İzolatör nedir? İzolatör çeşitleri nelerdir?

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.

İzolatörler, 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.

Elektriksel dayanımı iyi olmalıdır. İzolatör içerisinde bir delinme veya yüzeyden toprağa kaçak meydana gelmemelidir. Bunun için izolatörlerin delinme bakımından elektriksel zorlanmaları karşılaması gerekir. Mekanik dayanımı iyi olmalıdır. İzolatörlerin mekaniksel dayanımı; iletken ağırlığı, kar ve buz yükleri ile rüzgar etkisinden doğacak yükleri güvenle taşıyacak düzeyde olmalıdır. 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.

Enerji iletim ve dağıtım şebekelerinde kullanılan izolatörlerin iki ana görevi vardır. Elektriksel bakımdan iletkenleri topraktan ayırmak. İletken ağırlığını ve iletkenlere gelen ek yükleri karşılamak.

İzolatörün yapısı

İzolatör başlıca beş kısımdan oluşur:

1-Gövde

İletkenin ve mesnet demirinin tutturulduğu kısımdır.

2-Tutturma yuvası

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

3-Siper veya etek (damlalık)

İzolatörün elektriksel direncini artırmak için gövdeye yapılmış bir veya birden fazla kanatlardır.

4-İletken yuvası

İzolatöre bağlanacak olan iletkenlerin yerleştirilmesi için yapılmış yuvalardır.

5-Tutturma demiri (izolatör demiri)

İzolatörü direk veya konsol (travers) üzerine tespit etmeye yarayan demir aksamdır.

İzolatör çeşitleri

1-Yapıldığı Malzemenin Cinsine Göre İzolatör Çeşitleri

Porselen, cam, epoksi reçineli ve silikon izolatörler olmak üzere dört tanedir.

1a-Porselen izolatörler

Isıl ve mekanik dayanımlarının yüksek olmasından dolayı çok eskiden beri kullanılan izolatörlerdir.

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.

1b-Cam izolatörler

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 cam izolatör 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.

1c-Epoksi reçineli izolatörler

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.

1d-Silikon izolatörler

Silikon izolatörlerin diğer adıyla kompozit izolatörlerin 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.

2-Taşıdığı İletkenin Gerilimine Göre İzolatör Çeşitleri

2a-Alçak gerilim izolatörleri

Anma gerilimi 1000 V’a kadar olan ve TS 76 kapsamına giren izolatörlerdir. 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.

2b-Orta gerilim izolatörleri

Anma gerilimi 35 KV’a kadar olan izolatörlerdir.

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

2c-Yüksek gerilim izolatörleri

Anma gerilimi 35 KV’tan büyük olan izolatörlerdir. 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.

3-Kullanma Yerlerine Göre İzolatör Çeşitleri

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

3a-Dâhili tip izolatörler

Trafo binası içinde ve panolarda kullanılan izolatörlerdir.

3b-Harici tip izolatörler

Direklerde, trafo binası dışında ve şalt sahalarında kullanılan izolatörlerdir.

4-Yapılış Tiplerine Göre İzolatör Çeşitleri ve Yapıları

4a-Mesnet izolatörler

Enerji nakil hatlarını ve baraları taşıyan, bunların monte edilecekleri yerlere değmemelerini sağlayan (izole eden) izolatörlerdir. 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.

4b-Zincir tipi izolatörler

Aynı cins izolatörlerin uygun gereçlerle birbirlerine eklenmesiyle elde edilen izolatörlerdir. 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.

4c-Geçit izolatörleri

Bina içinden dışarıya veya baralara, aynı zamanda bina dışından da içeriye enerjin geçişlerinde kullanılan izolatörlerdir. Yapı olarak mesnet izolatörle aynı özelliği taşır. Cam veya porselenden yapılır.