Gerilim Düzenleyicilerinin Elektrik Ekipmanlarının Yüksek Gerilim Testindeki Uygulaması

Gerilim, güç kalitesi testlerinde önemli bir kriterdir. Gerilimin kalitesi, güç sisteminin güvenli bir şekilde çalışıp çalışamayacağını belirler ve tüm güç şebekesi sisteminin kararlılığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Günümüzde gerilim regülatörleri, elektrik ekipmanlarında yüksek gerilim testlerinin tüm sürecini makul ve bilimsel olarak kontrol edebilen nispeten yaygın elektrik teçhizatıdır ve bu sayede bu tür testlerin uygulanabilirliğini sürekli iyileştirir.

1. Elektrik Ekipmanlarında Yüksek Gerilim Testlerinde Gerilim Regülatörlerinin Kullanım Gereksinimleri

Normal koşullarda, elektrik ekipmanında bir yüksek gerilim testine başlamadan önce transformatörün ön ucuna monte edilmiş bir gerilim regülatörü seçilmelidir ve bu regülatörün özellikleri test gereksinimlerini karşılamalıdır. Bu durum, transformatörden alınan ölçüm sonuçlarının standart test kriterlerini karşılamasını garanti eder—yani çıkışın kararlı, sürekli ve düzgün değişmesini sağlayarak etkili gerilim regülasyonu yapılmasını mümkün kılar. Elektrik ekipmanlarında yüksek gerilim testlerinde gerilim regülatörlerinin kullanımı aşağıdaki gereksinimleri içerir:

• Çıkış gerilimi dalgasının sinüs dalgasına yakın olması gibi, kararlı ve yüksek kaliteli gerilim çıkışı sağlanmalıdır; ayrıca minimum çıkış gerilimi mümkün olduğunca sıfıra yakın olmalıdır.

• Gerilim regülatörünün yüksek kaliteli regülasyon karakteristiklerine sahip olması, düşük regülasyon empedansına sahip olması, basit ve güvenli ayarlama yöntemlerine sahip olması gerekir ki böylece elektrik ekipmanlarında sorunsuz yüksek gerilim testleri gerçekleştirilebilsin.

• Gerilim regülatörünün çalışması sırasında oluşturduğu gürültüyü en aza indirmek ve test sırasında enerji verimliliğine ve çevre korumaya önem vermek gerekir.

• Gerilim regülatörünün temel parametrelerinin—çıkış gerilimi, frekans, faz sayısı ve çıkış kapasitesindeki dalgalanmaların—elektrik ekipmanlarında yüksek gerilim testleri için gereksinimleri karşılaması sağlanmalıdır. Özellikle, gerilim regülatörünün doğruluğu şu şekilde ifade edilir:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

Daha küçük hata, daha iyi cihaz hassasiyetini gösterir. Doğrulama sırasında okunan değer ile standart değer arasındaki fark belirtilen doğruluk oranından az olmalıdır.

2. Elektrik Ekipmanlarında Yüksek Gerilim Testlerinde Gerilim Regülatörlerinin Uygulanması

Elektrik ekipmanlarında yüksek gerilim testlerinde yaygın olarak kullanılan üç tip gerilim regülatörü vardır: kontaktörlü regülatörler, endüksiyonlu regülatörler ve hareketli bobinli regülatörler. Bu üç tip yapı ve çalışma prensipleri açısından önemli ölçüde farklılık gösterir ve her birinin ayrı uygulama alanları ve kullanım özelliklerine sahiptir. 

Yüksek gerilim testleri sırasında gerilim regülatörleri genellikle asenkron motorları ve mekanizmaları enerji dönüşümünde destekler ve transformatörlere yakın ilişkili elektrik cihazlarıdır. Yüksek gerilim testlerinde, motorun gerilim regülatörünün maksimum yük kapasite gereksinimi olan 12.000 kW'ı karşılaması gerekir. Ayrıca elektromanyetik gürültüyü azaltmak için regülatörün mekanik dayanıklılığı katı döküm demir yapı kullanılarak artırılmalıdır.

