• BİLGİ PAYLAŞILARAK DRAMMATİK SONUÇLAR ÖNLENİR...

Elektrik Alan Ölçümü ile Gerilim Tespiti ve Gösterimi

Elektrik Alan Ölçümü ile Gerilim Tespiti ve Gösterimi

 

Farklı Algoritmalar İle Yeni Yaklaşımlar

 

Dağıtım ve İletim hatlarında yüksek gerilim ölçümü ve algılanması güvenirlilik konusu bu tür şebekede çalışan personel adına hayati derecede önemli bir işlemdir. Bu tür şebekede voltaj algılama ve ölçümü kullanılan cihazların uygunluğu  kolay kullanımı işlerin güven içinde ve çok hızlı olarak icra edilmesine olanak tanır. En uygun cihazlar tek uçlu ve toprağa değdirmeye ihtiyaç duymayan bir terminale sahip dedektörlerdir. Bu tek terminal voltaj dedektörleri ve göstergeleri, elektrik alan ölçümündeki gelişmeler sayesinde artık daha güvenilir ve daha hassastırlar.

 

Anahtar kelimeler
Gerilim, doğruluk, alan, tek terminal, algılama, gösterge, toprak, voltaj dedektörü

 

Giriş
Dağıtım ve iletim gerilimi elektrik hatlarındaki gerilimi tespit etmek ve ölçmek, bir elektrik bakım personelinin günlük çalışmalarındaki en temel ve önemli görevlerden biridir. Güvenlik bilinci ve canlı hat çalışma uygulamalarının devam eden güvenlik incelemeleri, potansiyel olarak ölümcül gerilimlere yakın bir yerde günlük olarak işe gidenler için işin bir parçasıdır. En güvenli iş uygulamalarının çoğu kez uygulanması en kolay olanlar olduğunu kabul ederek, hem güç hatlarında hem de voltaj dedektörü ekipmanı sağlayıcıları tarafından kolaylık ve kullanım kolaylığı üzerinde duruldu.

Elektrik üreticisi kurumlarda çalışan personel genellikle canlı hat Stanka tipi voltaj dedektörlerine ve voltmetrelere aşina olmuşlardır. Bu cihazlar, Stankalarda akım sınırlayıcı yüksek voltaj seri dirençleri olan Neon Lambalı olarak ifade edilen basit voltaj göstergeleri olarak başladı. Daha sonra, sağlamlaştırılmış elektromekanik ölçerler yalnızca bir voltaj dedektörüi değil aynı zamanda bir volmetre özelliği de sağlamıştır. Daha yakın zamanlarda, dijital tipler, artık sekonder voltajlardan iletim voltajlarına kadar her şeyi kapsayan, gittikçe artan sayıda hassas voltaj ölçümü sunmaktadır. Bu tür cihazların tümü, hattan toprağa veya hat-hat ölçümleri için iki bağımsız bağlantı kurmayı gerektirir. Ölçüm noktaları ayrıldığında veya uzun bir toprak iletkeni güvenliği tehlikeye atabildiğinde bu yapılması her zaman kolay veya uygun değildir. İş kuralı gereksinimleri, iki işçinin iki Stanka ile cıhazı kullanması gerektiğinde bu rahatsızlığı artırabilir.

 

Toprak bağlantısı gerektirmeyen yeni nesil tek terminal cihazları şimdi mevcuttur ve kullanımdadır. Tek terminal voltaj dedektörleri uzun süredir kullanılsa da, son gelişmeler daha hassas voltaj bilgisi sağlarken bu cihazların kullanımını da kolaylaştırıyor. Bu yeni cihazlar ayrıca düşük sekonder voltajlardan en yüksek AC iletim voltajlarına kadar daha geniş bir algılama ve gösterge aralığı sunar.

 

Elektrik Alan Temelleri
Elektrik alanları, enerjilendirilmiş her iletkeni çevrelemektedir. Her şey eşit olmakla birlikte, elektrik alan gücü, voltaj büyüklüğü ile doğrudan orantılıdır. Gerilim ne kadar yüksek olursa, alan o kadar güçlü ve algılanabileceği mesafe o kadar büyük olur. Bir elektrik alanın ölçüsü, eğer mesafe, tipik olarak volt / metre ise, bir birim üzerinde voltajdır.

