9 Koruma Kontrol Izleme 2

7/28/2019 9 Koruma Kontrol Izleme 2

http://slidepdf.com/reader/full/9-koruma-kontrol-izleme-2 1/224



ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM NOTLARI 9 [Koruma Kontrol ve İzleme 2]

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası - 289-

ELEKTRİK KUVVETLİ AKIM (9)

Koruma Kontrol ve İzleme 2





Notları Derleyen:

Aydın Bodur

Notları Yayına Hazırlayan:

Aydın Bodur

M.Turgut Odabaşı’na Saygılarımızla

Elektrik Kuvvetli Akım Notları, Turgut Odabaşı’nın Elektrik Tesisat Mühendisleri Dergisinde yayınladığı

yazılardan, ‘Elektrik Kuvvetli Akım Tesisat El Kitabı’ ile her bölümün sonunda belirtilen ABB, Schneider,

Chevron, NAFVAC ve Siemens’in hazırladığı İmalat, Bakım, Montaj El kitaplarından EMO için

derlenmiştir.





9.21. Koruma Elemanlarının Seçimi .............................................299

9.21.1. Orta Gerilim Kesicileri ..................................................299

9.21.2. Alçak Gerilim Kesicileri ................................................305

9.21.3. Kesicilerin Temel Karakteristikleri .................................309

9.22. RCD (Rezidüel Akım Koruma Cihazları)...............................312

9.22.1. RCD Cihazının Yapısı .....................................................313

9.22.1.2. Ölçü Ünitesi ..........................................................314

9.22.1.3. Açtırma Ünitesi .....................................................315

9.22.2. RCD cihazlarının tipleri .................................................315

9.22.2.1. Elektro mekanik röleli RCD ....................................315

9.22.2.2. Elektronik röleli RCD .............................................316

9.22.3. RCD Cihazlarının Tesiste Çalışma Prensipleri.................317

9.22.4. Rezidüel Akım Kesicileri (RCCB) ....................................322

9.22.5. Aşırı Yük Korumalı Rezidüel Akım Kesici (RCBO)............323

9.22.6. RCD tarafından Korumanın Sağlanması.........................324

9.22.7. RCD Cihazının Koruma Yapmadığı Durumlar. ................325

9.22.8. Tesis Tertipleri .............................................................326

9.22.8. RCD Tesisinde Meydana Gelen Problemlerin Ortak

Sebepleri .................................................................................330





9.22.8.1.Hatalı Nötr Bağlantıları...........................................330

9.22.8.2. Çapraz Bağlı Nötr ve Faz Hatları............................331

9.22.8. Üçlü-Nötr-Toprak Bağlantısı.......................................332

9.22.8.1. Şebeke Nötründe Üretilen 3. Harmonik Akımları ...335

9.22.8.2. TN-C Sistemler .....................................................335

9.22.9 RCD ile Korunan Sistemde Hatanın Bulunması...............336

9.22.9.1. RCD Cihazının Test Butonunun Çalışmaması durumu

............................................................................................337

9.22.10. Tüketicinin Eğitimi......................................................341

9.22.11. Orta ve Yüksek Gerilim Sistemleri ile Yüksek Değerde

Akım Çeken AG Sistemlerinde RCD kullanımı............................342

9.22.11.1 RCD Sensörleri .....................................................343

9.22.11.2. Özel durumlar .....................................................344

9.22.12. Koruma Röleleri ve Açtırıcılar .....................................354

9.22.13. Sonuçlar .....................................................................356

9.22.13.1. RCD cihazlarınınn Kullanımında Seçiciliğinsağlanması ..........................................................................358

9.22.13.2. RCD kullanarak seçiciliğin uygulanması................358

9.23. Alçak Gerilim Yüksek Kesme Kapasiteli NH-Sigortalar 360

9.23.1. Uygulama Alanları ........................................................360





9.23.2. Dizayn ..........................................................................361

9.24. OG Akım Sınırlandırıcı Sigortaların Dizaynı ve Kullanılması ..371

9.24.1. Temel Karakteristikler ..................................................371

9.24.2. Transformatörlerin Korunması .....................................372

9.24.3. Motor Koruması ...........................................................376

9.24.4. Kapama Darbe Akımı....................................................380

9.24.5. Akım Transformatörleri ................................................384

9.24.5.1. Akım Transformatörünün Karakteristik Değerleri ..385

9.25. Doğruluk Sınıfı.....................................................................386

9.25.2. Birden Çok Sekondere Sahip Akım Transformatörü ......388

9.25.3. Doğruluk Sınır Faktörü ALF üzerine yüklerin etkisi ........389

9.26. Koruma ve Uygulama Şekillerine Göre Akım

Transformatörlerinin Seçimi.........................................................392

9.26.1. Koruma amaçlı akım transformatörlerinin doğruluk sınır

faktörünün (ALF) seçimi ...........................................................393

9.26.1.1. Sabit zamanlı aşırı akım koruması..........................393

9.26.1.2. Ters zamanlı aşırı akım koruması...........................394

9.26.1.3.Yönlü aşırı akım koruması ......................................395

9.26.1.4. Toprak hata koruma ..............................................395

9.26.1.5. Diferansiyel Korumalar ..........................................398





9.26.2. Uygulamalara Göre Akım Transformatörlerinin

Karakteristiği ...........................................................................398

9.26.2.1.Tipik Korumalar için gerçekleştirilen uygulamalar...400

9.26.2.2.Diferansiyel Korumanın Özel Durumu ....................407

Şekil 9.261: Pilot hatlı kablo veya hat diferansiyel koruması.....414

Mesafe Koruması.....................................................................419

9.26.3. Akım Transformatörlerinin Kısa Devre Dayanımı...........422

9.26.3.1.Termal Kısa Devre Dayanımı .................................422

9.26.3.2. Dinamik Kısa Devre Dayanımı................................424

9.26.4 Akım Transformatörlerinin Kısa Devre

Dayanımlarının Belirlenmesi ....................................................424

9.27. Akım Transformatörlerinin Seçiminde Kullanılan Genel

Pratik Kurallar ve Bilgiler .............................................................427

9.27.2. IEC Standartlarına göre Primer Devre Karakteristikleri..427

9.27.2.1.Nominal primer devre gerilimi ATP U .....................427

9.27.2.2. Primer işletme akımı )( ATP I : ................................428

9.27.2.3. Akım transformatörü nominal primer akımı ..........430

9.27.3. IEC Standartlarına Göre Akım Transformatörünün

Sekonder Devre Karakteristikleri. .............................................432

9.27.3.1. Nominal sekonder akımlar 2 ATN I ..........................432





9.27.3.2. Akım Transformatörünün Sekonder Terminallerine

Bağlanan Gerçek Güç...........................................................433

9.28. Uyum Akım Transformatörleri .............................................439

9.28.1. Ana Akım Transformatörünün Gerekli Değerleri ...........440

9.28.2. Toplama Akım Transformatörleri..................................442

9.28.3. Ara Akım Transformatörü.............................................443

9.29. Gerilim Transformatörleri....................................................446

9.29.1.Karakteristikleri .............................................................446

9.29.2. Gerilim Düşümü ...........................................................449

9.29.3. Ölçü Cihazlarının Güç Tüketimi .....................................450

9.30. Orta Gerilim Motor Koruması ..............................................452

9.30.2. 1500 BG ve daha yüksek güç değerlerinde motorlar için

minimum koruma ....................................................................453

9.31. Fider Koruma ......................................................................455

9.31.1. Standart yön elemanı ile donatılmamış koruma devresi ve

rezidüel akıma göre çalışan toprak koruması durumunda:......455

9.31.2. Standart yön elemanı ile donatılmamış koruma devresi ve

tiroidal toprak akım sensörü üzerinden bağlı toprak hata

koruması durumunda: .............................................................456

9.31.3. Yönlü röleler vasıtasıyla fider koruma durumunda:.......457

9.32. Transformatör Koruması .....................................................458





9.32.1. Küçük güçte transformatörlerde koruma......................458

9.32.2. Yüksek güçte transformatör koruması .........................459

9.32.3. İlave Transformatör Toprak Koruması ..........................460

9.33. Bara Koruması ....................................................................461

9.33.1. Tek kaynak girişli radyal konfigürasyon.........................461

9.33.2. İki kaynak girişli bara kuplaj kesicili sistem...................462

9.33.3. Tek veya çok kaynaklı kupla j kesicili veya kesicisiz bara

diferansiyel koruması...............................................................463

