Tek damarlı XLPE (çapraz bağlı polietilen) yalıtımlı güç kablolarında, iletken üzerinden geçen alternatif akım (AC), kablonun metalik kılıfı veya ekranı üzerinde elektromanyetik indüksiyon yoluyla bir gerilim oluşturur.

Bu indüklenen gerilimin büyüklüğü; iletken akımına, kablo uzunluğuna, fazlar arasındaki mesafelere, kablo dizilimine, metalik kılıfın özelliklerine ve kablo geometrisine bağlı olarak değişir.

Kablo kılıfında oluşan gerilim ve kılıf bağlantı şekline bağlı olarak meydana gelebilen dolaşım akımları; hem işletme güvenliği hem de kablonun akım taşıma kapasitesi (ampasite) açısından önemlidir.

Kılıfın nasıl bağlandığı ve topraklandığı; elektriksel güvenlik, kılıf kayıpları, termal performans ve dolayısıyla kablonun taşıyabileceği sürekli akım üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.

Kılıf bağlantı yönteminin seçimindeki temel amaç; kılıf üzerinde oluşabilecek tehlikeli gerilimleri ve arıza koşullarındaki elektriksel zorlanmaları kontrol altında tutarken, normal işletme koşullarındaki kılıf kayıplarını mümkün olduğunca azaltmaktır.

Tek damarlı güç kablolarında yaygın olarak kullanılan temel kılıf bağlantı yöntemleri şunlardır:

Tek noktadan topraklama (Single-Point Bonding)
İki uçtan topraklama (Both-End Bonding / Solid Bonding)
Çapraz bağlantı (Cross-Bonding)

Bu yöntemlerin her biri farklı işletme koşullarına ve kablo güzergâhı özelliklerine göre değerlendirilmelidir. Kılıf bağlantı yönteminin tasarımında indüklenen kılıf gerilimleri, kılıf akımları, kayıplar, kısa devre koşulları ve termal sınırlar birlikte ele alınmalıdır.

1. Tek Noktadan Topraklama (Single-Point Bonding)

Tek noktadan topraklama yönteminde kablonun metalik kılıfı veya ekranı güzergâhın yalnızca bir noktasında topraklama sistemine bağlanır. Diğer uçta ise kılıf ile toprak arasında doğrudan bir elektriksel bağlantı bulunmaz.

Bu yapı sayesinde normal işletme koşullarında kılıf boyunca dolaşan sürekli bir akım için kılıf üzerinde kapalı bir devre oluşması önlenir.

1.1. Çalışma Prensibi ve Ampasiteye Etkisi

Tek damarlı kablonun iletkeninden geçen alternatif akım, metalik kılıf üzerinde boyuna bir gerilim indükler.

Kılıf yalnızca bir noktadan topraklandığında, normal işletme koşullarında bu indüklenen gerilimin oluşturabileceği sürekli bir kılıf dolaşım akımı için kılıf üzerinden kapalı bir devre bulunmaz.

Bunun sonucunda kılıf dolaşım akımından kaynaklanan I²R kayıpları önemli ölçüde azaltılabilir. Böylece kablonun toplam termal yükü azalabilir ve kılıf kayıplarının ampasite üzerindeki olumsuz etkisi sınırlandırılabilir.

Bununla birlikte, tek noktadan topraklama kullanılan bir sistemde kılıf üzerindeki bütün akımların tamamen sıfır olduğu düşünülmemelidir. Kapasitif etkiler, kaçak akımlar, bağlantı elemanları ve gerçek sistem koşulları ayrıca değerlendirilmelidir.

Ayrıca kablonun akım taşıma kapasitesinin yalnızca kılıf kayıpları tarafından belirlenmediği unutulmamalıdır. İletken kayıpları, dielektrik kayıplar, çevre sıcaklığı, toprağın termal direnci, kablo döşeme derinliği ve kablolar arasındaki mesafe gibi birçok parametre ampasiteyi etkiler.

1.2. Açık Uçta İndüklenen Gerilim

Tek noktadan topraklamanın en önemli tasarım konularından biri, topraklanmayan uçta oluşabilecek kılıf-toprak gerilimidir.

