FBE- Elektrik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Arıkan, Kemal" ile FBE- Elektrik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeYüksek darbe gerilimleri altında gazlarda kısmi boşalma akımlarının zaman-frekans analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Arıkan, Kemal ; Önal, Şükran Emel ; 665861 ; Elektrik MühendisliğiEnerjiye olan ihtiyacın nüfusa ve teknolojik gelişmelere paralel olarak arttığı dünyada, enerjinin kesintisiz ve ucuza tedarik edilmesi ülkeler açısından büyük önem arz etmektedir. Enerji sistemlerinde bulunan elektriksel cihazların ömürleri yalıtım arızalarına bağlı olarak oldukça kısa olabilmekte ve bu da enerji tedariğinde sürekli kesintilere ve büyük maddi kayıplara neden olmaktadır. Bu nedenle yüksek gerilim altında çalışan enerji iletim sisteminde bulunan aygıtların elektriksel özellikleri tarihsel süreçte bilim insanları tarafından sürekli bir araştırma konusu olmuştur. Yüksek gerilim altında çalışan cihazların yalıtımları sistemden kaynaklı kısa devre arızaları gibi veya yıldırım gibi dış etkilerden kaynaklı anlık aşırı yüksek gerilimlere maruz kaldığı için zamanla yalıtkanlık özelliklerini kaybederler. Elektriksel yalıtkanlar katı, sıvı veya gaz olabilmektedir. Yalıtkanların zamanla yalıtkanlık özelliklerini kaybetmelerinde kısmi boşalmalar önemli ölçüde rol oynamaktadır. Kısmi boşalmalar iletken yüzeylerin yalıtkana temas ettiği noktalarda sürekli elektriksel boşalmalar olarak kendini gösterir. Kısmi boşalma bir elektriksel yalıtkanı tam olarak köprülemeyen boşalmalardır. Bu sürekli elektriksel boşalmalar yalıtkanı zamanla yaşlandırarak yalıtkanlık özelliğinin kaybolmasına neden olurlar. Bu nedenle kısmi boşalmaların fiziksel doğası çok iyi anlaşılması gereken bir konudur. Kısmi boşalmalar gazlarda, katı yalıtkanlar ve sıvı yalıtkanlarda yüzeysel boşalmalar, iç kısmi boşalmalar, korona ve ağaçlanma gibi farklı şekillerde oluşurlar. Gaz ortamında gerilim uygulanan iletkenlerin pürüzlü olduğu yerlerde kısmi boşalmalar 1 ns'den daha kısa süreli akımların oluşmasına neden olur. Yüksek gerilim cihazlarının yalıtkanlık testleri cihazların ömürlerinin belirlenmesi bakımından çok önemlidir. Bu testler uluslararası standartlara göre gerçekleştirilirler. Kısmi boşalma testleri de bu testlerden birisidir. Kısmi boşalmalarının ölçülmesine yönelik uluslararası standart IEC 60270'tir. Kısmi boşalmaların tespiti birçok farklı yöntemle gerçekleştirilmektedir (kimyasal, akustik, elektriksel vb.) bu yöntemler tez giriş bölümünde bulunan literatür özetinde detaylı olarak bulunmaktadır. Bu tez kapsamında gaz yalıtımlı sistemlerde kullanılan bazı gazların farklı polariteli kesik yıldırım darbe gerilimleri altında kısmi boşalma deneyleri gerçekleştirilerek kısmi boşalma akım eğrileri elde edilmiştir. Test sisteminde kapalı bir kap içine farklı basınçlarda gaz ve gaz karışımları konularak, test kabının içinde bulunan, arasında belirli bir açıklık olan küresel elektrot ve sivri uçlu-düzlem elektrot sistemine farklı polariteli kesik yıldırım darbe gerilimleri uygulanmıştır. Elektrot konfigürasyonu değiştirilmemiştir. Deneylerde saf SF6 gazı ve %1 oranında SF6 gazı %99 oranında N2 gazı karışımı kullanılmıştır. Ölçüm devresi IEC 60270 standardına göre kurulmuştur. Gaz basınçları 1 bar, 2 bar ve 3 bar olacak şekilde değiştirilerek farklı basınçlarda kısmi boşalma akım eğrileri elde edilmiştir. Her bir deney konfigürasyonunda en az xx üç deney yapılmıştır. Kesik yıldırım darbe gerilimi pozitif ve negatif polariteli olarak farklı polaritelerde test elektrotlarına uygulanmıştır. Kesik yıldırım darbe gerilimlerinin üretilmesi 1 MV, 50 kJ Marx tipi üreteç ile sağlanmıştır. Kısmi boşalma akımları elektrot konfigürasyonuna bağlı bir ölçüm empedansı üzerinden dijital bir osiloskoptan okunarak bilgisayara kaydedilmiştir. Ölçüm sistemi, osiloskop ve bilgisayar ölçülen kısmi boşalma akımlarına elektromanyetik olarak girişimin engellenmesi için ekranlanmıştır. Elde edilen akım grafiklerinden kısmi boşalma akımlarının genlik, frekans, oluşma zamanları gibi birtakım fiziksel özellikleri ve bu özelliklerin basınç, gaz türü, darbe gerilimi polaritesi gibi değiştirilen deney parametreleriyle arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Bu incelemeler için öncelikle elde edilen akım grafiklerinin zaman-frekans analizleri yapılmıştır. Zaman-frekans analizi Kısa Süreli Fourier Dönüşümü temel alınarak gerçekleştirilmiştir. Zaman-frekans analizi gerçekleştirilen akım verilerinin örnekleme frekansları 1 GHz'dir. Bu analizlerin yapılmasında MATLAB paket bilgisayar programı kullanılmıştır. Bu analizler sonucunda her bir deneyden elde edilen kısmi boşalma akım eğrilerinin akım piklerinin frekans bilgileri elde edilmiştir. Daha sonra ise elde edilen frekans bilgilerine göre kısmi boşalma akım genlikleri arasında tespit edilen ilişkiler açıklanmıştır. Ayrıca elde edilen frekans bilgilerine göre gaz türü, gaz basıncı, kısmi boşalma oluşum zamanı gibi parametrelerin kısmi boşalma akımlarının frekansları üzerindeki etkileri tespit edilmiştir. Son olarak 1, 2 ve 3 bar basınçta saf SF6 gazı üzerinde pozitif polariteli darbe gerilimi uygulanarak elde edilen kısmi boşalma akım grafiklerinin ortalama değer, standart sapma, çarpıklık ve basıklık değerleri hesaplanarak bu değerlerin kısmi boşalma akımlarının frekans bilgileri ile arasındaki ilişki incelenmiştir.