ARDIŞIK BAĞLI BİR İLETİM HATTI-KABLO SİSTEMİNDE MEYDANA GELEN KISA DEVRE OLAYLARININ GEÇİCİ REJİM ANALİZİ: ARIZA YERİNİN ETKİSİ

Transkript

1 ARDŞ AĞL İR İLETİM ATT-ALO SİSTEMİNDE MEYDANA GELEN SA DEVRE OLAYLARNN GEÇİCİ REJİM ANALİZİ: ARZA YERİNİN ETİSİ Siyami DROĞLU M.Uğur ÜNVER, Eektrik-Eektronik Müendisiği öümü Sakarya Üniversitesi, 44, Sakarya e-posta: e-posta: Anatar sözcüker: Geçici Reim Anaizi, İetim attı, abo, Aşırı Geriim, Aşırı Akım, ısa Devre oayarı ASTRACT Transients due to sort circuit fauts taking pace on cascade-connected overead ine/cabe systems are studied in tis paper. Te severest condition of singe pase to eart faut is studied wit te occurrence of te sort circuit faut at te peak vaue of te system votage of pase. Effect of faut ocation is particuary investigated for te given transmission system. Cross-bonded underground cabe is considered in te studies. Transient votage and current responses are obtained at te first and second sending-end bus bars as we as te unction point of te overead ine/cabe system. Transient anaysis as been carried out using te Modified Fourier Transform Metod wit te aid of PC computer.. GİRİŞ Eneri ietim sistemerinde açma kapama ve kısa devre oayarı sonucunda meydana geen aşırı geriim ve akımarın seviyeerinin beirenmesi, sistem tasarımında son derece kritik bir önem arzetmektedir. Söz konusu akım ve geriimerin bigisayar yardımıya esapanması, eneri ietim sistemerinin tasarımı ve işetimi açısından sadece büyük bir ekonomik fayda sağamaka kamayacak aynı zamanda güvenik ve verimiiği de beraberinde getirecektir. Ardışık bağı bir eneri ietim attı/kabo sisteminin erangi bir noktasında faz-toprak arızası oduğunda ietim sisteminin muteif noktaarında odukça dikkat çekici geçici aşırı akımar ve geriimer ouşmaktadır. iç şüpe yok ki, bu akım ve geriimerin mümkün oan en yüksek doğruukta tespiti koruma eemanarının dizaynı ve izoasyon koordinasyonu açısından son derece önem teşki etmektedir. u amaça, geçici kısa devre akım ve geriim ifadeeri at ve kabo parametreerden yararanıarak önce frekans bögesinde ede edimiştir[-]. Daa sonra Fourier Dönüşüm Metodu kuanıarak etüt edien noktaardaki akım ve geriimerin daga şekieri zamana bağı oarak buunmuştur[-4]. u çaışmada şeki (a da görüen ve çift taraftan besenen bir ietim sistemi ee aınmıştır. Etüt edien ietim sisteminde arıza öncesi akımar ima edierek tek faz-toprak kısa devresi inceenmiştir. u amaça arızanın, at üzerindeki bir noktada, at ve kabonun bireşme noktasında veya kabo üzerindeki bir noktada oduğu düşünüerek üç farkı durum için, gönderici uç geriimeri, gönderici uç akımarı ve arıza noktası geriimerinin zamana bağı değişimini gösteren daga şekieri ede edimiştir.. SA DEVRE ARZASNN TEMSİLİ erangi bir ietim sisteminde ortaya çıkan kısa devre arızası süperpozisyon metodu yardımıya temsi ediebimektedir[]. una göre; ik aşamada kısa devre arızası omadan önce arıza yerinde süreki a geriimi buunur. u durumda, ietim sisteminde arıza öncesi akım akmadığı varsayımıya arıza noktası geriimi kaynak geriimine eşit oacaktır. İkinci aşamada, sistemin pasif durumda oduğu, yani arıza öncesinde kaynakarın söndürüdüğü durumda, arıza noktasında arızanın başadığı andan itibaren ayai bir geriim kaynağı uyguanır. Uyguanan ayai geriim kaynağı genik oarak o noktadaki arıza öncesi geriime eşit, poarite oarak ters işaretidir. u surete arıza noktasında kısa devre temsi edimiş our. ısa devre arızasının başamasıya birikte, inceenecek farkı noktaardaki akım ve geriimer, birinci aşamada tespit edien akım ve geriimerin ikinci aşamada ayai kaynaktan doayı ouşan akım ve geriimere iave edimesi suretiye ede edimiş our. İnceenen ietim sisteminde, arıza F noktasında meydana gemektedir. Daa önce basedidiği gibi F noktası ietim sistemi üzerinde üç farkı noktada seçiecek ve buna iişkin inceemeer yapıacaktır.