Kablo iletkenindeki AC akım nedeniyle kılıf boyunca indüklenen gerilim; kablo uzunluğu, yük akımı, kablo geometrisi ve fazların fiziksel konumları ile ilişkilidir.

Bu nedenle topraklanmayan uçta oluşabilecek sürekli işletme geriliminin yanı sıra geçici aşırı gerilimler de hesaplanmalıdır.

Açık uçta oluşan gerilimin izin verilen seviyeleri aşması; personel güvenliği, kılıf yalıtımı ve bağlantı ekipmanları açısından risk oluşturabilir.

Bu nedenle tasarım sırasında aşağıdaki hususlar değerlendirilmelidir:

Kılıfın topraklanmayan ucundaki sürekli işletme gerilimi hesaplanmalıdır.
Kısa devre ve diğer arıza koşullarındaki gerilimler değerlendirilmelidir.
Anahtarlama ve yıldırım kaynaklı geçici aşırı gerilimler incelenmelidir.
Kılıf ve bağlantı noktalarının yalıtım dayanımı kontrol edilmelidir.
Erişilebilir metalik bölümlerde oluşabilecek dokunma gerilimleri değerlendirilmelidir.
SVL seçimi, hesaplanan sürekli ve geçici gerilimler dikkate alınarak yapılmalıdır.

Önemli: 50 V veya 60 V gibi tek bir değer, bütün kablo sistemleri için evrensel bir izin verilen kılıf gerilimi sınırı olarak kullanılmamalıdır. Kabul edilebilir değer; ilgili standartlar, topraklama sistemi, erişilebilirlik, kablo tasarımı ve proje güvenlik kriterleri dikkate alınarak belirlenmelidir.

1.3. SVL ve Toprak Süreklilik İletkeni (ECC)

Tek noktadan topraklama sistemlerinde SVL (Sheath Voltage Limiter) ve uygulamaya bağlı olarak ECC (Earth Continuity Conductor) önemli tasarım elemanlarıdır.

SVL – Kılıf Gerilim Sınırlayıcısı

SVL, kılıf ile toprak arasındaki gerilimin belirli sınırların üzerine çıkmasını önlemek amacıyla kullanılan bir koruma elemanıdır.

Yaygın olarak metal oksit varistör (MOV) teknolojisi kullanılır.

Normal işletme koşullarında SVL’nin iletkenliği düşük seviyededir. Gerilim belirli bir seviyenin üzerine çıktığında iletkenliği artarak kılıf üzerindeki aşırı gerilimin sınırlandırılmasına yardımcı olur.

SVL özellikle:

Yıldırım kaynaklı aşırı gerilimler,
Anahtarlama darbeleri,
Kısa devre ve toprak arızası koşulları

gibi durumlarda kılıf yalıtımının ve bağlantı sistemlerinin korunmasına katkı sağlayabilir.

SVL seçimi yapılırken:

sürekli işletme gerilimi,
geçici aşırı gerilimler,
koruma seviyesi,
enerji dayanımı,
arıza süresi,
sistemin topraklama düzeni

birlikte değerlendirilmelidir.

ECC – Earth Continuity Conductor

Tek noktadan topraklama sisteminde metalik kılıfın iki ucu arasında normal işletmede sürekli dolaşım akımı oluşması önlenirken, arıza koşullarındaki akım yollarının ayrıca değerlendirilmesi gerekir.

Bu nedenle uygun uygulamalarda kablo güzergâhı boyunca toprak süreklilik iletkeni (ECC) kullanılabilir.

ECC’nin amacı ve bağlantı şekli yalnızca kılıf dolaşım akımını dikkate alarak belirlenmemelidir. Beklenen arıza akımı, koruma açma süresi, topraklama sistemi, kılıf bağlantıları, SVL davranışı ve ilgili standartlar birlikte değerlendirilmelidir.

ECC kesiti; beklenen kısa devre akımı ve açma süresi gibi parametreler dikkate alınarak boyutlandırılmalıdır.