2.1 Hareketli Bobinli Gerilim Regülatörlerinin Kullanımı
Hareketli bobinli gerilim regülatörlerinin elektromanyetik prensibi ve iç yapısı transformatörlere benzer. Ana devredeki iki sargı arasındaki gerilim ve empedans dağılımını değiştirmek için çekirdek kol boyunca kısa devreli bir sargının dikey olarak hareket ettirilmesiyle etkili çıkış gerilimi regülasyonu gerçekleştirilir. Regülasyon kontaklara dayanmadığından, hareketli bobinli regülatörden alınan çıkış gerilimi nispeten pürüzsüz ve düzgündür ve bu yüzden elektrik ekipmanlarında genel yüksek gerilim testleri için kullanımı kolay ve uygundur. 

Ayrıca büyük kaçak reaktansı sayesinde büyük akım darbelerine dayanabilir. Ancak yapısından ve çalışma özelliğinden dolayı hareketli bobinli regülatör nispeten yüksek kısa devre empedansına sahiptir. Bu nedenle yüksek gerilim kirliliği (kontaminasyon) testleri gibi düşük kaynak empedansı gerektiren yüksek gerilim test projeleri için uygun değildir. Endüksiyonlu regülatörlere kıyasla hareketli bobinli regülatörlerin çıkış dalgası bozulmaya daha eğilimlidir. 

Üstelik uzun süreli kullanımdan sonra iletim bileşenlerinin ve hareketli bobinin aşınması ve gevşemesi gürültüyü ve titreşimi artırabilir ve potansiyel hasara yol açabilir. Güç akışı algoritmaları, güç sistemlerindeki gerilim kaybının karmaşık bileşenlerini hesaplamak için kullanılabilir. Özellikle, düğüm gerilimleri, aktif güç ve düğüm gerilimlerinin büyüklüğü arasındaki ilişkiyi kullanarak P-Q denklemlerini ayrıştırarak katsayı matrisini 2N×2N'den N×N'ye düşürür, burada N sistemdeki düğüm sayısını ifade eder.

2.2 Endüksiyonlu Gerilim Regülatörlerinin Kullanımı
Endüksiyonlu gerilim regülatörlerinin elektromanyetik prensibi ve yapısı sarılı rotorlu durdurulmuş asenkron motorlara benzerken, enerji dönüşüm mekanizması transformatörlere benzer. Rotorun açısal yer değişimini ayarlayarak stator veya rotor sargılarında indüklenen elektromotor kuvvetin büyüklüğünü ve fazını değiştirerek temasız gerilim regülasyonu gerçekleştirir. 

Hareketli bobinli regülatörlere kıyasla endüksiyonlu regülatörler üstün teknik ve ekonomik performansa ve özellikle çıkış gerilimi %50–%100 aralığında iken belirgin şekilde daha düşük empedansa sahiptir. Ancak yapısal ve işlemsel sınırlamalardan dolayı tek fazlı endüksiyonlu regülatörler yüksek üretim maliyetine sahiptir, özellikle büyük kapasiteli üniteler için. Tek fazlı bir ünitenin rotor eksantrikliği belli bir eşik değerine ulaştığında çalışma sırasında gürültü ve titreşim sorunları ortaya çıkabilir ve bu da çıkış kapasitesini sınırlar. Sonuç olarak büyük kapasiteli tek fazlı endüksiyonlu regülatörler günümüzde nadiren üretilir. Bununla birlikte endüksiyonlu regülatörlerin geliştirilmiş versiyonları daha az katı gereksinimleri olan yüksek gerilim testlerinde etkin bir şekilde kullanılmaktadır.

2.3 Temas Tipi Gerilim Düzenleyicilerinin Kullanımı
Temas tipi gerilim düzenleyiciler sürekli gerilim çıkışı sağlayabilen ototransformatörlerdir. Onlar sinusoidal özelliklere sahip excellent çıkış gerilimi dalgaları üretirler, çıkışın alt sınırı 0 V'dır ve doğrusal, sürekli ve düzgün düzenleme özellikleri gösterirler. Ayrıca, kısa devre empedansları minimize edilebilir ve giriş ile çıkış gerilimleri arasında neredeyse özdeş faz açılarına sahiptirler ve düşük işlem sesi seviyesine sahiptirler, bu da elektrik ekipmanlarında yüksek gerilim testleri için ideal hale getirir. Çekirdek yapılandırmasına bağlı olarak temas tipi düzenleyiciler sütun tipi ve toroid tipi olmak üzere sınıflandırılır. 

