4.Aşırı gerilimler

Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
İÇ AŞIRI GERİLİMLER
n 
n 
n 
Sistemin kendi iç yapısındaki değişikliklerden
kaynaklanır.
U < 220 kV :
Dış aşırı gerilimler
U > 220kV :
İç aşırı gerilimler
enerji sistemi açısından önem taşırlar.
1.  Senkron jeneratör yükünün kalkması
2.  Ferranti olayı
3.  Kapasitif devrenin açılması
4.  Fazların toprakla teması
5.  Ferrorezonans
25.03.2012
12
SENKRON JENERATÖR
YÜKÜNÜN KALKMASI
n 
n 
n 
Yük altında endüvi reaksiyonu ve iç gerilim düşümü
nedeniyle, uç gerilimi endüklenen (EMK)’den
farklıdır. Herhangi bir arıza sonucu oluşabilen gerilim
artışı, orta veya yüksek frekanslı ve nispeten kısa
sureli olup, frekansın yarı dalgası içinde yok olur.
Süresi: Saniye-saat (özellikle yıldız noktası yalıtılmış
sistemlerde)
Derece: Anma geriliminin %70-%80
25.03.2012
13
1
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
SENKRON JENERATÖR
YÜKÜNÜN KALKMASI
n 
Yükün kalkması halinde, iç gerilim düşümü = 0 olur.
Bu durmda uyarma regülatörü faaliyete geçer, ancak
ani gerilim yükselmesi engellenemez
E = U + ( R + jX d ).I
Bu denklemde ‘R’ direnci ihmal edilebilecek düzeydedir.
E = U + jX d .I
14
25.03.2012
SENKRON JENERATÖR
YÜKÜNÜN KALKMASI
ΔU = X d .I . sin ϕ
25.03.2012
I = 0 → E ≡U
15
2
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
SENKRON JENERATÖR
YÜKÜNÜN KALKMASI
‘S’ gücü ile çalışan bir üretecin yükü ani olarak ∆S
kadar azalırsa, bunun reaktif bileşeni de ∆Q kadar
azalır. Normal çalışmada yük akımı I1 ise, gerilimde
ani olarak ∆u''=Xd''I1 kadar artış olur. Subtransient
(ani) artış, anma geriliminin %30’una kadar çıkar.
Xd'': Generatörün subtransient reaktansıdır.
2-3 periyot sonra gerilim artışı ∆u'= Xd'I1
Xd': Generatörün transient reaktansıdır, %25 kadar
olabilir
n 
16
25.03.2012
SENKRON JENERATÖR
YÜKÜNÜN KALKMASI
Gerilim regülatörü devreye girerse ∆u' ’den
sonra gerilim u1 değerine düşer. Aksi takdirde
u2 değerine yükselir
25.03.2012
17
3
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
SENKRON JENERATÖR
YÜKÜNÜN KALKMASI
n 
Yük kalkarsa
türbinin dönme sayısı
yükselir
uyarma dinamosunun gerilimi
yükselir.
E = k .n.φ
Buhar santrallerinde regulasyon hızlıdır, su
santrallerinde ise mekanik zorlanma olmaması için
regulasyon sınırlı kalır, bu nedenle %50 artış
meydana gelir. Eğer generatör kapasitif yüklenirse
artış daha da fazla olabilir.
18
25.03.2012
FERRANTİ OLAYI
n 
Kısa ve orta uzunluktaki hava hatlarında boşta
çalışma durumunda hattın sonundaki gerilim, hat başı
gerilimine göre yüksektir. Kapasitif akımdan dolayı
oluşan bu olaya ‘Ferranti’ olayı denir.
25.03.2012
19
4
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
KAPASİTİF DEVRENİN
AÇILMASI
n 
Kesici açıldığında U2, U1(max.) gerilimi ile dolmuş
olacağından, U1 gerilimi negatif olarak maksimum
değerine ulaştığında kesicinin uçları arasında ∆U =
2U1(max.) = 2U2 kadar bir fark oluşur. Bu gerilim arkın
yeniden tutuşmasına sebep olur.
25.03.2012
20
FAZLARIN TOPRAKLA TEMASI
n 
Bu durumda şebekedeki
diğer fazlarda işletme
frekansında (50Hz) aşırı
gerilimler ortaya çıkar.
