Yüksek Gerilim Tekniği

Dosyayı isterseniz görüntüleyebilir isterseniz indirebilirsiniz.


GoogleDocs üzerinden indirmek için : İndir–Açılan sayfadan indirebilirsiniz–

Önizleme ;

1
YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ
DERS NOTU
2006-2007Güz
KONULAR
• BL.1 :GİRİŞ (YG tesisleri, gerilim seviyeleri ve diğer tanımlar)
• BL.2 :YG ENERJİİLETİM SİSTEMİ VE ELEMANLARI
• BL.3 :STATİK ELEKTRİK ALANI ve ELEKTROT SİSTEMLERİ
• BL.4 :YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
• BL.5 :AŞIRI GERİLİMLER VE KORUNMA YÖNTEMLERİ
• BL.6 :KATI-SIVI VE GAZ YALITKANLARDA BOŞALMA (DEŞARJ) OLAYLARI
• BL.7 : YÜKSEK GERİLİM İŞLETME MÜHENDİSLİĞİ VE İŞ GÜVENLİĞİ
2
DERS GEÇME
• Devam şartı %70
• 1 Ara Sınav + 1 Yarıyıl Sonu Sınavı
• Ara Sınav %40 ; Yarıyıl Sonu Sınav %60
• ARA SINAV NOTUNA ÖDEV ETKİ EDECEKTİR….
• 30 un altı FF ve FD olarak değerlendirilecektir.
• 30 ve üzerindekiler için Çan Eğrisi uygulanacaktır.
• Dersler akıllı sınıflarda ve PPT slayt destekli yapılacaktır.
KAYNAKLAR
• Prof.Dr. Muzaffer Özkaya, Yüksek Gerilim Tekniği Cilt 1 ve Cilt 2 (Birsen Yayınevi)
• Prof.Dr. Yılmaz Özkan, YG Yük Kesicileri, İTÜ 1994
• Prof.Dr. Sefa Akpınar, Yüksek Gerilim Tekniğin Temelleri, KTÜ 1997
• Yurdakul Alparslan, Yüksek Gerilim Tekniği, Ankara, 1981
• Doç.Dr. Özcan Kalenderli Ders Notları, İTÜ Elektrik Müh. Bölümü
• Prof.Dr. Aydoğan Özdemir Ders Notları, İTÜ Elektrik Müh. Bölümü
3
BL.1: GİRİŞ
Dersin Amacı:Yüksek Gerilim, Elektrik Mühendislerinin
çalışma alanlarının en önemli kısmıdır. Bu nedenle Yüksek
Gerilim Enerji Sistemlerinin, buradaki ekipmanların, çalışma
koşullarının ve mühendis sorumluluklarının öğretilmesidir.
BL.1: GİRİŞ
• IEC (International Electrotechnical Commission) ye göre ;
– Alternatif Gerilim’de 1000 V un,
– Doğru Gerilim’de 1200 V’un üzeri YÜKSEK GERİLİM kabul edilir.
• Neden Yüksek Gerilim ?
– Uzak mesafelere enerjiyi iletme ihtiyacı
– Üretilen ve tüketilen güç seviyelerinin artması
• Yüksek Gerilim’in Üstünlükleri
– Uzak mesafelere az kayıpla enerji iletebilmeye olanak tanır
– Büyük güçleri daha ekonomik olarak taşıyabilme imkanı verir
– Büyük güçlerde (yüksek akım) iletken kesitinin küçük kalmasını sağlar
• Yüksek Gerilim’in Sakıncaları
– İzolasyon (yalıtım) problemi (gerilim artıkça yalıtım ekipmanlarının boyutları
ve maliyetleri artar)
– İnsan sağlığını ve güvenliğini etkiler. (Elektrik ve Magnetik Alanın insan
bünyesine olumsuz etkisi, gerilim arttıkça YG li cihazın koruma mesafesinin
artması)
4

