımı zorunluluğu ortaya çıkmıştır.

İzolatörün Yapısı

İzolatör başlıca beş kısımdan oluşur:

Gövde: İletkenin ve mesnet demirinin tutturulduğu kısımdır.

Tutturma yuvası: İzolatör demirinin izolatöre tespit edilebilmesi için açılan düz veya vidalı kısımdır.

Siper veya etek (damlalık): İzolatörün elektriksel direncini artırmak için gövdeye yapılmış bir veya birden fazla kanatlardır.

İletken yuvası: İzolatöre bağlanacak olan iletkenlerin yerleştirilmesi için yapılmış yuvalardır.

Tutturma demiri (izolatör demiri): İzolatörü direk veya konsol (travers) üzerine tespit etmeye yarayan demir aksamdır.

İzolatör Tipleri

Yapıldığı malzemenin cinsine göre izolatör çeşitleri

Yapıldığı malzemenin cinsine göre izolatör çeşitleri porselen, cam, epoksi reçineli ve silikon olmak üzere dört tanedir.

1. Porselen izolatör

Porselen izolatör, ısıl ve mekanik dayanımlarının yüksek olmasından dolayı çok eskiden beri kullanılan izolatör tipidir.

Sert porselenden yapılan izolatörlerin yapı maddeleri % 50 kaolin, % 25 feldspat ve % 25 kuvarstır. İzolatörün dielektrik dayanımını artırmak için ince bir sır (porselen) tabakasıyla kaplanarak yüzeyinin pürüzsüz (deliksiz) olması sağlanır. Yüzeyin pürüzsüz olması, kirlenen izolatörlerin yağmur sularıyla kolayca temizlenmesine yardımcı olur. Porselenin dielektrik dayanımı 60-70 kV/cm’dir ve cama göre daha azdır.

2. Cam izolatör

Ana malzemesi cam olan izolatör tipine cam izolatör denir.

Yapım malzemesi kalsiyum silikat ile sodyum silikat ergitilerek karışım hâline gelirse adi cam elde edilir. Adi cama başka maddeler de katılarak izolatörlerde kullanılan dayanıklı cam elde edilir. Dielektrik dayanımları 140 kV/cm‘dir ve porselene göre daha fazladır. Maliyetleri ucuzdur. Saydam olduklarından kırık ve çatlakları kolayca görülebilir.

Cam izolatörlerin termik genleşmeleri, porselen izolatörlere göre daha küçük olduğundan ortam ısısının değişmelerinde fiziki zarar görme olasılığı azdır. Nem, cam izolatör üzerinde porselene göre daha çabuk yoğunlaşır, bu da üzerinde pisliklerin toplanmasına ve kaçak akımlara neden olur. Cam ışığı geçiren bir madde olduğundan güneş ışığında daha az ısınır, porselen izolatör daha çok ısınır. Cam izolatörlerin mazisi porselen izolatörler kadar eski olmamakla birlikte, son zamanlarda yapılan enerji nakil hatlarında cam izolatörler de kullanılmaktadır. Çöl, buzullu bölge veya ağır kış olan bölgelerde, sisli-tozlu bölgelerde cam tipi olanları tercih edilir.

3. Epoksi reçineli izolatör

Diğer izolatörlere nazaran pahalı olduğu için ülkemizde enerji nakil hatlarında epoksi reçineden yapılan izolatörler henüz kullanılmaya başlanmamıştır. Ancak dâhilî sistemlerde bara ve ayırıcı mesnet izolatörü olarak kullanılmaktadır.

4. Silikon izolatör

Ana malzemesi silikon olan izolatör tipine silikon izolatör denir.

Silikon izolatörün diğer adıyla kompozit izolatörün cam ve porselen izolatörlere karşı birçok üstünlükleri olmakla beraber pahalı olmaları dolayısıyla kullanım alanları azdır. Ancak gelişmiş güvenlik ortamı sağlaması sebebiyle yakın gelecekte daha geniş bir kullanım alanı bulacağı kesindir.

Silikon izolatörlerin üstünlüklerini şu şekilde sıralayabiliriz:

Darbelere karşı dayanıklıdır.

Hafif olduğundan tesise ek bir yük getirmez.

Gerilme vb. kuvvetlere karşı dayanımı çok yüksektir.

Üzerinde yağmur suyu, kar suyu tutunamadığından ark gibi önemli bir elektriksel olumsuzluk olmaz.

Çatlama ve kırılma riski çok azdır.

Çok soğuk ve çok sıcak havalarda bile özelliğini kaybetmez.

Güneşin ultraviyole ışınlarından etkilenmez.

Kurulumu kolaydır.

Taşıdığı iletkenin gerilimine göre izolatör çeşitleri

Taşıdığı iletkenin gerilim seviyesine göre izolatör çeşitleri alçak, orta ve yüksek olmak üzere üç tanedir.

