YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 2 - Muzaffer Özkaya
ÖNSÖZ
Bu kitap, İ.T.Ü. Elektrik-Elektronik Fakültesi Ofset Baskı Atölyesinde 1988 yılı başlarında yayınlanan Yüksek Gerilim Tekniği I kitabının devamı olup, Yüksek Gerilim Tekniği II dersinin müfredatına uygun olarak hazırlanmıştır.
Kitabın amacı, Yüksek Gerilim Tekniği I kitabında olduğu gibi, öğrencilere Yüksek Gerilim Tekniği II dersi için bir ders kitabı vermek ve ayrıca pratikte Yüksek Gerilim Tekniği ile uğraşan elektrik mühendislerine müracaat kitabı olarak yardımcı olmaktır.
Yüksek Gerilim Tekniğinin ilk iki bölümü, yani «Statik Elektrik Alanı» ve «Boşalma Olayları» birinci kitapta incelendiğinden, bu ikinci kitabın ilk bölümü üçüncü bölüm olup, burada «Aşırı Gerilimler ve Aşırı Gerilimlere Karşı Koruma» konuları temel kavramlar, iç aşırı gerilimler, dış aşırı gerilimler, yürüyen dalgaların yansıma ve kırılması, yürüyen dalga problemlerinin BEWLEY yöntemiyle incelenmesi, yürüyen dalga problemlerinin BERGERON yöntemiyle incelenmesi, aşırı gerilimlere karşı koruma aygıtları, izolasyon koordinasyonu ve yüksek gerilim izolatörleri olmak üzere dokuz konu halinde İncelenmektedir. «Yüksek Gerilimlerin Üretilmesi» ne ayrılan dördüncü bölümde, yüksek alternatif gerilimler, yüksek doğru gerilimler ve darbe gerilimleri konuları, beşinci bölümde de yüksek alternatif gerilimlerin ölçülmesi, yüksek doğru gerilimlerin ölçülmesi ve darbe gerilimlerinin ölçülmesi konuları İncelenmektedir.
Kitabın hacmini büyütmemek ve Yüksek Gerilim Tekniği II dersinin müfredatına bağlı kalmak amacı ile temel kavramlar ve iç aşırı gerilim konuları kısa tutulmuş, dış aşırı gerilimler, yürüyen dalgaların yansıma ve kırılması, yürüyen dalga problemlerinin BEWLEY ve BERGERON yöntemleriyle incelenmesi konuları geniş bir şekilde ele alınmış, birçok problem çözülmüş ve konuların iyi anlaşılması için çaba harcanmıştır.
Aşırı gerilimlere karşı koruma aygıtları konusunda genel bilgi verildikten, değişken dirençli ve metaloksit parafudrlar anlatıldıktan sonra, parafudr bağlantıları, parafudrların seçimi, yerleştirilmesi ve kontrolü ayrıntılı bir şekilde ele alınmıştır.
İzolasyon koordinasyonu konusunun hazırlanmasında büyük ölçüde VDE0111, Kısım 1/10.79’dan yararlanılmış, yüksek gerilim izolatörleri konusu, hava hattı izolatörleri, geçit izolatörleri ve mesnet izolatörleri olmak üzere üç alt konu halinde ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Bilhassa geçit izolatörleri konusu, birinci kitapta anlatılan kondansatörü! geçit izolatörlerinde radyal ve eksenel alanların incelenmesine ilâveten havalı, yağlı ve kondansatörlü geçit izolatörlerinin yapısı, hesabı ve projelendirilmesini kapsamaktadır.
Yüksek gerilimlerin üretilmesi bölümünde yüksek alternatif gerilimler hakkında genel bilgi verilmiş, bir katlı ve çok katlı deney transformatörleri, deney transformatörlerinin yapısı, işletme özellikleri anlatılmış ve rezonans devreleriyle yüksek gerilimlerin üretilmesi üzerinde durulmuştur. Bu bölümün ikinci konusu olarak yüksek doğru gerilimler hakkında genel bilgi verilmiş, alternatif gerilimlerin doğrultulması suretiyle yüksek doğru gerilimlerin üretilmesi, Villard montajı, Greinacher montajı, Zimmermann - Witka montajı, çok katlı Greinacher montajı (kaskad generatörü),transformatör destekli kaskad generatörler anlatılmış ve bundan sonra elektrostatik generatörler yardımıyle yüksek doğru gerilimlerin üretilmesine geçilmiştir. Burada da bu konuda genel bilgi verildikten sonra, Van de Graaff generatörü anlatılmıştır. Yüksek gerilimlerin üretilmesi bölümünün üçüncü konusu darbe gerilimlerinin üretimine ayrılmıştır. Burada, darbe gerilimleri hakkmda gerekli bilgiler verilmiş, darbe gerilimi eşdeğer devreleri, darbe gerilimi devrelerinin hesabı anlatılmış ve darbe generatörlerine ait bir dizi örnek verilmiştir.
