yüksek gerilim tekniği 2.pdf

7/29/2019 Yksek Gerilim Teknii 2.pdf

1/21

3. GazYaltkanlar ve Boalma Olaylar

35

Yksek basnta iyon iftlerinin tekrar birlemeleri mmkndr. Birlemenin hz pozitif ve negatif

iyonlarn konsantrasyonuna baldr. Pozitif (n+) ve negatif (n-) iyonlarn ayn miktarda olmas

halinde,

+

+

== nndt

dn

dt

dn

: tekrar balanma katsays

n+ ~ n- = ni olduu iin t=0 annda ni = nio ve tni = ni (t)

2

i

in

dt

dn=

dtdt

dni =

tn

ntn

io

i

i

+=

1)( 0

yon dzeyinin yarya dmesi iin geen zaman ise,

tnt

io

n

1=

Tekrar birleme olay, yksek basnlarda, yaylmann (difzyon) nemli olmad durumlarda

iyonizasyonu azaltan balca etkendir.

3.3.9 KORONA

Gaz yaltkanlarda sivri noktalarda veya kelerde gzlenen korona olay delinmenin

gereklemesinden ok nce yksek elektrik alann olutuu bu blgelerde hafif ldama eklinde

kendini belli eder. Genelde korona oluumu sistem asndan ok zararl olmamakla birlikte,

yksek gerilim hatlarnda kayplara yol amas, grlt sinyalleri retmesi veya sulfur hexaflorid

(SF6) kullanlan ortamlarda yaltkanl azaltc baz yan rnlerin olumasn hzlandrmas

nedeniyle mmkn olduunca engellenmeye allr. Pozitif, negatif ve AC olmak zere balca

ayr tipte incelenir.

3.3.9.1 NEGATF KORONA

Negatif elektrodun bulunduu blgede Townsend boalmlar gzlenir. Sivri blgeden

elektronlarn evreye yaylmas sonucunda ncelikle pozitif elektriksel ykler oluur(ekil 3.14).

Ancak biraz ileride elektronlarn oksijen molekllerine yapmalar sonucu negatif yklerin

oluumu hzlanr ve bu sayede elektrodun sivri ucuna etkiyen elektriksel alann iddeti azalr.


2/21


36

ekil 3.14 Negatif korona oluumu

Yklerin ksa zaman sonra elektrodun ucundan uzaklamasyla birlikte, elektriksel alan yeniden

glenir ve elektriksel boalmalar balar. Kendini tekrar eden bu daimi boalm, elektromanyetik

grltye ve dielektrik yaltkanlarda kayba neden olur. Korona boalmalarn ksa mesafeli

(Townsend) olduu iin, Paschen erisi kullanlarak ltl zarn olumas iin gerekli gerilim

seviyesi hesaplanabilir. Sivri nokta r yarapl bir kreye, yer ise sivri noktayla emerkezli R

apndaki bir kreye benzetilirse (ekil 3.15), bu durumda gerilim sivri noktadan mesafesi

uzaklkta Paschen erisinde belirtilen seviyeye ulanca, elektrodun etrafnda ltl bir zarn

olutuu gzlenir.

dURrkapasite

rrkapasiteV

)(

)(

+=

= dU

rr

Rr

+

11

11

Topraa olan mesafe elektrodun yarapndan ok daha byk olduu iin (R>>r)

dU

rV

+= )1(

mesafesi deitirilerek Paschen erisinden uygun den delinme gerilimleri denkleme

yerletirilmek suretiyle, Vnin delinmeyi balatacak minimum deeri hesaplanr. Burada dikkat

edilecek nokta korona olaynn elektriksel alana bal olmadan dorudan uygulanan gerilimin birfonksiyonu olarak deitiidir.

ekil 3.15 Negatif koronave ltl zarn oluumu


3/21


37

3.3.9.2 POZTF KORONA

Delinme gerilimleri yaklak ayn olmakla birlikte, pozitif korona oluum asndan negatif

koronadan olduka farkldr (ekil 3.16). Yksek elektrik alanda negatif ykl bir katodun

bulunmay sebebiyle ltl zar oluumu daha yksek gerilim seviyelerinde gerekleir. Anot

ksmnda oluan pozitif elektriksel ykler, anod civarndaki yksek elektriksel alann etkisini

azaltrlar. Yklerin dalmasyla birlikte elektriksel alan yeniden glenir ve elektriksel boalmalar

balar.

