Dağıtım Sistemlerinde Kullanılan Sis Tipi VHD-35 Pin İzolatörün Sonlu Elemanlar Yöntemi Temelli Kısmi Deşarj Analizi

Öz

Bu çalışmada, ülkemizde dağıtım sistemlerinde sıklıkla kullanılan VHD-35 pin tipi izolatörler için sahada kısmi deşarj oluşumları tespit edildikten sonra, sis tipi VHD-35 izolatörün elektrik alan değişimleri dikkate alınarak kısmi deşarj oluşumları analiz edilmiştir. FEMM (Sonlu Elemanlar Yöntemi) programı kullanılarak yapılan incelemelerde, ilk önce hasarsız durumdaki izolatörde elektrik alan değişimi elde edilmiştir. İmalat esnasında izolatör içinde istenmeyen hava boşluklarının mevcut olmasının kısmi deşarja neden olup olmayacağının irdelendiği ikinci kısımda; farklı çaplarda ve farklı konumlarda hava boşluklarının mevcut olması durumunda elektrik alan değişimleri elde edilmiş, izolatör içindeki hava boşluklarının kısmi deşarja neden olacağına dair bir bulguya ulaşılamamıştır. İzolatörde tahribatlar neticesinde oluşacak çatlaklarda toz, su ve çamur kirlerinin yerleşmesi durumunda kısmi deşarj incelemesi yapılan üçüncü kısımda ise çatlak içindeki hava ve tozun kısmi deşarja neden olmamasına rağmen, su ve çamurun kısmi deşarja neden olacağı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kısmi Desarj
• İzolatörde Elektriksel Alan Değişimi
• İzolatörlerde Kirlilik

Finite Elements Method Based Partial Discharge Analysis of Fog Type VHD-35 Pin Insulator Used at Distribution Systems

Öz

In this work, partial discharge occurrence in fog-type VHD-35 insulators is analyzed by taking electric field variations into consideration after specifying various discharge examples detected in field. First, the electric field variation is simulated in a nondamaged insulator using a numerical solver, FEMM (Finite Element Method Magnetics). Subsequently, air filled cavities are created inside the insulator in simulations, imitating the unwanted voids that can be formed during fabrication. Cavities with different diameters and locations are placed inside the insulator and electric field variations are simulated. No partial discharge is observed in these simulations. Finally, cracks are formed in the simulated structure to imitate damages in the insulator. The cracks are filled with air, dust, water and mug, separately, and simulations results show that water and mug filled cracks cause a partial discharge in the insulator.    

Anahtar Kelimeler

• Partial discharge
• electric field at insulators
• contamination on insulators

Kaynakça

1. [1] Looms J.S.T., “Insulators for high voltages”, IET Power and Energy Series 7, London, (2006)
2. [2] Wadhwa C. L., “Electrical power systems”, New Age International Publishers, United Kingdom, (2006)
3. [3] Arora R., Mosch W., “Classification of solid insulating metarials”, High Voltage and Electrical Insulation Engineering, Wiley Publication, Canada, (2011)
4. [4] Farzaneh M., Chisholm W. A., “Insulators for electric power systems, insulators for icing and polluted environments”, Wiley Publication, Canada, (2009)
5. [5] “Uludağ Elektrik Dağıtım A.Ş. faaliyet raporu 2018”, https://www.uedas.com.tr/UserFiles/File/File/2018-faaliyet-raporu.pdf, 16.04.2020
6. [6] “Uludağ Elektrik Dağıtım A.Ş. hizmet kalitesi göstergeleri 2018”, UEDAS, (2018), http://www.uedas.com.tr/sayfa.asp?mdl=sayfalar&id=123, 16.04.2020
7. [7] “Elektrik dağıtım ve perakende satışına ilişkin hizmet kalitesi yönetmeliği”, EPDK, (2012) https://www.epdk.org.tr/Detay/Icerik/3-6740/elektrik-dagitimi-ve-perakende-satisina-iliskin-hizmet-kalitesi-yonetmeligi
8. [8] Beiu C., Toader C., Golovanov N., Buica G., “Determination of the electric field on high voltage rubber insulators using the finite element method”, International Conference on Applied and Theoretical Electricity (ICATE), Craiova, Romania, s.1-3, (2016)