Kitabın son bölümü «Yüksek Gerilimlerin Ölçülmesi» ne ayrılmıştır. Bu bölümde de yüksek alternatif gerilimlerin ölçülmesi, yüksek doğru gerilimlerin ölçülmesi ve darbe gerilimlerinin ölçülmesi konuları ayrı ayrı ele alınmış ve böylece daha önce yazdığım Yüksek Gerilim Tekniğinde Ölçme kitabındaki yöntemden farklı bir şekilde her konuda kullanılan ölçü aletleri ayrı ayrı anlatılmıştır.
Kitaptaki konular, özellikle iç aşırı gerilimler, yüksek gerilimlerin üretilmesi ve ölçülmesi konularında daha geniş bilgi edinmek isteyenler, konu ile ilgili başka kaynaklara müracaat etmelidirler. Bu amaçla birinci kitapta olduğu gibi burada da bölümlerin sonuna yararlanılabilecek eserlerin en önemlilerinden oluşan birer liste eklenmiştir.
Ders notlarımın kitap haline getirilmesinde, problemlerin seçimi ve çözümünde ve şekillerin hazırlanmasında birinci kitapta olduğu gibi Yük. Müh. Özcan Kalenderli’nin büyük emeği geçmiştir. Şekillerin bir kısmı Araş. Gör. Yük. Müh. Emel Önal, Araş. Gör. Hasbi İsmailoğlu ve Araş. Gör. Levent Ovacık tarafından, bir kısmı da Fakültemiz ressamı Ayla Zorlu tarafından çizilmiştir. Metinlerin büyük bir kısmı Fakültemiz Elektrik Mühendisliği Bölümü Sekreteri Sema Ortaboy, bir kısmı da Yüksek Gerilim Laboratuvarı teknisyenlerinden Müh. Nilüfer Erdal tarafından daktilo edilmiştir. Burada başta Yük. Müh. Özcan Kalenderli’ye olmak üzere, bu arkadaşlara ayrı ayrı teşekkür ederim. Ayrıca kitabın baskısını titizlikle yürüten Î.T.Ü. Matbaa Yöneticisi Yıldırım Yürek’e ve kitabın basılmasında emeği geçen tüm Fakültemiz ve Üniversitemiz mensuplarına da teşekkür etmeyi bir borç bilirim.
Kitabın öğrencilere ve okuyuculara faydalı olmasını diler, uyarılarını beklerim.
İstanbul, Mayıs 1988
Prof. Dr. Muzaffer ÖZKAYA
İ.T.Ü. Elektrik - Elektronik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümünde 7. yarıyılda (3+1) saat / hafta olarak okutulan Yüksek Gerilim Tekniği II adlı dersin ders kitabı olarak 1988 yılında yayınlanan kitabın ikinci baskısı, birinci cildin 1.4.1996 da yayınlanan ikinci baskısına uygun şekilde yeniden düzenlenmiş, bölümlerin sonunda bulunan kaynaklar genişletilmiş ve kitabın sonuna alfabetik indeks eklenmiştir.
Kitabın bu yeni biçimde hazırlanmasında Yrd. Doç. Dr. Özcan Kalenderli'nin çok büyük emeği geçmiştir. Dolayısıyla burada Yrd. Doç. Dr. Özcan Kalenderli'ye içten teşekkürlerimi sunuyorum.
Kitabın bu yeni düzenlemesiyle öğrencilere ve okuyuculara daha yararlı olacağım umuyorum.
İstanbul, 1.9.1996
Prof. Dr. Muzaffer ÖZKAYA
İÇİNDEKİLER
Birinci Baskının Önsözü İkinci Baskının Önsözü
AŞIRI GERİLİMLER VE AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA
TEMEL KAVRAMLAR
Tesis ve Şebeke
İzolasyon
Yalıtılmış ve Topraklanmış Şebekeler
Gerilimler
İzolasyon Üzerine Etkiler
Boyutlar
Aşırı Gerilim Katsayısı
İÇ AŞIRI GERİLİMLER
Gerilim Yükselmesine Sebep Olan Olaylar
Generatör Yükünün Kalkması
Boşta Çalışan Hattın Sonunda Gerilim Yükselmesi (Ferranti Olayı)
Kapasitif Devrenin Açılması
Toprak Teması veya Kısadevre Arızalan
İki Fazlı Kısadevreler
Devre Kapamada Meydana Gelen Iç Aşırı Gerilimler
RL Devresi
RC Devresi
RLC Devresi
DIŞ AŞIRI GERİLİMLER
Yıldırım Akımları
Direkt Yıldırım Düşmesiyle Meydana Gelen Aşırı Gerilimler
Yıldırım Etkilerine Karşı Topraklamalar
Tesirle Elektriklenme Suretiyle Meydana Gelen Aşırı
Gerilimler
Dış Aşırı Gerilimlerin Özellikleri
Yürüyen Dalgaların Yayılma Hızı