Bıçaklıayırıcılarınkullanım yerine göre çeşitleri şunlardır:
1) Dahilî Tip Bıçaklı Ayırıcılar
2) Haricî Tip Bıçaklı Ayırıcılar
3) Toprak Ayırıcısı
4) Sigortalı Ayırıcılar
1) Dâhili Tip Bıçaklı Ayırıcı:Bu tip ayırıcılar bina içerisinde hücrelere yerleştirilirler. Kumanda kolu emniyetli
mesafede hücre dışarı çıkartılır.
Adi tip dahili ayırıcılar 10,15,30,45 kV gerilimde ve 400,630 ve 1250 amper akımlarda kullanılırlar. Yapılarıbasit ve
standart bileşenlerden oluşur. Şasi, mesnet izolâtörleri , hareketli ve sabit kontaklarıve kollu hareket
mekanizmalarıvardır. Adi tip dahili ayırıcılar baralara bölmek ve kesici giriş-çıkışlarında kullanılır. Aşağıdaki
şekilde adi tip dahili bıçaklıayırıcınıngörünüşresmi verilmiştir.
Alttan topraklıdahili ayırıcılarda adi tipteki gibi aynıgerilim ve akımlarda kullanılırlar. Tek farklarıalttan çıkışuçları
topraklanmıştır. Ayırıcıaçılırken toprak bıçağıkapanarak enerjisiz hattın topraklanmasısağlanmışolur.Topraklı
ayırıcılarda enerji ve toprak bıçaklan bir mekanizma ile ters olarak birbirine bağlanır. Biri açılırken diğeri kapanır.
AYIRICILAR
14
2) Haricî Tip Bıçaklı Ayırıcılar: Harici tip bıçaklıayırıcılar bina dışında açıkta kullanılırlar. Bu özelliklerinden
dolayıkullanılan malzemeler hava şartlan dikkate alınacak ısı, nem ve rüzgâra dayanıklıolarak üretilirler.
Kumanda kolu emniyetli mesafede ve ayakta duran bir kişinin açıp, kapamasına imkân verecek özellikte
olmasıgerekir.
AYIRICILAR
3) Toprak Ayırıcısı: Bu ayırıcılar enerji nakil hatlarının girişveya çıkışına kurulur. Dahilî ve haricî tipte
olabilirler. Bunun için hattın enerjisi kesildiğinde hat üzerinde kalan elektriği toprağa boşaltmasıiçin
toprak ayırıcısıkapatılır. Bu şekilde hatta emniyetli çalışma için ortam hazırlanmışolur.
4) Sigortalı Ayırıcılar: Bağlıolduğu devrelerdeki arızalan şebekeye intikal ettirmeyen, aşın akımlarda
kontaklarına seri bağlısigortasının atmasıyla devreyi açan ayırıcıçeşididir. Dahilî ve harici bıçaklı
tipleri vardır. Sigortalara tel Dağlanmaz. Orijinali ile değiştirilir.
Sigortalıayırıcılar, aşağıdaki yerlerde kullanılırlar:
Köy sapmalarında
Küçük güçlü müşteri sapmalarında
Küçük trafoların girişlerinde (400 KVA’ya kadar)
Trafo istasyonlarındaki servis trafolarının girişinde
Gerilim ve ölçü trafolarının girişlerinde kullanılmaktadır.
AYIRICILAR
15
B) Döner İzolâtörlü Ayırıcılar
Hareketli kontaklara bağlı izolâtörlere kendi ekseni etrafında istenen açılarda dönebilen ayırıcılardır.
Dahili ve harici tipleri vardır. En çok harici tipleri kllanılır.Yüksek ve çok yüksek gerilimlitrafo
merkezlerinde kullanılır.60,154,200,380 ve 800 kV gerilimlerde kullanılan döner izolâtörlü ayırıcılar
iki tipte yapılırlar:
Tek Döner İzolâtörlü Ayırıcılar & Çift Döner İzolâtörlü Ayırıcılar
AYIRICILAR
1) Tek Döner İzolâtörlü Ayırıcılar: Bu tip ayırıcıların
izolatörlerinden birisi kendi ekseni etrafında
dönebilecek şekilde yapılmıştır.Döner izolatörün
üzerinde çıkıntılıbir kontak bulunur. Döner izolatörün
kendi ekseni etrafında 90° lik açı ile döndürülerek
sabit izolatördeki girintili kontaklara kenetlenir ve
ayırıcıda kapatılmışolur.
Tek döner izolâtörlü ayırıcılarıçeşitleri şunlardır:
Döner izolatörü ortada ayırıcı
Döner izolatörü kenarda ayırıcı
Döner izolatörü kenarda olan ayırıcılar kendi aralarında
ikiye ayrılır:
Mafsalsız düşey kapanan ayırıcı
Pantograf ayırıcı
Pantograf ayıncıda kendi arasında ikiye ayrılır:
Hareketli kontakları düşey pantograf ayıncı
Hareketli kontakları yatay pantograf ayırıcı
AYIRICILAR
2) Çift Döner İzolâtörlü Ayırıcılar: Çift döner izolâtörlü ayırıcılarda ayırıcının iki izolatörü kendi
ekseni etrafında 90° döndürülerek kapatma işlemi yapılır.
Daha çok kışın sert geçtiği yerlerde kontaklar üzerine biriken kar ve buzlan kırarak sağlar.
Bu sebeple kışısert geçen yerlerde tercih edilir.
16
Filmler……….
17
C) Yük Ayırıcıları:Kontakların pozisyonu gözle görülebilen, normal yüklü devreleri açıp
kapayan bazıtiplerinde kısa arı kesme özelliği olmayan bir ayırıcıçeşididir. Kesicilerden
tasarruf etmek amacıyla kullanılır. Tek m sistemlerinde, tek güç ayırıcısının bulunduğu
yerlerde devresine seri bağlıbir yüksek gerilim sigortası bulur.Tek bara sistemlerinde,
birden fazla güç ayırıcısının bulunduğu devrelerde ise güç ayırıcıları ile birlikte çalışan bir
de kesici vardır. Bu kesici ile güç ayırıcılarıarasında açma ve kapama işlemleri için röleler
kullanılmaktadır.
AYIRICILAR
Kısa devre kesme Özelliği olan yük ayırıcılarında
sigortalardan herhangi birinin devreyi açması halinde
sigortalıyük ayırıcısınınüç fazıda emniyetli olarak
açmasısağlanmıştır. Bu durumda önce ana kontaklar
(sürekli akım taşıyıcı kontaklar) açar, bu kontaklara
paralel bağlıçubuk kontak kısa bir an için yükü
üzerine alır. Bu açma hareketi esnasında meydana
gelen çarpma ile çubuk kontak harekete geçer ve
sıçramalıyay veya kurulmuşyay düzeni sayesinde
devreyi anında açar. Bu esnada sabit kontak
üzerindeki özel metal parçaile çubuk kontak ucundaki
özel metal parça arasında oluşan ark, ark söndürme
hücresinde söndürülür.
Kumanda şekillerine göre ayırıcıçeşitleri ve kullanma yerleri
1) Elle Kumandalı (Istakaİle) Ayırıcılar
2) Mekanik Kumandalı Ayırıcılar
3) Elektrik Motoru İle Kumandalı Ayırıcılar
4) Basınçlı Hava İle Kumandalı Ayırıcılar
1) Elle Kumandalı (Istakaİle) Ayırıcılar: Emniyet mesafesi fazla olan bazıayırıcılarda açma
kapama işlemi yapılırken mekanik hareketi sağlayan kol bir ıstaka (fiber malzemeden yapılmış,
ucu kancalıuzun sopa şeklinde bir alet) ile hareket ettirilir, Açma ve kapama işlemi ıstaka ile
yapıldığından bu ismi alır.
2) Mekanik Kumandalı Ayırıcılar:. Açma ve kapama işlemi için hareketi sağlayan düzenin
çalışmasını30 mm çapında ve 3 m boyunda galvanizli çelik malzeme yardımıyla elle yapılan
ayırıcılardır. Bazılarında bu mekanik düzenek dişlilerle hareketin iletildiği bir sistemdir.
3)Elektrik Motoru İle Kumanda Edilen Ayırıcılar: Ayırıcının açma kapama işlemini yapan
mekanizmanın hareketi bir elektrik motoru ile sağlanır. Elektrik motoru bir yönde
çalıştırıldığında ayırıcıkapanır, diğer yönde ayırıcı açılır. Motorlu kumandalısistemlerde
motorun hareketi özel bir dişli sistemi vasıtasıyla çıkışmiline iletilir, motor ve dişli sistemi;
yardımcıkontak takımıile birlikte dıştesirlere karşı korunmuşve ısıtıcılı bir kutu içerisine
yerleştirilmiştir. Kullanılan motorlar D.C veya A.C motor olabilir. Enerji kesilmelerinde elle
kumanda edilebilirler.
4) Havalı Kumandalı Ayırıcılar: Ayırıcının açma kapama işlemini yapan mekanik düzenek
havalı(Pnomatik) bir sistemle hareket ettirir. Pnomatik sistemin düz çalışmasıyla ayırıcı
kapanır, ters çalışmasıyla ayırıcı açılır.
AYIRICILAR
18
KESİCİLER
(Circuit Breaker-Disjonktör)
Temel Bilgiler…
1) Yük akımı,nominal akımdan küçüktür. Nominal akım, kullanılan ekipmanın, tavsiye
edilen kullanım ve işletme koşullarında sınırsız çalışabileceği akım değerinin efektif
değeridir.
2) Aşırı akım,nominal değerin geçildiğideğerdir.
3) Kısa-devre akımı,şebekede oluşan bir hata sonucu meydana gelir. Degeri ise
generatöre, hatanın tipine ve şebekenin empedans degerlerine baglıdır.
Bunların dışında, seçilen bu aletlerin açma, kapama ve işletim esnasında maruz kaldıgıbir
çok etki vardır:
– Dielektrik (gerilim)
– Termik (normal ve hata akımları)
– Elektrodinamik (hata akımları)
– Mekanik
En önemli etkiler ise kısa süreli çalışma ve kesme anlarında meydana gelenlerdir. Bunlar
elektriksel ark dediğimiz olguyu da beraberlerinde getirirler. Ark davranışınıönceden
bildirmek ise akım modelleme
tekniklerine rağmen zordur.
Tecrübe ve deneysel çalışmalar kesici elemanların dizayn aşamalarında büyük rol oynarlar.
Burada sözü edilen elemanlara “elektro mekanik eleman” diyoruz. Günümüzde statik
kesmeyi orta ve yüksek
gerilimde kullanmak ne teknik ne de ekonomik olarak uygulanabilir değildir.
19
Temel Bilgiler…
Açma-Kapama Elemanlarının
Karşılaştırılması
20
KESİCİLER
TANIM ve SINIFLANDIRMA
Elektrik GüçŞebekelerinde KapalıDevrenin OluşmasınıSağlayan ve Bu
Devreyi BOŞTA, YÜKTE ve Özellikle KISA DEVRE durumunda açabilen
ve kapatabilen devre elemanıdır.
Elle (Manuel) Kumandalıve Otomatik Kumandalıolarak AÇMA/KAPAMA
işlemini gerçekleştirebilirler.
KESİCİLER
1- Toparlanma Geriliminin Geçici Hali
2-Toparlanma Geriliminin Sürekli Hali
3-Açılma Esnası
S.Akpınar, YGT Temelleri Kitabından Alınmıştır.
Kesicinin Açılması Anında Akım ve Gerilimlerin Değişimi
e(t) : Sistem gerilimi
e
a
(t) : Ark gerilimi
i
k(t) : Kısa devre akımı
Akım sıfır
Gerilim kesilmiyor
Kesiciler görüldüğü gibi akımı kesiyor ama gerilim kesilmiyor.
Kontaklar hala gerilim altında.
21
KESİCİLER
Toparlanma Gerilimi (Kendine Gelme Gerilimi)
Devrenin güç faktörüne
Kısa devre akımının simetrik olup olmamasına
Alternatörün endüvi reaksiyonuna bağlıdır.
KESİCİLERLE İLGİLİ BAZI ETİKET BİLGİLERİ
Un
(kV) Anma Gerilimi :Kesicinin sürekli olarak çalışabileceği işletme gerilimidir.
In(A) Anma Akımı : Kesicinin üzerinde geçirilebilecek en yüksek akım değeridir.
f (Hz) İşletme Frekansı :Kesicinin bağlıolduğu şebekenin frekansı.
Kesme Akımı (A) :Kontakların ayrıldığı anda kesiciden geçen akımdır. Zaman eksenine
göre simetrik yada asimetrik olabilir.
Anma Kesme Akımı (A): Kesme fonksiyonunun verildiği durumda ve anma dönüş
(toparlanma) geriliminde kestiği en yüksek simetrik kesme akımıdır.
DönüşGerilimi :Akımın kesilmesinden sonra kesici uçlarında oluşan gerilimdir.
KESİCİLER ARK SÖNDÜRME PRENBİNE GÖRE AŞAĞIDA GİBİ SINIFLANDIRILABİLİR.
KESİCİLER
YAĞLI KESİCİLER
İ. Çok YağlıKesiciler
ii. Az YağlıKesiciler
HAVALI KESİCİLER
VAKUMLU KESİCİLER
GAZLI (SF6) KESİCİLER
22
AZ YAĞLI KESİCİLER
•Tam Yağlı(Çok Yağlı)
Kesicilerin daha gelişmiş
bir şekli olup, kullanılan
yağile sadece ark
söndürülmektedir.
• Ucuz ve montajıkolay
olmakla beraber, yağın
birkaç açmadan sonra
değiştirilmesi gerektiğinden
bakım ihtiyacıfazladır.
• Günümüzde yüksek akım
ve gerilim tesislerinde pek
tercih edilmemektedir. Eski
tesislerde halen
kullanılmaktadır.
HAVALI KESİCİLER
İki kontak birbirinden ayrılırken ark, 1 nolu çizgi boyunca gelişir. Ortamın ısınması ile
magnetik ve elektrik alanların etkisiyle 2,3 ve 4 nolu çizgilerde oluşmak üzere gelişerek yukarı
doğru kayar. Görüldüğü gibi burada kontaklara verilen biçim de ark yolunun uzamasına,
dolayısıyla direncinin artarak arkın sönmesine yardımcıolmaktadır. Böyle bir kesici, doğru
akımıve alçak gerilimli alternatif akımı (100 civarında) kesmede 500 Volta kadar kullanılır.
23
Havalı Üflemeli Kesici
120 kV a kadar
kullanılabilmektedir.
Kesici içinde ve
deposunda hava
basıncıaynıiken
kontaklar açılmak
üstendiğinde çıkış
vanalarıaçılır.
Atmosfere göre yüksek
basınca sahip hava,
depodan çıkışlara
doğru büyük bir hızla
hareket ederken ark
yolunu uzatarak, arkı
soğutarak ve ark
iyonlarınıbu ortamdan
uzaklaştırarak arkı
söndürür.
Daha etkili bir ark söndürme yöntemidir. Ark iletken olduğundan ve iletken üzerinden
akan akımın yönü dinamik kuvvetlerle değiştirilebileceği gerçeğinden hareketle, arık
akımına etki edecek bir kuvvet oluşturulmasıprensibine göre çalışır. Kuvvet için
gereken alan, sargılar tarafından oluşturularak ark hücresinin yan duvarlarına
yerleştirilmişsaç levhalara verilir. Böylece ark yalıtkan engeller arasından kayarak
yolunu uzatır. Isı kaybederek daha çabuk söner.
MAGNETİF ÜFLEME İLE ARKIN SÖNDÜRÜLMESİ
24

Eğer delinen yalıtkan sıvıveya gaz ise malzeme yeniden kullanılabilir ama delinme daha sonraki
Kullanımlarda daha düşük değerlerde oluşur. Katıise artık kullanılmaz….
ELEKTRİK ALANLAR İLE İLGİLİTEMEL KAVRAMLAR….
BL.3: STATİK ELEKTRİK ALANLAR
DELİNME DAYANIMI : Yalıtkan malzemenin delinmeye başladığı gerilim, o
malzemenin delinme dayanımıdır.
ATLAMA : YG Nakil hatlarında işletme gerilimi üzerine çıkıldığında izolatörler
delinmeye zorlanır.Eğer izolatörlerin delinme dayanımları yeterli ise hava
delinerek, hattan direğe doğru bir boşalma olayı gerçekleşir. Buna atlama denir.
36
BL.3: STATİK ELEKTRİK ALANLAR
ELEKTRİK ALANLAR İLE İLGİLİTEMEL KAVRAMLAR….
Emniyet Derecesi (Güvenlik Ölçütü) [ e ]
Herhangi bir yalıtkan malzemenin delinmegerilimi Ud ve nominal
gerilimi Un ise bu yalıtkan için emniyet derecesi aşağıdaki bağıntıile verilir.
Un
Ud
e=
e>1 olmalıdır. Ne kadar büyük olursa malzeme daha yüksek
dayanımlıdır.
U
yalıtkan
Soldaki gibi bir elektrot sisteminde kalınlığı a (cm) olan yalıtkan
maddeye uygulanan Ud (kV) gerilim esnasında yalıtkanda
delinme olmuşise bu maddenin delinme dayanımı
[kV/cm]
a
Ud
Ed=
Not : Bu formül sadece düzgün değişen elektrik alanına
sahip elektrot sistemleri için geçerlidir. Düzgün değişmeyen
,alanlarda maksimum alan şiddeti delinmeyi belirler.
BL.3: STATİK ELEKTRİK ALANLAR
ELEKTRİK ALANI TEMEL BAĞINTILARI
A. Üzerinde Qyükü bulunan bir cismin etrafındaki kuvvet alanımeydana getirir. Bu kuvvet
üzerinde küçük bir qelektrik yükü bulunan parçacığa etki eder.
Q
1
2
3
1 F
r
2 F
r
3 F
r
q
q
q
E . q . k F
r r
=
Emın delinme dayanımına eşit veya büyük olduğu
zaman (E
MAX≥Ed ), eğrilik yarıçapı küçük olan elektrot üzerinde olmak üzere
yalıtkan ortamda delinme başlar.
Düzgün olmayan alanlarda delinme hemen başlamaz. Öncelikle ön boşalma
olayları meydana gelir. Gerilim yükselmeye devam ettikçe bu ön boşalma
olayları gelişir ve belirli aşamaları geçtikten sonra tam delinme ile sonuçlanır.
Bu süreç, alanın şekline yani düzgünlük derecesine bağlıdır.
Düzgünsüzlük Derecesi (Faydalanma Faktörünün tersidir.)
η
1
Eşmerkezli Küresel Elektrot Sisteminde düzgünsüzlük derecesi p’ye eşittir. Bu nedenle
maksimum elektriksel zorlanmanın p veya ηya göre değişimi ön plana çıkar.
Küresel Elektrot Sistemlerinin Delinme Bakımından
İncelenmesindeki İki Karakteristik Durum
1.Durum : DışYarıçapın Sabit olması , r
2= Sabit , U=sabit , Emaxınr1e göre değişimi
2
r
r
0
) r r . r (
U . r ). r 2 r (
dr
]
r r
1
r
r
U [ d
dr
) E ( d
2
1
2 2
1 2 1
2 1 2
1
1 2 1
2
1
MAX
=
=


