İTÜ Yüksek Gerilim Laboratuvarları

İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yüksek Gerilim Laboratuvarları, kapasitesi ve boyutları bakımından Türkiye'nin en büyük ve Dünya'nın da sayılı büyük, üniversite yüksek gerilim laboratuvarlarından birisidir. Ayrıca gerilim kaynakları bakımından endüstrideki yüksek gerilim laboratuvarları ile karşılaştırıldığında Türkiye'deki tüm endüstri laboratuvarlarından, Dünya'da da ön sıralarda yer alacak kadar pek çok endüstri yüksek gerilim laboratuvarından büyüktür.

Yüksek Gerilim Laboratuvarı'nın amacı ve görevi,

  • Yüksek gerilim tekniği ile ilgili ders, kurs, seminer, konferans gibi eğitim ve öğretim hizmetleri vermek,
  • Bilimsel araştırmalar yapmak,
  • Yüksek gerilim teknolojisini kullanan endüstrinin araştırma, geliştirme çalışmalarına katkıda bulunmak ve
  • Üretici veya kullanıcı düzeyindeki kişi ve kuruluşların standart yüksek gerilim deneylerini yapmaktır.

İTÜ Yüksek Gerilim Laboratuvarları, iki ayrı laboratuvardan oluşmaktadır. İlki,  İTÜ Gümüşsuyu Kampüsü'nde bulunan ve ana laboratuvar olan İTÜ Fuat Külünk Yüksek Gerilim Laboratuvarıdır. Bu laboratuvarda 420 kV'a kadar aygıtların ve donatılarının deneylerini yapabilecek laboratuvar olanakları bulunmaktadır. Diğer Yüksek Gerilim Laboratuvarı ise İTÜ Maslak Kampüsü'nde, Elektrik - Elektronik Fakülte Binası içinde yer almaktadır ve orta gerilim düzeyindeki aygıtların deneylerini yapabilecek olanaklara sahiptir.

İTÜ Fuat Külünk Yüksek Gerilim Laboratuvarı

yg1

İTÜ Fuat Külünk Laboratuvar inşaatından bir kesit -1963 (Soldan sağa: Tek. Nurettin Haktan, Tek. Şevket Akyılmaz, Prof. Dr. Yılmaz Özkan, Prof. İzzet Gönenç, Prof. Dr. Nurdan Güzelbeyoğlu )

Bu laboratuvar İTÜ Elektrik - Elektrik Fakültesi'nin kurucu profesörlerinden ve laboratuvarın kurulması için ilk adımları atmış, değerli öğretim üyesi, rahmetli Prof. Fuat Külünk'ün anısına verilmiş olan İTÜ Fuat Külünk Yüksek Gerilim Laboratuvarı adını taşımaktadır. Laboratuvarın kuruluşunda Prof. İzzet Gönenç Hocamızın büyük emekleri olmuştur. 4000 m2'lik bir alan üzerinde kurulmuş olan bu laboratuvar A, B ve C olarak adlandırılan üç bloktan oluşmaktadır:

A blokunda orta gerilim deney laboratuvarları ve çalışma ofisleri, B blokunda 420 kV'luk tesislere ilişkin yüksek gerilim deneylerini yapabilecek kapasitede aygıtlar, C blokunda ise B blokundaki aygıtların besleme grupları ve panoları bulunmaktadır.

A Blok
yg2yg3

A blok, 42 x 15 m2'lik bir alanı kaplayan 3 katlı bir binadır. İnşaatına 1961 yılında başlanan ve 1963 yılında tamamlanan bu blok, 1964 yılında işletmeye girmiştir. Bu blok içinde aşağıda belirtilen laboratuvarlar, deney düzenekleri ve donatılar bulunmaktadır:

1000 kV'luk Darbe Gerilimi Laboratuvarı

yg4

Boyutlar: 10 m x 16 m x 6,5 m (yükseklik).
Yüksek gerilim kaynağı: Darbe gerilimi üreteci (1000 kV, 10 kJ, 6 katlı).

Donatılar:
- Kumanda masası,
- Darbe osiloskobu,
- Darbe voltmetresi,
- Ölçü küreleri (50 cm çaplı).