ECC, SVL ve kılıf bağlantılarının tasarımı birbirinden bağımsız değil, aynı elektriksel ve termal sistemin parçaları olarak değerlendirilmelidir.

1.4. Kullanım Alanları

Tek noktadan topraklama; kılıf dolaşım akımlarının ve bunlara bağlı kayıpların azaltılmasının istendiği, ancak topraklanmayan uçta oluşabilecek kılıf geriliminin kabul edilebilir sınırlar içinde tutulabildiği kablo sistemlerinde kullanılabilir.

Özellikle uygun uzunluktaki kablo bölümlerinde termal açıdan avantaj sağlayabilir.

Bununla birlikte kablo uzunluğu arttıkça kılıf üzerinde oluşabilecek indüklenen gerilim de genel olarak artacağından, kablo uzunluğu ve yük akımı birlikte değerlendirilmelidir.

2. İki Uçtan Topraklama (Both-End Bonding)

İki uçtan topraklama yönteminde kablonun metalik kılıfı veya ekranı güzergâhın her iki ucunda da topraklama sistemine bağlanır.

Bu bağlantı şekli kılıfın iki ucu arasındaki sürekli gerilimi sınırlandırırken, kılıf üzerinde kapalı bir elektriksel devre oluşturur.

2.1. Çalışma Prensibi

Kablo iletkeninden geçen alternatif akım, metalik kılıf üzerinde bir gerilim indükler.

Kılıfın her iki uçtan topraklanmasıyla oluşan kapalı devrede bu indüklenen gerilim, kılıf dolaşım akımının oluşmasına neden olabilir.

Bu dolaşım akımı kılıfın elektriksel direnci üzerinde ilave I²R kayıpları meydana getirir.

Ortaya çıkan kayıplar kablonun toplam termal yükünü artırabilir ve iletkenin izin verilen maksimum çalışma sıcaklığına daha düşük bir iletken akımında ulaşmasına neden olabilir.

2.2. Ampasiteye Etkisi

İki uçtan topraklama yönteminde kılıf kayıpları;

İletken akımına,
Kılıfın elektriksel direncine,
Kablo geometrisine,
Fazlar arasındaki mesafelere,
Kablo döşeme şekline,
Kılıfın manyetik ve elektriksel özelliklerine,
Topraklama ve bağlantı düzenine

bağlı olarak değişir.

Kılıf dolaşım akımının oluşturduğu kayıplar kablonun termal yükünü artırabilir. Bunun sonucunda kablonun sürekli taşıyabileceği akım, kılıf kayıplarının daha düşük olduğu bir bonding düzenine kıyasla azalabilir.

Ancak belirli bir yüzde oranı bütün kablo sistemlerine uygulanamaz.

Gerçek ampasite; kablonun elektriksel özellikleri, bonding yöntemi, döşeme şekli, çevre koşulları ve termal parametreler kullanılarak hesaplanmalıdır.

IEC 60287-1-1:2023, sürekli akım taşıma kapasitesi ve kayıpların hesaplanması için kullanılan temel IEC dokümanlarından biridir. Standart, sürekli işletme koşullarında akım taşıma kapasitesi ve kayıpların hesaplanmasına yönelik formüller sağlar.

2.3. Güvenlik ve Kullanım Alanları

İki uçtan topraklama, kılıfın her iki uçta topraklama sistemine bağlanması sayesinde kılıf boyunca oluşabilecek sürekli kılıf-toprak gerilimini önemli ölçüde sınırlar.

Bununla birlikte bu durum, kablo sistemindeki bütün dokunma gerilimlerinin veya arıza kaynaklı tehlikelerin ortadan kalktığı anlamına gelmez.

Topraklama sistemi, arıza akımı, toprak potansiyel yükselmesi ve erişilebilir metalik bölümlerdeki gerilimler ayrıca değerlendirilmelidir.

İki uçtan topraklama; kılıf dolaşım akımlarının ve bunların oluşturduğu kayıpların kabul edilebilir seviyelerde olduğu uygulamalarda kullanılabilir.

