Numerical Analysis and Comparison of Magnetic Fields Caused by Constant and Time Varying Currents in Medium Voltage Underground Cables

Authors : Celal Fadıl KUMRU, Ahmet Yiğit ARABUL

Pages : 449-454

Doi:10.31590/ejosat.1075985

View : 13 | Download : 7

Publication Date : 2022-05-07

Article Type : Research Paper

Abstract :Güç sistemi içerisindeki alternatif akım taşıyan iletkenlerin etrafında oluşan manyetik alanlar, insan sağlığını olumsuz etkilemektedir. Özellikle, enerjinin elektriksel güvenlik amacıyla yeraltı kabloları ile taşındığı orta gerilim sistemlerinde, akım mertebelerinin yüksek olması ve kabloların insanların yaşadığı bölgelerde tesis edilmesi nedeniyle bu alanda yapılan çalışmalara önem kazandırmıştır. Literatürde, yer altı kablolarının neden olduğu manyetik alanların sayısal yöntemler kullanılarak hesaplanması ve bunların sınır değerlerle karşılaştırılması üzerine pek çok çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmaların bazılarında faz akımları için sınır koşulları sabit olarak tanımlanmıştır. Ancak, manyetik alanın kaynağı olan alternatif akım zamana bağlı olarak değişen vektörel bir büyüklüktür. Bu nedenle, manyetik akı yoğunluğu hesaplanırken akım yönünün, akımın zamana bağlı değişiminin ve faz farkının dikkate alınması analizlerin doğruluğu bakımından önem arz etmektedir. Bu çalışmada, örnek bir orta gerilim yeraltı kablo sisteminin, toprak yüzeyinden bir metre yukarıdaki referans düzlemde meydana getirdiği manyetik alan yoğunluğu değerleri Comsol Multiphysics kullanılarak belirlenmiştir. Analizler, hem akımın sabit alındığı stasyoner domende hem de zamana bağlı olarak değiştiği zaman domeninde gerçekleştirilmiş olup sonuçlar karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, faz akım değerleri sabitken, maksimum manyetik alan yoğunluğunun 0.2 mT sınır değeri aştığı tespit edilmiştir. Ancak zamana bağlı yapılan analizlerde elde edilen manyetik alan yoğunluğu güvenli sınır içerisinde kaldığı görülmektedir. Ayrıca, stationary domainde elde edilen sonuçlarının zaman domeninde elde edilen sonuçlara göre oldukça yüksek olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, alternatif akım taşıyan yeraltı kabloları veya havai hatlar için gerçekleştirilecek manyetik alan analizlerinde, manyetik akı yoğunluğunu doğru belirleyebilmek için akımın zaman bağlı değişiminin mutlak surette dikkate alınması gerektiği ortaya konmuştur.
Keywords : Manyetik Akı Yoğunluğu, Yeraltı Kabloları, Sonlu Elemanlar Yöntemi