Açıklamalı ve Çözümlü Yüksek Gerilim Tekniği Problemleri

ÖNSÖZ
Elektrik mühendisliğinin konuları içerisinde yer alan “Yüksek Gerilim Tekniği” geniş uygulama alanlarına sahiptir. Elektrik enerjisinin üretiminden kullanımına kadar her alanda yaygın olan yüksek gerilimle ilgili problemler ve bunların çözümü, elektrik mühendisliğinde önemli bir yer tutmaktadır. Bu nedenle, yüksek gerilime ait uygulamaların analizi, hesaplanması ve anlaşılmasında yüksek gerilimle ilgili çözümlü problemlerin önemli katkı sağlayacağı ifade edilebilir.
“Açıklamalı ve Çözümlü Yüksek Gerilim Tekniği Problemleri” adlı bu kitabın bazı bölümleri ilk defa verilen yüksek gerilim konularına ait problemleri içermektedir.
Kitapta verilen problemler, uygulamadaki gerçek değerlere uygun olarak hazırlanmış olup problem çözümlerinde yapılan açıklamalarla, çözümün anlaşılır olmasına özen gösterilmiştir. Bölüm başlarında konu ile ilgili temel bilgiler ve ilgili formüller verilmiş, problemlerin sonunda sonuçlar irdelenerek yapılan bilgilendirme ile konunun daha iyi anlaşılması hedeflenmiştir.
Bu kitapta yer alan bölümler, yüksek gerilimin kullanımı, iç aşırı gerilimler, yıldırım boşalması, yıldırımdan korunma, yüksek gerilim kabloları, gerilim bölücüler ve yüksek gerilim laboratuvarları başlıklı bölümler olup kitapta bu konulara ait açıklaması yapılan çözümlü problemler bulunmaktadır.
Bu kitabın hazırlanmasında bana destek olan değerli aileme çok teşekkür ederim.
Yüksek gerilim problemlerinin çözümlerinin öğrenilmesi ve uygulamalarının anlaşılmasında “Açıklamalı ve Çözümlü Yüksek Gerilim Tekniği Problemleri” kitabının meslektaşlarımıza ve öğrencilerimize yararlı olmasını diler, kitabın hazırlanması ve basımı sırasında emeği geçenlere teşekkür ederim.

Ekim 2024, İstanbul
Prof. Dr. Celal KOCATEPE


İÇİNDEKİLER
1. BÖLÜM
YÜKSEK GERİLİMİN KULLANIMI…………………..…………….1
1.1 Giriş …...………………………………..…………………………….1
1.2 Doğal Gücün Artması …………...……..…………………………..…2
1.3 Gerilim Düşümünün Azalması.……..………..……………………….2
1.4 Kayıp Gücün Azalması …….....………………………………………3
1.5.Doğal Gücün Artması ile İlgili Problemler……………………………4
Problem 1.1 .………………………………………………………………4
Problem 1.2…...…………………………………………………………..9
Problem 1.3 …...…………………………………………………………12
Problem 1.4……………………………………………………………...15
Problem 1.5 …...…………………………………………………………17
1.6 Gerilim Düşümünün Azalması İle İlgili Problemler…………………20
Problem 1.6…...…………………………………………………………20
Problem 1.7…...…………………………………………………………24
Problem 1.8...……………………………………………………………26
Problem 1.9……………………………………………………………...28
Problem 1.10………………………………………………………….....32
1.7 Kayıp Gücün Azalması İle İlgili Problemler…………………………34
Problem 1.11………………………………………………………….....34
Problem 1.12……………………………………………………….........37
Problem 1.13……………………………………………………….........42
Problem 1.14……………………………………………………….........45
Problem 1.15……………………………………………………….........48
2. BÖLÜM
İÇ AŞIRI GERİLİMLER….…………………………………......……53
2.1 Giriş …...………………………………………………………….…53
2.2 Ferranti Etkisi …...…………………………………………………..53
2.3 Kapasitif Yüklerin Devreden Çıkarılması…………………………...56
2.4 Endüktif Yüklerin Devreden Çıkarılması……………………………57
2.5 Ferranti Etkisi İle İlgili Problemler…………………………………..60
Problem 2.1 ……………………………………………………………...60
Problem 2.2 ……………………………………………………………...62
Problem 2.3 ……………………………………………………………...66
