Alçak gerilim enerji sistemlerinde geçici olayların deneysel olarak incelenmesi

Abstract

VIII. ÖZET Bu tez çalışmasında, alçak gerilim enerji sistemlerinde meydana gelen geçici olayların incelenmesine yönelik ölçüm ve analizler yapmak için kurulan 'Bilgisayar Destekli Bir Veri Toplama Sistemi 'ne ait filtre katının tasarımı yapılmış ve gerçekleştirilmiştir. Enerji sistemlerinde geçici olayların doğru ve duyarlı biçimde belirlenmesi gerek tasarım, gerekse işletme açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tür sistemlerde, başta yüksek gerilimli güç transformatörleri, motorlar ve generatörler olmak üzere hemen hemen bütün donanımın boyutlandırılmasında, sürekli çalışma koşullarından çok geçici durumlar gözönünde tutulmaktadır. Tasarım aşamasında uygun matematiksel modeller kullanılarak sistemin bilgisayar ortamında simülasyonu bugün çok yaygın biçimde uygulanan bir yöntemdir. Bununla beraber, matematiksel modellerin doğruluğunun test edilmesi ve geliştirilmesi için, zaman zaman gerçek fiziksel sistemler üzerinde ölçümler yapılması zorunlu olmaktadır. İşletme sırasında ise, birtakım riskli çalışma koşullan altında veya arıza durumlarında sistemin davranışının gözlenmesi gerekli olabilmektedir. Ark ocakları ve flüoresan lambalar gibi doğrusal olmayan geleneksel yüklerin yanında güç elektroniği uygulamalarının giderek artması; güç sistemlerinde meydana gelen akım ve gerilim harmonikleri üzerindeki ilgiyi yoğunlaştırmaktadır. Standardlann; harmoniklerin donanım üzerindeki etkilerine ilişkin kısmi bilgiler üzerine kurulduğu düşünülürse, güç sistemlerinde kullanılan enerjinin kalitesi bakımından akım ve gerilim harmoniklerinin doğru ve duyarlı ölçüm ve analizlerinin taşıdığı önem artmaktadır. Gerçekleştirilen filtre kesim frekansı 43 kHz olan 8. Dereceden aktif, alçak geçiren bir Cauer (Eliptik) filtresidir. Filtre; güç sisteminde çeşitli elemanların, özellikle kondansatörlerin devreye girme ve çıkma anlarında ve anahtarlama işlemlerinde ortaya çıkan yüksek frekanslı bileşenlerin incelenmesi olanağını vermektedir. Ayrıca, alçak gerilim güç sistemlerinde normal çalışma koşullarında meydana gelen en yüksek frekanslı bileşenlerin 50. Harmoniğin mertebesinde yani 2500 Hz dolaylarında olduğu gözönüne alınırsa, gerçekleştirilen filtre harmonik analizleri için gerekli olan filtreleme işlevleri için de uygundur. 59

SUMMARY AN EXPERIMENTAL STUDY OF ELECTICAL TRANSIENTS IN LOW VOLTAGE POWER SYSTEMS In this thesis, a low pass filter is designed and realized as a part of a 'Computer Aided Data Acquisition System', which is constructed in order to measure accurately and sensitively the fast variations of electrical signals in low voltage power systems. In power systems; transient conditions are of greater concern compared to steady state conditions in the design of all the equipment, especially high voltage power transformers, motors and generators. For this reason, it is vitally important to measure the transients correctly and sensitively for proper design and operation of the equipment. Nowadays, it is a very common method at the design stage to simulate the system at computer with the help of proper mathematical models. However, in order to test the validity of these models, and to improve them, it is necessary to make measurements on the real, physical system itself. Additionally, during operation it may be needed to observe the behaviour of the system under some risky conditions or in case of disruption. Beside the conventional non-linear loads such as arc furnaces and fluorescent lamps, the increase of power electronics applications reinforces the interest focused on the harmonic currents and voltages in power systems. The fact that harmonic standards are still being developed on a partial understanding of the effects of harmonic currents and voltages amplifies the importance of accurate and sensitive measurements on power systems. The realized filter is an 8th order low pass Cauer (Elliptic) filter with cut-off frequency of 43 kHz. The filter enables the study of high frequency components of electrical signals at transient conditions arising from various switching operations especially at the instances when the capacitors are switched on or off. In addition, since the highest frequency component in steady state is in the order of 50th harmonic, that is around 2500 Hz, the realized filter is also convenient for filtering functions needed by harmonic analysis. 60