Birincil Seviyede Kısmi Boşalma (PD) Ölçüm Sisteminin Oluşturulması The Construction of Primary Partial Discharge Measurement System İsmail KARAMAN, Ahmet MEREV, Serkan DEDEOĞLU, Volkan AYVA TÜBİTAK UME (Ulusal Metroloji Enstitüsü) Yüksek Gerilim Laboratuvarı ismail.karaman@tubitak.gov.tr , ahmet.merev@tubitak.gov.tr , serkan.dedeoglu@tubitak.gov.tr , volkan.ayva@tubitak.gov.tr Özet Elektrik enerjisinin üretimi, iletimi ve dağıtımında yüksek gerilimin kullanılması vazgeçilmez bir olgudur. Yüksek gerilimin kullanılması ile enerji kayıpları düşürülürken, elektriksel yalıtım problemleri ortaya çıkmaktadır. Elektriksel yalıtım problemlerinin tespiti için laboratuvar ortamlarında birçok test gerçekleştirilmektedir. Bu testlerden en önemlilerinden biri de kısmi boşalma ölçümleridir. Kısmi boşalma ölçümleri ile hem hata büyüklüğü hem de hata yer tespiti yapılabilmektedir. Bu çalışmada kısmi boşalma ölçümlerinde doğruluğunun artırılması için yeni test ve kalibrasyon metotları araştırılmış, ölçüm sistemleri için dijital darbe jeneratörü, kapasite ve direnç modülleri tasarlanmış, yüksek çözünürlüklü kaydedici ile ölçülen darbe işaretlerinin ortalama görünen yük değeri, yükselme süresi ve standart sapma değerlerini hesaplayabilecek yazılım gerçeklenmiştir. Abstract Production, transmission and distribution of electrical energy are an indispensable phenomenon in the use of high voltage. Electrical insulation problems emerge while decreasing energy losses by the use of high voltage. Several tests are carried out in the laboratory to determine the electrical insulation problems. The one of the most important of these tests is the partial discharge measurements. PD measurements allow not only determination of defect effect but only determination of fault location. In this paper, the new test and calibration methods for improving the accuracy of partial discharge measurement have been investigated; digital pulse generator, capacitance and resistance modules for measurement systems have been designed, the software has been implemented for calculation of apparent charge, rise time and standard deviation of partial discharges. 1. Giriş Elektriksel kısmı boşalma (PD), iki iletken elektrot arasındaki yalıtkan malzemenin yapısındaki boşluklar ya da devamlılığındaki problemler sebebiyle tam bir köprü oluşturamaması sonucu oluşan elektriksel boşalma ya da kıvılcımlar olarak tanımlanmaktadır. IEC 60270’deki tanımına göre ise kısmi boşalma, iletkene bitişik veya ayrık yalıtımı sadece kısmi olarak aşarak ortaya çıkan, iletkenler arasında oluşan elektriksel boşalmalardır [1]. Diğer bir deyişle; iki aktif iletken arasındaki yalıtım malzemesindeki kısmi bozulmalardır. 2. Referans PD Ölçüm Sistemi Elektriksel kısmi boşalma tespitleri birçok metot ile yapılabilir. IEC 60270’de standart PD test metodu, kuplaj kapasitörlü metot olarak tanımlanmaktadır [1]. Bu metot kullanıldığında, kısmi boşalmada görünen yük değeri PD dedektörde analiz edilen PD işaretinin maksimum genlik değeri ile karşılaştırılarak tanımlanır. PD dedektörde ölçülen maksimum genlik değeri ölçüm düzeneğinde kullanılan kapasitans değerine ve ölçüm devresine bağlıdır. PD dedektörde tanımlanan PD darbeleri kalibreli PD işaretleriyle karşılaştırılarak PD görünen yük değeri hesaplaması yapılmış olunur. PD kalibratörden uygulanan PD darbeleri periyodik olarak ölçülüp kontrol edilmesi gerekmektedir. IEC 60270 standardına göre PD kalibratörden uygulanan darbe parametre değerleri Tablo 1. de belirtildiği gibi olmalıdır. Tablo 1. IEC 60270 standardına göre PD kalibratör belirsizlik değerleri [1] Parametreler Belirsizlik Değerleri Görünen yük (q 0 ) ± %5 veya ≤ 1 pC Yükselme süresi (t r ) ± %10 (≤ 60 ns) Tekrarlama oranı (N) ± %1 Programlanabilir darbe yük kalibratörü (PDCAL), TÜBİTAK UME de geliştirilen standart PD kalibratördür. PDCAL dijital darbe üreteci ve kapasitör modüllerinden oluşmaktadır. PDCAL ile uygulanan PD darbeleri osiloskop ile ölçülerek karakterize edilir. PDCAL karakteristik belirsizlik değerleri Tablo 2’de verilmiştir. Bu değerler gelecekte yapılması planlanan Uluslararası veya Ulusal karşılaştırmalarla doğrulanacaktır.