− =

=
48
İçküre yarıçapının, dışküre yarıçapının yarısıolmasıdurumunda EMAX minimum olacaktır.
ORT
1 2
MIN MAX
2
2
2
2
MIN MAX
E . 2
a
U 2
r
U 2
r
U 4
) E (
]
)
2
r
( r
1
[
2
r
r
U ) E (
= = = =

=
Bu durumda delinme bakımından bu en elverişli tertibin geometrik karakteristiği ve
faydalanma faktörü şu şekilde olacaktır.
5 . 0
p
1
& 2
r
r
r
a r
p
d
d
1
2
1
1
d = = η = =
+
=
Eğer sınır değer olarak EMAX=Ed alınırsa, [U=E
MAX.α] eşitliği uyarınca U nun maksimum
olabilmesi için αnında maksimum olması gerekir. Bunun için αnınr1e göre türevi sıfıra
eşitlenerek αyı maksimum yapan r1değeri bulunur.
2
r
r
0
r
r 2
1
dr
d
0 )] r r (
r
r
[
dr
d
dr
d
2
1
2
1
1
1 2
2
1
1 1
=
= − =
α
= − =
α
2
a
2
r
4
r
) (
1 2
MAX = = = α
Bir sonraki slaytta verilen maksimum
elektriksel zorlanmanın iç yarıçapa göre
değişimini veren grafikte boşalma
olaylarının gelişimi incelenebilir.
49
r
2
, U sabit
Emax
=f(r1
)
(E
max
)
min
Emax
0 r
1
=r2
/2 r
2
=sbt
α=f(r1
)
(αmax
)
r
2
, U sabit
Emax//(E
max
)
min
=f(r1
/r
2
)
Emax/(E
max)
min
0 0.5 r
1
/r
2
1.0
α/ αmax=f(r1/r2)
1.0
0.7
0.5
0.3
0.1
α
α/ αmax
r
1
r1=0 dan r2 ye kadar (iç yarıçap sıfırdan dışyarıçapa kadar) değiştiğinde E
MAX’ındeğişimi
yani boşalma olayının seyrini incelemek mümkündür.
Ortamda yalıtkan olarak hava bulunsun ve havanın delinme dayanımı (Ed) sabit kabul edilsin.
U1Ed. Bu
bölgede iç küre üzerinde mutlaka bir
boşalma (deşarj) başlar. Ancak sistemde
alan düzgün değişmediğinden yani
geometrik şekil küre olduğundan bu
boşalma iç küreyi çevreleyen bir ışıltılı
korona tabakasışeklinde başlar. Bu
tabaka iletken hale geçer. İç-Dışküre
arasıuaçıklık azalacaktır. Gerilim arttıkça
korona deşarjıdesteklenir. 1 bölgesinde
A noktasına kadar EMAX>Ed olduğu
sürece boşalma gelişir.
A B
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
r
2, U
1
sbt
EMAX=f(r1
/r
2
)
A B
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
r
2, U
1
sbt
EMAX=f(r1
/r
2
)
3
1 2
-1–2-EMAX
Ed
A B
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
r
2, U
1
sbt
EMAX=f(r1
/r
2
)
A B
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
r
2, U
1
sbt
EMAX=f(r1
/r
2
)
3
1 2
A dan sonraki 2 bölgesinde EMAXEd
olacaktır. Bunun anlamıise
herhangi bir düzende başlayan
boşalma olayıdaima bu iki küre
(elektrot) arasında tam delinme
ile sonuçlanır.
-5-EMAX
Ed
B
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
A
B
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
r
2, U
1
sbt
EMAX=f(r1
/r
2
)
3
1 2
Ed=f(r1
/r
2
)
Eğer yalıtkan ortamda
delinme dayanımısabit
değilse yani şekilde
görüldüğü gibi küre
yarıçapına göre
değişmekte ise……A ve
B noktalarıile 1-2-3
bölgelerinin sınırları
değişmektedir.
53
Küresel Elektrot Sistemlerinin Delinme Bakımından
İncelenmesindeki İki Karakteristik Durum
2.Durum :İçYarıçapın Sabit olması, r
1= Sabit , U=sabit ise


=

=

=

= , MAX
1 1 2 1 2 1
2
MAX E
1 p
p
r
U
1 p
p
U
r r
p
) r r (
U
r
r
E
p büyüdükçe EMAXküçülmektedir. p sonsuza gittikçe (dışyarıçap sonsuza giderse)
EMAX,∞değerine düşmektedir. Bu EMAX,∞değeri, dışküre yarıçapının sonsuz olması
halinde iç küre üzerindeki maksimum zorlanmayı göstermektedir. Bu ise uzaydaki bir
küre durumuna karşıgelir.
)
r
r
1 .( r . E ) r r (
r
r
E U
2
1
1 MAX 1 2
2
1
MAX − = − =
de EMAX yerine Ed, U yerine ise Ud yazılırsa
delinme başlangıç gerilimi bulunur.
1 d , d
, d 1 d d
r . E U
U .
p
1 p
)
p
1
1 .( r . E U
=

= − =


p
Ud/U
d,∞
Örnek 1.[M.Özkaya] : İçküre yarıçapları r’
1
=50 cm ve r’’1=120 cm ve dışküre yarıçapı r
2
=200
cm olan iki eşmerkezli küresel sistemde havanın delinme dayanımı Ed=30 kV/cm (sabit)
olduğuna göre, sistemlerin delinme başlangıç gerilimlerini hesaplayınız ve bu düzenlerde
boşalmaların ne şekilde meydana geleceğini açıklayınız….
kV 1440 )
200
120
1 .( 120 . 30 ‘ U’
kV 1125 )
200
50
1 .( 50 . 30 ‘ U
)
r
r
1 .( r . E U
d
d
2
1
1 d d
= − =
= − =
− =
66 . 1
120
200
‘ ‘ p
4
50
200
‘ p
= =
= =
Geometrik karakteristikleri….
Delinme Başlangıç Gerilimleri
Delinme açısından en uygun tertip pd
=2 idi.
Buna göre birinci düzende ön boşalmalar,
ikincide ise tam delinmeler meydana gelir.
r
1/r2
0 0.2 0.5 0.8 1
r
2, U
2
sbt
EMAX=f(r1
/r
2
)
C
12
54
Örnek 2.[M.Özkaya] : Yarıçapları farklıve fakat geometrik karakteristikleri aynı olan (p’=p’’=1.2)
benzer iki eşmerkezli küresel sistemin delinme başlangıç gerilimleri U’d=240 kV ile U’’d=600
kV’tur. Bu iki sistemin iç ve dışyarıçaplarınıhesaplayınız.
cm 144 ‘ ‘ r
‘ ‘ r
‘ ‘ r
‘ ‘ p
cm 6 . 57 ‘ r
‘ r
‘ r
‘ p
cm 120 ‘ r )
2 . 1
1 2 . 1
.( ‘ ‘ r . 30 600
cm 48 ‘ r )
2 . 1
1 2 . 1
.( ‘ r . 30 240
)
p
1 p
.( r . E )
r
r
1 .( r . E U
2
1
2
2
1
2
1 1
1 1
1 d
2
1
1 d d
= ⇒ =
= ⇒ =
= ⇒

=
= ⇒

=

= − =
Delinme başlangıç gerilimi
Prof. Dr. M. Özkaya Yüksek Gerilim Tekniği (Cilt 1) Sayfa
26-27 (İTÜ Baskısı) deki 3 ve 4 no’lu örnekleri evde
çözünüz…..
55
Silindirsel Elektrot Sistemleri
Küresel elektrot sistemi uygulama alanıdaha az iken silindirsel sisteme benzer
çok sayıda örnek gösterilebilir. En bilinen örnek ise enerji kablolarıdır.
r
1
r
2
r
1
ve r
2
yarıçaplı eşeksenli küresel sistem
V2
=0
V1=U
a
U
Silindirsel Elektrot Sistemleri
r
1
r
2
V2
=0
V1=U
a
U
0
dr
dV
r
1
dr
V d
2
2
= +
) r ln( . B A V + =
Silindirsel K.S. de Laplace Denklemi
Denklemin genel çözümü
r=r
1için V=V
1
=U ve r=r2için V=V
2=0 sınır şartlarından A ve B sabitleri
bulunur.
1
2
2
1
2
r
r
ln
U
B , ) r ln( .
r
r
ln
U
A − = =
56
Silindirsel Elektrot Sistemleri
Eşeksenli silindirsel elektrot sisteminde yalıtkan madde üzerinde potansiyelin ve
alan şiddetinin yarıçapa bağlıdeğişimi
r
1
.
r
r
ln
U
dr
dV
) r ( E
r
r
ln .
r
r
ln
U
) r ( V
1
2
2
1
2
= − =
=
Silindirsel Elektrot Sistemleri
1
2
1 2
ORT
1
2
ORT
1 2
ORT
1
2
2
MIN 2
1
2
1
MAX 1
r
r
ln
r r
r
r
r
ln . r
U
r r
U
E
r
r
ln . r
U
E E KURE) (DIS r r
r
r
ln . r
U
E E üzerinde) küre (iç r r

=
=

=
= = =
= = =
57
Silindirsel Elektrot Sistemleri
V
E
r
1
r
ort
r
2
Emin
Emax
Eort
E=f(r)
V=f(r)
V2
=0
V1=U
r
1
r
2
a
α
r
Sistemin Kapasitesi :
1
2
r
r
ln
2
U
Q
C
l πε
= = [l,r
1
,r
2
metre ve ε=ε
0

r
(ε0=8,86.10
-12
F/m) ise C (Farad)]
)
r
r
ln( . r
E
U
1
2
1
MAX
= = α
p ln
1 p
1
r r
p ln . r
a
1 2
1

=

=
α
= η
Faydalanma Faktörü (η)
Geometrik Karakteristik :
1
2
r
r
p=
Gerçek Açıklık (a)
a=r
2
-r
1
Eşdeğer Açıklık (α) ;
Geometrik olarak benzer olan eşmerkezli
Küresel sistem ile eş-eksenli silindirsel sistemler
58
Silindirsel Elektrot Sistemlerinin Delinme Bakımından İncelenmesi
a. Dış Silindir Yarıçapının Sabit Olması
r
2
=Sabit ve U=Sabit iken EMAX(r
1
)???
1
2
1
MAX
r
r
ln . r
U
E =
0
]
r
r
ln . r [
U ).
r
r
r
r
(ln
dr
dE
2
1
2
1
1
1
1
2
1
MAX
− −
=
1
r
r
ln
1
2
=
718 . 2 e
r
r
1
2
= =
Maksimum elektrik alanının minimum olduğu açıklığıveren koşul bu şekilde bulunmaktadır….
583 . 0
1 e
1
r r
r
a
718 . 2 e
r
r
r
a r
p
e
r
U
r
U
] E [
1 2
1
d
1
2
1
1
d
2 1
MIN MAX
=