1. Alçak gerilim izolatörü

Alçak gerilim izolatörü anma gerilimi 1000 V’a kadar olan ve TS 76 kapsamına giren izolatördür.

Bunlar: Taşıyıcı (E), durdurucu (ED), mesnet (ED), gergi (ED), mekanik (EM) ve makara (EM) tipi izolatörlerdir.

Küçük boyutlu olanlar alçak gerilimde kullanılır ve bunlara fincan tipi izolatörler de denilmektedir. 1 kV’ın üzerindeki gerilimlerde VDH tipi izolatörler kullanılır. Pin tipi izolatörler ara izolatörü (N 80- E 80, N 95- E 95 sembolleri ile anılır), hat sonu veya başlangıcı izolatörü diye iki sınıfa ayrılır. Çekilecek hava hattı iletkeni izolatör fincanında bulunan oyuğa oturtulur ve bir bağ teli ile ya da özel bir kelepçe ile sıkıca tespit edilir.

2. Orta gerilim izolatörü

Orta gerilim izolatörü anma gerilimi 35 KV’a kadar olan izolatördür.

Bunlar:

Pın tipi izolatörler (VHD 10- 15- 20- 35)

Hava Hattı mesnet izolatörleri ( VKS 35)

Zincir izolatörler (U 40- 60- 70- 100) (K1)

Çubuk izolatörler ( L 40- 70- 100)

Demir yolu izolatörleri

Dolu tip mesnet izolatörleri (MD)

Ayırıcı mesnet izolatörler (C 4 -170)

Ayırıcı itici mesnet izolatörler (SCD – 30)

Geçit izolatörleri (DAF – 30 / 400)

Bara mesnet izolatörleridir (SAR – 30 )

Trafo buşing izolatörleri

3. Yüksek gerilim izolatörü

Yüksek gerilim izolatörü anma gerilimi 35 KV’tan büyük olan izolatördür.

Burada porselen ve kompozit ( silikon) izolatörler yüksek gerilim enerji iletim hatlarında 170 kV ve 420 kV gerilim kademelerinde kullanılmaktadır. Çöl, deniz ve endüstriyel kirliliğin yüksek olduğu bölgelerde hidrofobik özelliğinin yüksek olması sayesinde daha iyi yalıtım sağlaması, kompozit izolatörün delinmez tip olması, montaj kolaylığı, porselen izolatöre ve cam izolatöre oranla daha hafif olması gibi avantajlarından dolayı tercih edilmektedir.

Kullanma yerlerine göre izolatör çeşitleri

İzolatörler kullanım yerlerine göre iki çeşittir. Bunlar, dâhilî ve haricî tip izolatörlerdir.

1. Dâhili tip izolatör

Trafo binası içinde ve panolarda kullanılan izolatör tipine dahili tip izolatör denir.

2. Harici tip izolatör

Direklerde, trafo binası dışında ve şalt sahalarında kullanılan izolatör tipine harici tip izolatör denir.

Yapılış tiplerine göre izolatör çeşitleri

İzolatörler yapılış tiplerine göre üç çeşittir. Bunlar, mesnet, zincir tip ve geçit izolatörüdür.

1. Mesnet izolatör

Enerji nakil hatlarını ve baraları taşıyan, bunların monte edilecekleri yerlere değmemelerini sağlayan (izole eden) izolatör tipine mesnet izolatör denir.

Tek veya çok parçalı olarak cam veya porselenden imal edilir.

İzolatörler, konsollara izolatör demirleri yardımıyla tutturulur. İzolatör demiri, vidalı veya vidasız olarak izolatörle irtibatlandırılır. Vidasız olanlarında dolgu maddesi olarak çimento veya kurşun kullanılır.

Mesnet izolatörler hem alçak gerilimde hem de 35 kV’a kadar olan yüksek gerilimlerde kullanılır. Mesnet izolatörlerinin çok parçalı olanları 220 kV gerilimlere kadar kullanılabilmektedir.

2. Zincir tipi izolatör

Aynı cins izolatörlerin uygun gereçlerle birbirlerine eklenmesiyle elde edilen izolatör tipine zincir izolatör denir.

Genellikle yüksek gerilimli hava hatlarının taşınmasında kullanılır.

Her izolatör elemanının alt kısmında yuvarlak şekilde yapılmış pim, üst kısmında ise bu pimin geçebileceği yuva bulunur. Bu aparatlar yardımıyla izolatör zincirini oluşturan elemanlar birbirine eklenir. Elde edilen izolatör grubunun zincire benzemesinden dolayı bu ismi almıştır. Mekanik dayanımları çok yüksektir. Kullanılacağı bölgenin iklim durumuna göre değişik tiplerde, cam veya porselenden yapılır.

3. Geçit izolatörü

Geçit izolatörü bina içinden dışarıya veya baralara, aynı zamanda bina dışından da içeriye enerjin geçişlerinde kullanılan izolatördür.

Yapı olarak mesnet izolatörle aynı özelliği taşır. Cam veya porselenden yapılır.