Bu laboratuvarın C bloku terasına açılan 2 x 3,5 m boyutunda kapısı ve C bloku terasında da sökülüp takılabilen 1,5 ton'luk bir calaskal düzeni vardır. Laboratuvar zemini 4 ton/m2, teras zemini 7 ton/m2 yüke dayanabilecek şekilde inşa edilmiştir. Bu özelliği ile orta gerilim aygıtlarının laboratuvara taşınması kolaylaşmaktadır.

200 kV'luk Alternatif Gerilim Laboratuvarı

yg5

Boyutlar: 10 m x 13 m x 6,5 m (yükseklik).
Yüksek gerilim kaynağı: Yüksek gerilim transformatörü (200 kV, 50 Hz, 50 kVA).

Donatılar:
- Kapasitif gerilim bölücü (300 kV),
- Elektrostatik voltmetre (100 kV),
- Ölçü küreleri (50 cm çaplı),
- Yüksek gerilim Schering köprüsü,
- tandelta ölçmeleri için 100 kV, 100,47 pF'lık basınçlı gazlı etalon kondansatör,
- İzolatör zincirlerinde gerilim dağılımı ölçmeleri için hava hattı direk modeli


100 kV'luk Ekranlı Deney Odası
yg6

Bu laboratuvar kısmi boşalma ve korona deneyleri için öngörülmüştür. Bu nedenle odanın zemin, tavan ve duvarları 0,5 mm kalınlığında bakır levhalarla kaplanarak elektromanyetik alanlara karşı ekranlanmış, odanın elektrik beslemesi filtre üzerinden yapılmıştır.

Boyutlar: 6 m x 6 m x 3 m (yükseklik).
Yüksek gerilim kaynağı:
100 kV, 50 Hz, 20 kVA'lık bir fazlı kısmi boşalma deney transformatörü
(100 kV'ta kısmi boşalma düzeyi < 1 mV) 

Donatılar:
- Kapasitif gerilim bölücü (100 kV),
- Kuplaj kondansatörü (100 kV, 2,5 nF),
- Kısmi boşalmalar için ileri düzey ölçüm ve analiz sistemi
- 90 kV'luk otomatik kumandalı yağ deney aygıtı,
- Yağların fiziksel özelliklerini araştırmak için viskozitemetre,
- Yağ yaşlandırma (eskitme) aygıtı,
- 150oC'lik vakum fırın
- 10-4 mmHg'lik vakum pompası

A Bloku Bodrum Kat Laboratuvarı

yg7yg8

A bloku bodrum katında 10 x 16 m2 (yükseklik 4 m) olan bir oda öğrenci deneyleri ve bilimsel araştırmalar için öngörülmüştür. Burada yüksek alternatif, doğru ve darbe gerilimlerinin üretilmesi ve ölçülmesi olanağını veren Messwandler Bau marka bir yüksek gerilim deney seti bulunmaktadır. Setler aşağıdaki düzenler kurulabilmektedir.

- Alternatif gerilim üreteci (transformatörü) (100 kV, 5 kVA),
- Doğru gerilim üreteci (140 kV, 20 mA (tek katlı) veya 280 kV, 15 mA (iki katlı)),
- Darbe gerilimi üreteci (140 kV, 90 Ws (tek katlı) veya 280 kV, 180 Ws (iki katlı)).
- 10 cm çaplı, taşınabilir, gerilim ölçü küreleri
- 25 cm çaplı, gezer, gerilim ölçü küreleri

B Blok
yg9

yg10
yg11

26 m genişliğinde, 35 m boyunda, 20 m yüksekliğinde, kumanda ve çalışma odaları ile birlikte yaklaşık 1200 m2'lik bir alanı kaplayan büyük bir laboratuvardır. Laboratuvarın, deney cisimlerinin araç üzerinde içeriye girmesine de izin veren 4 m genişliğinde, 6 m yüksekliğinde dışa açılan bir kapısı bulunmaktadır. Laboratuvar bakır levha ekranlamaya ve çok düşük topraklama direncine sahiptir. Laboratuvar, 420 kV'luk yüksek gerilim araçlarına ilişkin yüksek gerilim deneylerini yapabilecek kapasitede aygıtlarla donatılmıştır.

1200 kV, 50 Hz, 1000 kVA'lık Üç Katlı Kaskad Deney Transformatörü

yg12

50 Hz çalışmada 1000 kVA'da kısa devre gerilimi %15, kısa devre gücü 6650 kVA'dır.

1200 kV deney transformatörü tekerlekli bir kaide üzerine monte edilmiştir ve ray üzerinde 10 m ileri - geri hareket edebilmektedir. Ağırlığı yaklaşık 50 tondur.

Transformatör seri - paralel - üç fazlı çalıştırılabilir. 100 - 150 Hz işletilebilir.

Deney transformatörünün kademelerinin bağlantı durumuna göre gerilim ve gücü:

a) Üç kademeli seri bağlantı:

- 1200 kV, 50 Hz, 1000 kVA, 15 dakika,
                             1235 kVA, 5 dakika,
                              620 kVA, 2 dakika.

- 800 kV, 150 Hz, 200 kVA, 15 dakika,
                             450 kVA, 5 dakika.

b) Üç kademeli paralel bağlantı:

- 400 kV, 50 Hz, 1680 kVA, 15 dakika,
                           1920 kVA, 5 dakika,
                           2160 kVA, 2 dakika.

c) Üç fazlı (yıldız veya üçgen) bağlantı:

- 693 kV, 50 Hz, 1680 kVA, 15 dakika,
                           1920 kVA, 5 dakika,
                           2160 kVA, 2 dakika.

Kaskad transformatör ile birlikte kullanılan diğer düzenler:

- 4 kohm'luk yüksek gerilim ön direnci,
- Kapasitif gerilim bölücü, 100 pF (50-100 Hz'de 1200 kV veya 150 Hz'de, 800 kV),
- tandelta ölçmeleri için 800 kV, 68 pF'lık basınçlı gazlı etalon kondansatör,
- Korona ve kısmi boşalma ölçmeleri için 750 kV (50 - 150 Hz), 2,5 nF kuplaj kondansatörü.




3600 kV, 180 kWs'lik 18 Katlı Darbe Gerilimi Üreteci

yg13

Darbe üreteci ile 1,2/50 ms standart yıldırım darbe gerilimi üretimi ve 250/2500 ms standart anahtarlama (uzun dalga, bağlama, açma-kapama darbe) gerilimi üretimi mümkündür. Üreteç, raylar üzerinde 13,5 m hareket edebilmektedir.

Darbe gerilimi üreteci ile birlikte kullanılan diğer düzenler:

- kapasite - direnç karma gerilim bölücü (3600 kV, 4 kademeli),
- Omik gerilim bölücü,
- 150 MHz, 300 MHz iki kanallı dijital osiloskop
- Gerilim ölçü küreleri (150 cm çapında, duvar tipi).

1000 kV, 10 mA'lik 6 Katlı Doğru Gerilim Kaskat Üreteci

Hareket edebilir yapıdadır. Doğru gerilim üretecinin ohmik gerilim bölücüsü ve ölçü aletleri bulunmaktadır.

400 kV Tesla Transformatörü

400 - 500 kV, 150 - 300 kHz frekanslı, gezer tip tesla transformatörüdür.

B Blokunda Bulunan Diğer Yardımcı Düzenler

- Yapay yağmurlama düzeni (yapay yağmurlama deneyleri için),

Bu düzen, 7 kademeli fıskiye düzenine, 0-6 atmosfer basınçlı su püskürtme özelliğine sahiptir
Laboratuvar zemininde özel su kanalları ile çevrilmiş 50 m2'lik bir yapay yağmurlama alanı bulunmaktadır.
- 2 m çapında, tavana asılı, 8 m aşağıya uzayabilen teleskoplu merkezi bağlantı küresi,
- 2 m çapında, gezer Faraday kafesi,
- Açık hava deney alanına gerilim bağlantısı amacıyla 750 kV alternatif, 1100 kV darbe gerilimi için duvar tipi geçit izolatörü

Ayrıca
- 12 m yüksekliğe çıkabilen ve 4 m yana açılabilen konsollu hidrolik merdiven,
- Laboratuvar tavanında 2,5 tonluk tek raylı vinç tesisatı,
- Laboratuvar tavanında 10 adet 350 kg'lık vinç tesisatı bulunmaktadır.

Deney alanına kolay ulaşım için kumanda odası zeminde yapılmıştır. Kumanda odasının üst kısmında deneyleri izlemek için bir izleme balkonu bulunmaktadır.

Açık Hava Deney Alanı

Açık havada 750 kV'a kadar alternatif, 1100 kV'a kadar darbe gerilimi deneylerini yapabilmeye uygun, laboratuvar dışında 10 x 20 m2'lik bir deney alanı bulunmaktadır.

