Darbe akım üreteci tasarımı ve üretimi
Impulse current generator design and production
Yazar: BURAK YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASBİ İSMAİLOĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Darbe akımları sıfırdan tepe değerine kadar hızlı yükselen, tepe değerinden sıfır değerine ise daha yavaş düşen akım tipi olarak tanımlanmaktadır. Güç sistemlerinde yer alan aygıtların, yıldırım, kısa devrelerden kaynaklı şebekedeki zorlanmalarının sonuçlarını görmek amacıyla yüksek genlikli değerlere sahip darbe akımı deneyleri yapılmaktadır. Darbe akımlarının dalga şekli, yapılacak olan deneyin amacına bağlı olarak farklı karakteristiklerde olabilmektedir. Temel olarak darbe akımları, eksponansiyel ve dikdörtgen biçimindeyken kısa sureli alternatif akım dalgası da bazı kaynaklarda darbe akımları başlığı altında incelenebilmektedir.
Bu çalışmada darbe akımlarının türlerine göre genel tarifi yapılmıştır. Tanıtılan darbe akımlarını üretmek için gerekli olan üreteç yapılarına ve hesaplarına yer verilmiştir. Yüksek gerilim laboratuvarlarında yaygın olarak kullanılan darbe akım üreteci, temelde seri olarak bağlanmış bir RLC (direnç, bobin ve kondansatör) devresinden oluşmaktadır. Simülasyon programında RLC devre yapıları kullanılarak devre modellenmiştir. Hesaplanan tasarım değerleri programa girilerek istenen dalga şeklinin elde edilip edilmediği kontrol edilmiştir. Simülasyon sonrası uygun değerli devre elemanları için üretim aşamasına geçilmiştir. Farklı dalga şekilleri için tasarım yapılan değerlerde devre elemanları bir araya getirilerek deney seti oluşturulmuştur. Üretilen deney setlerinden ölçüm sistemi ile akım ve karakteristik değerleri ölçülerek, standartta belirtilen tolerans aralığında olup olmadığı sınanmıştır.
Tepe değeri 100 kA seviyesinde akım değerlerinde olan darbelerin ölçümleri yaygın olarak düşük değerli ohmik dirençlerle, manyetik veya hava nüveli bobinler ile gerçekleştirilmektedir. Yüksek darbe akımlarının ölçülmesinde, manyetik nüve içermeyen, doğrusal akım-gerilim karakteristiğine sahip, montajı kolay, tasarım maliyeti düşük rogowski bobini biçimindeki akım sensörleri kullanılabilmektedir. Bu çalışmada da bu özelliklere sahip, rogowski bobini tasarımı ve üretimi yapılmış, şönt direnç ile karşılaştırma deneyleri yapılarak, elde edilen sonuçlar irdelenmiştir.

Abstract:
Impulse currents are defined as the type of current rising rapidly from zero to peak value and slower from peak value to zero value. High amplitude impulse current tests are carried out in order to see the results of the devices in the power systems due to lightning and short circuits. The waveform of the impulse currents may have different characteristics depending on the purpose of the test to be performed. Basically, the impulse currents are exponential and rectangular, while the short-term alternating current wave can be examined under the heading of impulse currents.
In this study, general definition of impulse currents were made according to impulse types. In order to generate impulse currents which is described, generator characteristics and features were included. The impulse current generator, commonly used in high voltage laboratories, consists essentially of a series connected RLC (resistor, inductor and capacitor) circuits. The circuit was modeled in the simulation program. The desired waveform was controlled by the system established using the calculated values. After the simulation, the production stage was started using the appropriate valued circuit elements. Impulse current sets were formed by bringing the circuit elements together in the values made for different waveforms. The test values were measured by measuring device and the results were found to be within the tolerance range specified in the standard.
The impulse currents with a peak value of 100 kA are generally measured with low-value resistors, magnetic or air core coils. In the measurement of high impulse currents, rogowski coil can be used which is air-cored, linear current-voltage characteristic, easy to install and low production cost. In this study, rogowski coil design and production were made. The results were compared with shunt resistance measurements.