Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA n Aşırı akımlar : Kesici n Aşırı gerilimler: 1. Peterson bobini 2. Ark boynuzu ve parafudr 3. Koruma hattı Prof.Dr.Mukden UĞUR 26.03.2012 1 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA n 1. Peterson bobini: Kaynak tarafı yıldız bağlı YG sistemlerinde yıldız noktası doğrudan , Peterson bobini üzerinden veya omik direnç ile topraklanır. 26.03.2012 2 1 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA Peterson bobini kullanmanın avantajları: 1. 2. 3. Yıldız noktası toprak potasiyelinde tutulur; sağlam hatlarda gerilim yükselmeleri önlenir. Toprağa karşı kaçak akımları algılayan koruyucu aygıtların çalışmasına imkan sağlanır. Yıldız noktası/toprak arası arklar önlenebilir. Peterson bobini kullanmanın dezavantajları: 1. 2. Doğrudan topraklama durumunda kısa devre akımları büyük değerler alır. Ferrorezonansa zemin hazırlanmış olur. 3 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA n U > 30kV : Hattın empedansı yeterli; doğrudan topraklama yapılır. n U < 30kV: Tercihen omik direnç üzerinden topraklama yapılır. n Peterson bobini kullanılması durumunda endüktans : L =1/ 3w2C 26.03.2012 4 2 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 2. Ark boynuzu ve parafudr: * Özellikle transformatör, geçit izolatörü (bushing) ve izolatörlerde kullanılırlar. * Aşırı gerilim ark boynuzuna eriştiği anda, atlama aralığı uygunsa toprağa karşı geçici bir kısa devre oluşturularak gerilimin izolatöre zarar vermeden topraklanması sağlanır. 5 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA Pi: yalıtkan malzemenin delinme olasılığı Pa: parafudurların iletken hale geçme olasılığı Yalıtkan sistemin devre dışı kalma olasılığı: (1-Pa)Pi Taralı alan: arıza riski Hesaplamalarda parafudurların en yüksek koruma gerilimi ile izolatörün en düşük delinme gerilimi hesaba katılır. 26.03.2012 6 3 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 2.1 Ark boynuzu: Gerilim havanın delinme dayanımını Aşınca boşalma meydana gelir. Yüksek akımın geçmesi sonucu manyetik alan oluşur. Ark elektrodinamik kuvvetler nedeniyle yukarı doğru hareket eder, dolayısıyla uzar ve sönümlenir. Ark boynuzları düşük maliyetlerine karşın genellikle diğer koruma elemanlarıda oluşabilecek arızalar düşünülerek ekstra koruma sağlamak amacıyla sisteme entegre edilirler. 7 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA Ark boynuzunun dezavantajları: 1. Gerilim delinme dayanımını aşınca delinme hemen gerçekleşmez; bunun nedeni a. hava hemen iyonize olmaz b. arz boynuzunun uç yapısı delinme gerilimini etkiler c. gerilimin genliği büyüdükçe delinme hızlanır 2. Delinme sonucu yüksek kısa devre akımı oluşur. 3. Ark, aşırı gerilim kalksa bile normal işletme geriliminde bir süre devam eder. 26.03.2012 8 4 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 2.2 Parafudurlar: Normal işletme geriliminde sisteme etkileri yoktur. İşletme geriliminin belirlenmiş bir değeri aşmasıyla etkin hale gelirler. Aşırı gerilim ortadan kalkınca başlangıçtaki çalışma konumuna dönerler. Enerji iletim hatlarında her bir faza ayrı bir parafudr yerleştirilir. 