Türkiye Ulusal Elektrik İletim Sisteminde Kullanılan 380 Kv V-askı İzolatörleri İçin Korona Halkası Tasarımı Ve Parametre Optimizasyonu

Abstract

Bu çalışma, Türkiye ulusal elektrik iletim sisteminde kullanılan 380 kV, 90o V-askı izolatörleri için korona halkası tararımı ve parametre optimizasyonunu içermektedir. Çalışmada hem cam izolatörlü hem de silikon izolatörlü askı takımları dikkate alınmıştır. Deneysel çalışmalar, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fuat Külünk Yüksek Gerilim Laboratuvarı’nda gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar, laboratuvar boyutlarının sınırlı olmasında dolayı, gerçek boyutlardaki iletim direğinin sadece orta fazı dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Farklı geometrilerde korona halkaları için yıldırım darbe, anahtarlama darbe ve alternatif gerilim deneyleri gerçekleştirilmiştir. Korona halkası tasarım parametrelerinin V-askı izolatörü elektrik performansına etkileri, alternatif gerilim ve pozitif/negatif polariteli darbe gerilimleri için kuru ve yaş deney koşullarında incelenmiştir. Askı takımının darbe gerilimi dayanma ve düşük olasılıklı atlama gerilimleri, darbe kesilme süreleri ve darbe atlama yönleri incelenmiştir. Alternatif gerilim deneyleri için, askı takımının atlama gerilimleri kuru ve yaş ortam koşullarında incelenmiştir. Farklı korona halkası modelleri için askı takımının radyo girişim gerilimi değerleri de ölçülmüştür. İzolatör askı takımı çevresindeki elektrik alan dağılımlarını incelemek için iletim hattı, iletim direği, izolatörler ve korona halkalarını içeren üç boyutlu benzetim modelleri geliştirilmiştir. Farklı korona halkası modelleri için, izolatör yüzeyi boyunca gerilim dağılışı, korona halkası ve izolatör çevresindeki kritik bölgelerdeki elektrik alan dağılımları elde edilmiş ve 380 kV askı takımı için uygun korona halkası modelleri önerilmiştir. Benzetim çalışmaları ayrıca farklı izolatör kirlenme durumları için yapılmış ve alternatif ve darbe gerilimi alan dağılımları kirli durumlar için farklı korona halkası modelleri için elde edilmiştir.

This study presents corona ring design and optimization for 380 kV, 90 degree, V-insulator strings used in Turkish National Power Transmission System. 380 kV insulator string composed of both the cap-and-pin type glass insulators and polymer insulators are taken into consideration. Experimental studies are conducted at Istanbul Technical Universiy, Fuat Kulunk High Voltage Laboratory. All the laboratory tests are performed for the insulator strings suspended on the central phase of a real-size power transmission tower because of laboratory size limitation. Lightning impulse, switching impulse and alternating voltage tests are performed for different types of corona ring models. Effects of corona ring design parameters on the string’s electrical performance are investigated both for the alternating voltages and for the positive/negative impulse voltages under dry and wet test conditions. Withstand voltages as well as small flashover probability voltage levels, time-to-flashovers, flashover directions of the strings are recorded for impulse voltages. For AC voltage tests, on the other hand, flashover voltage level of the strings is investigated for dry and wet test conditions. In addition, radio interference voltage levels are measured for different corona ring design parameters. 3D simulation models including all effective parameters, such as transmission lines, transmission tower, insulators and corona rings are developed to investigate electric field distributions around the insulator string. Potential distributions along the insulators, electric field distributions on the corona ring models and some critical regions around the string are investigated for different corona ring design parameters, and optimal corona ring models are recommended for 380 kV V-strings. Simulations are also conducted for polluted insulator strings. Alternating and transient field distributions are obtained for polluted insulator strings for different corona ring models.