İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yüksek Gerilim Laboratuvarı, 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 Türkiyede'deki tüm endüstri laboratuvarlarından, Dünya'da da ön sıralarda yer alacak kadar pekçok endüstri yüksek gerilim laboratuvarından büyüktür.

Yüksek Gerilim Laboratuvarının 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.

Yüksek Gerilim Laboratuvarı, iki ayrı laboratuvardan oluşmaktadır. İTÜ Gümüşsuyu Kampüsünde bulunan ve ana laboratuvar olan İTÜ Yüksek Gerilim Laboratuvarı, Fuat Külünk Yüksek Gerilim Laboratuvarı olarak anılmakta ve içinde 420 kV'a kadar aygıtların ve donatılarının deneylerini yapabilecek laboratuvar olanaklarını bulundurmaktadır. Laboratuvarın diğer bölümü olan Yüksek Gerilim Laboratuvarı ise İTÜ Maslak Kampüsünde, Elektrik - Elektronik Fakültesi Binası içinde yer almakta ve orta gerilim düzeyindeki aygıtların deneylerini yapabilecek laboratuvar olanaklarını kullanmaktadır.

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. 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 büro odaları, 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 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 düzenleri ve donatılar bulunmaktadır:

1000 kV'luk Darbe Gerilimi Laboratuvarı 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.

300 kV'luk Alternatif Gerilim Laboratuvarı Boyutlar: 10 m x 13 m x 6,5 m (yükseklik). Yüksek gerilim kaynağı: Yüksek gerilim transformatörü (300 kV, 50 Hz, 50 kVA). Donatılar: - Kapasitif gerilim bölücü (300 kV), - Elektrostatik voltmetre (100 kV), - Elektrostatik voltmetre (30 kV), - Ölçü küreleri (50 cm çaplı), - Yüksek gerilim Schering köprüsü, - tand ölçmeleri için 100 kV, 100,47 pF'lık basınçlı gazlı etalon kondansatör, - İzolatörlerin mekanik ve elektromekanik deneyleri için 20 tonluk mekanik koparma düzeni, - Uzun süreli deneyler için 2 tonluk mekanik yükleme aygıtı, - İzolatör zincirlerinde gerilim dağılımı ölçmeleri için hava hattı direk modeli - 1 m çapında Faraday kafesi

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.

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),
- Dar bandlı kısmi boşalma ve korona ölçü aletleri,
- Kısmi boşalma ölçü aleti (mV-metre)
- Band genişliği: 9 kHz,
- Ölçme frekansı: 1,9 MHz.
- Radyo girişim gerilimi ölçü aleti (RIV-metre)

- Band genişliği: 9 kHz,
- Ölçme frekansı aralığı: 0,3 kHz - 30MHz.
- Geniş bandlı kısmi boşalma ölçü aleti (pC-metre)

Donatılar:

- 90 kV'luk otomatik kumandalı yağ deney aygıtı,
- 50 kV'luk elle kumandalı yağ deney aygıtı,
- Yağların fiziksel özelliklerini araştırmak için viskozitemetre,
- Yağ yaşlandırma (eskitme) aygıtı,
- 150^oC'lik vakum fırın
- 10^-4 mmHg'lik vakum pompası
- Kayıp faktörü ölçme kabı.

Değişik elektrot sistemlerinde iki ve üç boyutlu statik elektrik alan dağılımlarını incelemek amacıyla elektrolitik banyo deneyi düzenleri ve yarıiletken kağıtlı ölçme düzeni.

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. Setle 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
- 30 kV'luk elektrostatik voltmetre

A blokunda katlar arasında 2,5 tonluk bir yük asansörü çalışmaktadır.

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.

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,
1620 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),
- tand 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.

Darbe üreteci ile 1,2/50 ms standard yıldırım darbe gerilimi üretimi ve 250/2500 ms standard 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, - Darbe osilografı, - Darbe tepe değer voltmetresi ve yazıcısı, - 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 - 500 kV, 150 - 300 kHz frekanslı, gezer tip tesla transformatörüdür.

- Yapay yağmurlama düzeni (Yapay yağmurlama deneyleri için),

Bu düzen, 7 kademeli fıskiye düzenine, 0-6 atmosfer basınçlı su püskürtme özelliğine, birer tonluk 2 su deposuna sahiptir.
Laboratuvar zemininde özel su kanalları ile çevrilmiş 10 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

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

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 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.

1995 yılında kurulmuş olan bu laboratuvar, İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesi binası içinde yeralmaktadır. Laboratuvar, biri 10 m x 18 m x 9 m (en x boy x yükseklik) diğeri 7 m x 18 m x 9 m (en x boy x yükseklik) boyutlarında iki hacimden oluşmaktadır.

     

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,
- Bilgisayarlı darbe gerilimi kayıt ve değerlendirme sistemi,
- 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 150^oC'lik vakum-fırın,
- 10^-3 mmHg vakum pompası,
- Siemens marka Yüksek gerilim Schering köprüsü (1.10^-4 < tand ± %2 < 10),
- 100 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,
- Fotoğraf makinası, fotoğraf banyo aletleri ve odası,
- Çeşitli elektrot sistemleri

İTÜ Yüksek Gerilim Laboratuvarı
Akademik Kadro

Prof. Dr. Aydoğan ÖZDEMİR (Ph.D. ITU),

Telefon: 0212 285 67 58, E-posta: ozdemiraydo@itu.edu.tr
Prof. Dr. Özcan KALENDERLİ (Ph.D. ITU),

Telefon: 0212 285 67 59, E-posta: kalenderli@itu.edu.tr
Prof. Dr. Emel ÖNAL (Ph.D. ITU),

Telefon: 0212 285 60 17, E-posta: eonal@itu.edu.tr
Yrd. Doç. Dr. Suat İLHAN (Ph.D. ITU)

Telefon: 0212 285 67 80, E-posta: ilhansu@itu.edu.tr



Adres:
İstanbul Teknik Üniversitesi
Elektrik - Elektronik Fakültesi
34469 Maslak - İstanbul/TÜRKİYE

Faks:
0212 285 67 00

Telefon:
0212 252 22 20 - İTÜ Fuat Külünk Yüksek Gerilim Lab. (Gümüşsuyu)
0212 285 67 11 - 285 60 46 - İTÜ Yüksek Gerilim Lab. (Maslak)



İTÜ Elektrik Mühendisliği Bölümü
Web Sayfası: http://www.elk.itu.edu.tr/
Telefon: 0212 285 67 45
Faks: 0212 285 67 00




Soru ve öneriler için: kalenderli@itu.edu.tr