ekil 3.16 Pozitif korona

3.3.9.3 AC KORONA

AC gerilimlerde srasyla pozitif ve negatif korona olaylar gzlenir (ekil 3.17). Negatif korona

daha dk gerilim seviyelerinde Townsend boalmlar sonucu grlrken, kanal boalm sonucu

oluan pozitif korona daha byk genlie sahiptir ve dzensizdir. Korona kayplarn hava artlarna

(yamur, kar, buz, vs.) dorudan bamldr ve ektrem durumlarda normalin 10-100 kat kadar

olabilir. Kayplar iletkenin ap ile bydkleri iin, zellikle yksek gerilim seviyelerinde birka

telden oluan demet iletkenler kullanlr.

ekil 3.17 AC gerilimde korona


4/21


38

3.3.10 DELNME N ZAMAN GECKMES

Daha nceki blmlerde kvlcm delinmesi dzgn alanlardaki iyonizasyon ilemi ile

aklanmt. Ancak pratikte gazlarda delinmeler hzl olmakla birlikte ani deildir, delinmeye

sebebiyet verecek gerilimin uygulanmas ile delinmenin meydana gelmesi arasnda belirli bir

zaman aral vardr. Bu zaman fark zaman gecikmesi olarak adlandrlr.

Townsend delinme kriterinin oluabilmesi iin elektrodlar arasnda ki aklkta en az bir elektronun

bulunmas gerekir. DC gerilimler yada dk frekansl (50 Hz) AC gerilimlerde bu koul

kolaylkla yerine getirilebilir, ancak hzl deien ksa sreli gerilimlerde (yaklak 10-6 s)

reaksiyonu balatacak olan elektron elektrodlar aras bolukta bulunmaya bilir ve bunun sonucu

olarak da delinme meydana gelmez. Elektronun ortaya knn istatiksel dalm gstermesi

sebebiyle delinmeyi oluturacak gerilimin uygulanmas ile reaksiyonu balatacak elektronun

oluumu arasnda geen zaman araln istatiksel gecikme zaman (ts) olarak belirlenir.

Elektronun oluumuyla birlikte, araln delinmesine sebebiyet verecek iyonizasyonun

gereklemesi arasnda geen zamana ise oluum zaman gecikmesi (tt) ad verilir. Toplam

gecikme ise

t=ts+ tt

olarak belirlenmitir.

Delinme meydana gelmesi iin uygulanan gerilimin statik delinme geriliminden (vs) byk olmas

gerekir. ekil 3.18de t t nin ar gerilimle deiimi gsterilmitir.

ekil 3.18 Delinme olaynda gerilime bal zaman gecikmesi


5/21


39


6/21

4. Kat Yaltkanlar ve Delinme Olaylar

40

4. KATI YALITKANLAR

4.1 ZOLATRLERDE BOZULMALAR

Kat izolatrlerde bozulma molekler yapya, izolatrn ekline, ortam scaklna ve evrekoullarna baldr. Gazlar ve svlarn aksine, kat izolatrler kendilerini onarma yeteneine sahip

deildirler, yani bir kez delinmeye uradktan sonra uygulanan gerilimin kesilip, bir kez daha

uygulanmasna olanak vermezler. Bir kez delinmeye yada erozyona uram kat izolatr, kimyasal

ve fiziksel zelliklerini yitirmi yada deiime uramtr ve artk izolasyon zelliini kaybetmitir.

4.2 YALANMA ETKS

IEC yalanma etkisini izolatrlerin servis performansnda geri dn olmayan bir deiimeklinde tanmlanmtr. Genelde bu deiim zamana bal bozulma oran eklinde ifade edilir.

eitli i ve d etkenler dielektrik bir izolasyon malzemesine zarar verebilirler. Elektriksel

olaylar (kaak sznt akm, kuru band boalmlar, vb.) izolatrn performansndan direkt olarak

sorumludurlar. Ayrca nem, scaklk deiimi, ultra-viole radyasyon, mekanik ykler ve gne

gibi evre kaynakl etkenler de yalanma etkisini hzlandrarak izolatrn mrn ksaltabilirler.

