YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ - omrpala.files.wordpress.com · Yüksek Gerilim Tekniği YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ BÖLÜM 7 DİELEKTRİK KAYIPLARI VE KAPASKAPASİTE ÖLÇME YRD.DOÇ

EM 420Yüksek Gerilim TekniğiYüksek Gerilim Tekniği

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ BÖLÜM 7

İ İDİELEKTRİK KAYIPLARI VEKAPASİTE ÖLÇMEKAPASİTE ÖLÇME

Y R D . D O Ç . D R .

C A B B A R V E Y S E L B A Y S A L

& O Ü ÜE L E K T R I K & E L E K T R O N I K Y Ü K . M Ü H .

Not: Tüm slaytlar, listelenen ders kaynaklarından alıntı yapılarak ve faydalanılarak hazırlanmıştır.

DİELEKTRİK KAYIPLARI VE KAPASİTE ÖLÇMEÇ

Dielektrik (elektriksel yalıtkan) malzemeler2

Dielektrik (elektriksel yalıtkan) malzemelerelektrik devrelerinde yalıtım amacıyla kullanılırlar.Kullanım sırasında ise gerilime maruz kalırlar. Uygulanangerilimin seviyesine göre dielektrik malzemenin üzerindengerilimin seviyesine göre dielektrik malzemenin üzerindenbir akım akacaktır. Dielektrikten geçen akım sonucundaise dielektrik üzerinde bir güç kaybı meydana gelir. İdealbir dielektrikte, üzerinden geçen akım reaktif bir akımolup güç olarak sadece reaktif güce karşılık düşerkengerçek (ideal olmayan) bir dielektrikte reaktif gücünyanında aktif güç de meydana gelir.Dielektrikte meydana gelen bu aktif güç bir ısı şeklindekendini gösterir ve "dielektrik kayıp" olarak adlandırılır.kendini gösterir ve dielektrik kayıp olarak adlandırılır.Yukarıda da belirtildiği gibi, dielektrik kayıp, dielektriğegerilim uygulandığında ısı şeklinde ortaya çıkan aktif güçkaybıdır Kayıp güç çok fazla olmasa bile dielektrik içinkaybıdır. Kayıp güç çok fazla olmasa bile dielektrik içinzararlı olabilir. Özellikle soğuma olanağı bulamayanyeraltı kablolarında meydana gelen termik delinmeye yol

biliaçabilir.

Yrd.Doç.Dr. C.V.Baysal EM420 Yüksek Gerilim Tekniği , Erciyes Üniversitesi Elektrik-Elektronik Müh. Böl. 19.01.2011

Kayıplı Dielektrik Eşdeğer DevreleriKayıplı Dielektrik Eşdeğer Devreleri3

(a) İdeal kondansatör (b) Gerçek kondansatör

Dielektrik kaybın meydana gelişi elektriksel eşdeğer devrede bir omik direncin varlığı ile

(a) İdeal kondansatör (b) Gerçek kondansatörKondansatör akım ve gerilimleri arasındaki faz açıları

Dielektrik kaybın meydana gelişi elektriksel eşdeğer devrede bir omik direncin varlığı ile gösterilir. İdeal bir yalıtkanda (dielektrikte) bu direnç bulunmaz, ancak ideal olmayan gerçek dielektrikte ise ideal bir kondansatöre seri veya paralel eşdeğer devre ile gösterilir. Bu direnç, ka ıp direnç olarak adlandırılır İdeal kondansatörde akım ile gerilim arasında 90° fa farkıkayıp direnç olarak adlandırılır. İdeal kondansatörde akım ile gerilim arasında 90° faz farkıvardır. Gerçek kondansatörde akım ile gerilim arasındaki faz açısı 90°'nin altındadır. Faz açısının 90°'den sapma açısı δ olarak gösterilir ve "kayıp açısı" olarak adlandırılır. Bu açının tanjantı (tanδ) ise "dielektrik kayıp katsayısıdır (dielektrik kayıp faktörüdür)".

19.01.2011Yrd.Doç.Dr. C.V.Baysal EM420 Yüksek Gerilim Tekniği , Erciyes Üniversitesi Elektrik-Elektronik Müh. Böl.

