Yüksek gerilimde kullanılan sıvı yalıtkanlara ait elektriksel parametrelerin incelenmesi

Abstract

Dünyada elektrik enerjisine olan ihtiyacın artmasıyla birlikte transformatör, reaktör, kademe değiştirici, kesici, kondansatör, kablo, geçit izolatörü vb. güç donanımlarına olan ihtiyaç da artmaktadır. Dünya genelinde birkaç milyar litre yalıtım sıvısı bu güç donanımlarında soğutma sıvısı olarak, fazlar arasını yalıtmak, kondansatörlerde dielektrik sıvı olarak ve kâğıt bileşimlerinin emprenye edilmesinde kullanılmaktadır. Bu donanımların istenen biçimde çalışmaları, arıza yapmamaları ve uzun ömürlü olmaları güç sisteminin sürekli, güvenilir ve ekonomik işletimi açısından büyük önem arz etmektedir. Elektrik tesislerinde, bu amaçla kullanılan farklı kimyasal, fiziksel ve dielektrik özelliklere sahip çeşitli yalıtım sıvılarına ihtiyaç duyulmaktadır. Kullanılan yalıtım sıvısının özellikleri yalıtım sıvısının fiyatı üzerinde de önemli etkiye sahip olmaktadır. Yalıtım ve soğutma için kullanılan pek çok sıvı yalıtkan bulunmakla birlikte elektrik cihazlarında en yaygın olarak kullanılan yalıtım sıvısının mineral yağlar olduğu bilinmektedir. Endüstriyel olarak kullanılan güç donanımlarında, 100 yıldan uzun bir süredir bu yağların tercih edilme sebepleri, ekonomik olmaları, bulunabilirliğini ve güvenirliliğini ispatlamış olması olarak sıralanabilir. Bu tez çalışmasında mineral yağların dielektrik özelliklerini elektriksel açıdan etkileyen parametreler deneysel olarak araştırılmış ve elde edilen sonuçlar ortaya konulmuştur. Yüksek gerilimde kullanılan donanımın en uygun tasarımı için, yalıtım sıvılarının farklı gerilim seviyelerinde, farklı elektrot geometrilerinde, farklı sıcaklık ve farklı frekanslardaki davranışlarının bilinmesi gereklidir. Bu nedenle, deneysel çalışmada ilk olarak sıcaklık, elektrot geometrisi, gerilim artış hızı ve nem miktarının mineral yağın delinme gerilimi üzerinde etkileri araştırılmıştır. Daha sonra sıcaklık, frekans ve gerilim değişimlerinin mineral yağa ait dielektrik kayıp faktörü, güç kaybı ve bağıl dielektrik katsayısı üzerinde meydana getirdiği değişimler incelenmiştir. Tez çalışması altı bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde literatürde yapılan çalışmalar, tezin amacı ve hedefi verilmiştir. Bölüm 2'de elektrik tesisleri güç donanımlarında kullanılan yalıtım sıvısı çeşitleri ve bu sıvıların dielektrik özelliklerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Bölüm 3'de sıvı yalıtkanlarda delinme teorisi, dielektrik kayıp faktörü, güç kaybı, bağıl dielektrik katsayısı ve nemin etkisi kavramları anlatılmıştır. Bölüm 4'de yalıtım sıvılarına uygulanan elektriksel, fiziksel ve kimyasal testler ve bu testlerde kullanılan standart test metodları sunulmuştur. Bölüm 5'de gerçekleştirilen deneysel çalışmada elde edilen parametrelerin ölçülmesindeki yöntemler tanıtılmıştır. Son bölümde elde edilen deney sonuçları sunularak tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Yalıtım sıvıları, delinme gerilimi, dielektrik kayıp faktörü, dielektrik güç kaybı, bağıl dielektrik katsayısı