Eco-Friendly Gaz İzoleli Halka Ana Birimlerinin Ark ve Kesme Özellikleri Üzerine Araştırma

Çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimleri (RMU'lar), elektrik sistemlerinde önemli bir güç dağıtım ekipmanıdır ve yeşil, çevre dostu ve yüksek güvenilirlik özellikleri sunar. İşlem sırasında, ark oluşum ve kesme özellikleri çevre dostu gaz yalıtım RMU'ların güvenliğini önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle, bu yönler üzerinde derinlemesine araştırma, güç sistemlerinin güvenli ve istikrarlı çalışması için büyük önem taşır. Bu makale, deneysel test ve veri analizi yoluyla çevre dostu gaz yalıtım RMU'ların ark oluşum ve kesme özelliklerini incelemeyi amaçlamaktadır, bu özelliklerin desenlerini ve özelliklerini keşfetmek ve bu tür ekipmanların geliştirilmesi için teorik destek ve teknik rehberlik sağlamayı hedeflemektedir.

1. Çevre Dostu Gaz Yalıtım Halka Ana Birimlerinin Ark Oluşum Özellikleri Üzerine Araştırma

1.1 Çevre Dostu Gazların Temel Kavramları ve Etkileyici Faktörleri

Çevre dostu gazlar, ozon tabakasını tükenmeye uğratmayan gazlardır. Yaygın örnekler arasında azot (N₂), kurutulmuş sıkıştırılmış hava (yağsız ve nemsız) ve özel formüllendirilmiş yeni gazlar bulunmaktadır. Çevre dostu gaz yalıtım RMU'lar, çevrecilik, güvenlik ve güvenilirlik avantajları sunmaktadır ve bu nedenle güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ark oluşum özelliklerini incelemek için çevre dostu gazların temel kavramlarını ve etkileyici faktörlerini anlamak gerekmektedir. 

Fiziksel ve kimyasal özellikler, moleküler yapı, sıcaklık, basınç, nem ve diğer faktörler, bu gazların yalıtım performansını ve ark oluşum davranışını etkilemektedir ve bunlar deneylerle incelenmelidir. Ayrıca, gaz tüketimi miktarı ve geri dönüşüm gibi pratik zorluklar ele alınmalıdır. Bu nedenle, çevre dostu gazların temel kavramları ve etkileyici faktörlerinin derinlemesine incelenmesi, çevre dostu gaz yalıtım RMU'larında ark oluşum özelliklerini araştırmak için gerekli olmaktadır.

1.2 Ark Oluşum Özellikleri İçin Araştırma Yöntemleri ve Test Kurulumu

Ark oluşum özelliklerini incelemek için standartlaştırılmış bir test yöntemi ve deneysel kurulum oluşturulmalıdır. Test yöntemleri genellikle ark olaylarına dayalı elektriksel testler ve kimyasal analizler içermektedir. Test kurulumu, tekrarlanabilirliği, doğruluğu ve güvenliği sağlamalıdır, genellikle yüksek gerilim kaynağı, ark odası, ölçüm cihazları ve veri toplama sistemi içermektedir. Ark odası, çevre dostu gaz yalıtım RMU içindeki gerçek ark oluşum sürecini simüle eden kritik bir bileşen olup, ark karakteristiklerini etkili bir şekilde incelemek için uygun gerilim ve akım seviyelerini sağlayarak ve ark gerilim, akım, süre ve yan ürünleri gibi parametrelerin gerçek zamanlı kaydını mümkün kılmaktadır. Test sırasında kazaları önlemek için yeterli güvenlik önlemleri de uygulanmalıdır.

1.3 Ark Akımı, Gerilimi ve Süresinin Testi ve Analizi
Ark karakteristiklerini incelemekte, ark akımı, gerilimi ve süresi kilit parametrelerdir. Ark akımı, arklama sırasında ark bölgesinden geçen akım büyüklüğüdür; ark gerilimi, ark bölgesindeki potansiyel farkıdır; ve ark süresi, arkanın başlangıcından sonuna kadar geçen zaman aralığıdır. Bu parametrelerin ölçülmesi için yüksek gerilim üreteçleri, akım dönüştürücüler, gerilim dönüştürücüler ve dijital osiloskoplar gibi özel cihazlar gerekmektedir. Çevre dostu gaz yalıtım RMU'lar üzerinde bu parametrelerin deneysel testi ve veri toplama, ardından veri analizi, trendleri ve ilişkileri ortaya çıkarmaya yardımcı olur, böylece ark oluşum özelliklerini daha iyi anlamaya ve daha fazla araştırma için temel veri sağlama konusunda bilgiye katkıda bulunur.

1.4 Arkanın Sırasında Oluşan Yan Ürünlerin Analizi
Çevre dostu gaz yalıtım RMU'lar üzerinde arkanın oluşmasında, oksitler, florürler, klorürler ve duman dahil çeşitli yan ürünler oluşur, bu da çevreye ve insan sağlığına zararlı olabilir. Şu anda, ark yan ürünlerinin analizinde iki ana yaklaşım kullanılmaktadır: deneysel analiz ve sayısal simülasyon. Deneysel analiz, laboratuarda arkanın oluşma sürecini simüle eder, yan ürün örnekleri toplanır ve kimyasal analiz yapılır, türlerin ve konsantrasyon dağılımlarının belirlenmesi için. Sayısal simülasyon, yan ürün dağılımını ve reaksiyon yollarını tahmin etmek için hesaplama modellerini kullanır. 

Deneysel analizde kromatografi, kütle spektrometresi ve elektron mikroskopisi gibi analitik teknikler kullanılır. Sayısal simülasyonda, yan ürün dağılımını ve arkanın oluşması sırasında kimyasal reaksiyon mekanizmalarını modellemek için sonlu eleman analizi ve CFD (Hesaplamalı Akışkan Dinamiği) gibi yöntemler kullanılır. Yan ürün analizinden elde edilen sonuçlar, arkanın oluşması sırasında kimyasal reaksiyonları ve enerji dönüşümünü anlama konusunda bilgi sağlar, çevre dostu gaz yalıtım RMU'ların tasarımı ve uygulaması için teorik ve teknik destek sağlar, ayrıca çevre izlemesi ve personel güvenliği için referans verileri sağlar.

2. Çevre Dostu Gaz Yalıtım Halka Ana Birimlerinin Kesme Özellikleri Üzerine Araştırma

2.1 Kesme Olaylarının Temel Kavramları ve Etkileyici Faktörleri
2.1.1 Kesme Test Yöntemleri
Kesme testi, çevre dostu gaz yalıtım RMU'ların kesme özelliklerini incelemek için kritik bir adımdır. Bu genellikle geleneksel deneysel yöntemler veya sayısal simülasyon kullanılarak gerçekleştirilir. Geleneksel yöntemler, kesme test platformunun inşa edilmesini ve test koşullarının (örneğin, akım, gerilim) değiştirilerek kesme davranışının gözlemlenmesi ve deneysel veri toplanmasını içerir. Sayısal simülasyon ise, fiziksel olayları kesme sırasında simüle etmek için bilgisayar modellerini kullanır, bu da büyük veri setlerinin hızlı bir şekilde oluşturulmasına ve kesme performansının tahmin edilmesine olanak tanır.

2.1.2 Test Setup
Kesme karakteristiklerini incelemek için özel bir kesme test kurulumu tasarlanmalı ve oluşturulmalıdır. Bu kurulum yüksek gerilimli güç kaynağı, anahtarlama ekipmanları ve ölçüm araçlarını içerir. Yüksek gerilimli güç kaynağı anahtarlamayı gerçekleştiren cihaza enerji sağlarken, araçlar kesme karakteristiklerini ölçer ve kaydeder.

2.1.3 Kesme Karakteristik Parametrelerinin Testi ve Analizi
Kesme karakteristikleri üzerindeki araştırma, kesme sürecindeki akım, voltaj ve zaman gibi parametrelerin test edilmesi ve analiz edilmesi gerektirir. Bu parametreler, kesme performansını değerlendirmede kilit göstergelerdir. Akım ve voltaj, kesme sırasında elektriksel davranışları tanımlar, zaman ise zaman dinamiğini yansıtır. Bu parametrelerin analizi, kesme akımının ve voltajağının değişim trendleri, kesme süresi ve genel performans gibi kritik bilgileri ortaya çıkarır.

2.2 Kesme Karakteristikleri için Araştırma Yöntemleri ve Test Kurulumu
Çevre dostu gaz yalıtlı RMU'ların kesme karakteristiklerini incelemek için yaygın kullanılan yöntemler geleneksel kesme testleri ve gelişmiş sayısal simülasyonlardır. Geleneksel testler, test set-up'ında anahtar ve yük cihazlarının kurulumunu, güç kaynağı parametrelerinin (voltaj, akım vb.) değiştirilmesini, kesme sırasında geçici süreçlerin gözlemlenmesini ve veri işleme ve analiz için akım, voltaj ve zaman gibi parametrelerin kaydedilmesini içerir. 

Geleneksel testlere kıyasla, sayısal simülasyonlar kesme karakteristiklerinin modellenmesinde daha yüksek doğruluk sunar. Bilgisayar simülasyonu ve modelleme tekniklerini kullanarak, sayısal yöntemler kesme sırasında elektrik alan, manyetik alan, sıcaklık alanı ve akış alanı gibi kilit fiziksel alanları çözerken, akım, voltaj, elektrot aralığı ve çevresel sıcaklık dahil olmak üzere birçok faktörü dikkate alır. Ayrıca, sayısal simülasyonlar, malzeme özellikleri ve geometrik yapılandırmaları ayarlayarak RMU tasarımının optimizasyonunu sağlar.
Test kurulumu için yüksek gerilimli DC güç kaynakları ve yüksek güç kapasitör boşaltma birimleri, gerekli olan yüksek gerilimli ve yüksek akımlı koşulları sağlayabilir. Yüksek hızlı veri alma sistemleri ve kaydediciler, kesme parametrelerini hassas bir şekilde yakalamak için kullanılır. Tekrarlanabilirlik ve doğruluğu sağlamak için test kurulumu kalibre edilmeli ve doğrulanmalıdır.

2.3 Kesme Akımı, Voltaj ve Zamanın Testi ve Analizi
Kesme akımı, voltaj ve zamanın testi ve analizi, kesme karakteristiklerinin incelenmesinin kritik bir parçasıdır.
(1) Test Amacı: Dijital ampermetreler, voltaj dönüştürücüler, zaman ölçüm araçları, osiloskoplar ve veri alma sistemleri kullanılarak, kesme sırasında akım, voltaj ve zamanın doğru ölçümünü sağlamak.
(2) Test Ekipmanları: Dijital ampermetreler, voltaj dönüştürücüler, zaman ölçüm araçları, osiloskoplar ve veri alma sistemleri, kesme sırasında akım, voltaj ve zamanın doğru ölçümünü sağlamaktadır.
(3) Test Prosedürleri:

• Kesme Akımı Testi: Standart test koşullarında kesme gerçekleştirin, akım dalga biçimlerini kaydedin ve test ekipmanları ile RMU arasındaki bağlantıyı doğru bir şekilde sağlayın. Akım değişkenliklerini akım dönüştürücüler ve dijital ampermetreler kullanarak ölçün.

• Kesme Voltaj Testi: Benzer şekilde, standart koşullarda kesme gerçekleştirin, voltaj dalga biçimlerini kaydedin ve voltaj değişkenliklerini voltaj dönüştürücüler ve dijital voltmetreler kullanarak ölçün.

• Kesme Süre Testi: Zaman ölçüm araçlarını kullanarak, kesme işleminin başlangıcından tamamlanmasına kadar geçen süreyi doğru bir şekilde kaydedin.

• Geçici Süreç Testi: Osiiloskoplar ve veri alma sistemlerini kullanarak, kesme sırasında geçici akım ve voltaj dalga biçimlerini yakalayın ve geçici karakteristiklerin analizini yapın.

(4) Veri Kaydı ve Analizi: Akım dalga biçimlerini, voltaj dalga biçimlerini, kesme süre verilerini ve geçici dalga biçimlerini kaydedin. Kesme akımının mühendislik gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını, kesme voltajının belirtmelere uygun olup olmadığını ve kesme süresinin tasarım kriterlerini sağlayıp sağlamadığını analiz edin. Geçici süreçlerin ekipman performansı ve istikrarına etkisini değerlendirin. Yukarıda detaylandırılan test prosedürleri, tüm ilgili faktörlerin kapsamlı bir şekilde düşünülmesiyle doğru veri toplamayı ve derinlemesine analizi sağlar. Sonuçlar Tablo 1'de gösterilmiştir.

Tablo 1: Akım, Voltaj ve Zaman Parametrelerinin Testi ve Analizi

Tablo 1'in analizinden aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

• Kesme akımı ile gerilim arasında belirli bir ilişki vardır; genellikle, gerilimin artmasıyla birlikte kesme akımı da artar.

• Kesme süresi hem akım hem de gerilim ile ilgilidir; akım ve gerilim ne kadar yüksek olursa, kesme süresi o kadar kısa olur.

• Test sırasında, kesme sırasında akım ve gerilimin aralığının kontrol edilmesine dikkat edilmeli, böylece test sonuçlarının çok yüksek veya çok düşük değerler nedeniyle yanlış çıkmasını önlemelidir. Ayrıca, çevresel sıcaklık ve nem gibi diğer etkileyici faktörler de düşünülmelidir.

2.4 Kesme Süreci Sırasında Elektromanyetik Alan Analizi
Çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimlerin kesme süreci sırasında elektromanyetik alan analizi için bir test kurulumu oluşturulmalıdır. Deneyde, kesme süreci sırasında elektromanyetik alanın ölçülmesi ve analizi için bir elektromanyetik alan ölçüm sistemi kurulabilir, bu sistem Tablo 2'de gösterildiği gibidir.

Tablo 2: Kesme Süreci Sırasında Elektromanyetik Alan Analizi

Tablo 2'ye dayalı kesme süreci sırasında elektromanyetik alan değişkenliklerinin analizi, kesme anında akımın birden sıfıra düştüğünü ve manyetik alan gücünün buna bağlı olarak keskin bir şekilde azaldığını göstermektedir. Daha sonra, manyetik alan gücü kesme öncesi durumuna kadar yavaş yavaş geri dönmektedir. Elektromanyetik alan analizi, çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimlerinin tasarım ve optimizasyonu için önemli referans verileri sağlayabilir.

3.Yayılma ve Kesme Özellikleri Üzerine Araştırma Sonuçlarının Analizi
3.1 Yayılma ve Kesme Süreçleri Sırasında Parametrelerin Veri Analizi ve İşlemesi
Yayılma ve kesme testleri sırasında, yayılma ve kesme özelliklerini analiz etmek için akım, voltaj ve zaman gibi parametreler ayrı ayrı ölçülmüştür. Veri işlemede, her parametre için ortalama, standart sapma ve varyasyon katsayısı hesaplamak üzere istatistiksel yöntemler kullanılmıştır.

① Yayılma test verileri analiz edilip işlendi. Yayılma akımı, voltaj ve zamanın ortalama değerleri sırasıyla 8,5 kA, 4,2 kV ve 2,5 ms olmuştur. Test verilerinin dağılımını ve istikrarlığını anlamak için standart sapma ve varyasyon katsayıları da hesaplanmıştır. Sonuçlar, yayılma akımının standart sapmasının 0,8 kA olduğunu ve varyasyon katsayısının %9,4 olduğunu, yayılma voltajının standart sapmasının 0,4 kV olduğunu ve varyasyon katsayısının %9,5 olduğunu, yayılma süresinin standart sapmasının 0,2 ms olduğunu ve varyasyon katsayısının %8,0 olduğunu göstermiştir. Bu, yayılma test verilerinin göreceli olarak istikrarlı bir dağılıma sahip olduğunu ve yüksek güvenilirliğe sahip olduğunu belirtmektedir.

② Kesme test verileri analiz edilip işlendi. Kesme akımı, voltaj ve zamanın ortalama değerleri sırasıyla 3,5 kA, 3,8 kV ve 3,0 ms olmuştur. Benzer şekilde, standart sapma ve varyasyon katsayıları hesaplanmıştır. Sonuçlar, kesme akımının standart sapmasının 0,5 kA olduğunu ve varyasyon katsayısının %14,3 olduğunu, kesme voltajının standart sapmasının 0,3 kV olduğunu ve varyasyon katsayısının %7,9 olduğunu, kesme süresinin standart sapmasının 0,1 ms olduğunu ve varyasyon katsayısının %4,4 olduğunu göstermiştir. Bu, kesme test verilerinin göreceli olarak daha az istikrarlı olduğunu ve daha düşük güvenilirliğe sahip olduğunu göstermektedir.