3. Çapraz Bağlantı (Cross-Bonding)

Çapraz bağlantı yöntemi, özellikle uzun tek damarlı OG ve YG kablo sistemlerinde kılıf dolaşım akımlarını ve buna bağlı kayıpları azaltmak amacıyla kullanılan gelişmiş bir kılıf bağlantı yöntemidir.

Bu yöntemde kablo güzergâhı minor section adı verilen daha küçük bölümlere ayrılır.

Genellikle üç minor section bir araya gelerek bir major section oluşturur.

Bölümlerin uçlarındaki Link Box içerisinde farklı fazlara ait metalik kılıflar belirli bir bağlantı düzenine göre çapraz bağlanır.

Temel amaç, üç minor section boyunca kılıflarda indüklenen gerilimlerin faz ilişkilerini uygun şekilde düzenleyerek major section boyunca oluşan toplam kılıf gerilimini mümkün olduğunca küçültmek ve böylece kılıf dolaşım akımını azaltmaktır.

3.1. Çalışma Prensibi

Üç fazlı dengeli bir sistemde faz akımları yaklaşık 120° faz farkına sahiptir.

Kılıflarda indüklenen gerilimler ise yalnızca faz akımlarına değil, aynı zamanda kablo geometrisine, fazların fiziksel konumlarına, kablo dizilimine ve bölüm uzunluklarına bağlıdır.

Çapraz bağlantı sisteminde üç ardışık minor section’ın kılıfları uygun bir bağlantı sırasıyla birbirine bağlanır.

İdeal ve dengeli koşullarda:

V̅L1 + V̅L2 + V̅L3 ≈ 0

Buradaki gerilimler yalnızca büyüklükleriyle değil, faz açılarıyla birlikte değerlendirilen vektörel büyüklüklerdir.

Toplam indüklenen gerilimin küçültülmesi, kılıf devresindeki dolaşım akımının ve buna bağlı kayıpların önemli ölçüde azaltılmasına yardımcı olur.

Ancak gerçek sistemlerde:

Minor section uzunluklarının farklı olması,
Kablo dizilimindeki değişiklikler,
Faz akımlarındaki dengesizlikler,
Kablo güzergâhının geometrik değişimleri,
Kablo parametrelerindeki farklılıklar,
Bağlantı hataları

nedeniyle tam denge sağlanamayabilir.

Bu nedenle çapraz bağlantı sisteminde kılıf dolaşım akımının her koşulda sıfır olduğu kabul edilmemelidir.

3.2. Minor Section ve Major Section Düzeni

Üç minor section’ın uygun şekilde gruplanması, çapraz bağlantı sisteminin temel tasarım koşullarından biridir.

Kılıfların bağlantı sırası, her fazın üç bölüm boyunca uygun elektriksel konumları izlemesini sağlayacak şekilde düzenlenir.

Bağlantıların doğru yapılması, indüklenen gerilimlerin birbirini dengelemesi ve dolaşım akımının azaltılması açısından kritik öneme sahiptir.

Major section’ın uygun şekilde sonlandırılması ve topraklama düzeni de toplam sistem davranışı açısından ayrıca değerlendirilmelidir.

3.3. Bölüm Uzunlukları ve Gerilim Dengesi

Çapraz bağlantının etkinliği, minor section uzunluklarının ve kablo geometrisinin uygun şekilde belirlenmesine bağlıdır.

Üç bölümün fiziksel uzunluklarının birbirine yakın olması, indüklenen gerilimlerin dengelenmesini kolaylaştırabilir. Ancak yalnızca fiziksel uzunlukların eşit olması her durumda yeterli değildir.

Esas olarak her bölümün elektriksel olarak dengelenmesi hedeflenmelidir.

Kablo güzergâhındaki dizilim, fazların fiziksel konumları ve karşılıklı empedanslar da dikkate alınmalıdır.

Minor section uzunluklarındaki veya kablo geometrisindeki farklılıklar, indüklenen kılıf gerilimlerinin vektörel toplamında bir artık değer oluşturabilir.

Bunun sonucunda kılıf devresinde kalıntı dolaşım akımı oluşabilir ve çapraz bağlantı sisteminin toplam kılıf kayıpları artabilir.