Havai hatlardaki 7.200 volt ve 12.2 metre yükseklikte tipik bir genel dağıtım hattı için, hattın altındaki ortalama elektrik alan kuvveti 7.200 volt / 12.2 metre veya yaklaşık 590 volt / metre olacaktır. Bununla birlikte, bu ortalama bir alan kuvvetidir ve elektrik alanlar genellikle mesafeleri boyunca kuvvet bakımından tekdüze değildir. Bu durumda, Şekil 1'de gösterildiği gibi, yerel alan iletkene doğrudan bitişik olarak çok daha güçlü olacaktı, ancak mesafe ile hızla düşecek ve zeminin yakınında zorlukla tespit edilebilecektir. Yerden asılan hat iletkenleri için genellikle ters bir ilişki vardır; İletkene olan mesafenin iki katı elektrik alanı kuvvetinin yarısı ile sonuçlanır. Bu, Şekil 2'de gösterildiği gibi eş potansiyel çizgiler olarak da gösterilebilir. Tipik bir yeraltı URD kablosunda, elektrik alanı tamamen iç iletken ile dış ekran arasındaki kabloda bulunur. Kablonun içindeki çok yüksek elektrik alanı, dış topraklı blendaj nedeniyle kablonun dışında tespit edilemez. 

 

Zayıf Alan Ölçümleri


Zayıf elektrik alanları birkaç volt / metre ile onlarca volt / metre arasında değişmektedir. Bu zayıf alanlar, düşük voltajlı bir kaynaktan kısa bir mesafede veya daha yüksek voltajlı bir kaynaktan uzun bir mesafede bulunur. Her iki durumda da voltaj dedektörlerinde uygulama vardır.

Kentsel kaçak voltaj olarak adlandırılan şeye son zamanlarda yapılan vurgu, kamuya açık nesneler üzerindeki 6 ila 10 volt arasındaki voltajları kolayca tespit etme kabiliyetine büyük önem verdi. aydınlatma direklerii, trafik sinyalizasyon direkleri, elektrikli kaideler, rögar kapakları vb. Genellikle izolasyon ve / veya hatalı topraklamalardan kaynaklanan düşük AC voltajı arayan denetçilerin incelemesine tabidir. Tek bir temas noktasına ve güvenilir bir algılama eşiğine sahip kompakt bir voltaj dedektörü, hızlı ve verimli kontroller sağlar.

Bu tür bir detektör burada Şekil 3'te gösterilmektedir. Metalik uçla test edilecek donanıma doğrudan temas etmek üzere tasarlanan, görsel ve / veya dokunsal alarmlarla voltaj varlığını gösterir. Kullanıcının eli, cihazın tutacağı etrafında sanal bir zemin oluşturur ve elektrik alanını bu el ile bir iç elektrot arasındaki küçük mesafeye daraltır. Çok zayıf elektrik alanın bu şekilde daraltılması, alan gücünü arttırır ve yüksek hassasiyete ve bozulmamış ve düzgün çalışan ancak basit bir şekilde topraklanmamış ekipmandan kaynaklananlar da dahil olmak üzere çok küçük voltajların tespitine izin verir.

-

Zayıf elektrik alan ölçümü için ikinci bir uygulama kişisel voltaj dedektörlerindedir. Tipik olarak kullanıcının vücuduna giyilen bu cihazlar, çok zayıf elektrik alanlarını, kullanıcının genel alanındaki enerjili hat elektrik dağıtım sistemindeki iletkenlerinin varlığının bir göstergesi olarak algılar. Fırtınaların veya diğer kazaların ardından, devrilmiş orta gerilim iletkenleri, çalışanlar ve onarım yapan bakım personeli için kalıcı bir tehlikedir. Yakınlarda aşağı düşmüş olan enerjili iletkenlerin mevcudiyeti ile ilgili bir uyarıda yardımcı olabilir ve hatta hayat kurtarıcı olabilir, ancak bu uyarı potansiyel bir tehlikenin yararlı bir göstergesiyse ve sadece havai hatlar gibi bilinen canlı iletkenlerin başka bir hatırlatması değildir.



