Trafo yağında bozulma tespiti için fiber optik sensör tasarımı

Abstract

Güç sistemlerindeki en önemli ve pahalı elektriksel ekipman güç transformatörleridir. Bu cihazlarda oluşan arızaların çoğu genellikle yalıtım sorunlarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle trafo izolasyon yağını gözlemlemek ve bozulma durumunu tespit etmek transformatörün güvenilir bir şekilde çalışmasına devam edebilmesi için önemlidir. Trafo yağlarının kalitesini ve bozulma durumunu ölçmek için çözünmüş gaz analiz (DGA) ve delinme gerilimi (BDV) vb. gibi çeşitli standart testler bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında trafo yağındaki bozulmaları tespit etmek için düşük maliyetli, basit yapılı ve sahada ölçüme uygun olan sönümlenen dalga etkisine dayalı bir kırılma indisi sensörü tasarlanmıştır. Çeşitli trafo yağ numuneleri toplanarak numune havuzu oluşturulmuştur. Bu numunelerin UV-VIS, brix ve kırılma indisi analizleri yapılmıştır. Tez çalışmasında tasarlanan sensör sisteminin çıktıları trafo yağı numunelerinin kırılma indisi ve brix değerleri ile karşılaştırılmıştır. Sensör sisteminin duyarlılığı 307 V/RIU olarak belirlenmiştir. Kırılma indisi ve brix ölçümlerine karşı sensör doğrusallığı ise 0,99599 (R2) olarak tespit edilmiştir. Taşınabilir bir yapıya ve yüksek hassasiyete sahip bu yağ kalite analiz cihazı farklı yağ uygulamaları içinde uygulanabilir.

In power systems, one of the most important and expensive electrical equipment is power transformers. Most faults occurring in these devices are generally due to insulation issues. Therefore, monitoring the transformer insulation oil and detecting its degradation is vital for the transformer to continue operating reliably. Various standardized tests exist to measure the quality and degradation of transformer oils such as dissolved gas analysis (DGA) and breakdown voltage (BDV). In this thesis, a refractive index sensor based on the evanescent wave absoption, which is low-cost, simple-structured and suitable for field measurement, was designed to detect degradations in transformer oil. A sample pool was created by collecting various oil samples. UV-VIS, brix and refractive index analyses of these samples were performed. The outputs of the sensor system designed in the thesis study were compared with the refractive index and brix values of transformer oil samples. The sensivity of the sensor system was determined as 307 V/RIU. Sensor linearity against refractive index and brix measurements was determined as 0,99599 (R2). This oil quality analyzer, which has a portable structure and high sensivity, can be applied in different oil applications.