Orta gerilim dağıtım sistemlerinde ark koruması
Arc protection in medium voltage distribution systems
- Tez No: 961925
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALTUĞ BOZKURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Elektrik sistemlerinde görev yapan personelin güvenliği, sanayi tesisleri ve kamu altyapıları açısından hayati öneme sahiptir. Özellikle orta gerilim seviyelerinde meydana gelebilecek elektriksel arızalar, ani enerji boşalımlarıyla birlikte ciddi güvenlik riskleri oluşturmaktadır. Bu kapsamda, Amerikan Ulusal Yangın Koruma Derneği (NFPA) tarafından yayımlanan NFPA 70E standardı ve IEEE 1584-2018 kılavuzu gibi uluslararası standartlar, elektriksel tehlikelere karşı sistematik önlem alınmasını zorunlu kılmaktadır. Bu standartlar doğrultusunda, ark flaş olaylarının önlenmesi ve etkilerinin azaltılmasına yönelik koruma stratejilerinin geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, 36 kV seviyesinde işletilmekte olan bir elektrik dağıtım merkezinde, optik sensör destekli ark flaş koruma sistemlerinin uygulanabilirliği ve etkinliği incelenmiştir. Fiber döngü ve noktasal tipte optik sensörlerin sistemin farklı bölümlerine entegre edilmesiyle, arıza anında ışık yoğunluğundaki ani artış algılanmakta ve eş zamanlı olarak aşırı akım bilgisiyle birlikte değerlendirilmektedir. Bu yöntemle yalnızca gerçek arıza durumlarında tetikleme yapılması sağlanarak, sistemin yanlış açma olasılığı azaltılmıştır. Saha testleri sonucunda, optik sensör destekli röle yapısının klasik aşırı akım koruma sistemine kıyasla arıza süresini %31,23 oranında düşürdüğü gözlemlenmiştir. Bu iyileştirme, ark anında açığa çıkan termal enerjinin azaltılmasına katkı sağlarken; aynı zamanda personelin maruz kalabileceği fiziksel zararların ve ekipman hasarlarının da önüne geçmektedir. Gerçekleştirilen ekonomik analiz kapsamında, yalnızca tek bir arıza senaryosunda yaklaşık 354.000 USD düzeyinde potansiyel zarar hesaplanmış; buna karşılık optik sensörlü ark flaş koruma sisteminin toplam kurulum maliyetinin 8.672 USD olduğu görülmüştür. Böylece önerilen koruma sisteminin yatırım geri dönüşü tek arıza ile sağlanabilmiş ve sistemin maliyet etkinliği açık biçimde ortaya konmuştur. Sonuç olarak, bu çalışma; optik sensör destekli ark flaş koruma sistemlerinin, hem personel güvenliği hem de sürdürülebilir enerji işletimi açısından önemli kazanımlar sunduğunu göstermiştir. Gelecek çalışmalarda, yapay zekâ tabanlı karar mekanizmalarının entegrasyonu ve farklı koruma teknolojilerinin karşılaştırmalı analizleri önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
The safety of personnel working in electrical systems is of vital importance for industrial facilities and public infrastructures. Electrical faults, especially at medium voltage levels, pose serious safety risks with sudden energy discharges. In this context, international standards such as the NFPA 70E standard published by the American National Fire Protection Association (NFPA) and the IEEE 1584-2018 guide require systematic measures to be taken against electrical hazards. In line with these standards, it is of great importance to develop protection strategies for the prevention and mitigation of arc flash events. In this thesis, the feasibility and effectiveness of an optical sensor assisted arc flash protection system in an electrical distribution center operating at 36 kV level is investigated. By integrating fiber loop and point type optical sensors in different parts of the system, the sudden increase in light intensity at the time of fault is detected and evaluated simultaneously with overcurrent information. With this method, the probability of false tripping of the system is reduced by triggering only in real fault conditions. As a result of field tests, it was observed that the optical sensor-assisted relay structure reduced the failure time by 31.23% compared to the conventional overcurrent protection system. This improvement contributes to the reduction of thermal energy released during arcing, while at the same time preventing physical damage to personnel and equipment damage. Within the scope of the economic analysis performed, a potential loss of approximately USD 354,000 was calculated for a single failure scenario; in contrast, the total installation cost of the optical sensor arc flash protection system was found to be USD 8,672. Thus, the return on investment of the proposed protection system was achieved with a single failure and the cost effectiveness of the system was clearly demonstrated. In conclusion, this study has shown that optical sensor-assisted arc flash protection systems offer significant gains in terms of both personnel safety and sustainable energy operation. In future studies, the integration of artificial intelligence-based decision mechanisms and comparative analysis of different protection technologies are recommended.
Benzer Tezler
- High impedance fault detection in medium voltage distribution systems using wavelet transform
Dalgacık dönüşümü kullanılarak orta gerilim dağıtım sistemlerinde yüksek empedanslı arıza tespiti
BARAA MAKKAWI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Tristör denetimli reaktörlü alçak gerilim tepkin güç kompanzasyonunun gerçekleştirilmesi
Implementation of a low voltage thyristor controlled reactor based var compensator
METİN KIYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR BAYSAL
- Dağıtım şebekelerinde güç ve enerji kayıplarının azaltılması metodları
Reducing methods of the power and energy losses in the electrical systems
MURAT KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERİMAN ŞERİFOĞLU
- Fault detection and service restoration in medium voltage distribution system
Orta gerilim dağıtım sistemlerinde arıza izolasyonu ve tekrar enerjilendirme
MÜFİT ALTIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. NEVZAT ÖZAY
- Orta gerilim dağıtım sistemlerinde reaktif güç kompanzasyon tekniklerinin incelenmesi
Examination of techniques for reactive power compensation in medium voltage distribution systems
MUHAMMET AYDIN YOLDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RECEP YUMURTACI