Ayrca rzgar faktr de vibrasyona ve dolaysyla mekanik yorgunlua sebep olduundan

zellikle seramik olmayan izolatr kullanldnda dikkate alnmaldr. Yalanma ayrca

malzemenin molekler seviyedeki yaplanmas ile de ilgilidir. Yalanma, bu faktrlerin ayn anda,

yada belirli bir sray takip etmesiyle deiebilir. Genelde elektriksel anma bal olan yalanma

etkisi, aa oluumu, boalm ve dielektrik snma gibi etkenlerin sonucu oluur.

4.3 AN DELNME

Laboratuarda test edilen izolatrler 115 MV arasndaki olduka yksek gerilim seviyelerine

dayanabilirler. Eer bir malzemenin dayanma gc sadece kimyasal yapsna ve dielektrik

zelliklerine baml olarak ifade ediliyorsa buna ani delinme gc ad verilir.

Ani delinme dayanmna yaltkan iindeki elektronlarn uygulanan alandan kazandklar enerjinin

elektronlarn birleme deerinden iletim bandna gemelerini nleyen engeli amalarna yeterli

olmas durumunda eriildii kabul edilir. Pratikte ok ksa sreli darbe gerilimi uygulamalar

dnda, izolasyon malzemelerinin A.D.G. hesaplamak mmkn olmamtr. Ani delinme

elektronik bir yapdadr, ok ksa bir sre ierisinde (10 -8s 10-7s) yaklak 108 V/m civarnda alan

deerleri elde edilir. Genelde, bir izolatrn bozulmasna sebep olan gerek faktrler, elektronik

yap dndaki mekanizmalarn kombinasyonu eklinde ifade edilirler.


7/21


41

4.4 ELEKTROMEKANK DELNME

Krlmakszn dikkate deer bir oranda ekil deiimine dayanabilen cisimler, statik elektrik

basn, mekanik basnca eit veya ondan daha byk olduu taktirde krlabilirler. Statik elektrik

basn yaltkana gerilim uygulanmas durumunda yzlerden birinde pozitif dierinde negatif yzey

ykleri olumasndan ileri gelir. Alan iddeti 108 V/m civarnda ise elektrik basn birka yz N/m2

mertebesine ular ve bu deer birok yumuak polimerleri sktrmaya ve daraltmaya yeterlidir.

Young Modl Y olan a0 (m) kalnlndaki bir yaltkan numuneye U gerilimi uyguland zaman,

numunenin kalnl aya iniyorsa, statik elektrik basncn mekanik basnca eit olmas koulundan

=

=

a

aY

a

U0

2

2ln

2

1

2

1

=a

aY

aU 022

ln

2

Burada a deerine gre trev alnrsa 6.02/1

0

==

e

a

a

olduu an

a

a

a02

ln

fonksiyonunun bir maksimumu olduu anlalr. Bu denkleme gre Unun hibir gerek deeri

0a

a

n 0.6dan kk kararl bir deerini veremez.

Eer bu deerde ani delinme dayanmna eriilemezse Udaki ok az bir art, kalnl kararsz

klar ve numune krlr. En yksek delinme dayanm

2/1

0

6.0

==

Y

a

Ud

eklinde verilmi olup, burada Young Modlnn basnca ve zamana ball ihmal edilmitir.

4.5ELEKTRKSEL VEYA KANAL DELNMESBir kat yaltkan numune iine tam olarak gmlm elektrotlara bir gerilim uyguland zaman,

katottan itibaren bir elektron arpma suretiyle oalarak bir elektron meydana getirebilir. Bu

belli bir kritik yolu anca kanala dnr ve sonu olarak delinme meydana gelir. Delinme

genel olarak tek bir boalma kanalndan ibaret deildir. Yaltkan numune iine gmlm ubuk-

dzlem elektrot sistemine bir darbe gerilimi uygulanrsa aaca benzer delinme kanallar meydana

gelir(ekil 4.1).


8/21


42

ekil 4.1 Kat yaltkanlarda kanal delinmesi

DC gerilimlerde aa oluumu gerilimin kritik deeri amas sonucu

oluur. AC gerilimlerde ise biriken ykler sebebiyle aa oluumu dk gerilim seviyelerinde

gerekleir ve aalar gzlenir hale gelmeden nce bir oluum evresi geirirler. Aa oluumu 3

safhaya ayrlr.1. Enerjinin dielektrik malzemenin belirli noktalarna iletildii oluum safhas.2. Aa oluumu safhas (Bu esnada iyonlar gaz halinde yksek elektrik alann etkili olduu

yerlerde younlarlar).

3. Aacn bymesi (Uygulanan gerilimdeki enerji gaz halindeki iyonlara iletilir ve katmalzeme anmaya devam eder).

ekil 4.2 Ke delinimi

Elektrodlara bir U gerilimi uygulannca, bunun U kadar evre zerindedir. Elektrodun deme

noktasndan x aklndaki U1 in yaklak deeri:

2

2

1

1

1

1

aa

UaU

+

=

a1: 1. ortam kalnl , a2: 2. ortam kalnl

Gaz veya havadan oluan evrenin dielektrik katsays, kat yaltkan numunenin dielektrik

katsaysndan ok daha kk olduundan, evre ortam daha byk bir elektriksel zorlanmaya

maruz kalr. Sonuta kat yaltkann ani delinme dayanmna eriilemeden nce evre ortam

delinir. zolatrn yzeyinde boalmann olduu yerde (A blgesi) bir yk birikimi olur ve bu dablgedeki alan byk lde bozar. evre ortamn delinmesiyle ortaya kan bu ar ykler,


9/21


43

balangta dzgn olarak (equipotential) nitelendirebileceimiz alann bozularak ubuk dzlem

elektrot sisteminde gzlemlediimiz dzgn olmayan bir hal almasna sebep olurlar. Bir boalma

kanalnn ular arasndaki yk ylmas ani delinme alan iddetinden (108V/m) ok daha yksek

olan blgesel alanlara (1GV/m) sebep olabilir ve bu alanlar blgesel delinmeler meydana getirirler.

Yaltkann iinde bu ekilde delinme kanallar olumas ve btn kalnlk boyunca devam etmesi

sonucu delinme olay tamamlanr.

Bu konuda Pais deiik scaklk derecelerinde stlarak elde edilen termoset polimerlerin sertlik

dereceleri ile elektriksel dayanmlar arasnda iliki kurmutur. Bu teze gre mekanik ve elektriksel

zellikler, malzemenin molekler yapsndan kaynaklanmaktadr ve herbir reaksiyonda molekler

zincirin eitli paralar yer alabilirler. Bu hipotez zellikle mekanik ve elektriksel kayplar

aklamakta kabul grmektedir.

4.6 YZEY AINIMI

Yksek elektrik alan malzeme boyunca lokal kvlcmlarn ve boalmalarn oluumuna sebep olur.

Bu boalmalar her ne kadar izolatrn tamamen delinmesine sebep olmasalar da izolatrn

yzeyinin anmn hzlandrrlar(ekil 4.3). Burada etken olan faktrler:

a) Kvlcm ierisindeki iyon bombardman sonucu anm (erozyon)b) Kimyasal anmc) Yzeyin karbon haline dnm

Karbonize olarak anm, boalma balangc, karbon oluumu ve elektrod, uygulanan gerilim,

boalm yeri, boalm enerjisi gibi eitli etkenlere baml olan karbon yzey yaylm gibi eitli

olaylarn birbirini takip eden bir kombinasyonu eklinde geliir. Esasnda karbon esasl bu anm

gnmzde kullanlan pek ok modern, dk kaypl, elektriksel izolasyon malzemelerini tehdit

eden balca etkenlerden biridir. Servis hayat boyunca bir izolatrn yzeyi daimi olarak

kirlenmeye maruz kalr. Bu kir atmosferdeki nem vastasyla izolatrn yzeyine yapr ve bu

slak tabaka yksek gerilim elektrodu ve toprak arasnda iletken bir blge meydana getirir. Yzey

direnci nem ve kirle birlikte azalmaya balar ve bunun sonucu yzeyden daha fazla akm geer ve

yksek g kaybna sebep olur. Yksek g kayb scaklk artn hzlandrr ve yzeydeki nemin

buharlamasna neden olur. Sonu olarak iletken hale dnm bu kanallar kesilirler ve kuru

blgeler meydana getirirler. Neredeyse tm gerilim bu blgede younlar ve oluan boalmlar

erozyona ve karbon halinde anmlara sebebiyet verirler. Genelde, eer bu karbon haline

dnm kanallar belirli kritik bir deeri aarlarsa izolatrn geri kalan ksm artk uygulanan

gerilime dayanamaz ve bozulma meydana gelir.


10/21


44

ekil 4.3 Kat yaltkanlarda bozulma

mekanizmalar

Karbonize anm 3 safhadan oluur:

1. Sentetik izolatrler yeni olduklar zaman yzeyleri hidrofobik bir zellik gsterir.Yzeydeki kaak sznt akmlar snrldr ve yksek yzey direnci gsterirler.

2. Zamanla yzeyde nem ve kirin artmas sonucu kaak sznt akmlar art gsterir ve buda geici yada kalc bir biimde hidrofobik zelliin kaybna neden olur.

3. Bu zelliin kaybyla yzeyde olduka stabil kuru blgeler ve yzeysel boalmalarmeydana gelmeye balar. Sonu olarak olduka nemli bir miktarda enerji sentetik

izolatrn iine iler. Kaak akmlar arttka , oluan boalm blgeleri hareketli bir hal

alr ve belirli lokal blgelere nemli miktarda enerji boalm azalr. Bu olay, izolatryzeyi tamamen bozuluncaya kadar devam eder.

4.7 EROZYON AINIMI

Sentetik izolasyon malzemelerinin yzeyinde meydana gelen yzey boalmlar molekler

bazda scaklk ve elektronik deiimler meydana getirirler. Baz durumlarda karbon yapda

meydana gelen bu bozulma, geride artk karbon brakmaz. Bu tip maddeler karbonize anma pek

meyilli deildir; aksine ar yzey boalmlar yzeyin erozyona uramasna sebep olur


11/21


45

Termogravimetrik Analiz (TGA) teknii ile polimerin karbonize anma veya erozyona uramaya

meyli belirlenebilir. Bu deney esnasnda izolatr sabit bir scaklk art ile stlr ve srekli olarak

arl takip edilir. Anma meneli izolasyon malzemeleri elektriksel boalmlar sonucu hafif

meyilli bir eri eklinde arlklarn kaybederler. Karbon anm meneli polimerler ise belirli bir

seviyeden itibaren bir ara blgeye sahiptirler. Bu blge ksmen paralanm polimer artklarnn

oluumunu belirler.

4.8 BOLUK DELNMES

zolasyon sistemlerinde daima yaltkan malzemenin iinde veya elektrod-yaltkan malzeme

arasnda baz boluklar veya oyuklar bulunur. Bu boluklar genellikle delinme dayanm kat

yaltkanlardan daha dk olan gaz veya sv yaltkanlarla doludur. Bu dolgu malzemelerinin

dielektrik katsaylar kat yaltkannkinden daha kktr. Dolaysyla bu bolgelerde kat yaltkana

oranla daha byk bir alan iddeti meydana gelir. Yaltkann normal artlarda zorlanmas

durumunda bile boluun ularndaki gerilim delinme gerilimini aabilir ve yaltkan zamanla

delinir(ekil 4.4).

ekil 4.4 Boluk delinmesi

Edeer devrede C1 boluun kapasitesini. C2 ise C1e seri bal olan yaltkan malzemenin

kapasitesini gstermektedir.

ucc

cU

21

2

1

+

=

olup, burada

1

0

1

a

s

c

= ,1

0

2

aa

s

cr

=

+

=

111

1

1

a

a

UU

r

, a1


12/21


46

olduu iin gerilim yaklak olarak

ua

aU

r

1

1=

deerini alr. U1 deeri kritik delinme gerilimine eritiinde boluk delinebilir. Burada izgili eri

bolukta boalma olmamas durumunda boluun ularndaki gerilimi gsterir(ekil 4.5).

ekli 4.5 Kat yaltkanlarda delinme

mekanizmalarnn zamana bal deiimi

U1 gerilimi U+ kritik deerine eritii taktirde bolukta boalma olur ve gerilim derek boluk

ularndaki ark sner. Daha sonra boluk ularndaki gerilim bir boalmann oluaca U+ kritik

deerine artmaya balar. Bu durumda uygulanan gerilimin ykselen ksmnda birka boalma bir

birini takip edebilir. Benzerekilde uygulanan gerilim azaldnda boluk ularndaki gerilim U-

kritik deerine ulanca tekrar boalma olur. Bu sayede gerilimin periyodik deiimi esnasndapozitif ve negatif akm darbeleri gzlemlenir. Bolukta delinme esnasnda yaltkann yzleri bir

anlk anot ve katot grevi grr. Anoda arpan elektronlarn bazlarnn enerjileri yaltkan

