Korona boşalmalarının tutuşmasında ve sönümlemesinde yüksek frekans etkisinin deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Son yıllarda, nüfus artışına ve sanayinin hızla gelişmesine bağlı olarak enerjiye olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Dolayısıyla, artan enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla araştırmacılar bir yandan yeni enerji kaynaklarına yönelirken veya yeni enerji türlerini keşfetmeye çalışırken; diğer yandan da var olan enerji sistemlerinin kayıplarını yok etmeye yönelik çalışmalar yapmaktadırlar. Elektrik enerji verimliliği kavramının büyük öneme sahip olduğu günümüzde, enerji iletim hatlarında meydana gelen kayıpların azaltılmasına yönelik çalışmalar büyük önem kazanmıştır. Elektrik enerjisinin, iletim hatlarında yüksek gerilim şeklinde taşınmasının avantajlarının yanı sıra bazı önemli dezavantajları da söz konusudur. Bu dezavantajlardan birisi de hatlarda meydana gelen yüksek gerilim kaynaklı korona kayıplarıdır. Bu çalışmada, elektrik enerjisi iletim hatlarında meydana gelen Korona boşalmalarının tutuşması ve sönümlemesinde yüksek frekanslı gerilim/akım osilasyonlarının etkisinin deneysel olarak incelenmesine yönelik bir takım çalışmalar yapılmıştır. Enerji üretim, iletim ve dağıtım hatlarında gerçekleşen devre açma-kapama, kısa devre arızaları, çeşitli sebeplerle oluşan iç ve dış aşırı gerilimlerin etkisi ve enterkonnekte şebekeye anlık olarak devreye giren-çıkan dengeli veya dengesiz yükler sebebiyle hatlar üzerinde çeşitli frekanslardaki gerilim/akım osilasyonlarının oluşmasına yol açtıkları bilinmektedir. Bu noktadan hareketle, şebekelerde oluşan çeşitli frekanslardaki harmonik veya akım osilasyonlarının iletim hatları üzerinde gerçekleşen korona boşalmalarının tutuşması ve sönümlemesi üzerindeki etkisi, iletim hattı modeline karşılık gelen İğne-Düzlem ve Küre-Düzlem elektrot sistemlerinde 50, 150, 250, 350 ve 500 Hz'lik besleme gerilimi frekanslarında deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel olarak alınmış ölçüm sonuçlarına göre oluşturulan korona boşalmalarının belirli frekanslardaki Gerilim-Akım grafikleri karşılaştırmalı olarak yorumlanmıştır. Çalışma neticesinde yüksek frekanslı gerilim/akım osilasyonlarının korona boşalmalarının tutuşma ve sönümleme gerilimleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve frekans değerinin artmasının korona boşalmalarının tutuşmasını önemli oranda kolaylaştırdığı sonucuna varılmıştır.

In recent years, there has been an increasing need for energy, depending on population growth and the rapid development of industry. Therefore, in order to support the growing need for energy, researchers are on the one hand looking for new energy sources or trying to discover new types of energy; on the other hand they are working on minimize the losses of existing energy systems. Today, as the concept of electric energy efficiency has great importance; studies aiming at reducing losses occurring on energy transmission lines have gained importance. There are some significant disadvantages as well as the advantages of high voltage transport of electric energy on transmission lines. One of these disadvantages is the loss of high-voltage caused corona from the line. In this study, a number of studies have been carried out to experimentally investigate the effect of high frequency voltage/current oscillations on the ignition and damping of corona discharges that occur in electrical energy transmission lines. Due to the effects of various reasons such as internal and external over voltages caused by shutdowns, switching circuit breakers, balanced or unbalanced loads coming into and out of the interconnection network instantaneously, some voltage/current oscillations at various frequencies on the lines are known to have occurred in power generation, transmission and distribution lines. From this point, the effect of the harmonic or current oscillations with various frequencies, on the supply voltage of corona discharges occurs on the networks have been experimentally investigated in terms of 50, 150, 250, 350 and 500 Hz frequencies at the Needle-Plane and Sphere-Plane electrode systems that corresponding to the transmission line model. By using obtained experimental measurement results, the generated Voltage-Current graphs at certain frequencies of corona discharges were interpreted comparatively. As a result of the study, high frequency voltage/current oscillations have a significant effect on the ignition and damping voltages of corona discharges, and the increase in the frequency value has facilitated the ignition of corona discharges considerably.