9.33.4. Birden fazla besleme kaynaklı, kuplaj kesicili, değişken

çevirme oranlı akım trasformatörü ile gerçekleştirilen diferansiyel

koruma ....................................................................................464

9.33.5. Besleme sisteminden doğrudan yapılan giriş koruması (İçenerji üretimi olmadığı durum) ................................................465

9.33.6. Dağıtım veya güç transformatörü üzerinden yapılan giriş

koruması (İç enerji üretimi olmadığı durum) ............................466

9.33.7. İç Enerji üretimli tek kaynaklı giriş koruması .................467

9.35. Kontrol Ve İzleme .........................................................468

9.35.1.Elektrik enerjisinin dağıtım kontrol ve izleme sistemlerinin

yararları...................................................................................469

9.35.1.1. Şebekenin kontrolü ve izlenmesi ...........................469

9.35.2.Enerji Faturalarından Tasarruf .......................................470





9.35.3. Enerji Elde Edilebilirliği ..........................................473

9.35.4.Zamana Bağlı Programlama...........................................477

9.35.6. Şebeke Bakım Araçları ..............................................478

9.35.7. Dağıtım Şebekesi Kontrol Sistemi ..............................478

9.35.8. Bakım Ekipmanlarının Uygunluğu..............................479

9.36. Elektrik Şebekesindeki Fonksiyonların Tanımları..480

9.36.1. Otomatik Bağlantı Değiştirme ...................................480

9.36.2 Orta Gerilim Gözünün Teşkil Edilmesi .......................486

9.36.3. Yük Atma ..................................................................488

9.36.3.1. Yük atmada tarife yönetimi ..................................489

9.36.3.2. Transformatör aşırı yük koruma için yük atma......490

9.36.4. Transformatörün Sıralı Olarak Yüklenmesi ................494

9.36.5.Anahtar ve ayırma cihazları arasındaki kilitleme işlemleri

................................................................................................495

9.36.6.Anahtarlama cihazlarının karşılıklı açtırmaları................496

9.36.7.Topraklama transformatörünün bağlantı

değişikliği.................................................................................497

9.36.8.Reaktif enerji kompanzasyonu ......................................498

9.36.9.Alt sistemlerden ölçüm ve enerji kalitesinin kontrolü ....499

9.36.10.Zamana bağlı programlama.........................................500





9.36.11.Tarife yönetimi............................................................500

9.36.12.İç üretim jeneratör gruplarının kontrolü......................501

9.36.12.2. Genel dağıtım şebekesine bağlı olarak çalışma ....502

9.36.13. Son durumun tesbiti .............................................505

9.36.14. Hata kayıtları ........................................................506

SON SÖZ ......................................................................................507





9.21. Koruma Elemanlarının Seçimi

9.21.1. Orta Gerilim Kesicileri

Kesiciler şebekede kontrol ve korumayı sağlayan cihazlardır. Kısa

devre akımlarına, açma ve kapama akımlarına ve sürekli işletme

akımlarına dayanabilecek kapasitede olmaları gerekir.

Kesici herhangi bir hasara uğramaksızın

1 veya 3 saniye süre ile termik=kısa devre akımına

50 Hz de K I .5,2 (IEC)

60 Hz de K I .6,2 (IEC)

K I .7,2 (ANSI) değerlerinde elektrodinamik akımlara

Sürekli sabit yük akımına dayanabilecek kapasitede

olmalıdır.

Kesicilerin belirlenmesini sağlayan ana karakteristikler

Nominal gerilim

Nominal izolasyon gerilimi

Nominal kısa süre akımı





Nominal darbe dayanım akımı

Kısa devre dayanım süresi

Açma –kapama cihazları ve yardımcı devreler için nominal

besleme gerilimleri

Nominal frekans

Nominal kısa devre kesme akımı

Nominal transiyent toparlanma gerilimi

Nominal kısa devre kapama akımı

Nominal açma kapama sayısı

Nominal çalışma süresi

Nominal gerilim (IEC 60694)

Nominal gerilim normal çalışmada ekipmanın dayanabileceği

gerilimim maksimum rms değeridir. Standard değerler (kV) 3,6-7,2-

12-17,5-24-36 dır.

Nominal izolasyon seviyesi (IEC 60 056 ve 60 694)

İzolasyon seviyesi iki değerle karakterize edilir.

Darbe dalga dayanımı s 50/2,1





Şekil 9.184 dalga dayanımı

1 dakika süre ile güç frekansında dayanım gerilimi

Tablo 9.29

Nominal Akım (IEC 60 694)

Kesici daima kapalı olduğunda malzeme fonksiyonu ve bağlantı

tipine uygun olarak maksimum sıcaklık derecesini aşmadan sürekli

olarak taşıyabileceği yük akımıdır. 400C maksimum değeri aşmayan

ortam sıcaklıklarında kullanılan çeşitli malzemelerin maksimum izin

verilen sıcaklık yükselmeleri (IEC 60 694)de verilmiştir.





Nominal Sürekli Akım (Yük akımı) (IEC 60 694)

Kesicinin belirlenen normal şartlar altında her hangi bir açma

yapmadan sürekli taşıyabileceği nominal akım değeridir

Nominal kısa süre dayanım akımı (IEC 60 694)

Kısa devre akımı LL

K K

U S I .3

ifadesiyle verilir.

Burada

K S kesicinin bağlandığı noktadaki kısa devre gücü (MVA)

LLU kesicinin bağlandiği noktadaki faz-faz gerilimi (kV)

K I kesicinin bağlanacağı noktadaki simetrik kısa devre akımıdıri

1 veya 3 saniye süre için şebekede izin verilen maksimum kısa devre

akımlarının standart değerleri (kV) 6,3-8-10-12,5-16-20-25-31,5-40-

50 kV’dır.

Nominal darbe dayanım akımı (IEC 60 694) ve kapama akımı (IEC

60 056)





Kapama akımı tesiste kısa devre olduğunda kesicinin kapama

kapasitesinin maksimum değeridir. K I Kesicinin nominal geriliminde

kısa devre akımının maksimum değeri olmak üzere kısa süre

dayanım akımının tepe değeri

50 Hz de K I .5,2

60 Hz de K I .6,2

K I .7,2 (özel uygulamalar için) olmalıdır.

Nominal kısa devre süresi (IEC 60 694)

Nominal kısa devre süresi 1 veya 3 saniyeye eşittir.

Açma kapama cihazlarının ve yardımcı devrelerin nominal

gerilimleri

Yardımcı devrelerin besleme gerilimleri,

Doğru akım için 24-48-60-110 veya 125-220-250 Volt

Alternatif akım için 120-220-230-240 Volt

İşletme gerilimleri, aşağıda verilen aralıklar içinde bulunmalıdır.





Motor ve kapama üniteleri Doğru ve alternatif akımda

Nominal gerilim değerinin -%15 ile +%10 u

Açma ünitelerinde:

- Doğru akım devreleri için nominal gerilimin - %30 ile

+ %10 u

- Alternatif akım devreleri için nominal gerilimin - %15

ile + %10 u

Nominal frekans (IEC 60 694)

Dünyada 50 Hz avrupa , 60 Hz amerikada olmak üzere iki tip frekans

kullanılır.

Nominal Çalışma sırası, (IEC 60 056)

Nominal anahtarlama sırası IEC’ye göre O-t-CO-t’-CO dur

O, açma işlemini gösterir

CO, açma işlemini takip eden hemen sonraki kapama işlemini

gösterir.

Üç nominal işletme sırası vardır.

Yavaş O-3dak-CO-3dak-CO

Hızlı 1 O-0,3 sn-CO-3dak-CO

Hızlı 2 O-0,3 sn-CO-15sn-CO

Nominal kısa devre kesme akımı (IEC 60 056)





Nominal kısa devre kesme akımı kesicinin nominal gerilim altında

açma yapabileceği akımın en yüksek değeridir.

İki değerle karaterize edilir.

Periyodik bileşenin rms değeri: Nominal kısa devre kesme

akımı

Kesicinin açma süresine uygun aperiyodik bileşenin yüzdesi

Şekil 9.185: zaman aralığının fonksiyonu olarak (%DC) bir aperiyodik

bileşenin yüzdesi

9.21.2. Alçak Gerilim Kesicileri

Kesiciler yüklerin devreye sokulup çıkarılması için kullanılması ile

birlikte bağlı olduğu sistemi veya bölümü aşırı yüke, kısa devreye

karşı korumasını sağlar ve ayrıca gerekli açtırma sistemi ile birlikte,

toprak kaçak ve düşük gerilim koruması da gerçekleştirilir.