=

=
α
= η
= = =
+
=
= =
Eğer sınır değer olarak EMAX=Ed alınırsa, [U=E
MAX.α] eşitliği uyarınca U nun maksimum
olabilmesi için αnında maksimum olması gerekir. Bunun için αnınr1e göre türevi sıfıra
eşitlenerek αyı maksimum yapan r1değeri bulunur.
e
r
r
e
r
r
0 1
r
r
ln
dr
d
r
r
ln . r
2
1
1
2
1
2
1
1
2
1
=
=
= − =
α
= α 1 MAX r ) ( = α
Buna göre EMAX=f(r1
) ve α=f(r1) eğrilerini daha
önceki küresel elektrot konusunda olduğu gibi
şu şekilde göstermek mümkündür….
59
r
2
, U sabit
Emax
=f(r1
)
(E
max
)
min
Emax
0 r
1
=r2
/e r
2
=sbt
α=f(r1
)
(αmax
)
r
2
, U sabit
Emax//(E
max
)
min
=f(r1
/r
2
)
Emax/(E
max)
min
0 0.5 r
1
/r
2
1.0
α/ αmax=f(r1/r2)
1.0
0.7
0.5
0.3
0.1
α
α/ αmax
r
1
Eş-eksenli silindirsel elektrot sistemlerinin boşalma olayıbakımından durumu eşmerkezli
küresel elektrot sistemine benzemektedir… (Bkz. İlgili slaytlar..)
2.0
3.0
Tıpkıküresel sistemdeki gibi delinme gerilimini bulmak için EMAX=Edkoşulundan gidilir ve
Ud=Ed.αbağıntısı yardımıyla bulunur……
M.Özkaya, YGT Cilt 1 , Sayfa 35 (İTÜ Baskısı), Şekil 2.14 te anlatılan
delinme bölgelerine çalışılacaktır…..
60
Silindirsel Elektrot Sistemlerinin Delinme Bakımından İncelenmesi
b. İç Silindir Yarıçapının Sabit Olması
r
1
=sabit ve r2=değişken olmasıhalinde, delinme başlangıç gerilimi aşağıdaki bağıntıya
göre logaritmik olarak bir yükselişgösterir…
p ln . r . E U 1 d d =
c. Elektrot Açıklığının Sabit Olması
η = η = α = . U . a . E . E U do d d d
Burada Udo=Ed.a aynıelektrot açıklığında düzgün değişen alandaki delinme gerilimidir.
1
1
r
a
)
r
a
1 ln(
1 p
p ln
+
=

= η
Faydalanma faktörü logaritmik değişmektedir. Delinme gerilimi
değişimi için M.Özkaya, YGT Cilt 1, sy 39 a bkz….
TABAKALI ELEKTROT SİSTEMLERİ
•Sınır Yüzeyde Kırılma
• TabakalıDüzlemsel Elektrot Sistemi
–İki Tabakalı Düzlemsel Elektrot Sistemi
–İki Yalıtkanlı Çok Tabakalı Sistem
–Çok Yalıtkanlı Çok Tabakalı Sistem
• TabakalıSilindirsel Elektrot Sistemi
–İki Tabakalı Eşeksenli Silindirsel Sistem
–Çok Yalıtkanlı Çok Tabakalı Sistem
61
i. Sınır Yüzeyde Kırılma
1 E
r
1 n E
1 t E
Di-elektrik katsayıları farklıolan iki izotrop, homojen iki yalıtkan ortamıayıran sınır
yüzeyde Elektrik Alan ve Deplasman Alan Çizgileri Kırılırlar. Bu kırılma, kırılma açısı ve
di-elektrik katsayılarına göre belli bir bağıntıya göre gerçekleşir…
Sınır Yüzey
2.Yalıtkan Tabaka, ε
2
1.Yalıtkan Tabaka, ε
1
En1=Sınır Yüzeye Dik Bileşen (Normal)
Et1=Sınır Yüzeye Paralel Bileşen (Teğet)

BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
Gerilimi iki katına çıkartan montaj şeması
Marx’ın gerilimi iki katına çıkartan montaj şeması
Gerilimi üç katına çıkaran montaj şeması
Orijinal-iki kat çoğalmalıçok katlıdarbe generatörü
Beşkatlımodern bir darbe genaratörü
Fitch Devresi ile Darbe Gerilimi Üretme
BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
81
İÇ YILDIRIM OLAYI
BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
100 200 300 400 8 20
10
Isn
kA
350
60
15
25
50
30
7,5
12,5
FLT 60-400
10/350 μs (IEC 61024-1)
VALVETRAB MS/ME
8/20 μs(IEC 60-1)
FLT 25-400
10/350 μs (IEC 61024-1)
t
μs
Darbe Akımının Test Eğrileri
Kaynak : RADSAN A.Ş.
82
Yıldırım test akımlarının
karşılaştırması
S916e 916e.ppt / 09.09.97
(kA)
i
200 µs 350 µs 600 µs 800 µs 1000 µs
t(µs)
1 2 3
dalgaşekli µs 10/350 8/80 8/20
i max. kA 100 100 5
Q As 50 10 0.1
W/R J/Ω 2.5·10
6
5·10
5
0,4·10
3
Standart IEC 61024-1-1 DIN VDE DIN VDE
0675 T.6, E 0432 T.2
1
80 µs
20 kA
40 kA
60 kA
80 kA
100 kA
50 kA
2
3
Tesla Bobini Nedir?
• Çiftli olarak
ayarlanabilen bir
resonans devresidir.
• Primer gerilim 10 kV
• Sekonder Gerilim
500-1000 kV arası
BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
83
Tesla Bobini – Devre Şeması
BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
Tesla Bobini – Diyagram
BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
84
Darbe Gerilimi Üreten Devreler
BL.4 YG TÜRLERİ, ÜRETİLMESİ VE ÖLÇÜLMESİ
YG lerin Ölçülmesi
• Elektrostatik Voltmetreler
– Mutlak Elektrostatik Voltmetreler
–İkincil Elektrostatik Voltmetreler
• Generatörİlkesine DayalıÖlçü Aletleri
• Küresel Elektrotlarla Ölçme
• Tepe Değer Ölçü Aletleri
• Gerilim Bölücüler
• …………………..
Müfredat Yoğunluğu Nedeniyle YG de Ölçme Konusuna Bu Sene Değinilmeyecektir.
85
BL.5 AŞIRI GERİLİMLER VE AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUNMA
Güç sisteminde arızalara yol açan, anma gerilimlerinin üzerinde olan gerilimler
AŞIRI GERİLİM olarak adlandırılır.
DIŞAŞIRI GERİLİMLER
İÇAŞIRI GERİLİMLER
Yüksek gerilimli elektrik tesislerinde gerilimle orantılı olarak yalıtım problemi ortaya
çıkmaktadır. İşletme geriliminin üstüne çıkıldığı durumlarda ise yalıtımısağlayan
cihazlarda zorlanmalar oluşacaktır. Gerilimlerde artışsonucu atlama, delinme ve
deşarj olayları meydana gelebilmektedir.
BL.5 AŞIRI GERİLİMLER VE AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUNMA
DIŞAŞIRI GERİLİMLER (Şebeke Dışından Kaynaklanan Aşırı Gerilimler, Atmosferik)
Yıldırım Düşmesi
Yüklü Bulutların Hatları Etkilemesi
Yıldırım Nerelere Düşebilir ?
Faz İletkenine, Koruma İletkenine, Direklere…
Suya atılan bir taşın yol açtığı dalgalar gibi, faz iletkenine düşen yıldırım darbesi sonucu
iletkenin her iki yönüne ilerleyen gerilim dalgası yani yürüyen dalga ortaya çıkar. Yürüyen
dalga uzak noktalara da yıldırımın neden olduğu gerilim yükselmesini ulaştırır.
Yürüyen dalgalar konusu ders içeriğimizde olmamakla beraber yüksek gerilim kitaplarında
yer alan bir konudur.
Bu dalgalar (aşırıgerilim dalgası) karşılaştıklarıilk direkte izolatörleri zorlayarak
direk üzerinden başka iletken ortamlara geçmek ister. Koruma yeterli değilse atlama veya
delinme meydana gelir. Faz iletkenine yıldırım düşmesi en tehlikeli durumdur.
Eğer yıldırım koruma iletkenine düşmüşise, bu yürüyen dalga yine meydana
gelecektir. Direk topraklaması yeterli ise dalgalar karşılaştıklarıilk direkten toprağa akarak
etkisini yitirirler. Eğer topraklama iyi değilse izolatör üzerinden faz iletkenine oradan da
şebekenin çeşitli noktalarına ulaşabilir.
Direğe düşen yıldırım darbesi topraklama iletkeni üzerinden toprağa geçerse sorun
oluşturmaz. Ancak direk topraklaması gereğinden fazla bir dirence sahipse başlattığı yürüyen
dalga ile tehlike oluşturmaya devam eder.
Yüklü bulutlar yaklaştıklarıiletim hatlarıyla bir etkileşme yaşarlar. Bulut yakınken
iletkendeki yük birikmesi, bulutun uzaklaşmasıile yürüyen gerilim dalgasına dönüşür.
86
BL.5 AŞIRI GERİLİMLER VE AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUNMA
İÇAŞIRI GERİLİMLER
Güç sistemin iç yapısındaki bir takım olayların yol açtığı gerilim artışlarıiç aşırı gerilimlere
kaynaklık eder. Çok yüksek gerilimli sistemlerde iç aşırı gerilimlere dayanacak şekilde
önlemler alınmalıdır.
Alternatörde Ani Yük Kalkması
Ferranti Olayı İle
Kapasitif Devrenin Açılması İle
Fazların Toprakla Teması İle
Ferrorezonans Olayı İle
Meydana gelen Aşırı Gerilimlere İÇAŞIRI Gerilimler Denir.
i. Alternatörde Ani Yük Kalkması :Elektrik Tesisleri Dersinde anlatıldığı gibi,
alternatörlerde gerilim ayarınıgerilim regülatörleri ikaz sargılarındaki gerilim ve akımı
kontrol ederek yapar. Bu regülatörlerin cevap vermede bir miktar gecikme olması
normaldir. Herhangi bir nedenden dolayıani olarak makine boşta çalışmaya
başladığında EMK yı kontrol eden regülatörün devreye girmesine kadar EMK (iç gerilim)
ve uç geriliminde kısa süreli yükselme yaşanabilir. Regülatörler devreye girerek EMK ve
uç gerilimini azaltarak sistemi normalleştirir.
87
BL.5 AŞIRI GERİLİMLER VE AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUNMA
i. Ferranti Olayı :Boşta çalışan (hat sonu açık devre) uzun iletim hatlarında, hat
kapasitelerinden dolayıhat sonunda hat başına göre daha yüksek bir gerilime ulaşılır.
yük
C1 C2
IC U1
U2
IC
U2
U1
-jX.IC
U2>U1
BL.5 AŞIRI GERİLİMLER VE AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUNMA
Diğer iç aşırıgerilim sebepleri…
Kapasitif devrenin açılması
Faz-Toprak Arızalarında Arızasız Fazlardaki Gerilim Yükselmeleri
Ferrorezonans
88
AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI
KORUMA ELEMANLARI
• PETERSON BOBİNİ
• ARK BOYNUZU
• KORUMA HATTI
• PARAFUDR
• Kaynak tarafıYILDIZ bağlıolan YG İletim Sistemlerindeki
YILDIZ noktalarıya topraklanır yada yalıtılır.
• Yıldız NoktasıNedir…?Aralarında 120 derece olan üç fazlı sistemlerde gerilimlerin
fazörel toplamı (yani nötr) noktası0 V değerindedir. Gerçekte ise bu değer tam sıfır
olmaz. Çünkü fazlarda hem gerilim hem akım ve hem de empedans dengesi olur. İster
elektrik motoru, ister trafo ve ister hat olsun tüm 3 fazlı elemanlar için denge her zaman
olmaz. Aşağıdaki gibi yapılan bağlantıyıldız bağlantıdır ve idealde 0 olması geren ortak
bağlantınoktası pratikte sıfır olmaz. Topraklama işlemi bu noktası toprağa bağlayarak
daima sıfır yapmaktır….
Topraklama ile yıldız noktası toprak potansiyelinde tutulur.
Böylece faz-toprak temasında sağlam hatlarda gerilim
yükselmesi önlenir.
Kaçak akım esasına göre çalışan cihazlarda kaçak akımının
buradan akmasına imkan verir.
Yıldız noktası ile toprak arasında oluşacak arklar azaltılır.
89
Topraklamanın Sakıncaları….
Direkt (sıfır empedans) topraklama da arıza akımıbüyür…
Bobin üzerinden topraklanırda rezonans oluşma riski büyür.
30 kV un üzerindeki sistemlerde direkt, altındaki sistemlerde direnç veya bobin (Peterson)
üzerinden topraklanır.
Özellikle trafo geçit izolatörlerinde ve
direklerdeki izolatörlerde çokca kullanılmaktadır.
Aşırı bir gerilim ark boynuzlarına eriştiğinde,
eğer atlama aralığı uygunsa boynuzlardan
atlayarak izolatöre zarar gelmeden toprağa
akmasısağlanır. Bu durum kısa devre gibi
algılanır ve kesiciler açar.
Ark çemberleri ek olarak izolatör boyunca gerilim
dağılımınıdüzgünleştirdiğinden koronayı azaltır.
Ark Boynuzu Atlama Aralıkları
İşletme Gerilimi (kV) Atlama Aralığı (cm)
66 10 8.6
15 11.5
30 22
60 40
150 83
380 230
90
91
YG iletim hatlarında kullanılan iletkendir. Genelde çelik iletkenden oluşur.
Görevleri…
Yıldırımıkendi üzerine çekerek faza yıldırım düşmesini önlemek.
Yüklü bulutların faz iletkenlerini etkilemesini önlemek.
İzolatörleri yıldırımdan ve yıldırım darbesinden korumak
Şalt sahalarında ekranlama yaparak yalıtımısağlayan malzemeyi korumak
PETERSON Bobini Ferrorezonansıtetikleyebilir.
Ark boynuzlarında aşırıgerilim ortadan kalktığında bile
ark devam edebilir.
Koruma iletkenleri iyi topraklanmazsa herhangi bir deşarj
akımı(yıldırım gibi) aktığısürece toprağa göre
potansiyeli çok yüksek olabilir. Bu durum yalıtımı
tehlikeye sokar.
92
Normal işletme geriliminde KAPALI DEVRE (sonsuz dirençli) bir eleman iken,
Aşırı Gerilimde direnç sıfıra inerek kısa devre olur ve aşırıgerilimi toprağa iletir.
DEĞİŞKEN DİRENÇLİ PARAFUDRLAR METAL OKSİT PARAFUDRLAR
1→Sıkıştırma yayı
2→Metaloksit direnç elemanları
3→Gövde
4→Basınçlı gaz
Seri eklatör
değişken direnç veya dirençler
yalıtkan gövde muhafazası
93
Ark Boynuzu GazlıArrestör Varistör Suppresör
Diyot
AşırıGerilim Koruma Elemanları
FRANKLİN ÇUBUĞU
YILDIRIMDAN KORUMA
94
FRANKLİN ÇUBUĞU
• UYGULAMA YERLERİ
• KÜÇÜK TABANLI YAPILAR
• Cami Minaresi,Deniz Feneri,Nöbetci Kulübesi v.b.
• FARADAY KAFESLİYAPILARDA ÖZEL NOKTA KORUMASI
• Baca çıkıntıları,Özellikle düz çatılardaki cihazlar
• FRANKLİN ÇUBUĞU KORUMA KONİSİ TEPE YARI AÇILARI
25 35 45 55 α
SEVİYE-4
*
25 35 45 α
SEVİYE-3
* * 25 35 α
SEVİYE-2
* * * 25 α
SEVİYE-1
60 M 45 M 30 M 20 M α
acıları
H(YÜKSEKLİK)
K.SEVİYESİ
FRANKLİN ÇUBUĞU UYGULAMASI
95
FARADAY KAFESİ
• UYGULAMA YERLERİ
• BÜYÜK TABANLI YAPILAR
FARADAY KAFESİ UYGULAMA BİLGİLERİ
25 m 20×20 m SEVİYE-4
20 m 15×15 m SEVİYE-3
15 m 10×10 m SEVİYE-2
10 m 5X5 m SEVİYE-1
İNİŞ İLETKEN ARALIĞI
(Yapıçevresinde)
KAFES ARALIĞI KORUMA SEVİYESİ
FARADAY KAFESİ UYGULAMASI
96
FARADAY KAFESİ UYGULAMASI
FARADAY KAFESİ UYGULAMASI
97
98
7
YÜKSEK GERİLİMDE
DEŞARJ (BOŞALMA)
OLAYLARI
99
İçerik
a. Gazlarda Deşarj Olayları
-Gazlarda Deşarj Olayının Sınıflandırılması
-Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
-Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme
-Kanal Deşarjı
-Yüzeysel Boşalma
-Kısmi Boşalma
b. Sıvılarda Deşarj Olayları
-Delinmeye Etki Eden Faktörler
-Yalıtkan Sıvılarda Delinme Teorileri
-Yalıtkan Sıvılar (Yağlar)
c. Katı Yalıtkanlarda Deşarj Olayları
-Katı Yalıtkan Maddeler ve Özellikleri
-Katı Yalıtkanlarda Delinme Teorileri
-Schering Köprüsü
Kısmi Deşarj Türleri
Gaz Deşarjı
Yüzeysel
Deşarj
Boşluk
Deşarjları
Deşarj
Kanalları
100
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
1
Tanım :Dışetkilerden korunmuşnötr bir gaz, boşluk
ortamında olduğu gibi elektriği iletmez. Ancak böyle
bir ortamdaki iki elektrot arasına bir gerilim
uygulanır ve bu gerilim gittikçe arttırılırsa,
gerilimin belli bir değerinde ani bir akım akmasına
neden olur. Bu andan itibaren ortam yalıtkanlık
özelliğini kaybeder. Bir gazın veya havanın bu
durum değişikliğine deşarj (boşalma) denir.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
2
Sınıflandırma
Ortamın basıncına ve deşarj esnasında akan akım değerine göre deşarj
olaylarının sınıflandırılması :
•Işıklı (Işıltılı) Deşarj
•Kıvılcım Deşarjı
•Ark Deşarjı
101
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
3
Işıklı (Işıltılı) Deşarj :Eğer basınç düşük (atmosfer basıncının altında)
ve akım kaynağının gücü küçük ise o zaman meydana gelen deşarj,
ışıklı (ışıltılı) deşarj adını alır. (Geissler Tüpü)
Kıvılcım Deşarjı :
Yüksek basınç ve küçük güçlerde (küçük akımlarda) deşarj incelir ve
bir kanal boyunca gelişir. Bu tür deşarj olayları kıvılcım deşarjı adını
alır.
Ark Deşarjı :
Hem yüksek basınç ve hemde yüksek akımda (yani yüksek güç)
deşarj meydana geliyorsa, bu tür deşarj türüne arkı deşarjı denir.
** Ark deşarjında akım çok büyük değerlere ulaşır ve ark sıcaklığı
ile elektrotların sıcaklığı hızla yükselir. Olay kısa devreye benzer.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
4
Bunun yanı sıra Korona ve Yüzeysel Deşarj (Boşalma) adı verilen deşarj olayları
da vardır.
Korona Deşarjı :Eğer elektrotlardan birinin veya her ikisinin
eğrilik yarıçapı, aralarındaki mesafeye göre çok küçükse,
elektrotların bütün yüzeyini ışıklı, ince bir tabaka halinde kaplayan
ve kendini besleyen bir deşarj kaplar. Bu deşarj Korona Deşarjıdır.
Korona deşarjı başladıktan sonra gerilimin yükseltilmesine devam
edilirse, geriliminin belirli bir değerinde tam deşarj (tam boşalma)
meydana gelir. Genel olarak korona deşarjı hariç diğer
tüm deşarjlarda akım-gerilim karakteristiği negatiftir.
Yüzeysel Deşarj :Katı yalıtkan maddelerde, katı yalıtkan madde-lerin sınır yüzeylerinde görünen deşarj türüdür. Bu tür deşarj
Olayına verilebilecek en iyi örnek Lichtenbergşekilleridir.
102
Atomun Yapısı ve İyonizasyon
BOHR atom modeline göre ; ATOM pozitif elektrik yüklü bir çekirdek ile
bunun etrafında bulunan elektronlardan meydana gelir. NÖTR bir atomda
Negatif yüklü elektronlar ile pozitif yüklü çekirdek yükleri eşittir.
Elektronlardan birinin veya birkaçının atomdan ayrılması veya dışarından
gelen bir elektronun atoma yapışması ile atomu iyonize eder, yani atom
iyon haline gelir.
Elektron ayrılması ile oluşan iyona pozitif iyon (katyon), elektron
eklenmesi ile meydana gelen iyona ise negatif iyon (anyon) adı verilir.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI 5
Atomun Yapısı ve İyonizasyon
Gazlar için başlıca iyonizasyon şekilleri :
1.Çarpma sonucu iyonizasyon
2.Foto iyonizasyon
3.Termik iyonizasyon
4.Yüzeysel iyonizasyon
İyonizasyona zıt olaylar :
Bir gaz içerisindeki muhtelif şekillerde meydana gelen elektrikli
parçacıklar, hareket yetenekleri (devingenlikleri), yayılma (dizüfyon)
ve tekrar birleşme (rekombinasyon) özelliklerinden dolayı,
bulundukları bölgeden uzaklaşmak ve yok olmak eğilimindedirler.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI 6
103
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Düzgün ve az düzgün alanlarda boşalma olayları Towsend Boşalma
Teorisi ile açıklanır.
Towwsend’in 1. İyonlaştırma Katsayısı : Bir elektronun alan doğrultusunda
1 cm lik yol gitmesi halinde çarpma suretiyle meydana getirdiği iyon
çifti sayısına TOWSEND’İN BİRİNCİİYONLAŞTIRMA KATSAYISI denir ve αile
gösterilir.
Towwsend’in 2. İyonlaştırma Katsayısı : Bir pozitif iyonun elektrik alanı
doğrultusunda 1 cm lik yol gitmesi halinde çarpma suretiyle meydana
getirdiği iyon çifti sayısına TOWSEND’İN İKİNCİİYONLAŞTIRMA KATSAYISI
denir ve βile gösterilir.
βsayısı αnınyanında çok küçük olduğundan çoğu kez ihmal edilir.
Fakat bir pozitif iyonun katot yüzeyinden kopardığı elektron sayısı, ihmal
edilemez. Bu sayı γile gösterilir ve Townsend’in İkinci İyonlaştırma
Katsayısı adını alır.
7
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
8
Bir elektron katottan çıkıp anoda varıncaya kadar e αa
adet
elektron ve (e
αa
–1)tane de pozitif iyon meydana getirdiğinden,
(e
αa
–1) adet pozitif iyonun katottan çözdüğüelektron sayısı
(e
αa
–1) γolur.
Eğer bu sayısı 1 e eşit ise, bu takdirde katottan çıkan bir elektron
anoda varıncaya kadar, kendisi için yedek bir elektron hazırlamış
Olur. Dolayısiyle deşarj kendi kendini beslemişolur.
104
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
9
Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
U
ε
a
Aralarındaki açıklık a olan iki elektrot arasında düzgün bir
elektrik alan olsun. Elektrotlar arasındaki potansiyel farkı U
ise, elektrik alanı E=Ud/a ile ifade edilebilir. Delinme gerilimi
Ud olmak üzere iki elektrot arasında başlayacak sürekli
boşalma olayı için koşulu sağlanmalıdır. )
1
1 ( Ln a .
γ
+ = α
γ: Bir pozitif iyonun katottan kopardığı elektron sayısı.
α: Elektronun iyonlaştırma sayısı. (A ve B gazın cinsine ve sıcaklığa bağlı birer sabit olmak
üzere…)
E
p . B
e . p . A

