4.Aşırı gerilimler
Transkript
4.Aşırı gerilimler
Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 İÇ AŞIRI GERİLİMLER n n n Sistemin kendi iç yapısındaki değişikliklerden kaynaklanır. U < 220 kV : Dış aşırı gerilimler 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 12 SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI n n 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. Süresi: Saniye-saat (özellikle yıldız noktası yalıtılmış sistemlerde) Derece: Anma geriliminin %70-%80 25.03.2012 13 1 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI n Yükün kalkması halinde, iç gerilim düşümü = 0 olur. Bu durmda uyarma regülatörü faaliyete geçer, ancak ani gerilim yükselmesi engellenemez E = U + ( R + jX d ).I Bu denklemde ‘R’ direnci ihmal edilebilecek düzeydedir. E = U + jX d .I 14 25.03.2012 SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI ΔU = X d .I . sin ϕ 25.03.2012 I = 0 → E ≡U 15 2 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI ‘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 n 16 25.03.2012 SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI Gerilim regülatörü devreye girerse ∆u' ’den sonra gerilim u1 değerine düşer. Aksi takdirde u2 değerine yükselir 25.03.2012 17 3 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 SENKRON JENERATÖR YÜKÜNÜN KALKMASI n Yük kalkarsa türbinin dönme sayısı yükselir uyarma dinamosunun gerilimi yükselir. E = k .n.φ 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. 18 25.03.2012 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. 25.03.2012 19 4 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 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 20 FAZLARIN TOPRAKLA TEMASI n Bu durumda şebekedeki diğer fazlarda işletme frekansında (50Hz) aşırı gerilimler ortaya çıkar. Bu gerilimlerin genlikleri ve sönüm süreleri yıldız noktasının durumuna bağlıdır. 25.03.2012 21 5 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 FAZLARIN TOPRAKLA TEMASI Sistemin yıldız noktası: 1. 2. 3. 4. Yalıtılmış olabilir ((Z 0 = ∞) ): Diğer fazlar (A ve B) UN gerilimine yaklaşır. UA ve UB gerilimleri, empedansın faz açısı büyürse çok yüksek değerlere ulaşabilir. Doğrudan topraklı (Z0=0): UA=0.5*UN olur. Omik direnç üzerinden topraklı (Z0=R): UA ve UB, UN’nin (0,3-0,7) katı değer alırlar. (UU: arıza öncesi faz-faz gerilimi) Peterson bobini üzerinden topraklama (Z0=XL): UA ve UB 1.73 kat artar, ferrorezonansa yol açar! 22 25.03.2012 FERROREZONANS n n n Nonlineer (doğrusal olmayan) rezonans halidir. Lineer rezonans sistemin doğal frekansına, ferrorezonans ise kaynak gerilimine bağlıdır. Direnç, bobin ve kapasiteden oluşan seri-paralel devrelerde meydana gelir. 25.03.2012 23 6 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 FERROREZONANS Meydana gelme ihtimalinin yüksek olduğu durumlar: 1. 2. 3. 4. Yıldız noktası doğrudan veya Peterson bobini üzerinden topraklı sistemler. Bir kaynaktan beslenen ancak boşta çalışan güç trafosu içeren sistemler. Yıldız noktası doğrudan topraklı ve gerilim trafosu içeren sistemler. Kesiciler tarafından açılıp kapatılan sistemler. 24 25.03.2012 FERROREZONANS Rezonansın oluşumuna neden olabilen etkenler: 1. Sistemde ortayan çıkan küçük çaplı gerilim artışları. 2. Endüktansın demir çekirdeğinin B-H karakteristiğinin durumu. 3. Kaynak geriliminin anlık değeri. 25.03.2012 25 7 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 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. 26 25.03.2012 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. 25.03.2012 27 8 Yüksek Gerilim Tekniği 2 25.03.2012 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) 28 25.03.2012 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! 29 25.03.2012 9