Yüksek Güç Transformatörlerindeki Kısmi Deşarj Tespitinde Diyafram Tabanlı Fabry-Perot İnterferometrik Basınç Sensörlerinin Performans İyileştirilmesi için Diyafram Analizi

Authors : Timuçin Emre TABARU, Şekip Esat HAYBER

Pages : 231-238

Doi:10.31590/ejosat.araconf29

View : 22 | Download : 14

Publication Date : 2020-04-01

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışmada, yüksek güç transformatörlerinde oluşan kısmi deşarjın (partial discharge, PD) tespiti için diyafram tabanlı Fabry-Perot interferometrik fiber optik basınç sensör (DTFP-FOBS) için boyutlarının küçültülerek algılama parametrelerinin (frekans, hassasiyet) optimizasyonu araştırılmıştır. DTFP-FOBS’ların boyutları ve algılama parametreleri sensörde kullanılan diyafram tarafından belirlenir. Diyaframın yapıldığı malzeme, yarıçap ve kalınlık bu parametreleri belirleyen faktörlerdir. PD algılamak için DTFP-FOBS’larda büyük bir çoğunlukla diyafram malzemesi olarak silikadan (SiO2) faydalanılmaktadır. Fakat, SiO2 diyaframın yarıçapının literatürde belirlenmiş olan değerlerden daha küçük seçilmesi sensörün rezonans frekansının (900 kHz-3 MHz) çok yükselmesine ve PD algılama bandı (20 kHz-200 kHz) dışına çıkmasına sebep olmaktadır. Ayrıca, çapı küçülmüş olan sensörün hassasiyetliği de azalmaktadır. Bu dezavantajların ortadan kaldırılması için alternatif bir polimer diyafram olarak selüloz triasetat (cellulose triacetate, CTA) önerilmiştir. Bu amaç ile her iki diyaframın farklı yarıçap ve kalınlıklarda sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan benzetim çalışmaları sayesinde sensör hassasiyeti ve rezonans frekans parametreleri karşılaştırılmıştır. Elde edilen benzetim sonuçları ışığında CTA diyaframın 20 µm kalınlıkta 225 µm yarıçapta rezonans frekansı 197 kHz olarak hesaplanırken, SiO2’nın bu frekans değerine ulaşabildiği en küçük yarıçap değeri 530 µm olarak belirlenmiştir. Bu geometrik boyutlarda CTA’dan yapılmış olan diyaframın boyutu daha düşük olmasına rağmen hassasiyeti 2 katına çıkmıştır. Sonuç olarak, PD uygulaması özelinde DTFP-FOBS’larda, CTA’nın diyafram malzemesi olarak kullanılmasının, SiO2 diyaframa göre sensor boyutlarının %66 oranında küçültülebileceği görülmüştür.
Keywords : Diyafram tabanlı DEFPI akustik sensör, Kısmi boşalma, Güç transformatörleri, Sonlu elemanlar yöntemi