= α
E : Elektrik alan şiddeti
p : Gazın basıncı
A= 14.6 1/cm.Torr (Hava, 20°C)
B=365 V/cm.Torr (Hava, 20°C)
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
10
) a . p ( f
)
1
1 ( Ln
) a . p .( A
Ln
) a . p .( B
Ud =








γ
+
=
Ud
p.a
Paschen Eğrisi : Gerilimin Pa (basınçxaçıklık) ile
değişimi
(p.a)
k
Paschen Yasası
105
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
11
Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
Argon ve Tungsten
için Paschen Eğrisi
CO2, HAVA VE H2 İÇİN
DELİNME DAYANIMI (PASCHEN)
EĞRİSİ
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
12
Pratik uygulamada yapılan bazıbasitleştirmeler sonucu
Bağıntısıtercih edilir. Bu ifadede
[a] cm ; [Ud] kV ; [p] Torr ; [T] °K dir.
Bağıl hava yoğunluğu :
) a . .( 30 36 , 1 Ud δ + =
T
p
386 . 0 = δ
1 cm lik hava için delinme gerilimi Ud≈31.5 kV bulunur. Yani hava İçin Ed=31.5 kV/cm
dir. (a=1 ; δ=1)
106
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
13
Bazıgazlara ait (p.a)
k
kritik değerleri ile buna karşıdüşen (Ud)
min
Gerilimleri aşağıda verilmiştir.
420 0,57 CO2
245 4,0 Neon
230 1,05 Hidrojen
240 0,65 Azot
352 0,55 Hava
155 4,0 Helyum
507 0,26 SF6
450 0,7 Oksijen
Udmin (Volt) (p.a)
k
(Torr.com)
Gaz Türü
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
EMAX-E
ORT=ΔE farkının küçük olduğu alanlara denilmektedir.
Bu tür alanlarda deşarj olayıkendi kendini besler.
14
Rr
U
x
E
r x R
EMAX
EMİN
Sürekli deşarj için gerekli toplam iyonlaştıma sayısı=

α
2
1
x
x
dx .
)
1
1 ( Ln dx . e . p . A
)
1
1 ( Ln dx .
R x
r x
)
E
p . B
(
x
x
2
1
2
1
γ
+ =
γ
+ = α


=
=

Kendi kendini besleme koşulu
107
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
15
Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
)
r
R
( Ln . x
U
) x ( E
k
= Silindirsel elektrot sisteminde elektrik alan eşitliği, Uk ise deşarjın
kendi kendini beslediği gerilim yani korona gerilimidir.
)
1
1 ( Ln e e
)
r
R
( Ln
U
B
A
)
1
1 ( Ln dx . e . p . A
k k
k
U
)
r
R
( Ln . r . p ).
r
R
( B
U
)
r
R
( Ln . r . p . B
k
R
r
)
U
)
r
R
( Ln . x . p . B
(
γ
+ =









γ
+ =
− −


Uk
=f(pr,R/r)
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
16
Uknın r/R göre değişimi
0 0.3 1.0
Uk
r/R
Az düzgün Düzgün olmayan
108
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
17
Diğer karmaşık elektrot sistemleri için delinme gerilimlerinin
elde edilmesinde kullanılan bu yöntem pek kullanışlı değildir. Bu
bağıntıların yerine doğrulukları deneysel olarak kanıtlanmış, teorik
dayanakları olmayan AMPİRİK bağıntılar kullanılır. Örneğin küresel
Elektrotlar ile paralel ve eşeksenli silindirsel sistemler için KORONA
gerilimine tekabül eden maksimum elektrik alanı :






δ
+ δ =
. r
k
1 . . k ) E (
2
1 MAX k
Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
18






δ
+ δ =
. r
k
1 . . k ) E (
2
1 MAX k
δ: (Bağıl Hava Yoğunluğu) ⇒
[r] : (Yarıçapıküçük olan elektrodun yarıçapı, cm)
k1,k
2
:elektrot sistemi bağlısabitler.
T
p
386 . 0 = δ
109
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Az Düzgün Elektrik Alanda Delinme Olayı
19
Uk=(Ek
)
MAX.a.η (Korona gerilimi)
η: Elektrot sisteminin verimi
0.308 31
EşEksenli İki
Silindir
0.301 30
Paralel Eksenli
İki Silindir
0.54 27.2
EşYarıçaplı Yanyana
İki Küre
η R2 R1
Elektrot Şekli
r a
r
r
r a
2
+
+
+
)
r
a r
( Ln
a
r 2 +
1 R
) r / R ( Ln . r

GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
Yüksek Gerilimde Kullanılan Delinme DayanımıYüksek Gazlar
Karbon Tetraklorür (CCl4) 6.3 76
Selenyum Fluorid (SeF4
) 4.5 49
Etil İyodid (C
2H5I) 3.0 72
Diflour-Diklor Etilen 2.4-2.6 -30
(CCl
2-F
2
)(FREON-12)
Kükürt Heksafluorid(SF6
) 2.3-2.5 -62
(ELEGAZ)
Bağıl Delinme Sıvılaşma
Dayanımı Sıcaklığı(°C)
En önemlileri FREON ve ELEGAZ dır.
20
110
Yüksek Gerilimde Kullanılan Delinme DayanımıYüksek Gazlar
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
21
*İşletmede meydana gelebilecek sıcaklıklarda ve yüksek basınçlarda
Sıvılaşmamalıdır.
*Diğer gazlarla teması halinde reaksiyona girmemelidir.
*Elektriksel deşarj olaylarında mümkün olduğu kadar özelliğini
kaybetmemelidir.
Bu gazlar içinde en uygunu ELEGAZ yani SF6
gazıdır.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
SF6 Gazının Üstünlükleri -1-1.) Güvenilirliği yüksektir.
2.) İşletmeye uygundur.
3.) Kimyasal yapısı kararlıdır. Başka gazlarla veya metallerle temas
halinde reaksiyona girmez.
4.) Zehirli değildir.
5.) Dielektrik katsayısı yüksektir.
6.) Delinme dayanımı yüksektir. (1 Barlık basınç altında Havanın
dayanımı 31.5 kV/cm iken SF6 nın dayanımı 90 kVcm dir.)
7.) Yanmaz, tutuşmaz ve patlamaz. Ark ortamlarında kullanışlıdır.
22
111
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
SF6 Gazının Üstünlükleri -2-23
8.) Ark söndürme özelliği vardır. (Elektronegatiflik : Yani ark esnasında
Açığa çıkan elektrotlarıortadan kaldırır ve ortamının iletkenliğini azaltır.
SF6 daki Flor atomları bu açığa çıkan elektronlarıtoplayarak arkın
devamını engelleri.
9.) Yoğunluğu, havanın 5 katıdır. Bu nedenler normal şartlar altında
ortamdaki SF6 gazı tabanda yoğunlaşmışhalde bulunur.
10.) Kayıp faktörü yağve diğer yalıtkan gazlara göre küçüktür.
11.) Kokusuz olması nedeniylse sızıntı halinde çevreyi rahatsız etmez.
Ancak ağır olması nedeniyle sızıntı olması istenmeyen bir durumdur.
12.) Isı iletim katsayısı çok yüksektir. Bu nedenle ısıyı çok hızlı biçimde
soğuk yüzeylere ileterek soğumayı sağlar.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
KANAL DEŞARJI (Kanal Boşalma Teorisi)
24
Şimdiye kadar anlatılan Towsend Boşalma Teorisi ile
bazıolaylarıözellikle de yüksek basınç ve büyük elektrot
açıklıklarıolan yıldırım gibi olaylarda yetersiz
kalmaktadır.
1940 ta L.B.Loeb ve 1942 de H.Raether tarafından kanal
boşalma teorisi açıklanmıştır. Bu teoriye göre,
BOŞALMA OLAYINDA POZİTİF İYONLARIN MEYDANA
GETİRDİĞİELEKTRİK ALANININ BÜYÜK ETKİSİ
VARDIR.
112
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
KANAL DEŞARJI (Kanal Boşalma Teorisi)
1.Düzgün Alanda Kanal Deşarjı
Yüksek basınçta ve büyük elektrot açıklıklarında (pa>500 mmHg.cm)
katot yakınında meydana gelen her serbest elektron, anot doğrultusundaki
hareketi sırasında bir elektron çığı meydana getirir. Prensip itibariyle, çığın
Baştarafında bir elektron bulutu ve bunun arkasında da pozitif iyonlar bulunur.
Pozitif iyonlar, çığın gövdesini ve kuyruğunu oluştururlar.
– +
—— —-+ —–+—————–+ + + + +
+ + + + ++ +
+ + + + + + + +
+++
E0
E1 E0-E
1=ΔE
E0
: Elektrotlar arasındaki gerilimden dolayı oluşan alan.
E1
: Negatif elektron bulutu ile + yüklü iyonlar arasındaki alan.
GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI
KANAL DEŞARJI (Kanal Boşalma Teorisi)
ΔE > 0 ise elektron bulutu anoda doğru hareket eder.
ΔE = 0 ise bulut elektrotlar arasında hareketsiz durur.
ΔE < 0 ise elektron bulutu, pozitif iyon kümesine doğru hızla hareket eder. ‘+’ iyonlar ve ‘-’ elektronlar birbirine karışır. Çarpışarak yeni elektronlar ortaya çıkarır. Bu aşamaya Kanal Deşarjının Plazma Evresi denir. Plazma, eşit sayıdaki pozitif iyon ile negatif elektronlara ilave olarak, ortaya çıkan yeni negatif elektronlar katot potansiyeli yükseltir. 113 GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI KANAL DEŞARJI (Kanal Boşalma Teorisi) Kanal deşarjıüç evreden oluşmaktadır.... ÇığEvresi : Başlangıçta oluşan, serbest elektronların or çıktığıevre. Plazma Evresi :ΔE nin negatif olmasıdurumu. Şekilde görüleceği gibi katot potansiyeline yüklenen bulutlar Katotta bir dil biçiminde çıkıntıyapar. Bu durumda katot anoda biraz daha yaklaşır. Ana Boşalma Evresi :Plazma evresi tekrarlanarak mesafe  uygun aralığa gelir ve kuvvetli bir deşarj başlar. - + E0 Plazma etkin açıklık GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI KANAL DEŞARJI (Kanal Boşalma Teorisi) 2.Düzgün Olmayan Alanda Kanal Deşarjı Düzgün alanlarda deşarj olayını, katota yakın ortamda meydana gelen serbest elektronlar tarafından başlatılmakta ve çığbundan sonra meydanagelmekte idi. Düzgün olmayan alanda ise deşarj daima eğrili yarıçapı küçük olan elektrotta başlar. İki elektrot arasındaki elektrik alan şiddetinin en büyük olduğu nokta, eğrilik yarıçapı küçük olan elektrot üzerindedir. + ------ ----+ -----+-----------------+ + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + +++ - 114 Yıldırım Teorileri Yıldırım bulutları nasıl oluşur.?Yapılan araştırmaların hiç birisi kesin bir sonuç vermemesine rağmen en çok bilinen iki teori şunlardır. -1- ELSTER-GEITEL TEORİSİ:Bu teoride dünya yüzeyinin elektrik yükü (-5.4 x 10 5 C) olarak negatif yüklü olarak kabul edilmektedir. Bu yükün meydana getirdiği elektrik alanı içerisinde bulunan su damlacıklarının alt tarafı (+) yükle yüklenirken, üst tarafı (-) yükle yüklenir. YERYÜZÜ -+ -+ V2 V1 + -+ -Hafif su damlası Ağır su damlası V1: Hava akımı veya rüzgar hızı V2 : Damlacıığınağırlığı ile oluşan hız Yıldırım Teorileri 1. Ağır su damlalarıağırlıklarınedeniyle yer yüzüne yaklaşır. 2. Damlalar pozitif iyonlarıiterken negatifleri çeker. 3.Böylece damlanın toplam yükü negatif olur. 4. Hafif su damlasıise hava akımlarıile yükselir. 5. Hafif damlaların alt kısmıpozitif üst kısmıise negatif yüklenir. 6. Hava akımlarıile yükselen hafif damlalar pozitif yüklenir. -----------++ + + + + + + bulut yeryüzü Bu teoriye göre yere yakın bulutların alt kısımlarınegatif yüklü olacaktır. Yeryüzünde ise pozitif yükler belirecektir. Ancak bu teori deneysel olarak ispatlanamamıştır. 115 -2- SIMPSON TEORİSİ:Yıldırım bulutunun yüklenmesi kuvvetli bir hava akımıyla parçalanan su damlacıklarının sürtüşmesiyle ortaya çıkar. Bulutlu havalarda yıldırım bulutları yukarı doğru hareket ederken birbirleri ile sürtünerek elektriksel bakımdan yüklenirler. Lab ortamında hafif su damlacıklarının ‘-’, ağır su damlacıklarının ‘+’ yüklü olduğu görülmüştür. ANCAK ; Yıldırım bulutlarının negatif olduğu bilinmektedir ve bu teori yükleri Açıklayabilirken, yıldırım bulutlarının negatif olmasını açıklayamamaktadır. Yıldırım Teorileri Sonuç :Yıldırım bulutlarının oluşmasıve dolayısıyla yıldırımın oluşmasıpek çok parametreye bağlıdır. Yıldırım Boşalması -----------Yeryüzü ------------- ---------------Çığaşaması -----------Yeryüzü ------------- ------------------------------Plazma aşaması -----------Yeryüzü ------------- ---------------Ana Deşarj Aşaması + + + + + + + + + + + + + + -----------Yeryüzü - ------------------İlerleyen Ana Deşarj Aşaması + + + + + + + + + + + + + + +++++++++ ++++++++++ ++++++++++ ++++++++++ ++++++++++ 116 Yıldırım Boşalması Yıldırım Bulutu negatif yüklü elektrot, yer yüzü ise pozitif yüklü bir elektro olduğu ve aralarındaki büyük açıklık göz önünde bulundurulursa , Kanal Boşalma (Deşarj) Teorisi ile açıklanır. Negatif yüklü bulut ile pozitif yüklü bulut arasında da ışıklı boşalma olabilir. Buna şimşek denir. Şimşeklerde Kanal Boşalma Teorisi ile açıklanır. Ana deşarj, bulut ile yer arasında 150.000 km/sn ile 30.000 km/sn arasında bir hızla ilerler. Bulutla birleştiği anda boşalma sona erer yani bulut ile yer yüzü arasında bir kısa devre meydana gelmiştir. Ana boşalma başladıktan kısa bir süre sonra deşarj akımı tepe değerine varır. Daha sonra akım şiddeti zamanla azalır. 117 KORONA DEŞARJI Küçük yarıçaplı elektrotlarda (eğrilik yarıçapı küçük olanlarda) tam olmayan, ama kendini besleyen deşarjlara denilmektedir. İletim hatlarında sıkça görülür. İletkenin etrafında ışıklı bir zar olarak ortaya çıkar. Eğrilik yarıçapı Hatlar arasıaçıklık İletim hatlarının yüzeylerinin pürüzlülük durumu Sıcaklık Nem Basınç gibi etkenler korona gerilimine etki ederler. KORONA DEŞARJI YG İletim hatlarında gerilim yavaşyavaşyükseltilirse, gerilimin belli bir değerinde çarpma suretiyle iyonizasyon başlar ve hattı kuşatan ince bir tabakada boşalma için gerekli koşullar sağlanmışolur. i u UO UK Ud UO : İyonizasyonun başladığı gerilim UK : Korona gerilimi Ud : Delinme gerilimi İyonizasyon başladıktan sonra gerilimi arttırma işlemi devam ederse hat önce parça parça daha sonra ise baştanbaşa ışıklıhale gelir. (Özellikle geceleri bu daha kolay farkedilir.) Boşalmanın kendini beslediği yada hattın ışıklıhale geldiği bu gerilim değerine KORONA GERİLİMİ denir. 118 KORONA DEŞARJI ) . r 301 . 0 1 .( . m . E E ) . r 301 . 0 1 .( . m . U U O K O K δ + δ = δ + δ = EO : tepe değer olarak 30 kV/cm veya etkin değer olarak 21.2 kV RMS/cm m: Hattın pürüzlülük derecesi, parlatılmıştellerde 1, düz ve yeni tellerde 0.98 – 0.93, uzun süre hava etkisinde kalmışdüz tellerde 0.93-0.88, örgülü eski tellerde 0.88-0.87, örgülü yeni bakır tellerde 0.83-0.81, örgülü eski alüminyum tellerde 0.9, örgülü yeni alüminyum tellerde 0.87 ve içi boşüstü düz olan bakır tellerde 0.9 alınır. δ: Bağıl hava yoğunlu, 25°C ve 760 mmHG da 1 eşittir. , δ=0.392p/T r : cm cinsinde iletken yarıçapı. KORONA DEŞARJI Alternatif Gerilimde Korona Gerilimi Hesabı: 1 FazlıHavai Hat RMS K kV r a ln ) . r 301 , 0 1 .( . r . m ). 2 , 21 .( 2 U δ + δ = 3 FazlıHavai Hat RMS K kV r a ln ) . r 301 , 0 1 .( . r . m ). 2 , 21 .( 3 U δ + δ = 119 KORONA DEŞARJI Alternatif Gerilimde Korona KayıplarıHesabı: PEEK FORMÜLÜ faz kW/km, 10 . ) U U ( a r ) 25 f ( 241 P 5 2 fo f FK − − + δ = PFK : 1 veya 3 fazlısistemde km ve faz başına korona kaybı δ : Bağıl hava yoğunluğu (=0.392 p/T) f: Şebeke frekansı(Hz) r: İletken yarıçapı(cm) a: İletkenler arasıaçıklık (cm) Uf : 1 veya 3 fazlısistemde faz-nötr gerilimi (kV RMS ) Ufo : İyonizasyonun başladığıfaz nötr gerilimi (kV RMS ) M: İletkenin pürüzlülük faktörü M1 : Havanın nemini hesaba katan faktör (Yağmurda yakşaık0.8 alınabilir. ) r a ( Ln . r . . m . m . 2 , 21 ) r a ( Ln . r . E U 1 O fo δ = = ) r a ( Ln . r . E Uf = KORONA DEŞARJI Alternatif Gerilimde Korona KayıplarıHesabı: PETERSON FORMÜLÜ faz kW/km, F . ) r a Log ( U . f . 10 . 1 , 2 P 2 2 f 5 FK − = F : U/Uo oranına bağlıbir faktördür. M.