Kayıplı Dielektrik Eşdeğer Devreleri4

Kayıplı Dielektrik Eşdeğer Devreleri

( ) P l l d ğ d (b) S i d ğ d

Gerçek kondansatörde kayıp açısının meydana gelmesine neden

(a) Paralel eşdeğer devre (b) Seri eşdeğer devreGerçek kondansatörün eşdeğer devreleri

Gerçek kondansatörde kayıp açısının meydana gelmesine nedenolarak yukarıda da sözü edildiği gibi bir omik direncin varlığıgösterilir. Buna ilişkin seri ve paralel eşdeğer devre Şekildegösterilmiştir. İdeal bir dielektrikte güç faktörü değeri sıfır olacaktır.İg ş g ç ğİdeal olmayanda ise bu değer sıfır olmaz. Paralel eşdeğer devreyi gözönüne alarak kayıp güç bağıntısını bulalım: C kapasitesine sahip birdielektriğe U gerilimi uygulandığında vektör (fazör) diyagramıaşağıdaki Şekildeki gibi oluraşağıdaki Şekildeki gibi olur.



Kondansatörden geçen akım5


Kondansatörden geçen akım,

Toplam akım değeri (I) kullanılarak dielektrikteki aktif güç ise,

Paralel eşdeğer devrenin fazör diyagramı Burada kayıp açısı (δ) kullanılırsa

Akımlar arasındaki eşitliği kayıp güç ifadesinde yerine yazılırsa



Kondansatör akımı eşitliği yerine6


Kondansatör akımı eşitliği yerine yazılarak kayıp güç

Di l kt ik k ü l l d dDielektrik kayıp güç paralel devrede aynı zamanda,biçiminde elde edilir. Paralel devre çiçin kayıp faktörü,

eşitliğinden bulunur. Seri devre ise dielektrik kayıp

Seri devrede kayıp faktörü,

bağıntısından bulunur. Her iki devrede kayıpların eşitliği kullanılarakeşitliği kullanılarak,


Dielektrik Kayıp Türleri 7

Dielektrik Kayıp Türleri

Dielektrik kayıp ifadelerinden de anlaşıldığı gibi kayıp değeri, kayıp açısı ile orantılı olup önemli bir bilgi vermektedir. Kayıp faktörünün (tanδ) bilinmesi veya ölçülmesi yüksek gerilimde kullanılan elemanlar veya yüksek gerilimdekiveya ölçülmesi yüksek gerilimde kullanılan elemanlar veya yüksek gerilimdeki dielektrik malzemesinin çalışma koşullarında iyi bir performans gösterip gösteremeyeceği hakkında bize bir bilgi verir, tanδ 'nın mutlak değeri, gerilim veya akım ile artma miktarı kullanılan dielektriğin özelliği ve çalışmaveya akım ile artma miktarı, kullanılan dielektriğin özelliği ve çalışma performansının değerlendirilebilmesi bakımından ilgilenilen parametrelerdendir.Dielektrik ka ıp dört tür ka bın toplamından ol ş r B ka ıplar kısaca şö leDielektrik kayıp, dört tür kaybın toplamından oluşur. Bu kayıplar kısaca şöyle açıklanabilir: İletim kaybı (PR): Kaçak akımların iyon veya elektron iletiminin yol açtığı k l d Y l k l i di i d ü i d k dkayıplardır. Yalıtkan malzemenin direncinden ve üzerinden geçen akımdan kaynaklanır.Histerezis kaybı (PH): Birbirine komşu birden fazla dielektriğin, elektrik alanı altında kaldıklarında, ara kesit yüzeylerinde dielektrikler arası yük dengesi kurulana kadar gerçekleşen yük hareketlerinden ortaya çıkan kayıplardır. Bu kayıplar, dielektriklerin elektriksel iletkenliklerine ve dielektrik sabitlerine b ğl dbağlıdır.


Dielektrik Kayıp Türleri Dielektrik Kayıp Türleri 8

Kutuplanma (polarizasyon) kaybı (PP): Dipol moleküler yapılı dielektriklerde, dipol moleküllerin kutuplarının uygulanan alanın zıt kutbuna doğru yönlenme veya kayma hareketlerinden (polarizasyon akımlarından) meydana gelen kayıplardır.(p y ) y g y pİyonlaşma kaybı (Pi): Bir yalıtkan ortamda kısmi boşalmaların yol açtığı kayıptır. Yalıtkanlardaki gazların, hava boşluğu gibi boşlukların iyonizasyonu ve yalıtkandaki yabancı maddeler nedeniyle oluşan kayıplardır. Korona kayıpları da bu tür kayıplarıyabancı maddeler nedeniyle oluşan kayıplardır. Korona kayıpları da bu tür kayıpları içinde yer alır.