Şekil 4'te gösterilenler gibi cihazlar, kullanıcıdan ileri doğru yönde optimum hassasiyet ve arka, uzak taraflarda ve tepe yönlerinde hassasiyette azalma tercih edilen kuvvetli bir tercihe sahip olan elektrik alan vektörüne çok yönlüdür. Kullanıcının gövdesinin düzlemine tam olarak paralel olan iç algılama elektrotları, kullanıcının hem çalışması hem de hareketi yönünde optimum hassasiyet sağlar. Bu elektrotların daha fazla biçimlendirilmesi, istenildiği durumlarda hassasiyeti ince ayar yapar ve şekil 5'de gösterilmeyen yönlerde hassasiyeti azaltır. Eşmerkezli ovaller üç farklı uyarı seviyesini belirtir. 

 

Optimum hassasiyet alanındaki canlı iletkenlerin varlığı, kullanıcıya 2 ila 5 metre mesafeden sesli ve görsel bir uyarı sağlayacaktır.

Orta Alan Ölçümleri
Enerjili dağıtım ve iletim gerilimi iletkenlerinin genel çevresinde, yüzlerce volt / metre ila binlerce volt / metre arasında değişen orta güçte elektrik alanları bulunmaktadır. Orta kuvvette alanların ölçümü çok çeşitli voltaj dedektörleri ve göstergeleri ile yapılmakatdır.
Orijinal canlı hat dedektörü, voltajın varlığının kaba bir göstergesi olarak hatta dokunmak veya "fuzz" (elektrik akışı ile çıkan ses ışık) yapmak için eldivenli bir elde kullanılan bir pense veya tel kesiciyken, OSHA (Amerikan Sağlık Bakanlığına Bağlı Çalışanların İş Güvenliği İle İlgili Birim) ve diğer düzenlemeler artık hem sesli hem de görsel olarak bir dedektör ile bu tür işlerin icrasını zorunlu kılmıştır.
Doğrudan kontak voltaj dedektörleri, enerjilendirilmiş bir iletkenle doğrudan elektriksel temas kurmak ve bu iletken üzerindeki AC voltajının varlığını belirtmek için tasarlanmışlardır. Genellikle, bu cihazlar, kullanıcının sadece ilgilenilen voltajları seçerek tespit etmesini sağlayan sabit veya değişken bir voltaj eşik ayarına sahiptir.
Proksimity voltajı dedektörleri, yakındaki bir iletkendeki AC voltajının kısa bir mesafeden, genellikle yarım metre mesafeden uzakta bulunduğunu belirtmek için tasarlanmışlardır. Doğrudan temas kuzenleri gibi, bu aygıtlar da kullanıcının yalnızca ilgilenilen voltajları seçerek tespit etmesini sağlayan sabit veya değişken bir voltaj eşik ayarına sahiptir.

  

 

Gerilim detektörü doğrudan temas tipinde veya yakınlık tipinde olsun, tasarım prensipleri aynıdır. Her iki tür için de voltaj detektörü, enerjilendirilmiş iletkenin yakınında bulunur ve iki elektrot arasındaki voltajı ölçer. Doğrudan temas detektörü için, bu elektrotlardan biri temas ucudur, Oysa Proksimity (oysa) yakınlık tipi için ileri ucun yanında bir iç elektrot vardır. İkinci bir iç elektrot referans olarak işlev görür ve enerjilendirilmiş iletkenden daha uzağa yerleştirilir.

Daha sofistike dedektör tipleri, elektrik alan kuvvetini birden fazla yönde ölçmek için daha sofistike algılama elektrotlarına ve algılama devrelerine sahiptir.

 

 

-

İyi tasarlanmış bir algoritma ile birlikte bu çoklu ölçüm dedektörün farklı iletken geometrisine farklı tepki vermesini sağlayabilir. Bu artan karmaşıklığın amacı, voltaj dedektörünün, basit dedektörlerle test edilmesi daha zor olan iletken yapılandırmalarındaki voltajı algılama olasılığını artırmaktır.

