154 kV hava hattı silikon kauçuk izolatörde alternatif ve darbe gerilimlerinde elektrik alan dağılımının incelenmesi
Electric field analysis of 154 kV silicon-rubber line insulator for AC and lightning impulse voltages
Yazar: CAN YILDIZ
Danışman: PROF. DR. AYDOĞAN ÖZDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, 154 kV hava hattı silikon kauçuk izolatör ?Electro? programı ile modellenmiş; bu izolatörün üzerinde alternatif ve darbe gerilim şartlarında oluşan elektrik alan şiddetleri ve elektrik potansiyel değerleri incelenmiştir. Benzetimlerde izolatör etrafındaki korona halkası yerleşiminin izolatör üzerinde oluşan elektrik alan şiddeti ve potansiyel değerlerine etkisi incelenmiştir. İncelemelerde 3 temel unsur göz önünde tutulmuştur. Bunlar, korona halkasının izolatör alt ucundan yüksekliği, halka çapı ve et kalınlığı unsurlarıdır. Ayrıca program yardımıyla izolatör üzerine su halkaları yerleştirilerek oluşan alan şiddeti ve potansiyel değerleri, temiz durum değerleri ile karşılaştırılmıştır. Günümüzde darbe geriliminde oluşan anlık değerler deneysel yöntemler ile ölçülememektedir. Darbe gerilimi anında oluşan anlık değerleri ancak sayısal yöntemler ile elde edebilmekteyiz. Kullanılan bilgisayar programının çözüm tekniğindeki kısıtlamalardan dolayı, alternatif gerilim benzetimlerinde her iki yöntemin de kullanılabilmesine rağmen benzetimler sınır elemanları yöntemi ile darbe gerilimi benzetimlerinde ise sadece sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde konu hakkında giriş yapılmış, ikinci bölümünde ise elektrik alan ifadeleri, sonlu elemanlar yöntemi ve sınır elemanları yöntemi hakkında genel bilgiler verilmiştir. Ayrıca model üzerinde alternatif gerilim kullanılarak hem sonlu elemanlar hem de sınır elemanları yöntemleri ile benzetim yapılıp, her iki yöntem ile ulaşılan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Üçüncü bölümde ise kullanılan izolatörün modellemesinin nasıl yapıldığı ve benzetim sonuçlarında kullanılan bölgelerin tanımlamaları yapılmıştır. Dördüncü bölümde alternatif gerilim altında yapılan benzetim sonuçları verilmiştir. Beşinci bölümde ise darbe gerilimi ile yapılan benzetimlerin sonuçları verilmiştir. Çalışmanın sonucu olarak alternatif ve darbe gerilim benzetim sonuçları kullanılarak korona halkasının izolatör performansını en üst seviyeye çıkaracak yerleşimi belirlenmeye çalışılmıştır.

Abstract:
In this study, 154 kV overhead line silicone rubber insulator is modelled with a computer program named "Electro" and electrical field and electrical potential values occurred under alternative and impulse voltage signals are investigated. In these analysis; the impact of the corona ring location to the electrical field and electrical potential values occurred on the insulator according to the corona ring diameter, height from energised end and tube diameter is also studied. Beside of these, electrical field and electrical potential values are analyzed in the existence of water rings on the insulator. It is not possible to determine exact values of electrical field and potentials with today?s experimental techniques. These values can only be determined by analytical techniques. In this study, in spite of the fact that both techniques can be used for alternative signal simulations, we prefer to use boundary element methods for alternative signal solutions. For the impulse signal simulations, we use finite elements method due to the methodological limitations of the software. In the first section of the study, a general introduction to the topic is made. In the second section, electrical field definitions, finite elements method and boundary elements method is briefly explained. Beside of these, the results of the boundary elements and finite element methods are compared by using alternative voltage signal upon the same model. In the third section, the method of modelling of the insulator is explained and critical areas used in the simulation results are defined. Simulation results under alternative voltage signal are enlisted in the fourth section. In the fifth section, simulation results done by impulse signal are mentioned. As the result of the study, the location of corona ring which leads the highest performance of insulator is concluded by using alternative and impulse signal simulation results.