Önemli tasarım notu: Minor section uzunluklarının mutlaka belirli bir yüzde sınırı içinde olması gerektiği şeklinde bütün sistemlere uygulanabilecek genel bir kural verilmemelidir. Kabul edilebilir farklılık; kablo geometrisi, bölüm uzunlukları, çalışma akımı ve hedeflenen kılıf gerilimi/kayıpları dikkate alınarak mühendislik hesabıyla belirlenmelidir.

3.4. Kablo Dizilimi ve Faz Konumlarının Dengelenmesi

Kabloların düz (flat) veya üçgen/yonca (trefoil) biçiminde döşenmesi, fazlar arasındaki karşılıklı endüktansı ve dolayısıyla kılıflarda indüklenen gerilimleri etkiler.

Düz (Flat) Dizilim

Düz dizilimde fazlar arasındaki mesafeler ve fiziksel konumlar farklı olduğundan indüklenen gerilimler üzerinde geometrik etkiler meydana gelir.

Fazların fiziksel konumlarının kablo güzergâhı boyunca değiştirilmesi, uygun projelerde elektromanyetik etkilerin dengelenmesine yardımcı olabilir.

Üçgen (Trefoil) Dizilim

Trefoil dizilimde üç faz birbirine yakın ve yaklaşık simetrik bir geometrik yapı oluşturur.

Bu düzenleme fazlar arasındaki elektromanyetik etkileşimin daha dengeli olmasına yardımcı olabilir ve kılıf kayıplarının hesaplanmasında önemli bir parametredir.

Transpozisyon

Kablo fazlarının fiziksel konumlarının güzergâh boyunca değiştirilmesine transpozisyon adı verilir.

Transpozisyon ile cross-bonding aynı işlem değildir.

Transpozisyon, fazların farklı fiziksel konumlarda maruz kaldıkları elektromanyetik etkileri dengelemek amacıyla uygulanabilir. Cross-bonding ise metalik kılıfların belirli bölümlerde elektriksel olarak çapraz bağlanması esasına dayanır.

Transpozisyonun gerekip gerekmediği; kablo yerleşimi, güzergâh geometrisi, kablo uzunluğu ve bonding düzeni birlikte değerlendirilerek belirlenmelidir.

3.5. Link Box ve SVL Seçimi

Çapraz bağlantı sistemlerinde Link Box, kablo kılıflarının bölümlendirilmesi, çapraz bağlantılarının gerçekleştirilmesi ve gerekli durumlarda SVL bağlantılarının yapılması açısından kritik ekipmanlardan biridir.

Link Box tasarımında aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

Kılıf bağlantılarının doğru faz sırasıyla yapılması
Bağlantı elemanlarının sürekli ve kısa süreli akım taşıma kapasitesi
Kısa devre termik ve dinamik dayanımı
Kılıf devresinin yalıtım seviyesinin uygunluğu
Su ve nem girişine karşı uygun koruma
SVL’lerin sürekli işletme gerilimi açısından uygun seçilmesi
Geçici aşırı gerilimler karşısında SVL koruma seviyesinin uygunluğu
SVL enerji dayanımının kontrol edilmesi
Bakım, kontrol ve test işlemlerinin güvenli şekilde gerçekleştirilebilmesi

Link Box içerisindeki bağlantıların doğruluğu, bağlantı noktalarının mekanik ve elektriksel dayanımı ve yalıtım bütünlüğü sistemin güvenilirliği açısından kritik öneme sahiptir.

3.6. Ampasiteye Etkisi

Çapraz bağlantı yönteminin temel avantajlarından biri, uygun şekilde tasarlandığında kılıf dolaşım akımlarını ve bunlardan kaynaklanan kayıpları azaltabilmesidir.

Dengeli bir tasarımda kılıf kayıpları önemli ölçüde düşürülebilir. Bu durum, bazı uygulamalarda iki uçtan topraklama yöntemine kıyasla daha yüksek akım taşıma kapasitesine imkân sağlayabilir.

Ancak çapraz bağlantı sisteminde kılıf kayıpları tamamen ortadan kalkmaz.