Özkaya nın YGT – I Sayfa 2.32 Şekil 8.5 Korona kayıplarıile ilgili aynıkitap sayfa 233 deki örnek Fotokopi olarak dağıtılacak..... 120 Yüzeysel Boşalma GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI Katı yalıtkan malzemeler ile gazlar arasında veya sıvı yalıtkanlar ile gazlar arasında meydana gelen bir boşalma türü olup, bu iki türlü yalıtkan malzemenin sınır yüzeyi boyunca ortaya çıkar. Pratikte daha çok katı ile gazlar arasında olan yüzeysel boşalma olayları ile karşılaşılır. Nasıl Önlenir ? -1- Yüzeysel direnç büyültülür. İzolatörde olduğu gibi yüzey şapkalı görünümde yapılır. (Fincana benzer) -2- Alan zayıflatılır. Bunun içinde yüzeyin üzeri ince bir iletken ile Kaplanır yada izolatörlerde olduğu gibi iletken halka kullanılır. GAZLARDA DEŞARJ OLAYLARI Kısmi Boşalma İki elektrot arasında bir yerde oluşmakta fakat bu iki elektrotu kısa devre edecek şekilde bir köprü oluşturmamaktadır. Katı ve sıvı yalıtkanların içerisinde sıkışıp kalmışgaz dolu boşluklarda, Elektrotlar ile bunların üzerinde bulunan yalıtkanın arasında kalan boşluklarda, gaz içerisinde bulunan elektrotlar arasında görülür. Yağemdirilmişsistemlerde de görülebilir. Isınma ve benzeri nedenlerle bunlarda gaz habbecikleri ortaya çıkar. Bu gaz habbecikleri içinde de kısmi boşalmalar oluşabilir. Sistemin çalışmasına olumsuz etki etmez yani tam delinme olmaz ama malzeme ömürlerini azaltıcı etkisi vardır. Malzemeleri yıpratır. Bu nedenle kablo gibi YG Cihazlarının kısmi boşalma testleri yapılır. Diğer boşalma türlerinden farklı olarak işletme gerilimlerinde de oluşabilir. 121 SIVI YALITKANLARDA DEŞARJ OLAYLARI SIVI YALITKANLARDA DEŞARJ OLAYLARI 1 Kullanım Yerleri : Soğutucu, Yalıtıcı, Ark Söndürücü Transformatörlerde Soğutucu ve Yalıtıcı Yağlar. Yağlı Kesicilerde ise Ark Söndürücü SIVI YALITKANLARDA DELİNMEYE NELER ETKİEDER ? Rutubet Toz-Kir-ElyaflıParçalar Gaz ve Boşluklar Basınç Sıcaklık Elektrot Malzemesi ve Yüzey Durumu Elektrotların Biçimi ve Kutuplanma Türü Gerilimin Uygulanma Süresi 122 SIVI YALITKANLARDA DEŞARJ OLAYLARI Delinmeye Etki Eden Faktörler..... 1.Rutubet (Nem) :Sıvı yalıtkanlarda su damlası olması delinme dayanımına zararlı olmaz ama çok az miktarda bile su buharı olsa delinme dayanımı çok büyük oranda azalır. 2. Toz-Kir-Elyaf : Yabancı parçalar yalıtkanın dielektrik sabitesini değiştirir. Sıvı içerisindeki yanacı parçacıkların elektrik alanın en büyük olduğu bölgelerde bir yığılma halinde iki elektrot arasında köprü oluşturmaya çalıştıkları deneysel olarak kanıtlanmıştır. 4. Basınç : Gazlardaki gibi delinme dayanımı basınçla artmaktadır ancak uygulanan gerilim darbe gerilimi ise basıncın hiçbir etkisi kalmaz. 3. Elektrot Malzemesi ve Yüzey Durumu : Malzeme türü ve yüzeydeki pürüz delinme dayanımını etkilemektedir. Örneğin demirden yapılan elektrotlar delinme dayanımını düşürürken altın, gümüşgibi çok iyi iletkenler delinme dayanımının büyük olmasına yol açar. 4. Basınç : Darbe geriliminde basıncın etkisi yoktur. Diğer gerilimlerde basınç arttıkça darbe dayanımı da artmaktadır. 2 SIVI YALITKANLARDA DEŞARJ OLAYLARI Delinmeye Etki Eden Faktörler..... 5. Sıcaklık : Deneysel çalışmalar, delinme dayanımının belli bir dereceye Kadar sıcaktan etkilenmedi ancak bir noktadan sonra düştüğünü göstermektedir. Bu nedenle özellikle soğutma amaçlı yağların yüksek sıcaklıkta olmaması sağlanmalıdır. Örneğin güç transformatörlerinde soğutma yağı fan vb şekiller ile soğutulur. 7. Elektrotlar Arası Açıklık : Delinme dayanımı ile açıklık hiperbolik bir ters orantıya sahiptir.Tıpkı gazlarda olduğu gibi. 6. Gerilimin Süresi : Delinme dayanımı hem süreye hemde dalga şekline bağlıdır. Kısa süreli darbe gerilimlerinde darbe dayanımı uzun sürelilere göre büyüktür. Doğru gerilimde delinme dayanımı, alternatif gerilime göre küçüktür. Çünkü özellikle yabancı parçacıklar doğru geriliminde kolayca köprü oluştururlar. 8. Gaz ve Boşluklar : Sıvı içerisindeki gaz parçacıkları ve boşluklar, kısmi boşalmaya neden olur. Sıcaklığı yüksek sıvılarda ark deşarjı ile sonuçlanır. 3 123 SIVI YALITKANLARDA DEŞARJ OLAYLARI Delinmeye Etki Eden Faktörler..... 4 9. Elektrotların Biçimi ve Kutuplanma Türü : 3 2 1 Ud(kV) a (cm) a 1 -+ -+ -+ SIVI YALITKANLARDA DEŞARJ OLAYLARI DELİNME TEORİLERİ a. Termik Delinme Teorisi : Bu teori, köprü durumuyla sıvının delinmesi esasına dayanır. Yabancıparçacık olması yani kirli sıvılarda geçerlidir. b. Mekanik Delinme Teorisi : Eğer sıvı temiz, ama içinde hava boşluğu veya gaz habbeciği varsa, bu teori ile açıklanır. Bu teori sıvı içerisinde elektrik alanın oluşturduğu basınçla gaz habbeciklerinin olşuturduğu basıncın dengelenmesine dayanmaktadır. c. Elektrik Delinme Teorisi : Eğer sıvı çok temiz ve içinde herhangi bir hava boşluğu yada gaz habbeciği yoksa geçerli olan teorisidir. Esas İtibariyle gazlardaki Towsend Teorisine dayanır. 124 YALITKAN YAĞLAR Yağların YGT’de Kullanım Nedenleri -Delinme dayanımı yüksek yalıtım sağlar. -Doğal sirkülasyon ile ısıyı çevreye ileterek soğumayı sağlarlar. -Ark söndürücü olarak görev yaparlar. -Gerilim altındaki metalik yüzeyleri pasa, neme ve kire karşı korurlar. Dezavantajları: 1.Klor ve Flor içerenler hariç bazıtürleri yanabilir. 2.Nem, ark, ısınma ve kirlenme ile bozulabilen türleri mevcuttur. 3.Bozulmalarıönlemek için katkımaddeleri gerekebilir. 4.Yabancımaddeleri temizlemek için zaman zaman süzülmelidir. 5.Nem ve suyu almak için kurutulmaya ihtiyaç duyulur. 6.Zehirli olan türleri mevcuttur. (Askarel) 7.Kurşunla temasla tortulaşır, soğutma özelliği kaybolur. (Kesiciler) 8.Belli bir sıcaklıktan sonra kimyasal yapılarıdeğişebilir. YALITKAN YAĞLAR Yağların Bozulmasına Yolaçan Etmenler İşletme sıcaklığı Havaya ve güneşe maruz kalması Kirlenmeye maruz kalması Elde edildiği petrolün türü ve rafine edilme koşulları Nem alması yada bulunduğu ortamdan sızma yapması Yağa katılan katkı maddeleri ve bunların miktarı 125 YALITKAN YAĞLAR Yağlarda Olması Gereken Özellikler Saf, madensel olması, katkı maddesi veya yabancı madde içermemeli. Alevlenme noktası yüksek olmalı. Yalıtkanlı (delinme dayanımı) yüksek olması. Ed>200 kVcm olmalı.
Akıcılık özelliğinin soğukta düşük olmamalı.
Arkı söndürmesi için akıcılığı uygun olmalı.
Paslanmamalı, oksidasyona dayanıklı olmalı.
Neme dayanıklı olmalı.
İçerisinde su, gaz, nem gibi yabancı maddeler bulunmamalı.
KATI YALITKANLAR
KATI YALITKANLARDA BOŞALMA OLAYLARI
126
KATI YALITKAN MADDELER
PORSELEN
CAM
KAĞIT
MİKA
TERMOPLASTİK MADDELER*
KAUÇUK
LAK
* PVC (Poli Vinil Klorid), Polietilen, Polistrol
KATI YALITKAN MADDELER
Katı yalıtkanlarda delinme dayanımı uygulanan gerilimin değerine ve
uygulama süresine bağlıdır.
Delinme dayanımı, gerilimin uygulanma süresi arttıkça küçülür.
Katı yalıtkanlarda dielektrik kayıpları (çok az), dipol kayıpları, dielektrik
histerisiz kayıpları sonucu maddeler ısınır. Isınma delinmeye etki eden bir
faktördür.
127
KATI YALITKAN MADDELER
Delinme Teorileri
1. Elektriksel Delinme Teorisi :Katı yalıtkan malzemelerde, bazı hallerde
ortaya çıkan delinmeler, gaz ve sıvılardaki gibi TOWSEND teorisi ile
açıklanabilir. Isınmanın küçük, alan şiddetinin büyük olmadığı durumlara
ait delinmeler bu teori ile açıklanır.
2.Mekanik Delinme Teorisi: Büyük değerli elektrik alanı altında bulunan katı
Yalıtkan malzemelerin kristal yapılarının bozulmasıyla delinme meydana gelir.
Örn / Sofra tuzu NaCl nin kristal yapısının bozulması için 106-107 V/cm lik alanın
Uygulanması deneysel olarak elde edilmişbir sonuçtur.
3. Isıl Delinme Teorisi :Isınma sonucu malzemenin delinme riski artar.
β
λ
=
. k
938 . 0 U
d
KRT
Kritik gerilim, formüldeki sabitler malzemeye
bağlı, possion kısmi dif denklemindeki kullanılan ifadeler.
8
YÜKSEK GERİLİMDE
İŞ GÜVENLİĞİ
128
YÜKSEK GERİLİMDE İŞ GÜVENLİĞİ
ELEKTRİĞİN TEHLİKELERİ NELERDİR ?
Yangına sebep olması
İnsan ve hayvanları çarpması
ELEKTRİK NE ZAMAN YANGINA YOL AÇMAZ…
-Tesisat iletkenlerinin yönetmelikte ve projede belirtilen kesitte olması,
-Koruma elemanlarının görev yapmasını sağlamak, bunun için termik ayarlarını
bozmamak, röle ayarlarını bozmamak ve devre dışıbırakmamak ve
sigortaları sarma yerine buşonu ile değiştirmek gerekir.
– Kullanılan teçhizat ve cihazların kullanma ve montaj talimatlarında belirtilen
esaslar dahilinde kullanmak ve bakımını yapmak gerekir.
İNSAN VÜCUDUNUN ELEKTRİĞE KARŞI DÜRENCİ:
Elden- Ele;
Kuru deri………………100.000-300.000 ohm
Nasırlı deri……………..600.000 ohm’a kadar çıkabilir.
Islak deri……………….1000 ohm
El- Ayak Arası;
İç organlardan(yaş)……..400-600 ohm arası,
Kulaktan- kulağa……………… 100 ohm
YÜKSEK GERİLİMDE İŞ GÜVENLİĞİ
ELEKTRİK ÇARPMASININ İNSAN VÜCUDUNDA YARATTIĞI ETKİLER:
Kanda ayrışma ( Elektroliz olayı),
Şok , şuur kaybı,
Kaslarda meydana gelen kasılma ve kramplar ( Solunumun durması),
Kalbin çarpmasıdüzeninin bozulması,
Yanıklar,
Böbreklerdeki etki,
Geçici körlük.
129
İnsan vücudu direnci yönetmeliklerde belrtildiği gibi genellikle 1.000 ohm olarak ele alınır.
Ohm kanununa göre vücuttan geçecek akım değeri..
Vücuttan geçen akım şiddeti ( Amper) = Temas gerilimi ( Volt)/ insan vücudunun direnci
GERİLİM KADEMELERİ:
0 – 55 v arası KÜÇÜK GERİLİM
55- 1000 v arası ALÇAK GERİLİM
1.000- 35.000 v arası ORTA GERLİLM
35.000 V’tan yukarısı YÜKSEK GERLİM
MUTLAK YAKLAŞMA ( EMNİYET) MESAFELERİ:
750- 1.500 V arası 30 cm.
1.500- 50.000 v arası 50 cm.
50.000- 150.000 v arası 120 cm
150.000- 250.000 v arası 200 cm
250.000- 420.000 v arası 350 cm. dir.
Bu gerilim değerlerinin yakınında yapılan çalışmalar Gerilim Altında dır.
Örneğin bir direk çift devre hattın birinde gerilim var diğerinde yok ise gerilim olmayan
hatta yapılan çalışma gerilim altında çalışmadır.
YÜKSEK GERİLİMDE İŞ GÜVENLİĞİ
ELEKTRIK ÇARPMALARINA KARŞI GÜVENLİK TEDBİRLERİ:
Elektrik çarpmalarına karşıgüvenlik tedbirleri 6 grupta incelenir.
İzole etmek,
Topraklama yapmak
Koruma
İşletme
Özel.
Güvenlik otomatiği kullanmak,
Küçük gerilim kullanmak,
İzolasyon trafosu kullanmak,
Uygun tesisat iyi bakım.
Çift izolasyonlu cihazlar kullanmak.
YÜKSEK GERİLİMDE İŞ GÜVENLİĞİ
130
YG Enerji Tesislerinde Alınacak İş
Güvenliği Tedbirleri…
131
*** GÜVENLİ YOL EN İYİ YOLDUR…….
Elektrik Arkı
Bakır Buharı:
Yoğun Işık
Sıcak Hava-HızlıGenleşme
35,000 °F
Basınç Dalgaları
Ses Dalgaları
ErimişMetal
Parçalar
132
ELEKTRİK KAZALARI
-Devam ŞartınıSağlayamayanların Listesi Finallerden Önceki Hafta İlan
Edilecektir.
-Devam şartınısağlamayanlar final sınavına girse bile DS ile kalacaklardır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir