(VLF) TESTİ “Very Low Frequency”
“Very Low Frequency”
Elektrik Dağıtım Şirketleri tarafından yeni tesis edilen ya da hazırda işletilen kabloların arıza unsuru olabilecek noktaların tespit edilmesi amacıyla birçok ölçüm yöntemi ve ölçüm cihazları mevcuttur. Bu cihazların temelde ölçüm mantıkları aynıdır. Ölçüm cihazlarının amaçlarının belirlenmesi ve hangi ölçüm cihazının nerede nasıl kullanılacağının bilinmesi önemlidir. Genel olarak, amacımız arıza oluşmadan önce müdahale etmek olduğundan, “Very Low Frequency” (VLF) test cihazları son zamanlarda izolasyon zayıflığı tespitinde daha sık kullanılmaya başlanmıştır. VLF cihazlarının, kablo serimi sırasında oluşan işçilik hatalarını, ek noktalarının zayıflığı, kabloda ağaçlanma oluşumu dediğimiz yalıtkan tabakanın üzerinde meydana gelen kılcal çatlakların tespit edilmesindeki yeteneği, arıza oluşmadan zayıf noktanın belirlenebilir olması, ölçüm yeterlilikleri açısından başarılı sayılmaktadır.
Bu yazımızda “Very Low Frequency (VLF)” cihazlarının özellikleri ve amaçlarından bahsedilecektir.
Yalıtkanlık Direnci:
Kabaca bahsedersek elektriği, sesi, ısıyı iletmeyen maddelere yalıtkan madde denir. Aslında her madde ilktendir fakat her maddenin kendine has yalıtkanlık seviyeleri vardır.
Tesis edilen kabloların yalıtkanlık seviyeleri enerjiyi kusursuz iletebilmek için önemlidir. Yalıtkanlık direncinin sonsuza yaklaşması kaliteli enerji aktarımını sağlayacaktır. Özellikle yüksek gerilim tesislerinde yalıtkanlık direnç seviyesi enerjiyi kesintisiz ve kaliteli iletmek için son derece önemlidir. Yapılan tüm çalışmalarda elektriksel yalıtkanlığı sağlayan tüm yalıtım malzemelerinin kullanılan enerji seviyesinde istenilen yalıtkanlık direncini sağlanmasıdır. Her malzeme fiziki şartlara dayanımı, kullanım ömrü ve üretim hatalarından kaynaklanan sebeplerle yalıtkanlık direncini zamanla bozulmalarla kayıp edecektir. Amacımız izolasyon kusurlarını önceden tespit edip arıza oluşmadan müdahale edebilmektir. Bu maksatla üretilen VLF Cihazlarının günümüz koşullarında kullanımı yaygınlaşmıştır.
VERY LOW FREQUENCY- (VLF Cihazı)
Very Low Frequency (VLF) cihazları düşük frekans aralıklarında ölçüm yapabilme becerisi ve tesis edilen kabloya en az zarar vermesi sebebiyle “Elektrik Dağıtım Şirketleri” tarafından kullanımı yaygınlaşmıştır. Özellikle işletme akımında (Alternatif Akım, (AC)) kabloyu test edebilmesi kullanım kolaylığı sağlamaktadır.
VLF testinin ölçüm mantığı temel bir denkleme dayanır: P = 2πfCV2,
f = Uygulanan Test Frekansı, C = Test Edilen Kablonun Kapasitansı, V = Uygulanan Test Voltajı.
Bu denklemden, uygulanan test frekansının azaltılmasının, voltaj uygulamak için gereken gücü azaltacağı görülebilir ve P = IV (I=akım) olduğundan, voltaj uygulamak için gereken akım miktarının da azaldığı görülür. Bu formüle dayanan ilişkiden, VLF 0.1 Hz ile güç frekansını (50 Hz) karşılaştırırken, aynı test voltajında bir kabloyu test ederken 500 kat daha düşük güç ve akım ihtiyacı oluşur. Bu açıdan değerlendirildiğinde VLF Test cihazlarının ebatlarındaki taşınabilirlik kullanım alanlarını genişletmiştir. Yükten bağımsız çalışma özelliği olan VLF test cihazlarında frekans seviyesinin düşürülmesi ile 0.1Hz seviyede 30 km uzunluğundaki alüminyum veya bakır iletkenli Orta Gerilim (OG) kablolara VLF testi yapılabilir.
Genel olarak VLF testi üç aşamadan oluşmaktadır:
DAYANIM TESTİ:
Yeni tesis edilen kabloların devreye alınmasından önce kablolara uygulanan düşük frekans/yüksek gerilim testidir. 0.1 Hz frekans aralığında işletme geriliminin üç katı gerilim (3 Uo) seviyesinde uygulanarak yapılır. 15–60 dakika aralığında ideal test süresi belirlenir. Eğer test edilen kablo mükemmel ve kararlı Tan Delta değerlerine sahipse, test 15 dakika süreyle sonlandırılabilir. Çünkü, mevcutta kullanılan ya da yeni tesis edilen kabloların uzun süre boyunca yüksek gerilimlere maruz kalmaması gerekir. Dayanım testi sonucunda kırılım noktası hakkında herhangi bir sayısal veri elde edilemez. Sadece kablo dayanımı ölçülebilir ve sonucunda kablo ya arızalıdır ya da değildir sonucunu görebiliriz. Sayısal bir veri elde edemeyiz. Test süresi boyunca herhangi bir noktada kırılma oluşmazsa test başarılı kabul edilir ve kablo işletme gerilimi seviyesinde devreye alınabilir. Kablo üzerinde bir kırılma noktası tespit edilirse kablo arızalı kabul edilir ve arıza tespit işlemi ile arıza noktası bulunur.
