Enerji İletim Ve Dağıtım Sistemlerinde Arıza Yerinin Yansıma Yöntemiyle Belirlenmesinde Kullanılmak Üzere Bir Darbe Gerilimi Üretecinin Tasarlanması.

 

Elektrik enerjisinin iletim ve dağıtım sistemlerinde arıza yerinin belirlenmesi güvenilir ve sürekli elektrik enerjisinin sağlanması için gereklidir. Bir elektrik sisteminde bir arızanın meydana gelmesi durumunda arıza yerinin kısa sürede saptanması, arızalı hattın mümkün olduğunca çabuk işletmeye alınması açısından çok önemlidir. Elektrik sistemlerinde arıza yerinin belirlenmesi problemi, elektrik endüstrisinin kendisi kadar eskidir. İletim mesafeleri ve ulaşılması güç arazilerdeki hatlar arttıkça problemin önemi artmıştır.

 

Bir elektrik sistemine ait hava hatları çok çeşitli sebeplerden sayısız arızaya maruz kalırlar. Arızaların sadece %5-10'u kalıcı arızalardır. Kalan %90-95'i geçicidir ve bu tür arızalardan kısa süre sonra hat tekrar işletmeye alınabilir.

 

Kablo arızaları yeraltı kablolarının kullanımındaki artışa paralel olarak artmıştır. Bu arızalar kişiye bağlı olarak, doğal sebeplerden ya da kablo eskimesi nedeniyle artış gösterebilir.

 

Kablolarda arıza yerinin saptanması, basit gözlemlerle mümkün olduğu gibi karmaşık aygıtların da kullanımını ile de mümkündür. Bu kablo arızalarının yaklaşık %40'ı özel aygıtlara ihtiyaç duyulmadan kolaylıkla belirlenir. Arızaların geri kalan %50'si mevcut, amaca uygun aygıtlarla saptanabilmektedir. Son olarak arızaların %10'u ise ancak özel ölçüm yöntemleri ve aygıtları kullanılarak belirlenebilir.

 

Kablo arızalarının yerlerinin ve cinslerinin belirlenebilmesi için pek çok ölçme yöntemleri ve aygıtları mevcuttur. Bu amaçla seçilen bir ölçüm yöntemi kullanılacak ölçü aletlerinin tasarımında amaç duyarlı, hızlı, güvenilir, kolay taşınabilir, çalıştırılması ve bakımı kolay, ekonomik bir aygıt oluşturulmasıdır.

 

DARBE GERİLİMİ ÜRETECİNİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Öncelikle, devrenin bilgisayar ortamında benzetimi yapılmıştır. Daha sonra gerçekleştirilen devreden alınan ölçüm sonuçları ile benzetim sonuçlarının uyum içinde oldukları gözlenmiştir. Aşağıda önce Pspice Programı kullanılarak yapılan benzetim çalışması sunulmuş, daha sonra da pratik devre hakkında bilgi verilmiştir.
Darbe Gerilimi Üreteci Devresinin Bilgisayar Benzetimi
Gerçekleştirilen devrenin Pspice devre analiz programına yönelik olarak hazırlanmış eşdeğer devre modeli Şekil 1 de gosterilmiştir.

 

Şekil 1. Devrenin Pspice modeli

Devrede kullanılan elemanların listesi aşağıda verilmiştir;

D1: Silisyum diyot

C1: 47m F, Kondansatör
R1: 1.2 MW Direnç
D2: 100V Zener diyot
C2: 22 nF, Kondansatör
SCR: Tristör
R2: 375 W Direnç
R3: 3.3 kW Direnç
C3: 1.5 nF, Kondansatör
Vs: 110V A.C. Kaynak
IPULSE: Ayarlanabilir akım darbesi üreteci

Yukarıdaki devrenin Pspice programına uygun biçimde ifade edilmiş hali ise aşağıda verilmiştir.

*KABLO ARIZASININ YERINI BELIRLEMEK

*AMACIYLA KULLANILACAK DARBE GERILIMI
*URETECİ SPICE MODELI

 

VS 1 0 SIN (0 150V 50HZ)

D1 1 2 DMOD
C1 2 0 10UF
R1 2 3 1.2MEG
D2 0 3 DMODZEN
C2 3 0 20NF
XT1 3 4 6 4 SCR
R2 4 5 375OHM
R3 5 0 3300OHM
C3 5 0 1.2NF
IPULSE 4 6 PULSE (0 1A 1S 2NS 2NS 10MS 5S)
.SUBCKT SCR 1 2 3 2
S1 1 5 6 2 SMOD
RG 3 4 50
VX 4 2 DC 0V
VY 5 7 DC 0V
DT 7 2 DMOD
RT 6 2 1
CT 6 2 10UF
F1 2 6 POLY(2) VX VY 0 50 11
.MODEL SMOD VSWITCH(RON=0.0105 ROFF=10E+7 VON=0.5V VOFF=0V)
.MODEL DMOD D(IS=2.2E-15 BV=1200V TT=0 CJO=0)
.ENDS SCR
.MODEL DMOD D(IS=2.2E-15 BV=1200V TT=0 CJO=0)
.MODEL DMODZEN D(IS=2.2E-15 BV=100V TT=0 CJO=0)
.TRAN 2US 1.5S
.PROBE
.END
Benzetim sonucu elde edilen çıkış gerilimi dalga şekilleri aşağıda verilmiştir. (Şekil 2, 3 ve 4)

 

Şekil 2. Çıkış darbe geriliminin dalga şekli

 

Şekil 3. Çıkış darbe geriliminin dalga şekline ait ayrıntılı görünüş

 

Şekil 4. Darbenin cephesi

 

2. Darbe Gerilimi Üreteci Devresinin Gerçekleştirilmesi

 

Gerçekleştirilen devrede Bölüm 3, Şekil 3.2 de gösterilen a tipi darbe gerilimi üretecine ait eşdeğer devre kullanılmıştır. Devrenin şeması Şekil 5 de verilmiştir.

 

Şekil 5. Devre şeması

 

2.1. Devrenin Çalışması

 

Transformatör yardımıyla 110 V a düşürülen 220 V’luk şebeke gerilimi bir diyot (D1) ile doğrultulur ve C1 kondandatörü ile süzülerek düzgün bir doğru gerilim elde edilir. 22 nF’ lık C2 kondansatörü R1 direnci üzerinden dolar ve uçlarındaki gerilim D2 zener diyodu yardımıyla 100V değerinde tutulur. K1 anahtarı kapatıldığında SCR1 tristörünün kapısından devrede seri C4 kondansatörünün bulunması nedeniyle darbe şeklinde bir akım akar ve tristör tetiklenir ve C2, R2, R3 ve C3 elemanlarının değerlerine bağlı olarak parametreleri ayarlanan bir darbe gerilimi oluşur. Büyük değerli olarak seçilen R1 direnci nedeniyle devre yalnızca C2 kondansatörü tarafından beslenir. Bu nedenle de C2 boşaldığında devreden akan akım tristörün tutma akımının altına ineceğinden tristör kesime gider ve C2 yeniden R1 üzerinden dolmaya başlar. Şekil 6 da gerçekleştirilen darbe gerilimi üretecinin fotoğrafı gösterilmiştir.

Şekil 6. Gerçekleştirilen devre