Gerçek ampasite değeri;

İletken kayıpları,
Kılıf ve ekran kayıpları,
Dielektrik kayıplar,
Kablo döşeme şekli,
Toprak termal direnci,
Çevre sıcaklığı,
Kablo derinliği,
Kablolar arasındaki mesafe

gibi birçok parametre dikkate alınarak hesaplanmalıdır.

4. Kılıf Topraklama Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Özellik	Tek Noktadan Topraklama	İki Uçtan Topraklama	Çapraz Bağlantı
Normal işletmede kılıf dolaşım akımı	Kılıf üzerinden sürekli dolaşım akımı için kapalı devre oluşmaz*	Oluşabilir	Dengeli koşullarda düşük seviyeye indirilebilir*
Kılıf kaynaklı kayıplar	Genellikle düşüktür	Daha yüksek olabilir	Uygun tasarımda düşük olabilir
Kılıf-toprak gerilimi	Topraklanmayan uçta artabilir	Kılıfın iki ucunda doğrudan topraklama nedeniyle sınırlandırılır	Major section ve bağlantı düzenine bağlıdır
Ampasiteye etkisi	Kılıf kayıpları düşük olabilir	Kılıf kayıpları nedeniyle azalabilir	Kılıf kayıpları azaltılabilir
Temel ekipman	SVL, gerekli ise ECC	Topraklama bağlantıları	Link Box, SVL ve gerekli bağlantı ekipmanları
Tasarımda öne çıkan konu	Kılıf gerilimi	Dolaşım akımı ve kılıf kayıpları	Gerilim dengesi ve bağlantı doğruluğu

* Normal sürekli işletme ve ideal bağlantı koşulları için genel prensiptir. Kapasitif etkiler, kaçak akımlar, geçici rejimler, faz dengesizlikleri ve arıza koşulları ayrıca değerlendirilmelidir.

5. Kılıf Topraklama Yöntemi Seçilirken Dikkat Edilmesi Gerekenler

Kablo kılıfının bağlantı yöntemi belirlenirken yalnızca kablonun uzunluğuna veya beklenen yük akımına bakılması yeterli değildir.

Elektriksel, termal, mekanik ve güvenlik koşulları birlikte değerlendirilmelidir.

Başlıca değerlendirme kriterleri

Kablo uzunluğu: Tek noktadan topraklamada kılıf-toprak gerilimini, iki uçtan topraklamada ise kılıf dolaşım akımını etkiler.
Yük akımı: İndüklenen gerilim ve kılıf kayıpları üzerinde belirleyici parametrelerden biridir.
Kablo dizilimi: Düz veya üçgen döşeme geometrisi, fazlar arasındaki elektromanyetik etkileşimi değiştirir.
Arıza akımları: Kılıf, ECC, topraklama bağlantıları, bağlantı ekipmanları ve SVL’ler beklenen arıza koşullarına uygun şekilde boyutlandırılmalıdır.
Termal koşullar: Zemin sıcaklığı, termal direnç, kablo derinliği ve kablolar arasındaki mesafeler ampasite hesabına dâhil edilmelidir.
İşletme ve bakım: Link Box’ların erişilebilirliği, bağlantıların kontrol edilebilirliği ve yalıtım bütünlüğü dikkate alınmalıdır.
Geometrik simetri: Özellikle uzun kablo güzergâhlarında kablo diziliminin ve faz konumlarının kılıf gerilimleri üzerindeki etkisi değerlendirilmelidir.
Geçici rejimler: Anahtarlama olayları, kısa devreler ve yıldırım kaynaklı aşırı gerilimler için kılıf yalıtımı ve SVL koordinasyonu kontrol edilmelidir.
Topraklama sistemi: Kablo kılıf bağlantıları, tesisin topraklama sistemi ve olası toprak potansiyel yükselmeleriyle birlikte değerlendirilmelidir.

6. Ampasite Hesabında Kılıf Kayıplarının Önemi

Kablo akım taşıma kapasitesi yalnızca iletkenin kesitine bağlı değildir.

Kabloda meydana gelen elektriksel kayıplar ısıya dönüşür ve bu ısının çevreye aktarılması, kablonun izin verilen çalışma sıcaklığının belirlenmesinde önemli rol oynar.