26.03.2012 9 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA n Genel olarak düzgün bir koruma sağlayabilmeleri için aşağıdaki şartları yerine getirmeleri gerekir: Ø Çalışmaya başlama gerilimi aşırı gerilimin şekline ve cinsine bağlı olmamalıdır. Dış etkiler çalışma değerlerini değiştirmemelidir. Darbe boşalma akımlarının geçişi aşamasında gerilim izin verilen sınırı aşmamalıdır. Büyük zaman aralıklarında da beklemesiz çalışmalıdırlar. Şebekeyi herhangi bir şekilde etkilememelidirler Değişken dirençli, metal oksit, borulu ve deşarj tüplü tipleri mevcuttur. Ø Ø Ø Ø 26.03.2012 10 5 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 2.2.1. Değişken dirençli parafudr: * Hava aralıklı bir eklatör, seri bağlı değişken bir direnç ve yalıtkan gövdeden oluşur. * Tüm sistem yalıtkan (epoksi, porselen, vb.) gövde içinde bulunur. * Değişken direnç ile seri bağlı olan belirli hava aralıklı elektrodlara seri eklatör adı verilir. Eklatörün görevleri: a. Normal işletme şartlarında çalışmaya başlayana kadar şebekenin izolasyon düzeyini korumak. b. Aşırı gerilimde gecikmesiz çalışmak. c. Ard akımını sıfırdan geçiş aşamasında elektrod yüzeyinde arıza oluşturmadan kesmek. 26.03.2012 11 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA * Eklatör devre kapama, ark söndürme ve normal şartlarda yalıtım elemanı olarak görev yapar. * Gecikmesiz çalışabilmesi için elektrodlar arasındaki elektrik alanı düzgün olmalıdır. * Isı iletim katsayısının büyük olması için bakır veya aluminyumdan imal edilirler. *Değişken dirençler aşırı gerilimde küçük, işletme geriliminde ise büyük değerlere sahip olmalıdırlar.Bu sayede işletme geriliminde ard akımı küçük kalır ve sıfırdan geçiş aşamasında söndürülür. * Bu tip dirençler silisyum karbürün, sodyum silikat, kaolen, vb. katkı maddeleri ile karıştırılıp 1300°C-1400°C’de pişirilmesiyle elde edilir. 26.03.2012 12 6 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA Parafudrların akım-gerilim karakteristikleri: u=kn√i ile gösterilir. k≈1300 n=1 (1. eğri, gerilim-akım doğru orantılı) n=∞ (2. eğri, gerilim akımdan bağımsız) n=5-7 (3. eğri, gerçek malzeme) Bu tip parafudrlar 30kV-60kV’luk şebekeler için imal edilirler. Ø Aşırı gerilim oluşunca ark başlar; direncin uçlarında gerilim düşümü olur. Gerilim düşümü akımla ters orantılıdır. Ø Akım parafudurun anma akımından büyük olursa parafudur kullanılmaz hale gelir. 13 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 2.2.2. Metal oksit parafudurlar: * Eklatör yoktur; kirli ortamlarda kullanılabilir. * Direnç elemanı olarak ZnO, MnO2, vb.. *Gerilimdeki küçük bir değişim dirençte hızlı bir düşüşe; akımda hızlı bir yükselişe neden olur. * İşletme geriliminde içinden az da olsa akım geçer. * Eklatörlü tiplere oranla; daha düşük koruma düzeyinde çalışabilir, dik cepheli darbelere karşı daha iyi koruma sağlar, iç aşırı gerilimlerde de görev yapar. 26.03.2012 14 7 Yüksek Gerilim Tekniği 2 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 3. Koruma hattı: n n n n Pahalı bir sistemdir, topraklama birkaç direkte bir yapılır. Topraklama direnci düşük, koruma açısı yeterli olmalıdır 60kV ve üzeri YG sistemlerde kullanılır, OG’de kullanılmaz. Başlıca görevleri: n n n n Faz iletkenlerini yıldırıma karşı korumak. Faz iletkenlerini yüklü bulutların etkisinden korumak. İletim hatlarında kullanılan izolatörleri korumak. Şalt sahalarındaki yalıtım malzemelerini ekranlama yaparak koruma. 15 26.03.2012 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA ‘d/y’ oranının 1.5 veya üzerinde olması faz iletkenin iyi korunduğu anlamına gelir. d/y=1.5 durumunda α=32° olur. Yüksek gerilim direklerinin topraklama dirençleri işletici kurum tarafından (örn TEDAŞ) belirli aralıklarla yapılan testlerle kontrol edilmelidir. 26.03.2012 16 8
