Katı Yalıtkanlarda Yüzeysel Boşalmanın İncelenmesi Ve Matematiksel Modelinin Çıkarılması

Abstract

Bu tezde yapılan çalışmada katı yalıtkan malzemelerde bozulma şekillerinden biri olan yüzeysel boşalma üzerinde durulmuştur. Yüzeysel boşalmayı konu alan ASTM (American Society for Testing and Materials Standards), IEC (International Electrotechnical Commission) ve TS (Türk Standartları) standartları baz alınarak CTI (Comparative Tracking Index-Karşılaştırmalı Yüzeysel Boşalma İndeksi), IP (Inclined Plane Test-Eğik Düzlem Deneyi), DF (Dust and Fog Test-Toz ve Sis Deneyi), Kuru Ark Deneyi gibi deneyler incelenmiştir. İ.T.Ü. Yüksek Gerilim Laboratuvarında CTI deneyi ele alınarak beş farklı pleksiglas numune üzerinde yüzeysel boşalma araştırılmıştır. Farklı gerilimler uygulanan numuneler deneylerden sonra görüntü büyültücü ile incelenmiştir. Laboratuvarda yapılan deney sonuçları incelenerek sonlu elemanlar yöntemiyle bilgisayar ortamında FEMM 4.0 programıyla matematiksel modeli oluşturulmuştur. Bu programda aynı deney düzeneğindeki gibi elektrot düzeni çizilmiş ve ortam özellikleri, gerilim değeri gibi bilgiler girilerek matematiksel model sonuçları elde edilmiştir. Bilgisayar ortamında yapılan matematiksel modelleme sonucunda elektrotların geometrisi, sonlu elemanlar ağı, ortamdaki potansiyel dağılımı, eşpotansiyel çizgiler, elektriksel alan dağılımı, iki elektrot arasındaki yüzey üzerinde potansiyel değişim, iki elektrot arasındaki yüzey üzerinde teğetsel elektrik alan bileşeni ve elektriksel alanın büyüklüğü ortaya konulmuştur. Yüksek gerilim hatlarında kullanılan izolatörlerin dış ortam şartları; asit yağmurları, UV ışınlar, düşük atmosferik basınç, ağır kirli endüstriyel ortam, ozon ve nem-kirlenme şartlarına maruz kalmasıyla meydana gelen yüzeysel boşalma laboratuvar şartlarında amonyum klorür kirli çözeltisi uygulanarak sağlanmaya çalışılmış ve deneylerin sonunda 550 V ve 590 V gerilim uygulanan numunelerde hata gözlemlenmiştir.

In this thesis, one of the disruption types called tracking is considered. With the basis of ASTM (American Society for Testing and Materials Standards), IEC (International Electrotechnical Commission) and TS(Turkish Standard) CTI (Comparative Tracking Index), IP (Inclined Plane Test), DF (Dust and Fog Test), Dry Arc Test are examined. In İ.T.Ü. high voltage laboratory, the CTI test is performed on five different plexiglasss samples to search tracking. The samples performed with different voltages are examined with image enlarger. After the test results are examined in the laboratory, the mathematical model named Finite Element Method is used with FEMM 4.0 in the computer. In this program, the electrode design is drawn as same as CTI setup and the data like environment conditions and voltage value etc. entered and the results of mathematical model is obtained. At the end of the mathematical model in the computer, the geometry of the electrodes, the mesh, the distribution of potential, equipotential lines, the distribution of electrical field, the potential difference on the surface between the two electrodes, and the tangent of the electrical field on the surface between the two electrodes and the size of the electrical field is found out. The outside conditions of insulators used in the high voltage transmission and distribution lines; acid rains, UV radiation, low atmospheric pressure, the heavy industrial environment, ozon and humidity-pollution cause tracking performed with ammonium chlorid in the laboratory conditions and there is no failure observed on the samples at the end of the tests.