Yukarıda belirtildiği üzere dielektrik kayıp,ğ y p

Kayıp faktörü de aynı Kayıp faktörü de aynı biçimdebiçimde



B l l i k f ktö üB l l i k f ktö ü9


Bazı malzemelerin kayıp faktörüBazı malzemelerin kayıp faktörüMalzeme tan δ

Yüksek gerilim kondansatörleri 0,006

Ortak metal kılıflı kablolar 0,015

Üç metal kılıflı ve H kablolar 0,01

Yağlı ve basınçlı kablolar 0,005

Yeni yağlar 0,5 (A ve B sınıfı)

İşletmedeki (kullanımdaki) yağlar 10-50

Transformatör yağlarında nemlenme ve kirlenme ile tanδ değeri yükselir. A ve B sınıfıyeni yağlar 0 5 değerinde iken işletmede 10 ile 50 değerleri arasına yükselir tanδ'nınyeni yağlar 0,5 değerinde iken işletmede 10 ile 50 değerleri arasına yükselir, tanδ'nın100'den büyük değerleri ise tehlikeli değer olarak kabul edilir. Bu nedenle transformatöryağlarının kayıp faktörü ile delinme dayanımının işletmeye almadan önce ve işletme

d i dik k ll i l k l l desnasında periyodik kontrolleri mutlaka yapılmalıdır.19.01.2011Yrd.Doç.Dr. C.V.Baysal EM420 Yüksek Gerilim Tekniği , Erciyes Üniversitesi Elektrik-Elektronik Müh. Böl.

Dielektrik Kayıp Tespiti 10

Dielektrik Kayıp Tespiti

Dielektrik malzemelerdeki iç kısmi boşalmaların seviyesinin belirlenmesinde ve küçük yarıçaplı elektrotların civarında oluşan kısmi boşalmaların saptanmasında

h ib k l l i k ll ltahribatsız kontrol yöntemleri kullanılır.

Bu yöntemler şöyledir:Sistem dielektrik kayıp faktörünü (tanδ) ölçmek ve kapasitesini ölçmek. Uygulanan gerilimin fonksiyonu olarak ölçülen bu değerler yalıtkanın içerisindeki iç kısmi boşalmalar hakkında bilgi verir.Uygulanan gerilime bağlı olarak iç kısmi boşalmaların yalıtkan içerisinde meydana getirdiği sızıntı akımlarını ölçmektir. Bu yöntemle yalıtkanın kalitesi hakkında bilgi sahibi olabiliriz.

Fakat ilk yöntem bütün dünyada sayılı standart kuruluşları tarafından kabul edilmiş en geçerli yöntemdir. Bu nedenle dielektrik için değerlendirmede kayıp faktörü ile birlikte bağıl dielektrik sabiti de etkili olur Düzlemsel elektrotlu iki sistemdekibirlikte bağıl dielektrik sabiti de etkili olur. Düzlemsel elektrotlu iki sistemdeki yalıtkan maddenin dielektrik kaybının karşılaştırılmasında εr.tanδ değeri incelenir. Bu değer kayıp indisi olarak adlandırılır.


Schering Köprüsü Schering Köprüsü

Bir dielektrik malzemenin kapasitesini ve kayıp faktörünü belirlemede en çok11

Bir dielektrik malzemenin kapasitesini ve kayıp faktörünü belirlemede en çok kullanılan yöntem "Schering Köprüsü" dür. Buna ait devre Şekilde görülmektedir. Bu yöntemde köprünün dengeye gelmesi R3 ve C4 elemanlarıyla sağlanır. Denge durumunda A ve B noktalarının gerilimleri birbirine eşit olur ve sıfır aletinden (titreşimli galvanometreden) bir akım geçişi olmaz.


Schering Köprüsü Schering Köprüsü 12

Rx ve Cx: Deney cisminin (numunenin) omik direnci ve kapasitesikapasitesi.

C2: Değeri hassas olarak bilinen ve değeri değişmeyen etalon (standart) kondansatör.etalon (standart) kondansatör.

R3, C4: Denge hali için değeri ayarlanabilen omik direnç ve kondansatör.

R4: Sabit değerli direnç.P: Deney cisminin delinmesi

durumunda R3, R4 ve C43elemanlarının yüksek gerilime karşı korunması amacıyla kullanılan parafudr.

Rk: Koruma direnci.Cy, Ca: Kapasitif gerilim bölücü T: Yüksek gerilim elde edilen

ftransformatör.


Schering Köprüsü 13

Schering Köprüsü

Gerilimlerin eşitliğinden denge koşulu, empedans çarpımı olarak belirlenir. Her koldaki d l l ( l) l (i ji ) bil l i l l k l lempedansların gerçel (reel) ve sanal (imajiner) bileşenleri yazılır ve reel kısımlarla

imajiner kısımların eşitliğinden deney cisminin kapasitesi ve omik direnci için,


Schering Köprüsü Örnek Problem 7.1 14

Schering Köprüsü Örnek Problem 7.1



























































Documents

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ - omrpala.files.wordpress.com · Yüksek Gerilim Tekniği YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ BÖLÜM 7 DİELEKTRİK KAYIPLARI VE KAPASKAPASİTE ÖLÇME YRD.DOÇ