Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

1

25.03.2012 12

İÇ AŞIRI GERİLİMLER n  Sistemin kendi iç yapısındaki değişikliklerden

kaynaklanır. n  U < 220 kV : Dış aşırı gerilimler n  U > 220kV : İç aşırı gerilimler

enerji sistemi açısından önem taşırlar.

1.  Senkron jeneratör yükünün kalkması

2.  Ferranti olayı

3.  Kapasitif devrenin açılması

4.  Fazların toprakla teması

5.  Ferrorezonans

25.03.2012 13

SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI

n  Yük altında endüvi reaksiyonu ve iç gerilim düşümü nedeniyle, uç gerilimi endüklenen (EMK)’den farklıdır. Herhangi bir arıza sonucu oluşabilen gerilim artışı, orta veya yüksek frekanslı ve nispeten kısa sureli olup, frekansın yarı dalgası içinde yok olur.

n  Süresi: Saniye-saat (özellikle yıldız noktası yalıtılmış sistemlerde)

n  Derece: Anma geriliminin %70-%80

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

2

25.03.2012 14

SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI

n  Yükün kalkması halinde, iç gerilim düşümü = 0 olur. Bu durmda uyarma regülatörü faaliyete geçer, ancak ani gerilim yükselmesi engellenemez

IjXRUE d ).( ++=

Bu denklemde ‘R’ direnci ihmal edilebilecek düzeydedir.

IjXUE d .+=

25.03.2012 15

SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI

ϕsin..IXU d=Δ UEI ≡→= 0

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

3

25.03.2012 16

SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI

n  ‘S’ gücü ile çalışan bir üretecin yükü ani olarak ∆S kadar azalırsa, bunun reaktif bileşeni de ∆Q kadar azalır. Normal çalışmada yük akımı I1 ise, gerilimde ani olarak ∆u''=Xd''I1 kadar artış olur. Subtransient (ani) artış, anma geriliminin %30’una kadar çıkar.

Xd'': Generatörün subtransient reaktansıdır. 2-3 periyot sonra gerilim artışı ∆u'= Xd'I1 Xd': Generatörün transient reaktansıdır, %25 kadar

olabilir

25.03.2012 17

SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI

Gerilim regülatörü devreye girerse ∆u' ’den sonra gerilim u1 değerine düşer. Aksi takdirde u2 değerine yükselir

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

4

25.03.2012 18

SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI

n  Yük kalkarsa türbinin dönme sayısı yükselir uyarma dinamosunun gerilimi yükselir.

φ..nkE =Buhar santrallerinde regulasyon hızlıdır, su santrallerinde ise mekanik zorlanma olmaması için regulasyon sınırlı kalır, bu nedenle %50 artış meydana gelir. Eğer generatör kapasitif yüklenirse artış daha da fazla olabilir.

25.03.2012 19

FERRANTİ OLAYI

n  Kısa ve orta uzunluktaki hava hatlarında boşta çalışma durumunda hattın sonundaki gerilim, hat başı gerilimine göre yüksektir. Kapasitif akımdan dolayı oluşan bu olaya ‘Ferranti’ olayı denir.

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

5

25.03.2012 20

KAPASİTİF DEVRENİN AÇILMASI

n  Kesici açıldığında U2, U1(max.) gerilimi ile dolmuş olacağından, U1 gerilimi negatif olarak maksimum değerine ulaştığında kesicinin uçları arasında ∆U = 2U1(max.) = 2U2 kadar bir fark oluşur. Bu gerilim arkın yeniden tutuşmasına sebep olur.

25.03.2012 21

FAZLARIN TOPRAKLA TEMASI

n  Bu durumda şebekedeki diğer fazlarda işletme frekansında (50Hz) aşırı gerilimler ortaya çıkar. B u g e r i l i m l e r i n genlikleri ve sönüm s ü r e l e r i y ı l d ı z noktasının durumuna bağlıdır.