2 ara ara k Z S at F abo ( a Z S V S S V S S A - - J - A - J Y S -V F -V F -V F Y S R F R F R F V S S ( b V S S A +Y S - - J - A - J +Y S F F F Y F Y F Y F (C Şeki- inceenen ietim sisteminin tek at şeması ( a Arıza durumunda ietim sistemi ( b ayai geriim kaynağının pasif sisteme uyguanarak arızanın temsi edimesi ( c Eşdeğer devrenin basiteştirimiş ai İetim sisteminde buunan kabo kııfının doğrudan toprakı oduğu varsayımıştır. Arızanın farkı noktaarda ouşması durumuna göre frekans bögesinde akım ve geriim ifadeeri aşağıda beirtidiği şekide türetiebiir. Arızanın ietim attında oması durumunda, arıza noktası sistemi iki parçaya ayırır. irinci parça ietim attı ikinci parça ise ietim attı ve kabodan ouşan ardışık bir sistem dir. Ardışık bağı sistemerin akım ve geriim iişkierini gösteren matematikse ifadeer daa önce kaynak 6 da türetimiştir. urada, kaynak 6 daki akım geriim bağıntıarından yararanıarak, örnek oarak sadece at böümünde bir arıza oması durumunda gereken matematikse ifadeer çıkartıacaktır. Diğer iki durum için benzer yakaşıma gereki matematikse ifadeeri çıkarmak mümkündür. ( A + YS ( D + Y ( A + YS VFT ( D + Y C VFT + A + AJ + YF = F J J S C J VS = V = S J S S = Y S V S S = Y S V S J

3 urada; A = Y cot( O ψ x = YO cos ec( ψ x A A = Y cot( ψ O = Y cos ec( ψ = Y = Y O O O cot( ψ k ( cos ec( ψ A = A - (A + A = (A + A C = (A + A k - - x ( D = A - (A + A k, : sırasıya ietim attı ve kabo uzunukarını, ise arıza noktasının birinci gönderici uca oan mesafesini, Y O, Y O - - x : sırasıya ietim attı ve kaboya ait karakteristik admitans matriserini Ψ, Ψ k : sırasıya ietim attı ve kaboya ait yayıma katsayısı matriserini : ayai kaynağın uyguanmasıya ouşan arıza noktasındaki arıza geriim vektörünü F, Y F : sisteme uyguanan ayai kaynak akım vektörünü ve arıza admitans matrisini, Y S, Y S : sırasıya birinci ve ikinci kaynakara ait kaynak admitans matrisini göstermektedir. Daga şekierinde fazar, ve oarak gösterimiştir Şeki İetim attının Profii (mesafeer m Tabo-. İetim attına Ait Parametreer Parametreer Faz Toprak İetkeni İetkeni Çap(cm.9.88 Damar çapı (cm.8.8 Özdirenç (om-m Dış damar sayısı 4 4 Etkin damar sayısı 4 4 Endüktans düzet. faktörü er fazdaki ietken sayısı 4 - oruma ietkeni sayısı - TOPRA Pek tabidir ki, burada gösterien akım ve geriimer sadece ayai kaynaktan kaynakanmaktadır. Sistemin gene tepkisini buabimek için kaıcı durum değererini burada ede edien değerere iave etmek gerekir..m.m m. UYGULAMA ÇALŞMALAR u çaışmada toprağın omoen oduğu ve m-m ik bir özdirence saip oduğu varsayımıştır. İşetme geriimi 8 kvtur. aynakar sisteme. enri ik endüktansar üzerinden bağanmıştır. uanıan kabo er km de çaprazanmış ve kabo kııfı çaprazama noktaarında direkt oarak toprakanmıştır. İetim attı km uzunukta ve kabo ise ana bömeden ouşmaktadır. Temsi edien kısa devre, ikinci faz tam tepe değerindeyken ikinci fazda tek faz- toprak arızası meydana gemesi durumudur. İnceenen ietim sistemine ait at ve kabonun arazideki yereşim profieri sırasıya şeki ve te parametreeri ise sırasıya Tabo ve de görümektedir... ve. öümerinde bu çaışma kapsamındainceenen durumara iişkin daga şekieri verimektedir. Şeki Yeratı abosunun Yereşme Profii Tabo-. aboya Ait Parametreer Parametre Adı Parametre üyüküğü Nüve yarıçapı.44 cm ııf iç yarıçapı 4. cm ııf dış yarıçapı 4.6 cm abo yarıçapı. cm Nüve özdirenci.7e-8ωm ııf özdirenci.8e-8ωm Nüve izoasyonunun bağı dieektrik. sabiti ııf izoasyonunun bağı dieektrik 8 sabiti Nüvenin bağı geçirgenik sabiti ııfın bağı geçirgenik sabiti

