Ardışık bağlı YG. iletim hattı/kablo sistemlerinde meydana gelen kısa devre arızalarının geçici rejim analizi

Abstract

ÖZET: İletim Hattı, Yeraltı Enerji Kablosu, Geçici Rejim Analizi, Aşırı Gerilim, Aşırı Alam, Kısa Devre Arızalan İletim hatlarında ve yeraltı enerji kablolarında kısa devre arızalan sonucu oluşan geçici aşın gerilim ve akımların belirlenmesinin enerji iletim sistemlerinin tasarım ve işletmesinde son derece önemli olduğu bir gerçektir. Bu noktadan hareketle, ardışık bağlı sistemleri de içermesi nedeniyle ayrıca önem arz eden bu çalışmayı yapmak suretiyle konuya katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, İstanbul'da Maslak-Levent arasında çalışan ardışık bağlı iletim hattı/kablo (iletim hattı-tek noktadan bağlı kablo-çapraz bağlı kablo) iletim sistemi ve Levent-Etiler arasında çalışan çapraz bağlı kablolu iletim sistemi üzerinde kısa devre arızası simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Ele alman iletim sistemlerinin her ilcisinin de gerilim seviyesi 154 kV 'tur ve halen işletme altındadırlar. İncelenen iletim istemlerinde bir kısa devre arızasmı takiben, sistemde oluşan geçici aşın gerilim ve akımlarının belirlenmesinde, hat ve kablo parametrelerinin frekans bağımlılığını iyi bir şekilde dikkate alan Geliştirilmiş Fourier Dönüşüm Yöntemi kullanılmıştır. Bu amaçla, bu yöntemi esas alan Matlab ortamında bir bilgisayar programı yazılmış ve bu program marifetiyle istenen simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada, arıza yeri, arıza tipi ve arıza direnci gibi çeşitli faktörlerin, geçici aşın gerilim ve akımların genlik ve dalga şekilleri üzerindeki etkileri ayrı ayrı incelenmiş, göze çarpan önemli değişimler yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlarda, sistemde bir kısa devre arızası olduktan sonra alam ve gerilim dalga şekillerinde bozulmalar olduğu görülmüş ve şebeke frekansındaki ana harmoniğin üzerine binmiş geçici rejimden kaynaklanan doğal frekans harmoniklerine rastlanmıştır. Genellikle ilk yan periyod içinde sönümlenen yüksek frekanslı ve yüksek genlikli bu salınımlar, koruma elemanlarının koordinasyonunda son derece önemli olması sebebiyle tez içerisinde ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak; yukarıda belirtilen esaslar çerçevesinde arıza yerinde ve gönderici uçlarda meydana gelen geçici aşın gerilim ve akımlar, özellikle uygulamada çok karşılaşılan tek faz toprak arızalarına da özel bir önem verilerek incelenmiş, elde edilen sonuçlar tez içerisinde sunulmuştur.

TRANSIENT ANALYSIS OF THE CASCADE CONNECTED HIGH VOLTAGE OVERHEAD LINE/UNDERGROUND CABLE TRANSMISSION SYSTEMS WITH REFERENCE TO SHORT CIRCUIT FAULTS SUMMARY Keywords: Overhead line, Cable, Transient Analysis, Over Voltage, Over Current, Short-Circuit Faults As a result of any fault in overhead line and cable systems, the anticipation of transient voltages and currents taken place is considerably important in designing and operating power transmission systems. Starting from this point, it is aimed to contribute to Literature by studying a system including cascade connected line/cable since such systems producing high-frequency and high-amplitude oscillations has a particular emphasis. In this scope, on the cascade connected overhead line/cable power transmission system situated between Maslak and Levent as well as cross-bonded underground cable power transmission system situated between Levent and Etiler, the simulation of short circuit faults has been carried out. Both of the transmission systems are currently in the operation and their voltage level is 154 kV. Transient analysis has been carried out using Modified Fourier Transform Method. It has a strong advantage of incorporating frequency dependent characteristics of the transmission system parameters in the solution. For this reason, A computer program based on this method has been written in Matlab and then desired and required simulations have been performed by the aid of the computer program In this study, effects of various factors i.e. fault location, fault type and fault resistance on the magnitudes and the waveforms of transient voltages and transient currents have been investigated separately and the significant properties appearing in the results have been evaluated. In the obtained results, subsequent to the short-circuit faults in the system, some distortions i.e. the natural frequency components to be superimposed onto fundamental power frequency component on the transient current and voltage waveforms have been encountered, it is also observed that high-frequency and high-amplitude oscillations, which usually damp out in the first half period, arise on the waveforms of phase voltages and fault current. Since it is important to know the maximum value of these transient over voltages and over currents while coordinating protective devices, these distortions have been studied in detail in the thesis Consequently, on the basis of above mentioned principles, subsequent to the fault initiation, transient voltages and current responses have been obtained at the first and second sending- end bus bars as well as the fault point of the power transmission systems and then the obtained computer results have been presented in the thesis. XXIV