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

6

25.03.2012 22

FAZLARIN TOPRAKLA TEMASI

Sistemin yıldız noktası: 1.  Yalıtılmış olabilir ( ): Diğer fazlar (A ve B)

UN gerilimine yaklaşır. UA ve UB gerilimleri, empedansın faz açısı büyürse çok yüksek değerlere ulaşabilir.

2.  Doğrudan topraklı (Z0=0): UA=0.5*UN olur. 3.  Omik direnç üzerinden topraklı (Z0=R): UA ve UB,

UN’nin (0,3-0,7) katı değer alırlar. (UU: arıza öncesi faz-faz gerilimi)

4.  Peterson bobini üzerinden topraklama (Z0=XL): UA ve UB 1.73 kat artar, ferrorezonansa yol açar!

)( 0 ∞=Z

25.03.2012 23

FERROREZONANS n  Nonlineer (doğrusal olmayan) rezonans halidir. n  Lineer rezonans sistemin doğal frekansına,

ferrorezonans ise kaynak gerilimine bağlıdır. n  Direnç, bobin ve kapasiteden oluşan seri-paralel

devrelerde meydana gelir.

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

7

25.03.2012 24

FERROREZONANS Meydana gelme ihtimalinin yüksek olduğu durumlar: 1.  Yıldız noktası doğrudan veya Peterson bobini

üzerinden topraklı sistemler. 2.  Bir kaynaktan beslenen ancak boşta çalışan güç

trafosu içeren sistemler. 3.  Yıldız noktası doğrudan topraklı ve gerilim trafosu

içeren sistemler. 4.  Kesiciler tarafından açılıp kapatılan sistemler.

25.03.2012 25

FERROREZONANS

Rezonansın oluşumuna neden olabilen etkenler: 1.  Sistemde ortayan çıkan küçük çaplı gerilim artışları. 2.  E n d ü k t a n s ı n d e m i r ç e k i r d e ğ i n i n B - H

karakteristiğinin durumu. 3.  Kaynak geriliminin anlık değeri.

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

8

25.03.2012 26

FERROREZONANS

Sistem ‘Ç’ noktasında çalışırken kaynak gerilimi (VK), ∆V1 kadar artarsa, ‘Ç’ noktası ‘T’ noktasına kayar. Artış ∆V2 kadar olursa yeni bir çalışma noktası olan ‘A’ bölgesine geçilir. Bu olaya ‘Sıçrama ‘adı verilir.

25.03.2012 27

FERROREZONANS

Sıçrama durumuında: 1.  Akımın genliği büyür. 2.  Reaktif akım değişikliğe uğrar. (endüktif akım

kapasitif olur.) 3.  UL (bobin üzerinde) sargı gerilimi yükselir. 4.  UC (kapasite) gerilimi yükselir. Gerçek sistemlerde ∆V artışları VK’nın 1/25 kadarına

eşittir.

Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012

9

25.03.2012 28

FERROREZONANS

Ferrorezonans 3 farklı moda sahiptir: a.  Ana harmonik rezonans (kaynak frekansında) b.  Alt harmonik rezonans (kaynak frekansının tek sayılı

katları) c.  Simetrik olmayan rezonans (kaynak frekansında)

25.03.2012 29

FERROREZONANS n  Devre ferrorezonansa

girdiğinde, gerilimdeki küçük bir artışa karşın, akım ‘A’ noktasından, ‘B’ noktasına sıçrar.

Gerilim arttırılınca ‘P’ noktasına ulaşılır. Gerilim azaltılınca akım ‘B’ noktası yerine, önce ‘D’, sonra da aniden ‘E’ noktasına düşer. ABDEA alanı devrenin ‘C’ kapasitesi ile büyür, ‘R’ omik direnci ile küçülür. ‘R’ büyüdükçe ‘B’ noktası, ‘A’ noktasına doğru kayar.

Sıçrama meydana gelmez!