Geleneksel olarak, küçük kapasiteli yüksek gerilim testleri çoğunlukla düşük maliyetleri ve excellent performansları nedeniyle toroid temas tipi düzenleyicileri kullanmıştır. Temas tipi düzenleyicilerin en belirgin dezavantajı fiziksel kontaklara dayanan ayarlamalardır, bu durum işletim sırasında kıvılcım oluşturabilir. Temas kapasitesi de sınırlıdır ve nispeten kısa ömürlülük büyük kapasiteli modellerin gelişmesini engellemiştir. Ancak, teknik personelin sürekli çabalarıyla temas ile ilgili sorunların büyük ölçüde çözülmüş olmasıdır.

3. Elektrik Ekipmanlarının Yüksek Gerilim Testlerindeki Gerilim Düzenleyicilerinin Bakımı

Elektrik ekipmanlarının yüksek gerilim testlerinde kullanılan gerilim düzenleyicilerinin bakımı gerçekleştirilmek üzere önce personelin düzenleyicinin iç yapısını tam olarak anlaması gerekir ki arızalar doğru bir şekilde tespit edilebilsin ve bakım verimliliği artırılsın. Gerilim düzenleyicinin temel yapısı Tablo 1'de gösterilmiştir.

3.2 Gerilim Düzenleyicisinde Gaz Sızıntısı Sorunları

Elektrik ekipmanlarının yüksek gerilim testlerinde, gerilim düzenleyicilerinden gaz sızıntısı genellikle O-yüzüklerin ve bağlantı eklemelerinin yetersiz mühürlenmesi nedeniyledir. Ayrıca, ayar koltuğu ile ayar çubuğu arasındaki mühürleme metali hasar görmüş olabilir. Spesifik çözüm, gaz devresini kapatmak, gerilim düzenleyicisinin ana van ucunu sökmek ve teknisyenlerin sorunun tam konumunu ve doğasını belirlemek için dikkatli bir şekilde incelemesi içermektedir. Pratik deneyimlere dayanarak, yüksek gerilim testlerinde düzenleme sırasında basınç boşaltma çıkışından kaynaklanan gaz sızıntısını çözmek için uygun iyileştirmeler uygulanır.

Yüksek gerilim testleri sırasında, ayarlama sırasında sıfır pozisyonunda gaz sızıntısı ortaya çıkması yaygın bir sorundur. Bu, çoğunlukla sıfır ayar vidanın aşırı sıkılması nedeniyledir. Bunu azaltmak için, sıfır ayar vidanın pozisyonu düzgün olarak ayarlanmalıdır ki sıfır pozisyonunda sızıntı olasılığını azaltmaya yardımcı olsun.

Ayarlamalar sırasında operatörlerin, kazaların riskini en aza indirmek için gerilim düzenleyicisinin hemen önünde durmamaları gerektiğini unutmamalıdır.

4. Sonuç

Pratik uygulamalarda, elektrik ekipmanlarının yüksek gerilim testleri yaparken, personel güvenliğinin öncelikli olması gerekmektedir. Hem personelin hem de ekipmanın güvenliğinin sağlanması, test bileşenlerinde doğru sorun giderme ve bakım yapabilmek için temel ön koşuldur. Bu yaklaşım, ekipmanların kullanım ömrünü etkili bir şekilde uzatır ve arızaların oluşma oranını azaltır. Gerilim düzenleyicilerin, elektrik ekipmanlarının yüksek gerilim testlerinde yaygın kullanımıyla, sakinlerin günlük yaşamına ve toplumun çeşitli yönlerine kolaylık getirilmiş, bu da uyumlu sosyal gelişmeye katkıda bulunmuştur.