yzeyindeki kimyasal ba krabilirler. Katodun pozitif iyonlarla bombardman da yzey

scaklnn artmasna ve yerel termik kararszla neden olabilir. Boluk yzeyinde oluan

ukurlar ve kanallar da iletimi arttrrlar. Boalma esnasnda bolukta oluan ozon (O3) ve NO2 gibi

gazlar da kuvvetli bir asit meydana getirerek yaltkann anmna sebep olurlar. Yaltkann

anmas uygulanan gerilimin bykl ile orantl olarak artar. Bir yaltkann mrn

i

U

U

ile

orantldr. (U: Uygulanan gerilim , Ui: boalma balang gerilimi , n: yaltkan trne bal olan,

evre koullar sonucu belirlenen ve deeri 3-10 aras deien sabit). Anmla delinme birka

gnden birka yla kadar deiebilir.


13/21


47


14/21


48


15/21

5. Sv Yaltkanlar ve Delinme Olaylar

49

5. SIVI YALITKANLAR

5.1 SIVI ZOLATRLERDE DELNME GERLMNE ETK EDEN FAKTRLER

5.1.1 NEMSu damlacklar ieren bir sv yaltkann delinme dayanm, su damlac iermeyene oranla

yaklak olarak ayn deerdedir. Ancak sv izolatr ierisinde az miktarda su buhar varsa,

yaltkann delinme dayanm klr. rnein %0.01 civarndaki su buhar delinme dayanmn 30

kV/mmden 3 kV/mmye drebilir. Ayrca sv yaltkan ierisinde yabanc maddeler varsa,

delinme dayanm daha da der. Vakum ierisinde ya alnm bir yan 1mm elektrod

aklnda delinme gerilimi 45 kVdur. Uygulamada ise 5mm elektrod akl iin delinme

gerilimleri 40-60 kV arasnda deiir.

ekil 5.1 Svlarda delinme dayanmnn nem ile deiimi

5.1.2 TOZ S VE ELYAFLI PARAIKLAR

Bir sv yaltkann yabanc maddelerden tamamen arnmas hemen hemen olanakszdr. Havann

toz ve nemi svnn iine kolayca girdii gibi, svnn filtre edilmesi srasnda veya kat

yaltkandan da svya elyafl paraklar girebilir. Bu paraklar zellikle nemli olduklar zaman

dipol olutururlar ve elektrik alann maksimum olduu blgeye doru hareket ederek orada iletken

bir kpr meydana getirirler.

Dielektrik katsays byk olan paracklar ok kez sv yaltkan iinde pozitif elektrik

ykleriyle yklenirler ve bunlarn etrafnda negatif birer iyon bulutu olutururlar. Paracklarn

elektrik alann maksimum olduu blgeye hareketi, ancak elektrik alann ekme etkisinden ileri

gelen parack hzna eit veya ondan byk olmas ile olasdr.

Sv ierisindeki yabanc paracn yarap r, svnn dielektrik katsays 0 ise, paracn

Emaxa doru hareketi


16/21


50

kTEr4

1..

2

23

0

0

0

+

denklemiyle bulunur. (E: elektrik alan, k: Boltzmann sabiti, T: sv yaltkann scakl)

Eer >>0

kTEr4

1..

23

0

Bu durumda

1. ap 10 A ve daha kk olan yabanc maddeler sv iinde 20-25kV/mmlik alaniddetlerine kadar dalm durumda bulunurlar.

2. Dielektrik katsays kk olan yabanc maddeler ( >>0)kk paracklar gibi sv iindedank durumda bulunurlar.

3. Dielektrik katsays ve yarap byk olan paracklar, kolaylkla kpr olutururlar veyoun delinme gerilimini etkilerler. Eer0=1, k=1.371*10

-23 /K, T=300K olursa:

Parack ap (A) 15 25 50 60 75 100 300

Ed (kV/mm) 160 70 25 20 15 9 1.9

Piyasada bulunan temizlikteki sv yaltkanlarn delinme dayanmlar 9-20 kV/mm arasnda deiir.

Delinme dayanm 20 kV/mmden yukar sv yaltkan azdr. Delinme dayanm titiz temizleme ve

dier yntemlerle (havasn almak) ykseltilebilir.

