Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TURAN ÇAKIL
Danışman: Şükrü Özen
Özet:
Güç sistemlerinin kritik unsurları olan yüksek gerilim enerji tesisleri ve iletim hatları,
yıldırım elektromanyetik darbeleri (YEMD) nedeniyle ciddi arızalar ve harmonik
bozulmalarla karşı karşıya kalmaktadır. Bu arızalar, enerji tüketiminde aksamalara ve
ekonomik kayıplara yol açmakta olup, önleyici tedbirlerin alınmasını zorunlu
kılmaktadır. Bu bağlamda, yüksek gerilim (YG) sistemlerinin simülasyon programları
kullanılarak modellenmesi ve analiz edilmesi, alınacak tedbirlerin belirlenmesi
açısından büyük önem taşımaktadır. Çalışmada, MATLAB ve EMTP gibi simülasyon
programları kullanılarak enerji iletim hatları ve bunlara bağlı tesislerde meydana gelen
YEMD kaynaklı elektriksel arızaların analiz edilmesi ve bu arızaların etkilerinin
azaltılması amaçlanmaktadır. YEMD alanında yapılan uluslararası çalışmalar
bulunmasına rağmen, ulusal düzeyde kapsamlı araştırmalar yetersiz kalmaktadır.
Çalışmanın özgün değeri, klasik koruma tedbirlerinin (parafudr ve paratoner) yanı sıra
elektromanyetik ekranlama yöntemleri ile yeni korunma stratejileri geliştirilmesi
üzerine yoğunlaşmaktadır. YEMD' in doğrudan ve dolaylı etkilerini (kublaj etkisi)
minimize etmek amacıyla elektromanyetik uyumluluk (EMC) açısından ekranlama
metotları önerilmiştir. Bu bağlamda, enerji iletim hatları ve ilgili tesislerde YEMD' in
neden olduğu arızaların analiz edilmesi, bu arızaların konumlarının belirlenmesi ve
etkilerinin en aza indirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada analitik yöntemler ve gerçek hat
verilerine dayanan simülasyonlar kullanılarak, YEMD kaynaklı arızaların çözümüne
yönelik basit ve pratik matematiksel modeller geliştirilmiştir. Bu modeller,
enterkonnekte elektrik şebekelerinde YEMD kaynaklı arızaların çözümüne önemli
derecede katkıda bulunmaktadır. Çalışmada, Türkiye'nin Batı Akdeniz ve Ege
bölgelerinde yoğun yıldırım düşüşlerinin yaşandığı enerji iletim hatları üzerinde analitik
hesaplamalar yapılmış ve gerçek zamanlı veriler Türkiye Meteoroloji Genel Müdürlüğü
(MGM) ile Türkiye Elektrik İletim A.Ş’ den (TEİAŞ) sağlanmıştır. Çalışmada
Türkiye'de kullanılan 380, 154 kV ve 34,5 kV' lık kablo ve havai hatlar incelenmiş,
farklı direk tipleri değerlendirilmiş ve çeşitli bölgelerde (özellikle Antalya, Muğla ve
Denizli) analitik hesaplamalar ve yazılım geliştirmeleri yapılmıştır. Bu veriler, hatların
ve tesislerin yıldırım karakteristikleri, topraklama ve koruma iletkeni özelliklerini
içermektedir. YEMD kaynaklı arızaların ve kublaj etkilerinin analizi, matematiksel
modeller ve bilgisayar simülasyonları ile gerçekleştirilmiş ve yeni korunma yöntemleri
önerilmiştir. Çalışmada ayrıca, hat kulelerinin yeraltındaki topraklama yapısına yeni bir
bakış açısı kazandırılmış ve Faraday kafesi şeklinde topraklama modelleri oluşturularak
geleneksel topraklama modelleri ile karşılaştırılmıştır. Uluslararası literatürde genellikle
YEMD' in doğrudan hatta düşmesi sonucu oluşan durumlar incelenmişken, bu
ii
çalışmada dolaylı düşüşler de kapsamlı olarak ele alınmıştır. Ayrıca, enerji tesislerinin
ve iletim hatlarının YEMD’ e karşı performansını iyileştirmenin bir yolu olarak
parafudr kullanmanın faydaları da incelenmiştir. Parafudrların optimal ve uygun
maliyetli yerleşimini belirlemek için EMTP-ATP simülasyon analizleri yapılmış ve
farklı konfigürasyonlar değerlendirilmiştir. Çalışmada, iletim hatlarını YEMD' den
korumak için iki farklı tasarım düşünülmüştür: her kulenin seçilen fazına hat parafudr
takmak ve seçilen kulelerin tüm fazlarına hat parafuduru takmak. Hat izolatörlerinin
geri atlama gerilim (flashover) değerleri eşik voltajı olarak kullanılarak farklı parafudr
kurulum konfigürasyonları değerlendirilmiştir. Ayrıca, hatların karakteristik empedansı
YEMD performansı açısından incelenmiş ve sadece topraklama direncine değil, hattın
karakteristik empedansına da dikkat edilmesi gerektiği önerilmiştir. Bu tez çalışması,
YEMD' in etkisini toprak koşulları, topraklama tasarımı ve YEMD akımının enjeksiyon
noktasının konumu gibi parametreler üzerinden simülasyon ve numerik metotlarla tespit
etmektedir. MATLAB/Simulink ve EMTP-ATP benzetim programları ile TEİAŞ Genel
Müdürlüğü ve Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden alınacak veriler sayesinde gerçek
zamanlı transient analizler yapılmıştır. Çalışma, ulusal şebekede YEMD kaynaklı
arızaların çözümüne yönelik basit ve pratik matematiksel modellemeler geliştirilmesini
sağlamıştır.
Sonuç olarak YEMD analizi sonucu ortaya çıkan simülasyon modellerinin,
gelişmekte olan yapay zekâ tabanlı şebeke çalışmalarına da katkı sağlaması
beklenmektedir. Bu kapsamda elde edilen sonuçlar, ulusal ve uluslararası literatüre
önemli katkılar sunmakta ve ileri araştırmalar için bir temel oluşturmaktadır.
ANAHTAR KELİMELER: Elektromanyetik darbeler, Elektriksel indüksiyon,
Elektromanyetik uyumluluk, Emtp-Atp, Güç sistemleri, Güç sistemlerinde korunma,
Kublaj etkisi, Manyetik indüksiyon, Matlab, Transient analiz, YEMD