Kesici ana koruma fonksiyonlarına göre:





Sistem koruması yapan kesiciler

Motor koruması yapan kesiciler olmak üzere iki kategoriye

ayrılır.

Kesiciler yapı tiplerine göre:

Kapalı tip kasalı kesiciler

Açık tip kesiciler olmak üzere iki yapı tarzında imal edilirler.

Kesiciler akım kesme metoduna göre:

Sıfır akım kesmeli kesiciler

Akım sınırlandırıcılı kesiciler olmak üzere iki tiptir.

Sıfır akım kesmeli kesici

Sıfır akım kesmeli kesiciler, alternatif akım arkını ikinci yarı

periyodda akım sıfır değerinden geçerken söndürür.

Şekil 9.186: Akımın sıfırdan geçerken kesilmesi





1t kontakların açılması

2t açma işleminin sonu

Lt ark süresi

Bu ark gerilimi

S I Maksimum asimetrik kısa devre akımının tepe değeri

u ani gerilim

ı ani akım

Akım Sınırlandırıcı Kesiciler





Akım sınırlandırma denilince kısa devre akımının tepe değerine

ulaşmadan ilk yarım peryodda kesilmesi anlaşılır. Böylece küçük

kesme değerinde akım sınırlandırılır.

Şekil 9.187: Kısa devre akımının sınırlandırılarak kesilmesi

Aşırı akım açtırıcıları

Aşırı akım açtırıcıları ya kesicinin uzerine yerleştirilmiş bir şekilde

veya takılıp sökülebilen yapıdadır. Kullanılan aşırı akım açtırıcıları,

mekanik ve elektronik yapıdadır. Bunlarla ilgili karakteristikler

imalatçı kataloğlarında verilmektedir.

Büyük miktarlarda harmoniklere sahip sistemlerde Mekanik

(Termik) aşırı akım açtırıcıları

Yüksek miktarlarda harmonik bulunduran sistemlerde ters zamanlı

aşırı akım açtırıcı ile koruma yapmak uygun değildir. Bu gibi

durumlarda aşağıda belirtilen uygulamalar yapılır.





Mekanik açtırıcılar yerine elektronik açtırıcılar kullanmak,

Kısa devre korumasını sabit zamanlı ve/veya ani açtırıcılar

vasıtasıyla gerçekleştirmek ve aşırı akım korumasınıkesiciden ayrı olarak monte edilmiş aşırı yük açtırıcısı

vasıtasıyla gerçekleştirmek

Sabit Zamanlı Açtırıcılarla kısa devre koruması

Kısa süre gecikmeli sabit zamanlı açtırıcılar, zamana bağlı seçici aşırı

akım koruması açtırıcısı olarak kullanılırlar. Ancak aşırı akımların çok

yüksek olabileceği durumlarda belirlenen akım değerlerine ani

alarak açtırma yapacak ani açtırıcılarla kombine edilmelidir.

9.21.3. Kesicilerin Temel Karakteristikleri

Nominal İşletme Gerilimi eU : Şebekedeki herhangi bir bozucu etki

göz önüne alınmadan normal işletme şartlarında işletme için dizayn

edilen kesicinin gerilim değeridir. Gerilimin diğer değerleri bozucu

şartlara uygun olarak kesici karakteristikleri olarak belirtilir.

Nominal Akım N I : aşırı akım açtırma rölesi ile donanmış, taşıdığı

akım değerine belirlenen sıcaklık sınırlarını aşmaksızın imalatçı firma

tarafından belirlenen bir ortam sıcaklığında sürekli olarak kesicinin

taşıyabileceği akımdır.

Örnek:

400C ortam sıcaklığında A I N .125 nominal akımında 125 A

ayarlanan aşırı akım rölesi ile donatılacaktır. Aynı ayar değerindeki

kesici , daha yüksek ortam sıcaklığında sürekli akım taşıma

kapasitesi azalacak 500C ortam sıcaklığında 117 A olacak 600

C ise

sürekli akım taşıma kapasitesi 109 A olacaktır.





Aşırı akım röle açtıma akım ayarı

Küçük kesiciler ayrı tutulacak olursa, endüstriyel tesislerde kullanılan

kesiciler ayarlanabilir aşırı akım açtırma rölelerine sahiptir. Bununlabirlikte kesiciyi devre ihtiyaçlarına ve kontrollerine uymlu hale

getirmek tesiste kabloların aşırı boyutlandırılmasını önlemek

amacıyla rölelerin açtırma değerleri genellikle ayarlanabilir.

Açtırma akımınınrh I veya

rth I kesiciyi açtıracak üst akım

değerleridir ve aynı zamanda herhangi bir açtırma olmaksızın

kesicinin maksimum akım değerini gösterir. Bu değer maksimum yükakımı

B I den büyük ve fakat Z I maksimum izin verilen akımdan

küçük olmalıdır. Konu ile ilgili detaylı bilgiler İletkenlerin

boyutlandırılması ile ilgili 7. ciltte İletkenlerin Korunması

bölümünde verilmiştir.

Kısa devre röle açtırma ayarı

Kısa devre açtırma röleleri (ani veya mili saniyeler mertebesinde çok

az gecikmeli) yüksek değerlerde hata akımlarının meydana gelmesi

halinde hızlı bir şekilde kesiciyi açtırması istenir.

Açtırma eşik değerleri m I

IEC 898 standardlarına göre meskenler için sabit değerli

IEC 947-2 standardlarına uygun ayar değerleri imalatcı

firmalar tarafından belirlenen endüstriyel tipler için

belirlenir





Tablo 9.30: Alçak gerilim kesicileri için aşırı yük ve kısa devre açtırma akım

eşik değerleri

Nominal Kısa devre kesme kapasitesi CU I veya cn I

Kesicinin kısa devre akım kesme değeri olabilecek en yüksek kısa

devre akımını herhangi bir hasar olmaksızın kesme kapasitesidir.

Standartlarda yer alan akımın değeri, hata akımının AC bileşeninin

RMS değeridir. DC bileşen standart değerin belirlenmesinde daima

sıfır kabul edilir. Endüstriyel kesicilerde nominal CU I değeri ve

mesken tiplerinde cn I değeri normal olarak kA rms olarak verilir.

CU I en son kısa devre kesme kapasitesi ve CS I nominal işletme kısa

devre kesme kapasiteleri IEC 947-2 farklı kullanma kategorileri için

açıklanmıştır.





Tablo 9.31: Hata akımının güç faktörüne bağlı olarak IEC 947-2 ye

Göre CU I değerleri

Nominal izolasyon gerilimi I U

Yaklaşma mesafesi göz önünde bulundurularak dielektrik test

geriliminin değeridir. Nominal işletme geriliminin maksimum değeri

asla I U nominal izolasyon geriliminin değerini aşmamalıdır.

Nominal darbe dayanım gerilimi impU

Bu karakteristik kV tepe değer olarak ifade edilir.Bu gerilim değeri

test şartları altında herhangi bir hasara uğramaksızın ekipmanın

dayanım kapasitesidir.

9.22. RCD (Rezidüel Akım Koruma Cihazları)

Son yıllarda kullanımı güncel hale gelen ve fakat gerek yapısı ve tesisşekli hakkında gerekli bilgiye sahip olunması önemsenmeden,

tesislerde rasgele yerlere takılırlar. Fonksiyonuna veya işletme

şekline uygun olmayan tarzda tesis edilmeleri nedeniyle ya sürekli

veya fasılalalı olarak sık sık açma yaptıkları görülür ve dolayısıyla

sökülürler. Aynı zamanda, sıklıkla farklı yapıda ve koruma mantığına

sahip kaçak akım koruma cihazları ile birbirine karıştırılırlar. Oysa

gerek insan hayatını tehlikeli elektrik şoklarına karşı koruyan,





gerekse tesiste oluşabilecek izolasyon hatalarını önceden tesbit

ederek, izolasyon hatalarından kaynaklanan yangınları önleme

amacıyla kullanılması gereken çok önemli bir koruma cihazıdır.

9.22.1. RCD Cihazının Yapısı RCD cihazları algılama ünitesi, ölçü ünitesi ve açtırma ünitesi olmak

üzere üç kısımdan meydana gelmektedir.