5.1.3 GAZ KABARCIKLARI VE HAVA BOLUKLARI

Ya ierisinde bulunan elektrotlara byk bir gerilim uygulanrsa, yabanc maddeler

elektrik alann en byk olduu blgede iletken bir kpr olutururlar ve Joule yasasna gre

snrlar. Eer devrenin direnci ok byk deilse, bu srada iletken blgesinden olduka byk

akmlar geebilir. Bu akm, yan iletken kpr blgesinde hzla snmasna ve dolaysyla iletkenkprnn paralanmasna neden olur. Bu srada ya ierisinde gaz kabarcklar meydana gelir ve

bunlarda korona boalmas balar. Korona boalmas, svnn balang scaklna gre, bir ltl

boalma veya ark boalmasna dnr. Eer sv balangta souk ise (~300 K) bu durumda gaz

kabarcndaki boalma ltl, sv scak ise arkeklinde olacaktr.

5.1.4 BASIN

Doru ve alternatif gerilimlerde sv yaltkann delinme dayanm (ekil 5.2) basnla artar. Darbegeriliminde ise delinme dayanmnda deiiklik olmaz.


17/21


51

ekil 5.2 Svlarn delinme dayanmnn basnca bal

deiimi

5.1.5 SICAKLIK

Deneyler scakln sv yaltkanlarn delinme dayanmna (ekil 5.3) byk bir etkisi olmadn

gstermektedir.

ekil 5.3 Svlarn delinme dayanmnn scakla bal deiimi

C

5.1.6 ELEKTROD MALZEMES, TP, YZEY DURUMU

Elektrod malzemesi ve bunlarn yzey durumu da delinme dayanmn etkiler. Kk

elektrod aklklarnda elektrod malzemesi ve yzey durumuna gre delinme dayanmnda %50

farklar meydana gelebilir. Demir elektrod durumunda delinme dayanm kk, gmte ise en

byktr. (%25 fark)

5.1.7 ELEKTROD EKLLER VE ELEKTRODLAR ARASI AIKLIK

Genelde svlarn delinme dayanm, elektrod ekline ve elektrodlar aras akla baldr.

Dzgn olmayan alanlarda delinme ekil 5.4de grld gibi sivri elektrodun polaritesine gore

deiir.


18/21


52

ekil 5.4 Sv yaltkanlarda delinme geriliminin elektrod

ekli ve polaritesine bal deiimi

Dzgn olan durumda ise elektrodlar aras aklk bydke sv yaltkann delinme dayanm

(ekil 5.5) klr. Aklk birka mm veya daha bykse, delinme dayanm yaklak olarak sabit

kalr.

Ed=f(a) erisi Ed=Ea + k.a-n Eo:byk aklkta delinme dayanm

k, n: sabit

ekil 5.5 Dzgn alanlarda svnn delinme dayanmnn

elektrodlar aras akla bal deiimi

5.1.8 GERLMN UYGULANMA SRES

Sv yaltkanlarn delinme dayanm, gerilimin uygulanma sresine, ekline ve yan daha nceki

durumuna da baldr. Ksa sreli darbe gerilimlerindeki delinme dayanm, 50 Hzlik alternatif

gerilime oranla yaklak iki kat fazladr (ekil 5.6). Yaplan deneyler sonucunda gerilimin

uygulanma sresi arttka delinme dayanmnn E=Ed.t- denkleminde ifade edildii gibi azald

belirlenmitir.

Ed: gerilimin ok ksa bir sre uygulanmas durumunda delinme dayanm, : sabit, t: zaman, E:

gerilimin geen sre sonucundaki delinme dayanmekil 5.6da gsterilmitir.


19/21


53

ekil 5.6 Gerilime bal olarak delinme

dayanmnn deiimi

Yan temiz olmas durumunda, katsays kk olacandan, dayanma gerilimi E byk

olacaktr. ve Ed deerleri ayrca elektrodlar aras akla bal olarak ta deiirler.

5.2 SIVI ZOLATRLERDE DELNME TRLER

Delinme gerilimine etki eden faktrler ve deney sonular incelendiinde, sv yaltkanlar iin

balca 3 tip delinme tr olduu belirlenir.

5.2.1 TERMK DELNME

Sv yaltkanlarn ierisinde genelde su buhar, is, toz partiklleri, elyaflar ve selloz bazl

fiber malzemeler bulunurlar. Elektrik alan uyguland taktirde, bu paracklar polarize olarak,

elektrik alann byk olduu blgeye iletken bir kpr olutururlar. Bu olay ksa devreye sebebiyet

verir ve yaltkan ksa srede delinmeye urar. Bu kpr boyunca oluan akm snmaya ve

dolaysyla bozulmaya sebep olur. Kresel ve metalik partikllerin bulunmas halinde ise,

partikllerin yzeyinde oluan elektrik alan normalde ok daha fazla olacandan bozulma hzlanr.