4 .. ARZANN İLETİM ATTNDA MEYDANA GELMESİ DURUMU ara ara at abo.. ARZANN İLETİM ATT İLE ALONUN İRLEŞME NOTASNDA MEYDANA GELMESİ DURUMU ara ara at abo.gönderici UÇ GERİLİMLERİ (p.u..gönderici UÇ GERİLİMLERİ (p.u GÖNDERİCİ UÇ GERİLİMLERİ (p.u..gönderici UÇ GERİLİMLERİ (p.u ARZA NOTAS GERİLİMLERİ (p.u ARZA NOTAS GERİLİMLERİ (p.u GÖNDERİCİ UÇ AMLAR (ka -.GÖNDERİCİ UÇ AMLAR (ka GÖNDERİCİ UÇ AMLAR (ka -.GÖNDERİCİ UÇ AMLAR (ka Şeki İetim attında tek faz toprak arızası oduğunda meydana geen kısa devre akım ve geriimeri ( =km u durumda arızanın ouşmasından sonra,. gönderici uçta arızasız faz geriimi.4 pu değerine uaşırken arızaı faz akımı da 8.4 ka değerini amaktadır. ekendiği gibi arıza noktasının. baraya çok yakın omasından doayı arızaı faz geriimi sıfıra çok yakındır.. gönderici uçta ise, arızasız faz geriimi.7 pu değerini aırken arızaı faz akımı.9 ka değerine uaşmaktadır Şeki 4 ireşme noktasında tek faz toprak arızası oduğunda meydana geen kısa devre akım ve geriimeri ( =km Arızanın at ve kabonun bireşme noktasında oduğu ikinci durumda ise,. gönderici uçta faz geriimi.488 pu değerine uaşırken, arızaı faz akımı.444 ka değerini amaktadır.. gönderici uçta ise, faz te.7 pu değerine uaşan bir genik tepe değeriye karşıaşıırken arızaı faz akımı ka omaktadır.

5 .. ARZANN ALODA MEYDANA GELMESİ DURUMU.GÖNDERİCİ UÇ GERİLİMLERİ (p.u..gönderici UÇ GERİLİMLERİ (p.u. ARZA NOTAS GERİLİMLERİ (p.u..gönderici UÇ AMLAR (ka.gönderici UÇ AMLAR (ka ara ara at abo Şeki aboda tek faz toprak arızası oduğunda meydana geen kısa devre akım ve geriimeri ( =68km Arızanın kaboda oduğu son durumda ise,.gönderici uçta, arızaı faz.94 pu değerine uaşırken arızaı faz akımı. ka değerini amaktadır..gönderici uçta ise, faz geriimi.9 pu değerine uaşırken, arızaı faz akımı 8.6kA değerini amaktadır. 4. SONUÇ Yapıan üç farkı çaışmada, arızaı faza iişkin akımın geniğinin arıza noktasının yerine bağı oarak at/kabo empedansındaki artma veya azamaya parae oarak değiştiği gözenmiştir ki bu zaten bekenen bir durumdur. Aynı şekide arıza yerinde arızaı faza ait geriimin,arıza direnci -6 om aındığı için sıfır oarak görümesi bekenen durumdur. öüm. de arızanın at başına yakın oduğu durum için ede edien akım ve geriim eğrierindeki saınımar diğer iki duruma karşıaştırıdığında nispeten daa düşük frekansıdır. Arızanın at ve kabonun bireşme noktasında oduğu durum için ede edien daga şekierinde ise, yüksek frekansı ve yüksek geniki saınımara karşıaşımaktadır. u durum yürüyen ve yansıyan dagaarın yo ama süreeriye yakından iişkiidir. Son oarak arızanın kabo barasına yakın bir noktada meydana gemesi durumunda ise dikkat çekici oarak. gönderici uç geriiminde yüksek frekansı ve pu değerine uaşan yüksek geniki saınımar ouşmaktadır. AYNALAR [] Gaoway R., Sorrocks W., and Wedepo L.M. Cacuation of eectrica parameters for sort and ong poypase transmission ines,proc. EE, Vo., No., pp - 9, December 964. [] Wedepo L.M and Wicox D.J, Transient anaysis of underground power-transmission systems, system - mode and wave-propagation caracteristics, PROC. EE, vo., no., pp -6, February 97. [] Day Syvia J., Muineux N. and Reed J.R. Devoepments in Obtaining Transient Response using Fourier Transforms, Part : Gibbs Ponomena and Fourier İntegras NT. JOUR. OF ELECT. ENGNEERNG EDUC. vo, pp 6, 96 [4] Day Syvia J., Muineux N. and Reed J.R. Devoepments in Obtaining Transient Response using Fourier Transforms, Part : Use of te Modified Fourier Transform NT. JOUR. OF ELECT. ENGNEERNG EDUC. vo 4, pp -4, 966. [] Ünver M.Uğur, Eneri naki atarının kısa devre anaizi:çift taraftan besenen atar, ELETRİ MÜ. 6. ULUSAL ONGRESİ,99. [6] Ünver M.Uğur, E.N. ie ardışık bağı bir yer atı eneri kabosunda ouşan manevra aşırı geriimeri AYNA DERGİSİ, 987. [7] MATSURA,-., Simpified anaysis of transient due to faut initiation on doube-ended overead and underground transmission ines, EE PROC, vo., Pt. C No., 98.