Yukarıdaki veri analizine dayanarak, yayılma test verilerinin güvenilirliğinin kesme test verilerinden daha yüksek olduğu sonucuna varılabilir. Bu, kesme sürecindeki karmaşık elektromanyetik alanların neden olduğu olabilir ve bu konuda daha derinlemesine bir araştırma gerekmektedir. Ayrıca, test verilerine dayanarak yayılma ve kesme özellikler arasındaki ilişki daha da incelenebilir.

3.2 Yayılma ve Kesme Özellikleri Arasındaki İlişkinin Analizi
Hem yayılma hem de kesme süreçlerindeki parametrelerin analiz edilmesi ve işlenmesi, yayılma ve kesme özellikler arasındaki ilişkiden daha fazla bilgi edinilebilir. Hem yayılma hem de kesme özellikleri, çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimlerin kilit performans göstergeleridir ve bunların ilişkisini anlamak, tasarım ve optimizasyon için değerli rehberlik sağlayabilir.

Yayılma ve kesme özellikler açısından, akım, voltaj ve zaman gibi parametreler, iki süreci farklı şekillerde etkilemektedir. Yayılma sırasında, yayılma akımı ve süresi temel parametrelerdir, ancak voltaj da belirli bir etkiye sahiptir. Buna karşılık, kesme sırasında, kesme akımı baskın parametre olup, süre ve voltaj da rol oynamaktadır. Bu nedenle, yayılma ve kesme özellikler arasındaki ilişkiyi analiz etmek için, her birinin kilit parametreleri ayrı ayrı düşünülmesi gerekir.

Veri analizi, yayılma ve kesme özellikler arasında belirli bir korelasyon olduğunu göstermektedir:

• Yayılma akımının ve voltajının artması, yayılma sırasında daha fazla yayılma yan ürünleri üretmesine ve daha fazla enerji tüketimine neden olur, bu da kesmenin zorlaşmasına yol açar.

• Kesme akımının artması, kesme sırasında daha fazla yayılma enerjisi oluşturur, bu da kesmenin zorlaşmasına neden olur.

Bunun yanı sıra, yayılma ve kesme sırasında elektromanyetik alan analizi, elektromanyetik alanların her iki süreci de önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir. Yayılma sırasında, elektromanyetik alan yayılmayı kısıtlayan bir kuvvet uygular. Kesme sırasında, elektromanyetik alan yayılmaya dışarı doğru itici bir kuvvet uygular, bu da kesme performansını etkiler.

Bu bulgular, yayılma ve kesme özelliklerinin birbirleriyle bağlantılı olduğunu, başlıca işletim parametreleri ve elektromanyetik alan etkileri tarafından etkilendiğini göstermektedir. Bu nedenle, çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimlerin tasarım ve optimizasyonunda, yayılma ve kesme özellikler arasındaki ilişki kapsamlı bir şekilde göz önünde bulundurulmalı ve belirli uygulama senaryolarına göre tasarımlar yapılarak en iyi performans elde edilmelidir.

4.Sonuç

Çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimlerin yayılma ve kesme özelliklerinin çalışılması, bu özelliklerin geleneksel SF₆-yalıtımlı halka ana birimlerden önemli ölçüde farklı olduğunu göstermektedir. Çevre dostu gaz yalıtımlı RMU'lar, akım, voltaj ve zaman gibi parametreler üzerinde daha sıkı gereksinimler getirmekte ve daha hassas bir tasarım ve optimizasyon gerektirmektedir. Ayrıca, yayılma ve kesme sırasında elektromanyetik alan dağılımı farklıdır: yayılma sırasında, elektromanyetik alan daha yoğun ve yoğunlaşmış, kesme sırasında ise daha homojendir.

Çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana birimlerin kullanımının devam etmesiyle, gelecekteki araştırmalar aşağıdaki yönlerde odaklanabilir:

• Benzetim analizi yoluyla çevre dostu gaz yalıtımlı RMU'ların tasarımını optimize etmek.

• Farklı işletme koşulları altında yayılma ve kesme özelliklerini incelemek.

• Yeni çevre dostu gazların yalıtımlı halka ana birimlerdeki uygulama potansiyelini keşfetmek.

Özetiyle, bu araştırma bulguları, çevre dostu gaz yalıtımlı halka ana ünitelerinin geliştirilmesi ve optimize edilmesi için büyük önem taşımaktadır.