TAN DELTA TESTİ:
VLF ölçümlerinin ikinci adımı olarak değerlendirebileceğimiz Tan Delta Testi dayanım testi uygulanan tüm kablo tesislerinde uygulanabilir. Bu test sayesinde kırılma oluşan noktanın sayısal verilerini elde ederiz. Tan Delta Testi sonucunda gördüğümüz sayısal veri ile tesis edilen kabloların imalat hatalarını, kablonun yalıtımda oluşan zayıflığı, ek noktalarında kullanılan malzemenin kalitesini, başlıklarda oluşan korozyon ya da yalıtım sorunlarının tespitinde yorumlama kolaylığı sağlamaktadır.
Tan Delta testi ile yorumlanan sayısal değer; kablo üzerindeki kaçak akımın kapasitif akıma oranı olarak değerlenir. Bu sonuçla doğrusal devam eden akım skalası/aralığında açısal olarak sapmalar oluşur. Sapmalar sonrasında okunan değer kabloda izolasyon zayıflığını görmemizi sağlar. Aşağıda yer alan görsellerde ideal/süper bir iletken üzerine enerji uygulandığında direnç (Ω) sonsuz olacağından normal bir iletken üzerinde bunu görmemiz mümkün olmayacaktır. Fiziki şartların elverişsizliği haricinde kablo serimi sırasında oluşan işçilik hataları, kablolunun ek noktaları gibi birçok etkenden dolayı direnç değerleri farklı çıkacaktır. Operatörün okuması gereken, IEC ve IEEE standartlarında, normal Tan Delta değeri yeni tesis edilen kablolarda 1.2 E-3 üst sınırında, mevcutta kullanılan kablolarda ise 2.2 E-3 üst sınırında olmalıdır.
Tanjant Deltayı oluşturan üç ana etken vardır.
· İletken Kayıpları; Bunlar yalıtkan içerisindeki serbest yük taşıyıcılarıdır. İyon, elektron gibi parçacıklar iletken ve şase/toprak arasında iletim yaparak akımı sızdırırlar. Gerilim seviyesi arttıkça bu etki de artar.
· Polarizasyon Kayıpları; Frekansa bağlı olarak alternans değişiklikleri yalıtım malzemesi içerisindeki atom ve molekülleri polarize eder. Bu kayıplar gerilim seviyesi arttıkça artar.
· Kısmi deşarj kayıpları; Yalıtım içerisindeki hava kabarcıkları, oluklara temas noktaları, kablo kıvrımları gibi çeşitli noktalarda yüksek gerilimden dolayı deşarjlar oluşmaktadır. Gerilim seviyesi arttıkça bu deşarjlar da artmaktadır.
VLF KISMİ DEŞARJ BOŞALIM NOKTASININ TESPİTİ (PD, Partial Discharge):
Kablo üzerinde kayıpların meydana gelmesinin basit nedenleri, XLPE kablolarındaki ağaçlanmaların varlığı, bağlantı ve başlıklardaki nem, kısmi deşarj (PD) varlığı, bakır ekranın korozyonu, bakır ekran ve yarı iletken levha arasındaki zayıf temaslardır. Burada bahsedilen en önemli sebeplerden biri ağaçlanmadır. Ağaçlanma: Elektrik alanın elektrokimyasal etkileşiminden ve XLPE kablosu içindeki su girişinden oluşan ağaç benzeri yapılardır. Büyümeleri son derece yavaş olan ağaçlanmalar, kablo üzerinde oluşacak stresle beraber büyümelerine devam ederler. VLF testlerinde bu durumu önceden tespit ederek kablo üzerinde bu ve buna benzer zayıf noktalar ortaya çıkartılmaktadır.
VLF Testinde kısmi deşarj faktörü iki faza ayrılır ve yapılacak kullanıcı yorumunda bu iki durum ele alınır.
· Gerilim Rampa Yükseltme Aşaması
· Gerilim Bekletme Aşaması.
Tan Delta testi uygulamada, her bir artışta yani darbede 0.5 U0'luk artışlarla 6–10 ölçümün yapılır. Bu ölçümlerde Tan Delta stabilitesi (standart sapma) ve diferansiyel Tan Delta (devrilme; 0.5U0 ve 1.5U0 arasındaki değer) ortalamaları ve elde edilen her faz görüntüsü bir grafik şeklinde gösterilir.
Veysel TEPEGÖZ
Electric and Electronic Engineer
03.12.2019