9.22.1.1. Algılama Ünitesi

Şekil 9.188. RCD algılama ünitesi

Primer sargılarına, korunacak devrenin faz ve nötrünün bağlandığı,

akım toroidal transformatörüdür. Akım transformatörünün faz ve

nötr sargılarının yönü, yük ve nötr akımları birbirinin etkilerini

ortadan kaldıracak şekildedir. Korunan devre hatasız olduğunda;

akımlar, tes yönde ve birbirine eşit olarak aktığından ve toplam akım

değişimi, sıfır olduğundan akım transformatörünün demir

çekirdeğinde endükleme olmaz. RCD ile korunan devrede bir toprak





hatası meydana geldiğinde söz konusu akım dengesi bozulur ve

sekonder sargıda rezidüel akım denilen bir akım endüklenir.

9.22.1.2. Ölçü Ünitesi

Sekonder sargıdan gelen elektrik sinyalını yani rezidüel akımı

ayarlanan açtırma eşik değeriyle karşılaştıran elektromekanik bir

röle kullanılır.

Şekil 9.189. RCD Ölçü Ünitesi

Bu rölede sabit miknatıs özelliğini haiz mıknatıs açtırma

mekanizmasına bağlı döner klape kapalı pozisyonda tutar

Bunun karşılığında elektromıknatıs üzerinden rezidüel akım

aktığında elektromıknatısın çekme özelliği, rezidüel akımın

miktarına göre azalmaya başlar istem duyarlılığına göre

ayarlanan kalıcı mıknatısın çekme kuvveti, döner klapeye





bağlı yayın çekme kuvvetinden daha fazla olduğu

durumlarda klapeyi kapalı pozisyonda tutar

9.22.1.3. Açtırma Ünitesi

Sabit miknatısın etkisini ortadan kaldıracak seviyede rezidüel akım

meydana geldiğinde yay döner klapeyi çekerek açtırma

mekanizmasını tetikler ve hatalı devre açılır.

Şekil 9.190. Açtırma ünitesi

9.22.2. RCD cihazlarının tipleri

Cihazlar, elektromekanik röleli ve elektronik röleli olmak üzere ikitiptir.

9.22.2.1. Elektro mekanik röleli RCD

Bu RCD, herhangi bir yardımcı gerilim kaynağı olmaksızın çalışır.

Toroid tarafından sağlanan enerji, sabit mıknatıslı mıknatıs

tarafından kapalı pozisyonunda tutan bir elektro mıknatısı

enerjilendirir.





Şekil 9.191. Elektromekanik röleli RCD

Hata akımı enerjisi, doğrudan açtırmayı sağlar .Bu hata orjinine

bakılmaksızın en güvenli işletme teknolojisidir. Kullanıcı emniyeti,

birinci oncelik olduğundan çalışma güvenirliği şebeke ve tesis

kalitesine, nötr sistemi seçimine bağlı olmamalıdır. Tek tesislerde

gruplar ve devreler için kullanışlıdır. Zaman bağlı seçilik ayarları

yapmak çok zordur.

9.22.2.2. Elektronik röleli RCDBu tip RCD yardımcı besleme kaynağı ile çalışır. Toroid tarafından

sağlanan elektrik enerjisi şebekeye bağımlı kaynak tarafından

beslenen elektronik kutu tarafından yükseltilir.

Şekil 9.192. Elektronik röleli RCD





Hatanın algılanmasıyla açtırma cihazı harekete geçer. Bu RCD’ler

bağlandığı açtırma cihazından tamamen bağımsız yapılabilirler.

Bu cihazlar,

Yüksek ayar değerleriyle beslemenin sürekliliğini sağlarlar

Değerlerine bakılmaksızın tüm fider tipleri için çözümdür

9.22.3. RCD Cihazlarının Tesiste Çalışma

Prensipleri

RCD, elektromanyetik prensiplere göre çalışan koruma cihazıdır. Bu

tip koruma cihazında, RCD içinden geçen akımları taşıyan ve

korunan devreye ait aktif yani faz ve nötr iletkenlerinde meydana

gelen manyetik alanı algılayan toroidal transformatör kullanılır. Söz

konusu akımların yönü ve büyüklüğü göz önüne alınarak vektör

toplamları (residuel -yani artık- akımlar olarak bilinir) normal işletme

şartlarında, yani hatasız devrelerde efektif olarak sıfırdır. Anormal

şartlar halinde yani bir izolasyon hatası meydana geldiğinde;

dengesiz akımların meydana getirdiği rezidüel manyetik alan cihazın

açtırma bobinine rezidüel akım gönderir ve bu akım, daimi

mıknatısın çekme etkisini ortadan kaldırır, yayın çekme kuvvetini

dengeleyen çekme etkısi ortadan kalktığından; yay kuvveti

vasıtasıyla klape açılarak RCD ile korunan devrenin açılması sağlanır.

Normal ve Anormal işletme şartları altındaki akım akışı, manyetik

alanlar ve rezidüel akım arasındakı bağlantılar aşağıdaki şekillerle

açıklanmaktadır.





Şekil 9.193. İzolasyon hatası olmayan tesiste normal şartlar altındaki

cihazda akım ve manyetik alan (MF=MN ) olur ve Rezidüel manyetik alan

sıfırdır.

Şekil 9.194. Anormal şartlar altındaki yani cihazda meydana gelen

izolasyon hatasından dolayı Akım ve manyetik alanlardaki değişme (MF=

MN) olup ve rezidüel manyetik alan sıfırdan farklıdır.

Şekillerde gösterilen semboller:





MF Faz iletkeninde meydana gelen manyetik alan

MN Nötr iletkeninde meydana gelen manyetik alan.

IF Faz iletkeninden akan akım

IN Nötr iletkenden akan akım

IE1 Topraklama iletkeninden akan akım

IE2 İnsan vücudu üzerinden köprülenen hata akımı

Açıklanması gereken bir durumda Rezidüel akım koruma

sistemleriyle, kaçak akım koruma sistemlerinin (tamamen ayrı

koruma mantığına ve açtırma mekanizmalarına sahip olmalarına

rağmen) birbirleriyle karıştırılmasıdır.

Bu anlam karmaşası sebebiyle bir açma meydana geldiğinde RCD

cihazının koruduğu devrede meydana gelen hatanın nedeni,

genellikle tesbit edilememekte veya RCD cihazı yapısı ve korumamantığının gerektirdiği uygun şartlarda tesis edilemediğinden tesiste

bir izolasyon hatası oluşmadığı halde cihaz sürekli açma yapabilir.

Sıklıkla açma yapmanın ötesinde sebebi anlaşılamayan zaman

zaman ortaya çıkan aralıklarla da açmalar yapabilir ve sonuçta

cihazın kullanımının iptal edilmesine neden olabilmektedir. Piyasada

rezidüel akım koruma cihazı, ’kaçak akım koruma anahtarı’ olarak

anılmaktadır.

Bu iki sistem arasındaki farklar aşağıda belirtildiği gibidir.

1.Rezidüel akım koruma cihazı faz iletkenlerinin içinden

geçtiği akımları algılamak amacıyla yerleştirilen bir adet

akım transformatöründen meydana gelir, bkz Şekil 9.188.

Toprak kaçak koruma sistemleri ise korunacak sistemin





girişine ve çıkışına konulan; fonksiyonu cihaza giren ve çıkan

akımların farkını algılayan akım transformatörleriyle çalışır.

Bkz. Şekil 9.195. Yani Rezidüel akım korumasında korunacak

cihazın sadece giriş tarafındaki akım tranformatörü ile

cihazın çalışması sağlanır, Toprak kaçak koruma sisteminde

korunacak cihazın hem girişine ve hem de çıkışına akım

transformatörleri yerleştirilir.

Şekil 9.195. Kaçak akım koruması

2. Rezidüel akım koruma cihazı bu cihazın toroidal akım

transformatörlerinin içinden geçen faz ve nötr iletkenlerdeki

akımların, arıza halinde vektörel toplamlarının sıfır

olmamasından dolayı ortaya çıkan rezidüel akımın açtırma

mekanizmasını harekete geçirmek suretiyle arızalı devreyiaçtırma esasına dayanan sistemdir. Bakınız Şekil 9.190 ve

şekil 9.196.





Şekil 9.196. RCD cihazına ait vektör diyagramları

Toprak kaçak koruma ise bir izolasyon hatası meydana

geldiğinde korunan cihazın giriş ve çıkışındaki akımlar arasındaki

farkı algılayarak açma yaptıran diferansiyel akım prensibine göre

çalışan bir sistemdir.

3.Rezidüel akım koruma sisteminin öncelikli amacı, insan

hayatını korumaktır; alçak gerilim sistemlerinde ev, büro ve iş

yerlerindeki dağıtım panolarındaki priz çıkışlarına yerleştirilir.

