Sonlu farklar yöntemiyle topraklama ağlarındaki potansiyel dağılımın hesaplanması
Calculation of potential distribution on grounding grids via finite difference method
Yazar: ALİ DARMAN
Danışman: DOÇ.DR. NURETTİN UMURKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
ÖZETElektrik tesislerinde aktif olmayan bölümler ile bunlara bağlı bölümlerin, bir iletken yardımıile toprakla irtibatlandırılması işlemine topraklama denilmektedir. Elektrik sistemlerinindevamlılığını sağlamak ve insan hayatını güvenceye almak için elektrik sistemlerinde, gerilimaltındaki kısımlar yalıtılırlar. Toprağa karşı yalıtımda, çeşitli sebeplerle, her zaman bozulmave delinme şeklinde hata meydana gelmesi kaçınılmazdır. Topraklama, meydana gelebilecekbu çeşit bir hata durumunda, insan hayatını güvenceye almak maksadıyla uygulanacakişlemlerden biridir.Bu tez çalışmasında, topraklama sistemlerinde yoğun şekilde kullanımdaki topraklama ağları,hesaplama bakımından kolaylığı ve aynı zamanda yüksek doğruluğu bulunması nedeniyleSonlu Farklar Yöntemi (SFY) ile incelenmiş ve bu yöntem teorik olarak model topraklamaağlarının analizinde kullanılmıştır. Bu amaçla 2. bölümde topraklama hakkındaki temelkavramlar sunulmuş ve 3. bölümde topraklama ağlarının incelenmesine yer verilmiştir. 4.bölümde topraklama ağlarında akım dağılımlarının elde edilmesi ve özdirenç ve karşılıklıdirenç ifadelerinin çıkarılmasına ilişkin sayısal ifadeler sunularak 5.bölümde topraklamaağlarının hem ağ içerisine tekabül eden toprak yüzeyinde hem de referans toprağa kadarmesafedeki toprak yüzeyinde potansiyel dağılım ifadeleri elde edilmiştir. Ayrıca modeltopraklama ağ örnekleri için toprak yüzeyindeki potansiyel dağılım ifadelerinin SFY ileçözümü elde edilerek sonuçlar grafiksel olarak gösterilmiştir. Son bölümde de elde edilensonuçlar ve akabinde öneriler sunulmuştur.Bu çalışmada öne çıkarılmak istenen tema, farklı iletken sayısına ait kare topraklama ağlarınınhata durumu sonrasında toprak yüzeyinde meydana getirdiği potansiyel dağılımın SFY ilehesaplanarak sonuçların grafiksel olarak sunulmasıdır. Böylece tasarlanması planlanacaktopraklama ağ modeli için referans oluşturması amaçlanmıştır.Anahtar kelimeler: Topraklama ağı, özdirenç, karşılıklı direnç, akım dağılımı, potansiyeldağılım, sonlu farklar yöntemi.

Abstract:
ABSTRACTIn electrical plants, connecting the voltage free parts and the protection cords with their linkedsections via a conductor into the earth surface named as grounding. In order to obtaincontinuity of electrical systems and to save human life, the parts that applied voltage haveinsulated in electrical systems. At insulation against the earth, becoming a failure, as everytime a deterioration and penetration with various reasons, is inevitable. Grounding is one ofthe methods, which aims to keep the security of human life in such a possible fault condition.In this thesis, the grounding grids that widely used in electrical systems have analyzed withFinite Difference Method (FDM) because of the simplicity in calculations and high accuracyof the method and this method used theorically for analyzing the model grounding grids. Withthis goal, fundamental concepts regarding the grounding have given in section 2 and theinspections on grounding grids have stated in section 3. In section 4, obtaining the currentdistribution, self resistance and mutual resistance is stated with the use of numericalexpressions and in section 5, the potential distribution that correspond earth surface of boththe points inside the grid and the points up to reference earth has calculated. In addition tothese, solution of the potential distribution expressions on earth surface with FDM haveobtained and the results have shown in graphically. In the final section, attained results andsuggestions have mentioned.The theme that desired to highlight in this thesis is to express the calculation of the potentialdistribution on earth surface of a square grounding grid after a failure case with FDM, andillustrate the results graphically. By doing as, it has desired to be a reference for the groundinggrid model, which is planning to design.Key words: Grounding grid, self resistance, mutual resistance, current distribution, potentialdistribution, finite difference method.