Geçici aşırı gerilimlerin topraklanmasında toprak ve topraklayıcıların davranışının incelenmesi
Analysis of the behaviours of the soil and grounding electrodes under transient overvoltages
- Tez No: 152285
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 302
Özet
GEÇİCİ AŞIRI GERİLİMLERİN TOPRAKLANMASINDA TOPRAK VE TOPRAKLAYICILARIN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ ÖZET Elektrik güç sistemlerinde topraklamanın amacı, kısa devreler ve yıldırım boşalmaları gibi arıza koşullarında oluşan akımların gerek canlılar gerekse sistem bakımından tehlikeli olmadan toprağa akmasını sağlamaktır. Bu olaylar sırasında, topraklayıcılar çevresindeki potansiyel dağılımının genlik ve değişim olarak bilinmesi canlıları tehlikeli adım ve dokunma gerilimlerinden korunmak bakımından önemlidir. Bu nedenle topraklayıcılann boyutlarının, şeklinin, gömülme derinliğinin ve çevreleyen toprak özelliklerinin topraklayıcı çevresindeki potansiyel dağılımı üzerindeki etkisinin bilinmesi gerekir. Bu istek, karşılaşılabilecek durumlara ilişkin modellerin kurulmasını ve bu modeller üzerinde hesaplar yapılmasını gerektirir. Bu tezin amacı, çeşitli topraklayıcılar çevresindeki potansiyel dağılımlarını belirlemek için farklı modellerin kurulabileceğini ve bu modeller üzerinde hesaplamaların Sonlu Farklar ve Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak yeni bir yaklaşımla daha etkin yapılabileceğini göstermektir. Hesaplarda, mevsime, doğa, hava ve konuma bağlı olarak değişen topraklayıcı çevresindeki toprak türü ve nemlilik durumları, toprak dielektrik sabitlerindeki farklılıklarla göz önüne alınmıştır. Bu yaklaşımdaki temel ilke, nemli toprak gibi karma bir malzemenin dielektrik sabitinin, toprağın ve suyun dielektrik sabitlerine ve hacimsel oranlarına bağlı olmasıdır. Bunun için bu çalışmada, toprak özdirençleri yerine karşılık gelen toprak dielektrik sabitleri kullanılmış ve topraklayıcı çevresindeki toprağın topraklayıcıdan uzaklıkla ve derinlikle türünün ve neminin değişimi farklı dielektrik sabitli seri ve paralel toprak tabakaları ile modellenmiştir. Tezde, küre, çubuk, şerit gibi farklı biçim, boyut, gömülme derinliklerine sahip, seri, paralel toprak tabakası içinde bulunan topraklayıcılar için farklı koordinat sistemlerinde potansiyel dağılımı ve adım gerilimi hesaplan yapılmıştır. Sonlu farklar yöntemi ile iki ve üç boyutlu potansiyel dağılımı hesaplan için MS EXCEL programında, hücresel denklem çözüm yöntemi olarak adlandınlan yeni bir yöntem geHşlirilmiştir. Bu yöntem ile büyük boyutlu denklem sistemlerinin çok kolay ve hızlı bir şekilde oluşturulduğu ve çözüldüğü gösterilmiştir. Söz konusu durumların sonlu elemanlar yöntemi ile analizi için aynntıh modeller kurulmuş ve bu modeller FEMM 4.0 programı ile çözülmüştür. Her iki sayısal yöntemle ve analitik olarak bulunan sonuçlar aralarında karşılaştınlmış, sonuçlann uyumu ve yöntemlerin kullanılabilirliği gösterilmiştir. Aşın akım veya gerilimlerde topraklayıcı çevresinde oluşan iyonizasyon (korona), topraklayıcı çapının büyümesi şeklinde göz önüne alınarak potansiyel dağılımı hesaplan yapılmıştır. Aynca laboratuvar ortamında, toprak içine gömülü bir çubuk topraklayıcı modeli üzerinde topraklayıcılann darbe gerilimi altındaki davranışını incelemek için yıldırım darbe gerilimi deneyleri yapılmıştır. xıx
Özet (Çeviri)
ANALYSIS OF THE BEHAVIOUR OF THE SOIL AND GROUNDING ELECTRODES UNDER TRANSIENT OVERVOLTAGES SUMMARY In the electrical power systems, the aim of grounding is to supply the currents which might be produced by fault conditions such as the short circuits and lightning discharges to the ground through the electrode in order to avoid danger to humans and systems. During fault conditions it is important to know the amplitude and the variation of voltage distribution around the grounding electrode to protect humans from dangerous step and touching voltages. Therefore the effects of size, shape and buried depth of grounding electrode, and properties of soil surrounding the grounding electrode on potential distribution around the grounding electrode have to be considered. That requires developing models for probable cases and computations on those models. The aim of this thesis is to show that, different models can be developed to determine potential distribution around different grounding electrodes and the computations on those models can be carried put more effectively by a new approach using Finite Difference Method (FDM) and Finite Element Method (FEM). In calculations, type and humidity of the soil surrounding the grounding electrode, which changes with season, nature, weather and position, and differences in soil dielectric constants, are considered. The main principle of this approach is that, a composite material such as moistly soil has a dielectric constant which is related to the dielectric constants and volume ratio of water and soil. Therefore, in this study instead of corresponding soil resistivity soil dielectric constants are used and the change in type and humidity of soil surrounding grounding electrode with distance from the electrode and depth has been modeled by serial and parallel ground layers having different dielectric constants. In this thesis, potential distribution and step voltages have been computed in different coordinate systems for ground electrodes which may have different shapes, such as, sphere, rod, strip, different buried depths in the serial and parallel soil layers. A new technique called Cellular Equation Solution has been developed in MS EXCELL program using the Finite Difference Method for computations of two-dimensional and three-dimensional potential distribution. It has been shown that, large scaled equation systems can be established and solved easily and in a short time by this new method. Detailed studies on the models have been carried out with Finite Element Method for analyzing systems; those models have been solved by the FEMM 4.0 packet program. The results obtained using analytical and numerical methods (FDM, FEM) have been compared and it has been shown that the results are compatible and the methods are applicable. The potential distribution calculations have been made by considering the ionization (corona) formed around the grounding electrode in cases of over currents or voltages, as the enlargement of radius of the grounding electrode. In addition, experiments of lightning impulse voltages have been performed in order to investigate the behaviors of the ground electrode under impulse voltage using a buried rod grounding electrode. xx
Benzer Tezler
- 400 kV enerji iletim sisteminde anahtarlama olaylarından kaynaklı geçici aşırı gerilimlerin incelenmesi
Investigation of transient overvoltages in 400 kV transmission system caused by switching actions
HABİP ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SUAT İLHAN
- Overvoltages in elektric substations and protection with metal oxide surge arresters
Elektrik şalt merkezlerinde aşırı gerilimler ve 2NO parafudrlar ile koruma
ÜMİT HIZIROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEZİH GÜVEN
- Güç sistemlerinin durum uzay teknikleri ile analizi
Power system analiysis using state space techniques
RAMAZAN AKKILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SALİH MAMİŞ
- Güç sistemlerinde geçici aşırı gerilimler
Başlık çevirisi yok
AHMET ÖZDEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. F. OKAN PEKİNER
- Steady-state and transient analysis of transmission lines by using state-space techniques
İletim hatlarında meydana gelen aşırı gerilimlerin uzay-durum denklemleri kullanılarak çözümü
MEHMET SALİH MAMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1992
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUHAMMET KÖKSAL