RCD’nin koruduğu devrede cihaz bir izolasyon hatası meydana

geldiğinde hata akımının açma eşik değerine ulaşmasıyla ani

olarak çalışır. Toprak kaçak koruma sisteminin öncelikli amacı,

izolasyon hatası olan cihazın tamamen tahrip olmasını

engellemektir.

Şebekede seçiciliği sağlama amacıyla ve geçici olaylardaki

akımlar göz önüne alınarak; zaman gecikmeli çalıştırılabilir.

Halbuki RCD cihazı, insan hayatı için tehlike oluşturacak şekilde

gerilimlerin meydana gelmesiyle hangi şartlar olursa olsun, ani

olarak devreyi keser.





RCD Şekil 9.190’da görüleceği üzere cihazı toroidal akım

transformatörü, daimi mıknatıs ve bu mıknatıs tarafından çekili

tutulan klape, hata meydana geldiğinde endüklenen akım

vasıtasıyla daimi mıknatısın çekme kuvveti ortadan

kaldırıldığında klapeyi açtıran yay ve bu açmayı kuvvetlendirerek

cihazın kontaklarını açtıran mekanik amplifikatörden meydana

gelir.

9.22.4. Rezidüel Akım K esicileri (RCCB)

Toprak hata algılamasına ilave olarak rezidüel akım kesicisi

anahtarlama ve ayırma elemanı olarakta kullanılabilir. Kısa devre veaşırı akım koruma sistemi olarak kullanılmayıp bir besleme tarafı

kesicisi olarak kullanılır.

Şekil 9.197.

RCCB’nin ana fonksiyonu,

fider grubunu korumaktır.

RCCB’nin kesicilerle (MCB

anahtarlı otomatik

sigortalarla) donatılmış tesisin

yukardaki şekilde görüldüğü

gibi toprak hatasına karşı

korunması için kullanılması

tavsiye edilir.

Sonuç olarak özellikle meskenler, ticari ve küçük endüstriyel

sistemlerde kullanılır. Avantajı düşük fiyatla hassas devrelerin

tamamının emniyetini sağlamış olmasıdır. Örneğin mutfakta,





banyoda, atölyelerde ve alışveriş yerlerinde tüketiciler için elektrik

şok riski olan her yerde ve ıslak çalışma zeminli olan bölümlerde

kullanılır.

Tüketici ünitelerin giriş veya çıkış devrelerine bağlı mevcut tesislerde

tek bir cihaz içinde kullanılabilir.

Ani gerilim değişimlerinden ve akım değişimlerinden kaynaklanan

enterferanslardan dolayı istenmeyen açmalara karşı RCCB, bağışıklık

sistemine sahip olmalıdır.

9.22.5. Aşırı Yük Korumalı Rezidüel Akım Kesici

(RCBO)

Şekil 9.198.RCBO, kesici ile rezidüel akım kesicinin aynı cihazda

kombine edilmesidir. Böylece kısa devre aşırı akım ve izolasyon

hatasına karşı tam bir koruma sağlanır. Bu cihazın ana uygulaması,

sadece hatalı cihazı devreden çıkararak hatadan etkilenmeyen

cihazların devrede kalmasını sağlayarak işletme sürekliliğini

sağlamaktır. Sonuç olarak özel devreler için kullanılırlar ve sağlam

devrelerin toprak hatasından etkilenmemelerini sağlarlar. Pozisyon





ve risk derecesine göre uygun rezidüel akım cihazları vasıtasıyla her

bir seviye koruması sağlanabilir.

RCBO kullanarak

Son devrrelerin veya yüklerin aşırı akım ve izolasyon

hatalarına karşı tam bir koruma sağlanır.

Personelin doğrudan veya dolaylı temaslarına karşı 30mA

eşik değeriyle koruma sağlanır.

Hat tarafı açılabilşir ve böylece devrenin ayrılması sağlanır.

9.22.6. RCD tarafından Korumanın Sağlanması

RCD cihazları, önceden imalatçı firma tarafından tesbit edilen ve

açma akım eşik değeri, 30 mA ile 500 mA arasında değişen ve

sistemin bir bölümünde veya cihazlarda izolasyon hatası meydana

geldiğinde rezidüel akımın, cihazın belirlenen açma eşik değerine

ulaştığında arızalı bölümü veya cihazı, besleme kaynağından ayırır.Devreden ayırma olayı, ani olarak genellikle 20 msn ile 50 msn

arasında, yani 50 Hz’lik sistemde 1 ila 2.5 periyotluk süre arasında

gerçekleşir.

RCD cihazından beklenen özellik, yüksek hassasiyet ve hızlı

ayırmadır; yani bir toprak hatası ortaya çıktığında, herhangi bir

yaralanma veya tahribat olmadan devrenin kesilmesidir.

RCD cihazlarının kullanımında üç fayda göz önüne alınır:

Personel emniyeti

Elektrik ekipmanlarının emniyeti





Mal (izolasyon hatalarından kaynaklanan yangın)

emniyetidir.

9.22.7. RCD Cihazının Koruma YapmadığıDurumlar.

RCD cihazının bağlantı yerinin üst tarafında yani giriş

tarafına kadar olan kısmında bir toprak hatası veya temas

halinde koruma yapmazlar.

RCD cihazının çıkışında bir insan tarafından hem faz hem de

nötre aynı anda temas edilirse ve bu durumda RCDcihazından dengeli akım geçeceğinden koruma yapmaz

RCD cihazları, yüksek değerdeki kısa devre akımlarına ve

yüksek değerde aşırı akım hatalarına karşı koruma yapan

sigortalar ve kesicilerin yerine kullanılamazlar.

RCD cihazları, düşük akım değerindeki izolasyon-toprak

hatalarına karşı koruma yapar. Tesis korumasının

tamamlanması için her iki tipte koruma cihazının

kullanılması şarttır. Zira yüksek akım değerlerinde sigorta ve

kesici akımı yarı periyotta hat akımı açma veya kesme

değerine eriştiğinde devre kesilir, RCD cihazında ise açtırma

sisteminin bir elemanı olan daimi mıknatısın satüre

olabilmesi için en az iki periyodun tamamlanması gerekir.

Bunun açıklaması ise; sigorta ve kesicilerin kesme sistemi

akımının tepe değerine göre, RCD cihazının açma sistemi ise

akımın efektif değerine göre çalışır. Yüksek değerlerde kısa

devre akımının RCD üzerinden geçmesi halinde cihaz tahrip

olabilir veya yüksek akım sebebiyle cihazın toroidal akım

transformatörü doyuma ulaşabilir ve sekonderinden akım

çıkışı olmayabilir ve sonuçta RCD koruma yapamayabilir. Bu





sebeble devrede aşırı akım ve aşırı yüke karşı koruma

cihazları mutlaka RCD ile birlikte tesis edilmelidir.

9.22.8. Tesis TertipleriRCD’nin güvenilir olarak çalışması kullanım tipinin, yerinin ve akım

değerinin doğru olarak seçilmesine bağlıdır.

Seçim esnasında 3 kriter göz önüne alınmalıdır.

Koruma seviyesi

Seçicilik

Maliyet

Şekil 9.199. Tertip 1 MCB anahtarlı otomatik sigorta RCD Rezidüel akım

koruma cihazını göstermektedir.

TERTİP 1’de RCD cihazı, buzdolabı ve mikrodalga fırına ait priz

devreleri hariç güç-priz devrelerinin hepsinde kullanılır. Bu tertipde





diğer çıkışlara RCD cihazı konulmadığından sistemin tamamı için

insan hayatı koruması orta, izolasyon hatasından kaynaklanan

yangına karşı koruma düşük, seçicilik orta seviyede ve tesis maliyeti

ise ucuzdur. Tertip 1’in hem tesis kolaylığı hem de maliyet açısından

eski ve mevcut tesislerde uygulanması tavsiye edilir.

Şekil 9.200. Tertip 2

Tertip 2’de RCD cihazı, yine buzdolabı ve mikrodalga fırına ait priz

devreleri hariç, güç-priz devrelerinin hepsinde kullanılır.





Bu tertipde sistemin tamamı için insan hayatı koruması orta,

izolasyon hatasından kaynaklanan yangına karşı koruma düşük, seçicilik yüksek seviyede ve tesis maliyeti ise tertip 1’e göre biraz

pahalıdır. Tertip 2’nin hem tesis kolaylığı, hem de maliyet açısından

eski ve mevcut tesislerde uygulanması tavsiye edilir.