Doru ve alternatif gerilimde sv yaltkann 1 dakikalk delinme dayanmlarnn tayininde, en ok

meydana gelen boalma ekli termik delinmedir. Termik delinmede yan kendi fiziksel

zelliklerinden ok yabanc maddelerin cinsi, miktar ve byklkleri de rol oynar. Buna karn bu

maddelerin delinme dayanmna tam olarak ne derece etki ettikleri henz belirlenememitir.Yabanc maddelere ek olarak suyun kendisi de yan iinde bulunabilir. Genelde servisteki

trafolarda yan iindeki su miktar 20 ppm ile snrlandrlr. Bu deerin 50 ppm olmas

durumunda, dayanma gerilimi %50 azalacaktr.

5.2.2. ELEKTROMEKANK DELNME

Sv yaltkan ierisinde gaz kabarcklar ve hava boluklar olduu zaman, boalma olay daha ok

elektromekanik delinme eklinde aklanabilir. Elektrostatik kuvvetler sv ierisinde oluan havakabarcklarn ekerek uzatrlar. Gazlarn delinme dayanm svlardan daha dk olduu iin,


20/21


54

kabarcktaki elektrik alan dayanma snrn aar. Bu da kabarcn ierisinde boalmaya sebep olur

ve svnn kimyasal adan anmn hzlandrr. Sonu olarak su buhar oluumu artar ve

kabarcklar byr. Elektrodlara bir gerilim uyguland srece, sv yaltkan elektrodlara pD ve pH

basnc etki eder. (pD: d basn,pH: gaz kabarcklarnn basnc)

Sv yaltkan elektrodlara ayrca bir pA adhesion (yapkan) basnc ile de baldr.

Toplam basn elektrik uygulanmad srece pD - pH + pA olur. Elektrodlara bir gerilim

uyguland zaman elektrodlar aras ekme kuvvetinden ileri gelen basn

2

2

1Ep = dir.

Bu basn pD - pH + pA dan byk veya ona eitse, delinme meydana gelir. Bu durumda katoddan

kan her elektron annda anoda varr ve kendisi iin bir yedek elektron meydana getirir.

2

2

1Ep = = pD + pA - pH denkleminden delinme dayanm iin

pEd

2= denklemi

bulunur. (P: (N/m2), : (F/m), Ed: (V/m))

5.2.3 ELEKTRKSEL DELNME

Eer sv yaltkan ok temiz ise veya gerilim ok ksa sre iin uygulanyorsa, bu durumda

boalma olay gazlarda olduu gibi elektriksel boalma teorisiyle aklanr. Temiz bir sv yaltkan

iinde bulunan elektrodlara bir doru gerilim uygulanrsa i=f(u) erisi gazlara benzer(ekil 5.7).

ekil 5.7 Svlarda akm-gerilim deisimi

Kk gerilimlerde akm gerilimle lineer olarak ykselir. Bu seviyeden sonra dayanma blgesine

eriilir. Bu blgede gerilimin Uo deerine kadar ykselmesi, akmda deiiklik yapmaz. Bu snr

anca akm non-lineer birekilde artar.


21/21


)(. EoEkaeioi =

i: E elektrik alanndaki akm younluu

io: Eo elektrik alanndaki akm younluu

a: elektrodlar aras aklk

k: elektrodlar aras aklk ve sv yaltkan cinsine bal bir sabit

Burada i0 doyma akm elektrodlarn yzey durumuna baldr. Temiz elektrodlar ve madeni yalar

iin i04.5 * 10-8 A/mm2dir. Elektrodlar aras aklk bydke i0 klr. A=120mm iin

i0=3*108 A/mm2, iyonizasyonun balad Uo gerilimine karlk gelen Eo elektrik alan da Eo=10

kV/mm alnabilir. Gerilim-akm erisinin Uodan balayarak eksponansiyel olarak artmas,

gazlarda olduu gibi, arpma suretiyle iyonizasyon olay ile aklanabilir.

yüksek gerilim tekniği 2.pdf

Documents