Yüksek gerilim enerji nakil hatları için topraklama iyileştirme çalışmaları
Grounding improvement studies for high voltage power transmission lines
Yazar: BURAK CEM KARABAĞ
Danışman: DOÇ. DR. SUAT İLHAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Gelişen dünyamızda son yıllarda elektrik enerjisi tüketimi oldukça artmış ve hızla artmaya devam etmektedir. Elektrik enerjisi tüketimin artmasına bağlı olarak elektrik enerjisi üreten santraller de çeşitlenerek, sayısını ve kapasitelerini arttırmaktadır. Bu durumun bir sonucu olarak da elektrik enerjisini dağıtım noktalarına ileten yüksek gerilim enerji nakil hattı sayısındaki artış son yıllarda hızlanmıştır. Mevcuttaki bu artış, alınması gereken önlemlerin önemini de paralel olarak arttırmıştır. Alınacak tedbir ve önlemler belirli standart ve yönetmeliklere göre gerçekleştirilmedir.
Hızla gelişen enerji nakil hatlarında alınması gereken en önemli tedbir ve önlemlerden birisi de şüphesiz topraklama sistemidir. Topraklama, mevcut sistemin korunması ve güvenliği açısından büyük önem arz etmektedir. Gerekli özen gösterilmeden yapılan topraklama tesisleri olumsuz birçok olaya neden olabilir. Bu yüzden bir topraklama sistemi tasarlanırken gerekli önem gösterilmelidir. Bu çalışmanın amacı yüksek gerilim eneri nakil hatlarında topraklama sisteminin incelenmesidir. Çalışma kapsamında incelenen topraklamanın mevcut bir E.İ.Hattında uygulanması da incelenmiştir.
Çalışmada öncelikle konunun amacına ve topraklamayla ilgili yapılmış çalışmalara yer verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde genel elektrik tanım/terimleri ve topraklamayla ilgili kavramlar açıklanmıştır.
Çalışmanın üçüncü bölümünde yüksek gerilim tesislerinde topraklama sistemi tasarım kriterleri, topraklama sisteminde güvenlik konuları incelenmiştir. Aynı bölümde topraklama sisteminin boyutlandırılması ve yüksek gerilim tesislerinde topraklama sisteminin yapımına değinilmiştir.
Çalışmanın dördüncü bölümünde topraklamayla ilgili ölçüm yöntemleri ele alınmıştır. Çalışmanın beşinci bölümünde modellemelerin gerçekleştirildiği CDEGS programı ile ilgili bilgiler verilip kısa bir tanıtım gerçekleştirilmiştir.
6. bölümde ise Bingöl ilinde bulunan 154 kV Göynük Havza – Metafor RES Enerji İletim Hattında topraklama çalışmalarına yer verilmiştir. Söz konusu Enerji İletim Hattına ait topraklama ölçüm değerleri kullanılarak topraklama çalışmaları yapılmış, topraklamanın iyileştirilmesi için çeşitli yöntemler önerilmiş, önerilere ilave yeni yöntemler ele alınmış ve değerlendirmelere yer verilmiştir.

Abstract:
In our developing world, electrical energy consumption has increased considerably in recent years and continues to increase rapidly. Depending on the increase in electrical energy consumption, the power plants that produce electrical energy also diversify and increase their number and capacity. As a result of this situation, the increase in the number of high voltage power transmission lines that transmit electrical energy to distribution points has accelerated in recent years. This increase in the current has increased the importance of the measures to be taken in parallel. The measures to be taken should be done in accordance with certain standards and regulations.
The groundin system prevents the fault current resultin from a fault that may ocur in the facility from completing the circuit or undertakes the task of keeping the fault coltages under control by ensuring that it passes through a path that will bot affect living life. The grounding system provides protection by providing the lowest impadance path for this unwanted fault current.
While designing the grounding system, the entire system and metal sections are connected to each other with equipotential bars and stabilizers in order to prevent the potential difference between the sections within the facility. The grounding system is buried in the ground under the equipment to maintain the potential rise in the ground during the discharge of fault current. Thus, voltage differences between points in the facility are prevented and equipotential is created in each section. In case of a possible leakage, the danger is prevented as equipotential balance is achieved in the system.
In the installation of an electrical facility, the grounding system must first be designed. In high voltage installations, grounding is provided by using grounding conductor, grounding network and plate/strip/rod grounders, depending on the application.
One of the most important measures and precautions to be taken in rapidly developing energy transmission lines is undoubtedly the grounding system. Grounding is of great importance for the protection and safety of the existing system. Grounding facilities made without due care can cause many negative events. Therefore, due consideration should be given when designing a grounding system. The aim of this study is to examine the grounding system in high voltage power transmission lines. The application of the grounding examined within the scope of the study in an existing energy transmission line has also been examined.
In the study, first of all, the aim of the subject and the studies on grounding are included.
In the second part of the study, general electrical definitions/terms and concepts related to grounding are explained.
In the third part of the study, the design criteria of the grounding system in high voltage facilities and the safety issues in the grounding system are examined. In the same section, the dimensioning of the grounding system and the construction of the grounding system in high voltage facilities are mentioned.
In the fourth part of the study, measurement methods related to grounding are discussed.
In the fifth part of the study, information about the CDEGS program in which modeling was carried out was given and brief introduction was made.
In the 6th part grounding works in the 154 kV Göynük Havza – Metafor WPP Energy Transmission Line in Bingöl province are included. Grounding studies were carried out using the grounding measurement values of the said Power Transmission Line. Various methods were suggested to improve the grounding, new methods in addition to the suggestions were discussed and evaluations were included.
Briefly within the scope of this study, we focused on soil and grounding methods. Grounding systems and types were examined specifically for high voltage energy transmission lines and grounding improvement studies were carried out in the CDEGS (Current Distribution, Electromagnetic Fields, Grounding and Soil Structure Analysis) program. A comparison was made based on the results obtained.