Şekil 9.201. Tertip 3 (RCCB Rezidüel akım kesicisini ifade etmektedir)





Tertip 3, sistemin tamamı için insan hayatı koruması orta, izolasyon

hatasından kaynaklanan yangına karşı koruma yüksek, seçicilikyüksek seviyede ve tesis maliyeti ise pahalıdır. Yeni yapılan tesisler

için ideal bir tertiptir ve üzerinde gecikmeli açtırma düzeni

bulunmayan RCCB cihazları için uygundur. Bu tertipte izolasyon

hatasından kaynaklanan yangın tehlikesine karşı devrelerin hepsi

koruma altındadır. Tertip 3de priz devreleri için 30 mA açma eşik

değerinde ve diğer devreler için 500 mA açma eşik değerinde RCCB

cihazları kullanılır. Meydana gelebilecek 3. harmonik akımlarındandolayı gereksiz açmaları önlemek için 500 mA RCCB cihazı,

3.harmonik filtre elemanına sahip olmalı; açtırma zaman eşik değeri

ayarlanabilmelidir. .

Şekil 9.202 Tertip 4





Tertip 4’de insan hayatı koruması orta, izolasyon hatasından

kaynaklanan yangına karşı koruma yüksek, seçicilik yüksek seviyede

ve tesis maliyeti ise pahalıdır. Yeni yapılan tesisler için ideal bir

tertiptir ve üzerinde gecikmeli açtırma düzeni bulunmayan RCD

cihazları için uygundur.

Bu tertipde izolasyon hatasından kaynaklanan yangın tehlikesine

karşı devrelerin hepsi koruma altındadır. Tertip 4. de priz devreleri

için 30 mA açma eşik değerinde ve besleme girişi için 500 mA açma

eşik değerinde ve ayarlanabilir zaman eşik değeri olan RCD cihazları

kullanılır.

Giriş tarafında bulunan 500 mA açma eşik değerindeki ana RCD

cihazı seçiciliğin sağlanması için gecikmeli tip olmalıdır. Meydana

gelebilecek 3.harmonik akımlarından dolayı gereksiz açmaları

önlemek için 500 mA RCD cihazı, ayrıca 3.harmonik filtre elemanına

sahip olmalıdır.

9.22.8. RCD Tesisinde Meydana Gelen Problemlerin

Ortak Sebepleri

9.22.8.1.Hatalı Nötr Bağlantıları

Ortak hatalarından birisi priz girişine faz bağlantısı RCD cihazının

girişinden yapılmışken RCD’den çıkan nötr hattına söz konusu prizin

nötrünün bağlanmasıdır. RCD cihazı, mükemmel olarak denetler;

fakat su ısıtıcısının anahtarı kapandığında yükün tamamı, dengesiz

olarak nötr kutubunda görülür ve RCD açar.





9.22.8.2. Çapraz Bağlı Nötr ve Faz Hatları

Esas olan RCD tarafından korunan devrenin yük akımları ve RCD

üzerinden dönen akımların arızasız durumda dengede olmasıdır.

Nötr hatlarındaki bağlantı hatalarından dolayı eğer RCD’den geçen

aynı nötr tarafından, korunmamış cihaza bağlanır ve söz konusu

cihazın faz beslemesi de RCD üzerinden alınmamışsa cihazda arzu

edilmeyen açmalar meydana gelir.

Diğer bir hatalı bağlantı şekli de RCD cihazından geçen nötrün

cihazdan çıktıktan sonra bir şekilde toprağa bağlanmasıdır. Zira bu

durumda dönüş akımının tamamı, RCD üzerinden geçmeyip az daolsa bir kısmı, devresini topraktan tamamlayacağından cihaz içinden

geçen akımda, dengesizlik olur ve cihaz açma yapar.

Şekil 9.203. Çapraz bağlantı yapılmış Nötr ve Faz Hatları





Şekilde görülen hatalar, ekseriya eski veya mevcut tesislerde sistem

bağlantıları kontrol edilmeden ve gerekli düzenlemeler yapılmadanRCD takılmasından dolayı oluşur. Hatta mevcut panoda RCD cihazını

takacak yer bulunamazsa sigorta iptal edilerek yerine sadece RCD

cihazının takılmasına bile rastlanmaktadır!

9.22.8. Üçlü-Nötr-Toprak Bağlantısı Tesislerde görülen genel hatalardan biriside PE iletkeninin RCD

cihazının çıkışında yani yükün çekildiği tarafta nötr hattına veya nötrbarasına bağlanmasıdır. Bu gibi hatalardan sakınmak için aşağıda

şekil 204 ve 205’de görüldüğü gibi tesis bağlantıları yapılmalıdır.

Şekil 9.204. 1F+N+PE 3 hatlı 1-fazlı sistemde RCD ile koruması yapıldığında

sistemin doğru bağlantısı





Genellikle bir tüketici çıkışı için bir RCD kullanılması seçicilik için

tavsiye olunur. Ancak maliyet problemi olduğu durumlarda şekilde

görülen bağlantıya uymak kaydıyla birkaç tüketici için tek bir RCD

kullanılabilir.

Şekil 9.205. 3-Faz+N+PE 5 hatlı sistemde seçici koruma amaçlı yapılan

RCD Bağlantıları





Çıkış yüklerine bağlantılarda her bir RCD çıkışında bağımsız bir nötr

ve faz bağlantısı tesis edilecek, nötr çıkışları ne birbirleri arasında ve

ne de Nötr barası ve PE barası ile iletken vasıtasıyla koprülenerek

irtibatlandırılmayacaktır.

Nötr iletkeni ile PE iletkeni arasındaki hatalı izolasyon, RCD cihazları

tarafından koruma yapılan tesislerde en önemli problemlerin

başında gelir. Nötr–toprak hataları sebebiyle sürekli açma olayının

f arklı iki sebebi vardır.

1. Nötr akımı birisi RCD cihazının nötr kutbu üzerinden diğeri de PE iletkeni vasıtasıyla toprak üzerinden olmak üzere iki

ayrı yola bölüneceğinden; RCD içindeki faz iletkeninden

geçen akımla nötr akımı birbirini dengelemeyeceğinden

dolayı cihaz açma yapar.

2. Alçak gerilim sistemlerinde tek fazlı yüklerden dolayı üç

fazın dengeli yüklenmesi pratik olarak mümkün değildir. Bu

sebeple nötrden geçen akımlardan dolayı nötr küçük te olsa

gerilim meydana gelmektedir.

Eğer bağlantılar şekil 204 ve 205’de görülen şekilde

yapılmayıp Nötr ile PE iletkeni cihazın yük çıkış tarafında

birbirleri ile bağlanırsa iletkenlerin direncinin de çok küçük

olmasından dolayı nötrde çok küçük değerde gerilimimin

olması durumunda bile nötr ile toprak arasında meydana

gelen ve devreden akan akım dolayısı ile cihaz çıkışına bağlı

herhangi bir elektrikli ev aleti olmasa dahi RCD cihazı sürekli

açma yapar.

Benzer bir hata da RCD cihazından çıkan nötr hattının gerek iç

tesisattaki buatlarda PE iletkeni ile karıştırmak suretiyle





birleştirilmesi veya kullanılan cihaz üzerinden topraklanmasıdır. Bu

durumda da RCD cihazı, sürekli açma yapar.

9.22.8.1. Şebeke Nötründe Üretilen 3. Harmonik Ak ımları Şebekeye bağlı deşarj lambalı armatürler, kesintisiz güç kaynakları,

bilgisayarlar ve elektronik cihazlar gibi lineer olamayan yükler,

bilindiği üzere şebekeye harmonik akımlar verirler. Özellikle bu

cihazların ürettiği 3. harmonikler, nötr hattını 3. harmonik akımları

ile yükler. Söz konusu 3. harmonik akımlarından dolayı, RCD

içerisindeki akım dengesi bozulacağından; sistemde herhangi bir

arıza olayı olmasa dahi cihaz açma yapabilir. Bu sebeple RCDcihazlarının çıkış yükleri tarafında korunacak cihazın üreteceği

harmonik miktarına göre uygun açma eşik değerli (30mA, 300 mA)

cihaz seçilmesi gerekmektedir.

Cihaza bağli nötrden oldukça büyük bir 3. harmonik akımı geçmesi

durumunda üzerinde 3. harmonik tutucu filtre elemanı bulunan RCD

cihazları kullanılır.

