5.Aşırı gerilimlere karşı koruma

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