Yüksek gerilim tesislerinde topraklama sistemlerinin bilgisayar destekli analizi
Computer aided analysis of grounding systems in high voltage stations
Yazar: BAYRAM BÖLÜKBAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CENK GEZEGİN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrik enerji sistemleri = Electrical energy systems ; Elektrik iletimi = Electric transmission ; Elektrik şebekesi = Elektrical grid ; Yüksek gerilim = High voltage

Özet:
Bu tez, yüksek gerilimli tesislerinde topraklama sistemlerinin tasarımını ve analizini derinlemesine incelemektedir. Amacı, mevcut topraklama şebekelerinin durumunu detaylandırarak, daha güvenli ve ayrıntılı topraklama sistemlerinin tasarımına katkıda bulunmaktır. Tezde, yüksek gerilim tesislerinin topraklama sistemleri üzerinde analitik hesaplama yöntemi ile bilgisayar destekli uygulamalar ele alınmıştır. Bu amaçla, IEEE Std 80:2013 standardına uygun analitik hesaplamalar yapılmış ve sonuçlar CDEGS topraklama analiz yazılımı ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma hem basit hem de karmaşık topraklama sistemleri için analitik hesaplama yöntemi sınırlarını ve geçerliliğini ortaya koymuştur. Analiz sürecinde, toprak katman yapısının ve topraklama sistemi geometrisinin, topraklama direnci ile temas ve adım gerilimleri üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Ayrıca, analizlerin sonuçları tablolarda sunulmuş ve ilgili detaylar eklerde verilmiştir.
Topraklama sistemlerinin tasarımında önemli bir diğer konu, topraklama direnci ölçme yöntemleridir. Tezde, saha ölçme yöntemleri arasında en çok tercih edilen gerilim düşümü metodu kullanılmıştır. Topraklama sistemlerinin tasarımında toprağın katmanlı olarak modellenmesinin önemine dair örnekler verilmiştir. Elektrik enerjisinin artan talebiyle birlikte, yüksek gerilimli tesislerinin sayısı artmakta ve bu merkezlerin topraklama sistemlerinin tasarımı kritik hale gelmektedir. 
Topraklama sistemleri, arıza durumlarında elektriksel teçhizatları ve insanları koruma görevini üstlenir. Topraklama sistemlerinin doğru tasarlanması, enerji kesintilerini önlemeye, güvenliği sağlamaya ve ekonomik iletimi desteklemeye yönelik önem taşır. Tez, yüksek gerilim tesislerinde topraklama sistemlerinin tasarımında dikkate alınması gereken parametreleri kapsamlı bir şekilde değerlendirmiştir. Analitik hesaplamalar ve bilgisayar yazılımları ile yapılan analizlerin, güvenli ve ekonomik topraklama sistemlerinin tasarımında ne denli önemli bir rol oynadığını ortaya koymuştur. Bu çalışma hem insan ve canlı güvenliğini hem de ekonomik verimliliği sağlayacak şekilde tasarlanmış topraklama sistemlerinin önemini vurgulamaktadır.

Abstract:
This thesis provides an in-depth examination of the design and analysis of grounding systems in high voltage facilities. Its aim is to detail the current state of existing grounding networks and contribute to the design of safer and more elaborate grounding systems. The thesis discusses analytical calculation methods and computer-aided applications related to grounding systems in high voltage facilities. For this purpose, analytical calculations were performed in accordance with the IEEE Std 80 standard, and the results were compared with the CDEGS grounding analysis software. This comparison revealed the limits and validity of the analytical calculation method for both simple and complex grounding systems.The analysis process thoroughly examined the effects of soil layer structure and the geometry of the grounding system on grounding impedance, touch, and step voltages. Furthermore, the results of the analyses were presented in tables, with relevant details provided in the appendices. 
An important topic in the design of grounding systems is the methods for measuring grounding resistance and impedance. The thesis employed the most preferred field measurement method, the Voltage Drop Method. Examples were provided to illustrate the significance of modeling the soil in layers for the design of grounding systems. With the increasing demand for electrical energy, the number of high voltage facilities is rising, making the design of their grounding systems critical.
Grounding systems play a vital role in protecting electrical equipment and individuals during fault conditions. The accurate design of these systems is essential for preventing power outages, ensuring safety, and reinforcing economical transmission. The thesis comprehensively evaluated the parameters that need to be considered in the design of grounding systems for high voltage facilities. It demonstrated the significant role of analytical calculations and software-based analyses in the design of safe and economical grounding systems. This study emphasizes the importance of grounding systems designed to ensure both human and environmental safety as well as economic efficiency.