9.22.8.2. TN-C Sistemler

Bilindiği üzere TN-C sistemlerde koruma iletkeni olarak aynı

zamanda nötr iletkeni olan PEN iletkeni kullanılmaktadır. 3-fazlı

alçak gerilim şebekelerinde bir fazlı yüklerden dolayı sistemin

tamamen dengeli yüklenmesi mümkün olmamakta ve hayati tehlike

olmamasına rağmen dengesiz akımlardan dolayı PEN iletkeni gerilim

altında kalmaktadır. PEN iletkeni prizlerin toprak klemenslerine ve

korunacak cihazların metalik gövdelerine bağlandığından ya prize

bağlı cihaza insan temas ettiğinde veya cihazlar zemine

yerleştirildiğinde gerilim altindaki PEM iletkeni devresini

transformatörünn nötr topraklaması üzerinden tamamlayan devre

üzerinden akım akıtacak ve bu akım RCD cihazının açma eşik

değerine ulaştığında cihazda herhangi bir arıza olmamasına rağmen





açma yapacaktır . Örneğin Nötr hattı 10 V gerilimi haiz olsun;

zemine yerleştirilen cihazın geçiş direnci 100 ohm olsun devreden

akan akım mAmAohm

V

I 30100100

10

olacak ve RCD cihazı

sürekli açma yapacaktır. Bu nedenle TN-C sistemlerde RCD cihazı

kullanılamaz.

TN-C-S sistemlerde ise PEN iletkeni panonun çıkış fiderlerinde

kullanılmayıp, sadece panonun enerjı giriş tarafında PEN barasına

bağlanacaktır. (Bak. Şekil 9.205)

9.22.9 RCD ile Korunan Sistemde Hatanın

Bulunması

Şekil 9.206: Aralıklı veya Sürekli Açma Durumu





Yukarda verilen diyagram iki tip problem için hatanın nasıl

bulunacağını açıklar

1. RCD fasılalı veya sürekli açma vermesi ve cihazın resetedilememesi

2. Cihazın test butonuna basıldığında açma yapmaması

9.22.9.1. RCD Cihazının Test Butonunun Çalışmaması

durumu

Şekil 9.207

NOT:

Hata yeri aranırken göz önüne alınması gereken hususlar.





1. Nötr ve PE hatları ve bağlantıları arasında tesisat yapılırken

bunlara ait klemensler üzerinden veya kullanılan cihazlarda

ve hatta prizler üzerinden dikkatsizlik, kötü işcilik vs

sebeplerden dolayı temas veya sistemi etkileyecek düşük

izolasyon değeri olabilir.

2. Mevcut tesislerde ve zamanla, yeni tesislerde dikkatsızlik ve

kötü işçilik sebebiyle bağlantı terminallerinde nem,

tozlanma kötü izolasyonlu malzeme kullanımından dolayı ya

kısa devre şeklinde veya düşük izolasyonlu temaslar

gerçekleşebilir.

3. Özellikle konuya tam vakıf olmayan personel tarafından

hata bulunmaya çalışılırken kısa devre testinde uygulanan

metodlardan birisi olan multimetrenin buzzer kademesi

kullanılır fakat 3-5 kilo ohm gibi düşük izolasyon değerinde

multimetre kısa devre ikazı yapamıyacağından kontrolu

yapılan devrenin sağlam olduğuna kanaat getirilir. HalbukiRCD cihazları kısa devre olmayan ve devrenin 7 kohm düşük

izolasyon direnç değerinde hemen 10 kohm gibi düşük

izolasyon direnci değerlerinde belirli bir süre sonunda açma

yapabilen cihazlardır. Özelikle gerek nemli ve tozlu

ortamlarda zamanla prizlerin içine bu gibi izolasyonu bozucu

maddelerin sızması ile gerekse tesis yapılırken gereken

itinanın gösterilememesi nedeniyle iç bağlantılarının gevşekyapılması ve gerekse kullanım sırasında geçici aşırı yüklenme

ve diğer sebeblerden dolayı ısınma meydana gelmesi priz iç

bağlantıları arasındaki izolasyonu sağlayan malzemenin

izolasyon direncinin çok düşmesine yolaçar.

4. Yukarda söz konusu edilen sebeblerden dolayı RCD ile

korunan devrelerde hata aranırken hatalı bağlantı





kontrolları yapıldıktan sonra Bu cihazla korunan devrelere

ait Faz iletkenleri ile nötr ietkenleri arasında ve Nötr

iletkenleri ile PE iletkeni ve toprak arasında izolasyon testi

yapılmalı ve izolasyon direncinin değeri ölçülmelidir.

5. Söz konu iletkenler arasındaki izolasyon direnç değeri 40

kohm’un üstünde olmalıdır . Bu değerden az izolasyon

direncini haiz devrelerde kullanılan gerek iletken gerekse

bağlantı cihazları değiştirilerek hata giderilmelidir.

6. Kısa devre testi yapılarak arıza bulunamayıp sonunda yasebebi anlaşılamadı veya teori ile pratik birbirine uymaz

denilen safsata mantığına kapılıp izolasyon testi yapılmadan

RCD kullanımını iptal etmek son derece sakıncalı bir

harekettir. Zira bu izolasyon direncinin değeri zamanla çok

daha düşecek miliamper mertebelerinden 5-10 amper

seviyesine çıkacaktır. Eğer RCD cihazıyla korunmayan

devrede,devreyi koruyan sigortanın değeri 20 amper isedevrenin herhangi bir yerinde meydana gelen kaçak

akımdan dolayı açma yapmayacak ve sonuçta anlaşılamayan

sebebten dolayı elektrik kontağından çıkan yangına maruz

kalınacaktır.

Örneğin 20 A nominal akım değerin de sigortanın koruduğu

devrenin herhangi bir yerinde izolasyon direncinin 100 ohm

değerine kadar düştüğünü kabul edelim. Bu direnç

üzerinden geçen akım 220 Volt faz-nötr gerilim değerinde

2,2 A olacaktır. Direnç üzerinden sarf edilen güç ise

100x(2,2)2 = 484 Watt olacaktır. Koruma amacıyla konulan

sigorta açma yapmayacaktır. Dikkat edilirse bu güç aşağı

yukarı 500Watt gücünde elektrik ocağının vereceğı ısıya eşit

bir ısınma meydana getirir. Sonuç eğer RCD kullanılmamışsa





hatalı yerde baş gösteren sebebi anlaşılamayan elektrik

kontağından çıkan yangın olacak ve sigorta izolasyon

direncinin değeri sigorta açma akım değerini verecek

miktara düşünceye kadar devreyi açmayacaktır.

7. Anlaşılması gereken diğer bir durumda; RCD cihazlarının

İnsan hayatını tehlikeli elektrik şoklarına karşı koruması

yanında devrelerin izolasyon kontrolunü de yaptığıdır. Bu

sebeple RCD cihazının tesis edildiği sistemlerde cihazın

sürekli veya fasılalı bir şekilde açma yapması durumunda

RCD ile korunan devrelerle birlikte, bu cihaz tarafındankorunmayan diğer devrelerin izolasyon direncinin değeride

mutlaka izolasyon testi yapılarak tesbit edilmesi gerekir.

8. Bütün bunlarla beraber yani devre izolasyonunun tatmin

edici seviyede olduğu ve devre bağlantılarının uygun olduğu

sistemlerde RCD cihazında açma olayları görülür. Özellikle

bankalar iş yerleri gibi yerlerinde şebekeyi lineer olmayanyüklerle yükleyen elektronik balastlı deşarj lambalı

armatürler,bilgisayarlar ve bunlara bağlı kesintisiz güç

kaynakları veya elektronik cihazlar sıkca kullanılmasından

dolayı bunların meydana getirdiği 3. harmonık akımlarının

varlığı sebebiyle sistemde herhengi bir arıza olmadığı halde

RCD açma yapar ve kontolu yapan kişi saf sinus eğrisi efektif

değerine göre dizayn ve imal edilmiş klasik ölçü cihazıkullandığı için bu durumu teşhis ve tesbit edemez.

Bu gibi durumlarda harmonik değerlerininde birlikte

ölçebildiği alternatif akımın şebekedeki mevcut dalga

şekline göre ölçüm yapabilecek şekilde dizayn ve imal

edilmiş ölçü aletleri kullanmak gerekir.





9.22.10. Tüketicinin Eğitimi

RCD’nin tesis edilmesinden azami faydayı sağlamak için aşağıda

belirtilen hususların tesisi yapan yetkili tarafından açıklaması

yapılmalı ve öğretilmelidir.