Problem 2.4 ……………………………………………………………...69
Problem 2.5 ……………………………………………………………...73
Problem 2.6 ……………………………………………………………...77
2.6 Kapasitif Yüklerin Devreden Çıkarılması İle İlgili Problemler……..80
Problem 2.7 ……………………………………………………………...80
Problem 2.8 ……………………………………………………………...82
2.7 Endüktif Yüklerin Devreden Çıkarılması İle İlgili Problemler………84
Problem 2.9 ……………………………………………………………...84
Problem 2.10 …………………………………………………………….87
Problem 2.11 …………………………………………………………….90
Problem 2.12 ………………………………………………………….....94
Problem 2.13 ………………………………………………………….....97
3. BÖLÜM
YILDIRIM BOŞALMASI……...………………………………….....103
3.1 Giriş ...……………………………………………………………...103
3.2 Yeryüzüne Yıldırım Sıklığı………………………………………...103
3.3 Yapıya Yıldırım Sıklığı ...………………………………………….104
3.4 Gelen Hatta ve Direğe Yıldırım Sıklığı…………………………….106
3.5 Direğe Yıldırım Çarpma Mesafesi, Koruma Açısı ve Korunan Alan 110
3.6 Yeryüzüne ve Yapılara Yıldırım Sıklığı İle İlgili Problemler………111
Problem 3.1……………………………………………………………. 111
Problem 3.2……………………………………………………………. 115
Problem 3.3……………………………………………………………. 118
Problem 3.4……………………………………………………………. 121
Problem 3.5……………………………………………………………. 123
Problem 3.6……………………………………………………………. 126
3.7 Hatta ve Direğe Yıldırım Sıklığı İle İlgili Problemler………………128
Problem 3.7……………………………………………………………. 128
Problem 3.8……………………………………………………………. 130
Problem 3.9……………………………………………………………. 132
Problem 3.10…………………………………………………………... 133
Problem 3.11…………………………………………………………... 135
Problem 3.12…………………………………………………………... 138
Problem 3.13…………………………………………………………... 141
Problem 3.14…………………………………………………………... 143
Problem 3.15…………………………………………………………... 146
Problem 3.16…………………………………………………………... 149
3.8 Koruma Hattına/Direğe Yıldırım Çarpma Mesafesi, Koruma Açısı
ve Korunan Alan İle İlgili Problemler………………………………151
Problem 3.17…………………………………………………………... 151
Problem 3.18…………………………………………………………... 154
Problem 3.19…………………………………………………………... 156
Problem 3.20…………………………………………………………... 158
Problem 3.21…………………………………………………………... 162
Problem 3.22…………………………………………………………... 166
4. BÖLÜM
YILDIRIMDAN KORUNMA ……………………………………….171
4.1 Giriş ...……………………………………………………………...171
4.2 Yıldırımdan Korunmada Risk Analizi……………………………...172
4.3 Yıldırımdan Korunma Sistemi ……………………………………..174
4.4 Koruyucu Açı Metodu……………………………………………...176
4.5
Yuvarlanan Küre Metodu……………………………………..........177
4.6 Kafes Metodu .……………………………………………………...179
4.7 Koruyucu Açı Metodu İle İlgili Problemler……………………….181
Problem 4.1 …………………………………………………………….181
Problem 4.2 …………………………………………………………….184
Problem 4.3 …………………………………………………………….186
Problem 4.4 …………………………………………………………….189
Problem 4.5 …………………………………………………………….191
Problem 4.6 …………………………………………………………….195
Problem 4.7 …………………………………………………………….198
Problem 4.8 …………………………………………………………….202
Problem 4.9 …………………………………………………………….207
Problem 4.10 …………………………………………………………...210
4.8 Kafes Metodu İle İlgili Problemler…………………………………213
Problem 4.11…………………………………………………………...213
4.9 Yuvarlanan Küre Metodu İle İlgili Problemler…………………….213
Problem 4.12…………………………………………………………...213
Problem 4.13…………………………………………………………...214
Problem 4.14…………………………………………………………...217
Problem 4.15…………………………………………………………...219
Problem 4.16…………………………………………………………...223
5. BÖLÜM
YÜKSEK GERİLİM KABLOLARI………………………………...227
5.1 Giriş ...……………………………………………………………...227