-

Telli iletkenlerdeki ve bus bar çubuklarındaki bükümler ve köşeler, şekil 7'deki eş potansiyel hatların gösterdiği gibi önemli elektrik alanı değişikliklerine neden olur. Sonuç, voltaj detektörlerini tutarlı sonuçlar sağlamak için zorlayabilecek belirli bir voltaj için elektrik alan gücündeki bir değişikliktir. Birden fazla elektrik alanı ölçümü yapan dedektörler bu olağandışı alan degradelerini tespit edebilecek ve hassasiyete göre ayarlamalar yapabilecektir.

 

Güçlü Alan ve Diğer Ölçümler

İletim hatlarındaki gerilime yakın elektrik alan ölçümleri özel zorluklar ortaya çıkarmaktadır. İletim voltajlarının üst aralığında, iletken çapı, boşalmayı en aza indirmek için artar ve bu daha büyük çaplı iletkenler, belirli bir gerilim için farklı elektrik alan gradyanlarına neden olur. 2 inç çapındaki 138kV hat iletkeninin yüzeyine yakın elektrik alanı, 4 inç çapındaki 345kV hat iletkeninin yüzeyine yakın elektrik alanını taklit edecek ve karmaşık olmayan bir voltaj detektörü farkı bilmeyecektir. Ayrıca, 345kV voltajlarda ve iletken yüzeyindeki aşırı yoğun iyonlaşma çevreleyen havayı parçalayarak iletkenin etkin elektrik çapını arttırır.

-

Yukarıda belirtilen iletim gerilimi etkileri için akıllı kompanzasyon ile birlikte elektrik alanlarının doğru ölçümü, yalnızca gerilimin tespit edilmesini değil, gerilimin ölçülmesinin bir gösterimini sağlar. Şekil 8'de görüldüğü gibi, tek bir temas noktası olan bir takımdaki bu yeni yetenek, kullanıcıların nominal hat voltajını indüklenen voltajdan kolayca ayırt etmelerini ve bunu 765kV'a kadar olan sistemlerde yapmalarını sağlar.
Bu tür bir cihazdaki elektrik alan ölçümleri, iletken çapını, yerel iyonlaşmayı ve diğer korona etkilerini telafi etmek için daha fazla dijital işlemden geçirilir. Görüntülenen sayı kullanıcıya yalnızca voltaj algılamasından çok daha fazla bilgi verir, bunu kolay ve rahat bir şekilde yapar ve test edilen devrenin durumunun daha net bir resmini sağlayarak güvenliği arttırır.

 

Sonuç


Yukarıda belirtilen iletim gerilimi etkileri için akıllı kompanzasyon ile birlikte elektrik alanlarının doğru ölçümü, yalnızca gerilimin tespit edilmesini değil, gerilimin ölçülmesinin bir gösterimini sağlar. Şekil 8'de görüldüğü gibi, tek bir temas noktası olan bir takımdaki bu yeni yetenek, kullanıcıların nominal hat voltajını indüklenen voltajdan kolayca ayırt etmelerini ve bunu 765kV'a kadar olan sistemlerde yapmalarını sağlar.
Bu tür bir cihazdaki elektrik alan ölçümleri, iletken çapını, yerel iyonlaşmayı ve diğer korona etkilerini telafi etmek için daha fazla dijital işlemden geçirilir. Görüntülenen sayı kullanıcıya yalnızca voltaj algılamasından çok daha fazla bilgi verir, bunu kolay ve rahat bir şekilde yapar ve test edilen devrenin durumunun daha net bir resmini sağlayarak güvenliği arttırır.
Dijital işleme ile birleştirildiğinde daha karmaşık elektrik alanı ölçümü, voltaj algılama ve gösterge için yeni özellikler sağlayabilir. Daha sofistike alan ölçümleri, çoklu yönleri algılama, alan gradyan testi ve geometri ve diğer yüksek voltajlı alan etkilerini telafi etmeyi içerir. Kullanıcılar, bu ilerlemelerin avantajlarını, daha küçük, daha hafif, daha doğru ve kullanımı kolay olan yeni nesil araçlar ile kullanmaktadır.

William McNulty. P, E

HD Electric Company

References

Alston, L.L. High Voltage Technology. Oxford University Press 1968.