Tek damarlı güç kablolarında başlıca kayıp bileşenleri şunlardır:

İletken kayıpları
Metal kılıf/ekran kayıpları
Dielektrik kayıplar
Diğer yardımcı kayıp bileşenleri

Kılıf dolaşım akımının artması, kılıfta oluşan I²R kayıplarını artırır.

Bu ısı, toplam kablo termal yüküne eklenir ve iletken sıcaklığının yükselmesine katkıda bulunur. Sonuç olarak izin verilen sürekli akım azalabilir.

Bu nedenle kılıf bağlantı yöntemi ile ampasite hesabı birbirinden bağımsız değerlendirilmemelidir.

Tek noktadan topraklama ve uygun şekilde tasarlanmış çapraz bağlantı sistemlerinde kılıf dolaşım akımlarının azaltılması termal açıdan avantaj sağlayabilir.

Buna karşılık iki uçtan topraklama sisteminde kılıf üzerinde dolaşım akımı oluşabileceğinden, bunun oluşturduğu kayıplar ampasite hesabına dâhil edilmelidir.

IEC 60287-1-1:2023, sürekli akım taşıma kapasitesinin ve kablo kayıplarının hesaplanması için temel hesaplama yöntemlerini sağlar.

Gerçek kablo akım taşıma kapasitesi; kablo üretici verileri, bonding yöntemi ve döşeme koşulları kullanılarak hesaplanmalıdır.

7. Sonuç

Yüksek gerilim ve orta gerilim kablo sistemlerinde kılıf bağlantı yöntemi, hem işletme güvenliğini hem de kablonun termal performansını etkileyen temel tasarım unsurlarından biridir.

Tek noktadan topraklama, normal işletmede kılıf üzerinden sürekli dolaşım akımını önleyerek kılıf kaynaklı kayıpları azaltabilir. Buna karşılık topraklanmayan uçta oluşabilecek indüklenmiş kılıf gerilimi dikkatle değerlendirilmelidir.

İki uçtan topraklama, kılıfın her iki ucunda topraklama bağlantısı sağlayarak kılıf-toprak gerilimini sınırlar. Ancak kılıfta oluşabilecek dolaşım akımları ilave ısı kayıplarına ve dolayısıyla ampasitenin azalmasına neden olabilir.

Çapraz bağlantı, özellikle uzun kablo güzergâhlarında, kılıf gerilimlerinin uygun faz ilişkileriyle dengelenmesini sağlayarak kılıf dolaşım akımlarını azaltmayı amaçlar.

Çapraz bağlantı sisteminin beklenen performansı sağlayabilmesi için minor section uzunlukları, kablo dizilimi, fazların geometrik konumu, bağlantı sırası, Link Box tasarımı ve SVL seçimi birlikte değerlendirilmelidir.

Sonuç olarak, her kablo sistemi için geçerli tek bir ideal kılıf bağlantı yöntemi bulunmamaktadır.

Uygun yöntem belirlenirken aşağıdaki parametreler birlikte değerlendirilmelidir:

Sistem gerilim seviyesi
Kablo uzunluğu
Yük akımı
Kablo kesiti ve yapısı
Kablo dizilimi
Döşeme geometrisi
Arıza akımı
Termal koşullar
Kılıf gerilimi
SVL ve ECC gereksinimleri
İşletme ve bakım şartları
Topraklama sistemi

Bu nedenle kılıf bağlantı yöntemi yalnızca elektriksel güvenlik açısından değil; kayıplar, termal performans, ampasite ve işletme güvenilirliği açısından da bir bütün olarak ele alınmalıdır.

8. Teknik Standartlar ve Kaynaklar

IEEE Std 575-2014

IEEE Std 575-2014 – Guide for Bonding Shields and Sheaths of Single-Conductor Power Cables Rated 5 kV through 500 kV

Tek damarlı güç kablolarında kılıf ve ekran bağlantı yöntemleri, indüklenen gerilimler, kılıf akımları ve ilgili tasarım konuları açısından önemli bir teknik başvuru kaynağıdır. IEEE kaynağı, dokümanın 5 kV–500 kV aralığındaki tek damarlı güç kablolarında kılıf/ekran bonding uygulamalarına yönelik olduğunu belirtmektedir.