5.2 Yüksek Gerilim Kablo Kayıpları…………………………………...228
5.2.1 Dielektrik Kayıp………………………………………………….228
5.2.2 İletken Kaybı...…………………………………………...............230
5.2.3 Deri Etkisi İle Meydana Gelen Kayıp………………………….....230
5.2.4 Proximity (Yakınlık) Etkisi İle Meydana Gelen Kayıp…………..231
5.2.5 Metal Kılıfda Meydana Gelen Kayıp……………………………..231
5.3 Yüksek Gerilim Kablolarının Ömür Testi………………………….231
5.4 Yüksek Gerilim Kablolarının Test Gerilimi………………………..233
5.4.1 Alternatif Gerilim Testi…………………………………………..233
5.4.2 Darbe Gerilimi Testi……………………………………………...234
5.5 Yüksek Gerilim Kablolarının Yalıtkan Kalınlığı…………………..235
5.5.1 Alternatif Gerilime Göre Yalıtkan Kalınlığı……………………..235
5.5.2 Darbe Gerilimine Göre Yalıtkan Kalınlığı……………………….235
5.5.3 Yalıtkan Kalınlığı Seçimi………………………………………...236
5.6 Yüksek Gerilim Kablo Kapasitesi………………………………….236
5.7 Yüksek Gerilim Kablolarında Şarj Akımı………………………….239
5.8 Yüksek Gerilim Kablolarının Testi İle İlgili Problemler…………..240
Problem 5.1…………………………………………………………….240
Problem 5.2…………………………………………………………….242
Problem 5.3…………………………………………………………….244
Problem 5.4…………………………………………………………….247
5.9 Yüksek Gerilim Kablolarının Yalıtkan Kalınlığı İle İlgili Problemler……………………………………………………………...248
Problem 5.5…………………………………………………………….248 Problem 5.6…………………………………………………………….250
Problem 5.7…………………………………………………………….253
5.10 Yüksek Gerilim Kablolarının Kapasitesi ve Şarj Akımı İle İlgili Problemler……………………………………………………………...256
Problem 5.8…………………………………………………………….256
Problem 5.9…………………………………………………………….258
Problem 5.10…………………………………………………………...261
5.11 Yüksek Gerilim Kablolarının Kayıpları İle İlgili Problemler…….265
Problem 5.11..………………………………………………………….265
Problem 5.12..………………………………………………………….267
Problem 5.13..………………………………………………………….272
5.12 Ortak Kılıflı Kablolar İle İlgili Problemler……………………….276
Problem 5.14…………………………………………………………...276
Problem 5.15…………………………………………………………...278
6. BÖLÜM
GERİLİM BÖLÜCÜLER ………………………………...…………285
6.1 Giriş ...……………………………………………………………...285
6.2 Omik Gerilim Bölücüler ……………………..…………………….287
6.3 Kapasitif Gerilim Bölücüler ……………………..…………………289
6.4 Omik Gerilim Bölücüler İle İlgili Problemler.……………………..290
Problem 6.1 …………………………………………………………….290
Problem 6.2 …………………………………………………………….293
Problem 6.3 …………………………………………………………….299
Problem 6.4 …………………………………………………………….301
Problem 6.5 …………………………………………………………….303
Problem 6.6 …………………………………………………………….304
Problem 6.7 …………………………………………………………….307
6.5 Kapasitif Gerilim Bölücüler İle İlgili Problemler …………………..310
Problem 6.8 …………………………………………………………….310
Problem 6.9 …………………………………………………………….313
Problem 6.10…………………………………………………………...316
Problem 6.11 …………………………………………………………..319
Problem 6.12 …………………………………………………………...322
6.6 Sönümlü Kapasitif Gerilim Bölücüler İle İlgili Problemler………..324
Problem 6.13 …………………………………………………………...324
Problem 6.14 …………………………………………………………...327
7. BÖLÜM
YÜKSEK GERİLİM LABORATUVARLARI….…...…………......333
7.1 Giriş ...……………………………………………………………...333
Problem 7.1 …………………………………………………………….335
Problem 7.2 …………………………………………………………….338
Problem 7.3 …………………………………………………………….340
Problem 7.4 …………………………………………………………….341
Problem 7.5 …………………………………………………………….345
Problem 7.6 …………………………………………………………….348
KAYNAKÇA ...……………………………………………………….355
DİZİN ………...……………………………………………….………359