9. [9] Kontargyri V. T., Gonos I. F., Stathopulos I. A., “Measurement and simulation of the electric field of high voltage suspension insulators”, European Transactions on Electrical Power, 19(3): 509-517, (2009).
10. [10] Reddy, B. S., Sultan, N. A., Monika, P. M., Pooja, B., “Simulation of potential and electric field for high voltage ceramic disc insulators”, International Conference on Industrial and Information Systems (ICIIS), Mangalore, India, 526-531, (2010)
11. [11] Hrastnik J., Pihler J., “Designing a new post insulator using 3-D electric-field analysis”, IEEE Transactions on Power Delivery, 24(3): 1377-1381, (2009)
12. [12] Liangi M., Wong K. L., “Study of electric field distrubition on 22 kV insulator under three phase energisation”, International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM), Niigata, Japan, s.140-143, (2014)
13. [13] Akalp O., Kaya İ., Efe S. B., “Yüksek gerilim teçhizatlarında dış etken kaynaklı arızaların analizi ve azaltılması”, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 7(1): 51-62, (2016)
14. [14] Othman N. A., Piah M. A. M., Adzis Z., Ahmad H., Ahmad N. A., “Simulation of voltage and electric-field distribution for contaminated glass insulator”, IEEE Student Conference on Research and Developement (SCOReD), Putrajaya, Malaysia, 116-120, (2013)
15. [15] Chakravorti S., Steinbigler H., “Boundary element studies on insulator shape and electric field around HV insulators with or without pollution”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 7(2): 169-176, (2000)
16. [16] Dokur E., Köse N. F., Kurban M., Özdemir A., “Hava hattı mesnet izolatörü için benzetim tabanlı elektrik alan dağılımı incelemesi”, Elektrik Elektronik ve Biyomedikal Mühendisliği Konferansı (ELECO), Bursa, (2012)
17. [17] Fahmi D., Novario L. A., Negara Y., Wahyudi R., “Comparative analysis of electric field distribution on glass and ceramic insulator using finite element method”, International Seminar on Intelligent Technology and Its Applications, Lombok, Indonesia, 515-520, (2016)
18. [18] Gençoğlu M. T.,“Kirlenmiş yüksek gerilim izolatörlerinin doğru akım atlama gerilimlerinin hesaplanması”, Doğu Anadolu Bölge Araştırmaları-4, 2: 25-31, (2003)
19. [19] Changfu X., Chengbo H., Yunpeng L., Kaiyuan Z., Shaotong P., “Influence of deteriorated porcelain insulator on electric field and potential distribution of insulators strings in 110kV transmission lines”, IEEE, International Conference on Smart Grid and Smart Cities (ICSGSC), Singapore, 162-166, (2017)
20. [20] “Uludağ Elektrik Dağıtım A.Ş. enerji nakil hatları mesnet izolatör envarteri”, UEDAŞ, (2018)
21. [21] Kuffel J., Kuffel E., Zaengl W. S., “Kısmi deşarj ölçümleri, yüksek gerilim mühendisliği temelleri”, TMMOB, Ankara (2008)
22. [22] TS 2051 EN 60270, “Kablolar-yüksek gerilim deney teknikleri-kısmi deşarj ölçmeleri”, (2003)
23. [23] James R.E., Su Q., “Condition assessment of high voltage insulation in power system equipment”, IET Power and Energy Series, London, (2008)
24. [24] Illias H., Chen G., Lewin P. L., “Modeling of partial discharge activity in spherical cavities within a dielectric material”, IEEE Electrical Insulation Magazine, 27: 38-45, (2011)
25. [25] İlkkahraman M., Özdemir C., Yıldız M., Ünlü Ö., “Yüksek gerilim şalt teçhizatları üzerinde meydana gelen kısmi deşarjların Ultrasonik/TEV yöntemi ile tespiti ve saha uygulamaları”, TEİAŞ, (2017)
26. [26] “36 kV pin tipi izolatör VHD-35 SII (900 mm)”, Ankara Seramik, http://ankaraseramik.com/1/catalogs/Pin%20Type%20Insulators.pdf
27. [27] Taklaja, P., Kiitam, I., Niitsoo, J., Klüss, J., Hyvönen P., “Electric field distribution in glass and porcelain pin insulators”, IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering, Rome, Italy, 267-271, (2015)
28. [28] Unahalekhaka P. and Sirichunchuen K., “Influence of electric field distribution along the line post and pin post insulator due to lightning strike”, GMSARN International Journal, 11(1): .23 – 27, (2017)
29. [29] Britton, L. G. “Avoiding static ignition hazards in chemical operations: a CCPS concept book”, 20(3): 37, John Wiley & Sons, (2010)
30. [30] Mukhlisin, M., Saputra, A., El-Shafie, A., Taha M. R., “Measurement of dynamic soil water content based on electrochemical capacitance tomography”, International Journal of Electrochemical Science, 7: 5457-5466, (2012)