Yüksek gerilim izolatörlerinde kirlenmenin potansiyel, alan ve ısı dağılımlarına etkisi
Effects of pollution on potential, electric field and heat distributions in high voltage insulators
Yazar: İREM GÖRGÖZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET CEBECİ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yüksek gerilim izolatörleri, aşırı gerilimlere maruz kalır. Bu süreçte yalıtım ve destek görevlerini yerine getirmelerinde herhangi bir aksama olmamalıdır. Bu nedenle elektriksel özelliklerin bilinmesi gerekir. Bu tezin amacı, izolatörlerin bulundukları çevre şartları gereği kirlenme durumlarının sebep olduğu gerilim, elektrik alan ve sıcaklık değişimlerini incelemektir. Kirin farklı iletkenlik seviyelerinin elektrik alan, potansiyel dağılım ve ısınma üzerinde önemli değişiklikler yapabileceği bu tez çalışmasının önemli hipotezleri arasında bulunmaktadır.
Bu çalışmada izolatör, COMSOL Multiphysics programında yapısında olan malzemelerin elektriksel özellikleriyle birlikte sonlu elemanlar yaklaşımıyla iki boyutlu eksenel simetrik ve üç boyutlu modellenmiştir. İzolatör çevresindeki hava daha küçük boyutta çizilmiş ancak dış çevresine programın sağladığı sonsuz bir domen eklenerek sonsuz elemanların etkisi de bu boyuta sığdırılarak veriler alınmaya çalışılmıştır.
İletkenliğin artışı potansiyel dağılımının lineer olmasını sağlamıştır. Temiz durumda pin çevresinde yoğun görülen eş potansiyel eğriler, kir iletkenliği artışı ile dağılmıştır. Elektrik alan incelemelerinde, en yüksek elektrik alan şiddeti genel olarak pin-çimento-hava ve kep-yalıtkan-hava kesişiminde görülmüştür. İletkenliğin ve uygulanan gerilimin artışı ile sıcaklık seviyesinin arttığı görülmüştür.

Abstract:
High voltage insulators are exposed to overvoltage. In this process, there should be no disruption in their performance of insulation and support duties. Therefore, electrical properties must be known. The aim of this thesis is to examine the voltage, electric field and temperature changes caused by the pollution of the insulators due to their environmental conditions. It is among the important hypothesis of this thesis that different conductivity levels of dirt can make significant changes on the electric field, potential distribution and heating.
In this study, the insulator is modeled in two-dimensional axial symmetric and three-dimensional with the finite element approach together with the electrical properties of the materials in its structure in COMSOL Multiphysics program. The air around the insulator has been drawn in a smaller size, but by adding an infinite domain provided by the program to its outer periphery, the effect of infinite elements has been fitted to this dimension and data have been obtained.
The increase in conductivity made the potential distribution linear. The equipotential curves, which are seen intensely around the pin in the clean condition, are dispersed with the increase of dirt conductivity. In the electric field studies, the highest electric field strength was generally seen at the pin-cement-air and cap-insulator-air intersection. It was observed that the temperature level increased with the increase in conductivity and applied voltage.