C Blok

C blokta, B bloğundaki kaskad deney transformatörünün ve darbe üretecinin besleme kaynakları bulunmaktadır. Kaskad deney transformatörü bu bloktan motor - generatör sistemi ile beslenmektedir.
C Blokta bulunanlar:

- 10 kV'luk şebeke beslemesi,
- 10/0,5 kV, 800 kVA'lık bir transformatör,
- 500 kW, 1500 d/d'lık bir doğru akım motoru,
- 50-60 Hz'lik işletmeler için 3 fazlı 950 kVA'lık senkron generatör,
- 150 kHz'lik işletmeler için 1 fazlı 250 kVA'lık senkron generatör.



İTÜ Maslak Yüksek Gerilim Laboratuvarı

yg14

1995 yılında kurulmuş olan bu laboratuvar, İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesi binası içinde yer almaktadır. Laboratuvar, biri 10 m x 18 m x 9 m (yükseklik) diğeri 7 m x 18 m x 9 m (yükseklik) boyutlarında iki ayrı deney odasından oluşmaktadır.

yg15

Laboratuvarda yüksek alternatif, doğru ve darbe gerilimlerinin üretilmesi ve ölçülmesi olanağını veren Messwandler Bau marka yüksek gerilim deney setleri bulunmaktadır. Setlerle aşağıdaki düzenler kurulabilmektedir.

- Alternatif gerilim üreteci
- 100 kV, 5 kVA'lık (tek katlı)
- 200 kV, 5 kVA'lık (iki katlı)

- Doğru gerilim üreteci
- 140 kV, 20 mA (tek katlı)
- 280 kV, 15 mA (iki katlı)

- Darbe gerilimi üreteci
- 140 kV, 90 Ws (tek katlı)
- 280 kV, 190 Ws (iki katlı)

Bu setler dışında laboratuvarda bulunan diğer araç ve gereçler:
- 10 cm çaplı, taşınabilir, gerilim ölçü küreleri,
- 25 cm çaplı, gezer, gerilim ölçü küreleri,
- 30 kV'luk elektrostatik voltmetre,
- 100 kV'luk elektrostatik voltmetre,
- 300 kV'luk dijital darbe tepe değer voltmetresi,
- 100 MHz, iki kanallı dijital osiloskop,
- Yalıtkan yağlar için 90 kV'luk Baur marka delinme gerilimi ölçme seti,
- Yalıtkan yağlar için 100 kV'luk Siemens marka delinme gerilimi ölçme seti,
- Heraeus marka 150oC'lik vakum-fırın,
- 10-3 mmHg vakum pompası,
- Siemens marka yüksek gerilim Schering köprüsü (1.10-4 < tandelta ± %2 < 10),
- 120 kV, 37 pF'lık basınçlı SF6 gazlı etalon kondansatör,
- Statik elektrik alan incelemeleri için elektrolitik banyo deney seti,
- Holaday HI-3604 modeli dijital el tipi elektrik ve manyetik alan ölçü aleti
- Ölçü frekansı: 50 - 1000 Hz
- Manyetik alan ölçme aralığı: 0,1 mG - 20 G,
- Elektrik alanı ölçme aralığı: 1 V/m - 200 kV/m,
- Çeşitli elektrot sistemleri
 

Akademik Kadro

Prof. Dr. Özcan KALENDERLİ (Ph.D. İTÜ),
Telefon: 0212 285 67 59
E-posta: kalenderli@itu.edu.tr

Prof. Dr. Aydoğan ÖZDEMİR (Ph.D. İTÜ),
Telefon: 0212 285 67 58
E-posta: ozdemiraydo@itu.edu.tr

Prof. Dr. Emel ÖNAL (Ph.D. İTÜ),
Telefon: 0212 285 60 17
E-posta: eonal@itu.edu.tr

Dr. Öğr. Üyesi Suat İLHAN (Ph.D. İTÜ),
Telefon: 0212 285 67 80
E-posta: ilhansu@itu.edu.tr

Araş. Gör. Halil İbrahim Üçkol (M.Sc. İTÜ)
E-posta: uckol17@itu.edu.tr

Araş. Gör. Taylan Özgür Bilgiç
E-posta: bilgicta@itu.edu.tr

Bu metnin hazırlanmasında emeği geçen sayın Hocamız Prof. Dr. Özcan Kalenderli’ye teşekkür ederiz.