Bu gerilimlerin
genlikleri ve sönüm
süreleri yıldız
noktasının durumuna
bağlıdır.
25.03.2012
21
5
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
FAZLARIN TOPRAKLA TEMASI
Sistemin yıldız noktası:
1. 
2. 
3. 
4. 
Yalıtılmış olabilir ((Z 0 = ∞) ): Diğer fazlar (A ve B)
UN gerilimine yaklaşır. UA ve UB gerilimleri,
empedansın faz açısı büyürse çok yüksek değerlere
ulaşabilir.
Doğrudan topraklı (Z0=0): UA=0.5*UN olur.
Omik direnç üzerinden topraklı (Z0=R): UA ve UB,
UN’nin (0,3-0,7) katı değer alırlar.
(UU: arıza
öncesi faz-faz gerilimi)
Peterson bobini üzerinden topraklama (Z0=XL): UA
ve UB 1.73 kat artar, ferrorezonansa yol açar!
22
25.03.2012
FERROREZONANS
n 
n 
n 
Nonlineer (doğrusal olmayan) rezonans halidir.
Lineer rezonans sistemin doğal frekansına,
ferrorezonans ise kaynak gerilimine bağlıdır.
Direnç, bobin ve kapasiteden oluşan seri-paralel
devrelerde meydana gelir.
25.03.2012
23
6
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
FERROREZONANS
Meydana gelme ihtimalinin yüksek olduğu durumlar:
1. 
2. 
3. 
4. 
Yıldız noktası doğrudan veya Peterson bobini
üzerinden topraklı sistemler.
Bir kaynaktan beslenen ancak boşta çalışan güç
trafosu içeren sistemler.
Yıldız noktası doğrudan topraklı ve gerilim trafosu
içeren sistemler.
Kesiciler tarafından açılıp kapatılan sistemler.
24
25.03.2012
FERROREZONANS
Rezonansın oluşumuna neden olabilen etkenler:
1. 
Sistemde ortayan çıkan küçük çaplı gerilim artışları.
2. 
Endüktansın demir çekirdeğinin B-H
karakteristiğinin durumu.
3. 
Kaynak geriliminin anlık değeri.
25.03.2012
25
7
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
FERROREZONANS
Sistem ‘Ç’ noktasında çalışırken kaynak gerilimi (VK),
∆V1 kadar artarsa, ‘Ç’ noktası ‘T’ noktasına kayar.
Artış ∆V2 kadar olursa yeni bir çalışma noktası olan
‘A’ bölgesine geçilir. Bu olaya ‘Sıçrama ‘adı verilir.
26
25.03.2012
FERROREZONANS
Sıçrama durumuında:
1. 
Akımın genliği büyür.
2. 
Reaktif akım değişikliğe uğrar. (endüktif akım
kapasitif olur.)
3. 
UL (bobin üzerinde) sargı gerilimi yükselir.
4. 
UC (kapasite) gerilimi yükselir.
Gerçek sistemlerde ∆V artışları VK’nın 1/25 kadarına
eşittir.
25.03.2012
27
8
Yüksek Gerilim Tekniği 2
25.03.2012
FERROREZONANS
Ferrorezonans 3 farklı moda sahiptir:
a.  Ana harmonik rezonans (kaynak frekansında)
b.  Alt harmonik rezonans (kaynak frekansının tek sayılı
katları)
c.  Simetrik olmayan rezonans (kaynak frekansında)
28
25.03.2012
FERROREZONANS
n 
Devre ferrorezonansa
girdiğinde, gerilimdeki
küçük bir artışa karşın,
akım ‘A’ noktasından,
‘B’ noktasına sıçrar.
Gerilim arttırılınca ‘P’ noktasına ulaşılır. Gerilim
azaltılınca akım ‘B’ noktası yerine, önce ‘D’, sonra da
aniden ‘E’ noktasına düşer. ABDEA alanı devrenin
‘C’ kapasitesi ile büyür, ‘R’ omik direnci ile küçülür.
‘R’ büyüdükçe ‘B’ noktası, ‘A’ noktasına doğru kayar.
Sıçrama meydana gelmez!
29
25.03.2012
9