Yürüyen Dalgaların Enerji ve Güçleri
Yürüyen Dalgaların Zayıflaması
YÜRÜYEN DALGALARIN YANSIMASI VE KIRILMASI
Genel Bilgi
Örnekler
Çözülmüş Problemler
YÜRÜYEN DALGA PROBLEMLERİNİN
BEYVLEY YÖNTEMİ (DALGA HAREKET PLANI) İLE
İNCELENMESİ
Genel Bilgi
Örnekler
Çözülmüş Problemler
YÜRÜYEN DALGA PROBLEMLERİNİN BERGERON YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ
Genel Bilgi
Örnekler
Çözülmüş Problemler
Sayfa
AŞIRI GERILIMLERE KARŞI KORUMA AYGITLARI
(PARAFUDRLAR)
Genel Bilgi
Parafudrlar
Değişken Dirençli Parafudrlar
Metal Oksit Parafudrlar
Koruma Elektrotları (Ark Boynuzları)
Parafudr Bağlantıları
Parafudrun Hat Sonımda Olması Hali
Parafudr’un Hattın Geçiş Noktasında Olması Hali
Parafudr’un Hat Sonundan Belirli Bir l mesafesinde Olması Hali
Parafudrların Seçimi
Anma Gerilimleri
Darbe Boşalma Akımları
Kısa Devre Yüklenme Yeteneği
İşletme Koşulları
Parafudrların Yerleştirilmesi
Parafudrların Koruma Bölgesi
Parafudrların Topraklanması
Tesisat ve Transformatörlerin Aşırı Gerilimlere Karşı Korunması
Elektrik Makineleri Sargılarının Korunması
Parafudrların Kontrolü (Gözetim)
Sayıcılar
Kontrol Eklatörleri
YALITIM KOORDİNASYONU
YÜKSEK GERİLİM İZOLATÖRLERİ
Genel Bilgi
Hava Hattı İzolatörleri
Mesnet Tipi Hava Hattı İzolatörleri
Askı Tipi İzolatörler
İzolatör Zinciri
izolatörlerde Ark Koruma Armatürleri
İzolatör Zincirlerinde Gerilim Dağılımı
Geçit İzolatörleri
Havalı Geçit izolatörleri
Yağlı Geçit izolatörleri
Kondansatörlü Geçit izolatörleri
Mesnet izolatörleri
KAYNAKLAR (BÖLÜM )
YÜKSEK GERİLİMLERÎN ÜRETİLMESİ
YÜKSEK ALTERNATİF GERİLİMLERÎN ÜRETİLMESİ
Genel Bilgi
Deney Transformatörleri
Bir Katlı Deney Transformatörleri
Çok Katlı Deney Transformatörleri
Deney Transformatörlerinin Yapısı
Deney Transformatörlerinin İşletme Özellikleri
Rezonans Devreleriyle Yüksek Gerilimlerin Üretilmesi
YÜKSEK DOĞRU GERİLİMLERİN ÜRETİLMESİ
Genel Bilgi
Alternatif Gerilimlerin Doğrultulması Suretiyle Yüksek Doğru Gerilimlerin Üretilmesi
Yarı Dalga Montaj Şeması
Tam Dalga Montaj Şeması
Villard Montajı
Greinacher Montajı
Zimmermann-Wittka Montajı
Çok Katlı Greinacher Montajı (Kaskad Generatör)
Transformatör Destekli Kaskad Generatörleri
Elektrostatik Generatörlerle Yüksek Doğru Gerilimlerin
Üretilmesi
Genel Bilgi
Van de Graaff Generatörü
DARBE GERİLİMLERİNİN ÜRETİLMESİ
Bilgi
Gerilimi Eşdeğer Devreleri
Gerilimi Devrelerinin Hesabı
Generatörleri
Gerilimi îki Katma Çıkaran Montaj Şeması
Gerilimi Üç Katma Çıkaran Montaj Şeması
Gerilimi Sekiz Katına Çıkaran Montaj Şeması
Orijinal - İki Kat Çoğaltmak Çok Katlı Darbe Generatörü
OYNAKLAR (BÖLÜM )
YÜKSEK GERİLİMLERİN ÖLÇÜLMESİ
ALTERNATİF GERİLİMLERİN ÖLÇÜLMESİ
Küresel Elektrotlarla Tepe Değer Ölçülmesi
Ölçü Kondansatörleriyle Gerilimin Tepe Değerinin Ölçülmesi
Kapasitif Gerilim Bölücüleriyle Tepe Değer Ölçülmesi
Elektrostatik Gerilim Ölçü Aletleriyle Gerilimin Efektif
Değerinin Ölçülmesi
Gerilim Ölçü Transformatörleriyle Ölçme
YÜKSEK DOĞRU GERİLİMLERİN ÖLÇÜLMESİ
Yüksek Gerilim Dirençleriyle Ölçme
Elektrostatik Gerilim Ölçü Aletleriyle Efektif Değer Ölçülmesi
Generatör Prensibine Göre Çalışan Gerilim ve Alan Ölçü Aletleri
Dalgalanmaların Ölçülmesi
DARBE GERİLİMLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
Küresel Elektrotlarla Tepe Değer Ölçülmesi
Gerilim Bölücüleriyle Ölçme
Ölçü Devresinin Karakteristik Büyükleri
Ohmik Gerilim Bölücüsü
Kapasitif Gerilim Bölücü
Darbe Gerilimi Ölçme Devrelerinin Etalonajı