IEC 60287 Serisi

IEC 60287-1-1:2023 – Electric cables – Calculation of the current rating – Part 1-1: Current rating equations (100 % load factor) and calculation of losses – General

IEC 60287-1-1:2023, sürekli işletme koşullarında kabloların akım taşıma kapasitesinin ve kayıplarının hesaplanmasına yönelik formülleri kapsar. Kılıf ve ekran kaynaklı kayıplar da kablonun toplam termal davranışının belirlenmesinde dikkate alınır.

IEC 60840

IEC 60840:2020 + AMD1:2023 – Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 30 kV (Um = 36 kV) up to 150 kV (Um = 170 kV)

Bu standart, 30 kV üzeri ve 150 kV’a kadar olan ekstrüde yalıtımlı güç kabloları ve aksesuarları için test yöntemleri ve gereklilikleri kapsar. IEC’nin güncel konsolide sürümü, 2023 değişikliğini ve 2025 düzeltmesini içermektedir.

IEC 60502-2

IEC 60502-2:2014 + AMD1:2024 – Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 6 kV up to 30 kV

6 kV ile 30 kV arasındaki ekstrüde katı yalıtımlı güç kabloları için önemli standartlardan biridir. IEC’nin güncel konsolide dokümanı 2024 değişikliğini ve 2026 düzeltmesini içermektedir.

IEC 61936-1

IEC 61936-1:2021 – Power installations exceeding 1 kV AC and 1.5 kV DC – Part 1: AC

1 kV AC üzerindeki elektrik güç tesislerinin tasarımı ve kurulumu için ortak kuralları kapsar. Topraklama sistemi, güvenlik ve elektriksel tesis koşullarının değerlendirilmesinde ilgili standartlardan biridir.

IEC 60865-1

IEC 60865-1:2011 – Short-circuit currents – Calculation of effects – Part 1: Definitions and calculation methods

Kısa devre akımlarının mekanik ve termik etkilerinin hesaplanmasına yönelik yöntemleri kapsar. Kablo sistemlerinde kısa devre koşullarının değerlendirilmesi gereken durumlarda ilgili standartlarla birlikte dikkate alınabilir.

Teknik Özet

Kılıf Bağlantı Yöntemi	Temel Amaç	Avantaj	Dikkat Edilmesi Gereken Konu
Tek Noktadan Topraklama	Kılıf dolaşım akımını azaltmak/önlemek	Düşük kılıf kaybı potansiyeli	Topraklanmayan uçta indüklenen kılıf gerilimi
İki Uçtan Topraklama	Kılıfı iki uçtan topraklamak	Kılıf-toprak gerilimini sınırlandırmak	Dolaşım akımı ve ilave kılıf kayıpları
Çapraz Bağlantı	Kılıf gerilimlerini elektriksel olarak dengelemek	Düşük kılıf kaybı elde edebilme	Link Box, SVL, bağlantı sırası ve geometrik denge

Sonuç: Kılıf bağlantı yöntemi seçimi, kablonun elektriksel ve termal tasarımının ayrılmaz bir parçasıdır. Uygun yöntem; kablo uzunluğu, yük akımı, döşeme geometrisi, arıza koşulları, kılıf gerilimleri ve termal sınırlar birlikte değerlendirilerek belirlenmelidir.

Not: Bu makale teknik bilgilendirme amacıyla hazırlanmıştır. Gerçek bir OG/YG kablo tesisinin kılıf bağlantı sistemi, ampasite hesabı, SVL seçimi, ECC boyutlandırması, kısa devre dayanımı ve arıza koşulları; ilgili standartların güncel baskıları, üretici verileri ve proje koşulları kullanılarak yetkin mühendislik çalışması kapsamında hesaplanmalıdır.

Yüksek Gerilim Kablo Sistemlerinde Kılıf Topraklama (Sheath Bonding) Yöntemleri ve Ampasiteye Etkileri