1. RCD cihazı, ana kesici gibi yükte açma/kapama cihazı olarak

kullanılamaz. Devreye alınacak cihazlar arızada kapatma

riskinden dolayı RCD kapatıldıktan sonra aynı devre

üzerindeki anahtarlar vasıtasıyla devreye alınmalıdır.

2. RCD cihazının akım taşıma değerleri ve açtırma değerlerihakkında gerekli bilgilendirme yapılmalıdır.

3. RCD cihazı korunması gereken devrenin koruma sistemini

mükemmeleştirir, ancak kısa devre ve aşırı yüke karşı

koruma cihazlarının yerini alamaz. Bu nedenle koruma

sisteminde diğer koruma cihazları ile birlikte kullanılması

zorunludur.

4. İyi yapılan bir tesiste ve iyi kullanım şartlarında olan

elektrikli ev aletlerinde RCD açma yapmaz veya nadiren

açma yapar. Bununla beraber üç aylık süreyi geçirmemek

kaydıyla test butonuna basarak cihaz belirli aralıklarla test

edilmelidir.

5. RCD cihazı test uygulaması haricinde açma yapar ve cihazreset edilemezse kullanıcı aşağıdaki işlemleri uygular.

Kesicilerin hepsi devre dışı edilir,veya anahtarlar

açılır sigortaların hepsi sökülür.





Gerilimsiz durumda RCD kapatılır.Eğer bu durumda

cihaz reset edilemiyorsa konuyu bilen bir elektrik

teknisyeni çağrılır.

Cihaz reset edilip kapatılabiliniyorsa ; ana kesici veya

sigortadan başlayarak kademe kademe ve sıra ile

her bir devre enerjilendirilir. Hangi kesici

kapatıldiğında veya hangi sigorta takıldığında cihaz

açma yapıyorsa o devre hatalı olabilir.

Hata ihtimali olan çıkışın devresi açılır ve diğer tesisçıkışları enerjilendirilir.

Hata ihtimali olan devre çıkışına bağlı elektrikli

aletlerin hepsi prizlerinden çıkartılır.

Söz konusu olan çıkışa ait RCD cihazı kapatılır, eğer

RCD açma yapıyorsa ilgili devrede bir izolasyon

hatası vardır ve konuya vakıf elektrik teknisyeni

çağrılır.

Açma yapmıyorsa elektrikli aletler teker teker

devreye alınır, devreye alındığıda RCD cihazına

açtırma yaptıran alet sökülerek tamir edilmek üzere

elektrikçiye teslim edilir.

9.22.11. Orta ve Yüksek Gerilim Sistemleri ile

Yüksek Değerde Akım Çeken AG Sistemlerinde RCD

kullanımı. Bu cihazlar sensör ve RCD röleleri veya açtırıcılar olmak üzere iki

kısımdan oluşur.





9.22.11.1 RCD Sensörleri

Sensörler aktif iletkenler üzerinden akan ve bu iletkenler üzerinden

akan akımların vektörel toplamlarının sıfırdan farklı olması

durumunda ortaya çıkan elektriksel sinyali algılayan cihazlardır.

Alternatif akım devrelerinde iki tip sensör vardır.

Akım kaçaklarını veya kaçak akımları ölçmede en çok

kullanılan toroidal transformatörler

YG, OG devrelerinde sıklıkla bazende AG devrelerinde

kullanılan akım transformatörları

Toroidal transformatörler

Enerji altındaki tüm iletkenleri çevreleyen ve böylece akım vektörleri

toplamına uygun olarak meydana gelen rezidüel magnetik alan

tarafından uyarılan bir sensördür. Bu sensörler rezidüel akımları mili

amperler mertebesinden onlarca amper mertebsine kadar alg ılarlar.

Akım transformatörleri

Nötrsüz 3-fazlı alternatif akım devresinin rezidüel akımlarını ölçmek

için kullanılır.

Şekil 9.208. Faz akımlarının vektör toplamları sonucu ortaya çıkan rezidüel

akımlar





Üç adet akım transformatörü akım jeneratörleri olarak paralel

bağlanmış olup çakilen akımlar arasında toprsk kaçağından ilri

gelecek akım farkında Ave B noktalarında akımların vektörel olarak

toplamı sıfıra eşit olmayacağından meydana gelecek rezidüel akım

dolaşacaktır. Bu rezidüel akımdan dolayı RCD açma yaptıracaktır.

Genellikle Orta Gerilim ve Yüksek Gerilim tesislerinde toprak hata

korumasında toprak hata akımının bir kaç on amper

mertebelerinden bir kaç yüz amper mertebelerine ulaştığı

devrelerde kullanılan bu bağlantı sistemi Nicholson devresi olarak

bilinmektedir.

Bu bağlantı sisteminin kullanılmasında akım transformatörünün

doğruluk sınıfının %5 ile toprak hata akımının nominal akımın

%10’undan aşağı değere ihtiyaten ayarlanamıyacağı dikkate

alınmalıdır.

9.22.11.2. Özel durumlar

Yüksek güç t emini

AG tesisleri kuvvetli akımların taşınması için kullanılan baralar ve

yüksek kesitte kablolarda çok kullanışlı Nicholson akım

transformatör devresi akım transformatörleri kuple edilse dahi insan

hayatı açısından uygun ayarlanamaz. Örneğin motor devrelerınde

özellikle yol alma sırasında akım dengesizliklerinden ileri gelen

istenmeyen açmaları önlemek için açtırma eşit değeri yüksek

tutulur.

Bunun için aşağıda tavsiye edilen çözüm gerçekleştirilebilir.

Eğer ana panoda transformatörün çıkışında problemler

ortaya çıkarsa





1. Transformatörün AG nötr çıkışı toprak bağlantısı

üzerinde toroid transformatör tesis edilir.

Şekil 9.209. Transformatör koruması için RCD bağlanması

Kirchhoff kanununa göre rezidüel akım N sensörü tarafından

algılanır.Aynı şekilde AG tarafında gelişen hatada G sensörü

tarafından algılanır. Gerçek toprak hatası halinde her iki

sistemin çalışması gerekeceğinden istenmeyen açmaların

önüne geçilir.

2. Aşağıdaki şekilde görüleceği gibi her bir çıkış toroid akım

transformatörü vasıtasıyla parallel olarak tek bir röleye

bağlanmıştır.





Şekil 9.210 . Çıkış fider koruması için toroid yerleşimi

Normal olarak elektronik olan koruma rölelerinin çalışması için

çok zayıf elektriksel uyarmaya ihtiyacı vardır. Toroidler akım

jeneratörü olarak çalışmak üzere imal edilmişlerdir. Paralel

bağlandıklarında primer akımların vektörel toplamları olarak

görüntü verirler.

Eğer problem paralel bağlı kablolarda ise bağlantı aşağıdaki

şekle göre yapılır.

Şekil 9.211. Paralel bağlantılı

kablolarda hatanın giderilmesi

için bağlantı şekli

Eğer bağlantıların empedanslarında farklılıklar ortaya çıkarsa

her bir toroid hatalı sıfır empedans bileşeni gösterecektir. Bu





hataların uygun görülen sınırlar dahilinde röle ayarlarına

yansıtılması gerekir.

Her bir toroid n sarım sargısına bağlı olarak algılamayaptıgından duyarlılığı azaltmak istendiğinde sarım sayısı

arttırılır.

Eğer bağlantıların empedansları arasıda farklılıklar varsa her

bir toroid korunan sistemde bir hata olmadığı halde bir sıfır

akım bileşeni hatası gösterir bundan dolayı hatlar arasında ki

hatalar bu akımlar sınırlı şekilde dikatlice yapılmalıdır

Yüksek Güç Çıkışları

Lineer torodin güvenirliliğini sağlamak için iletken mümkün olduğu

kadar toroidin merkezine yerleştirilerek hatasız durumda herhangi

bir residüel akımın oluşmasını önlemek gerekir. Gerçekte iletken

tarafından meydana getirlen manyetik alan uzaklıkla doğru orantılı

olarak azalır.

Şekil 9.212. Toroid içinde kabloların

hatalı yerleştirilmesi

Şekilde a noktasında 3. faz

bölgesel satürasyona neden olur ve böylece herhangi bir hata

olmadığı halde residüel akım meydana gelir ve sonuçta hatalı açma

ortaya çıkar. Aynı hata aşağıda şekilde görüldüğü gibi toroid kablo





bükümünün yakınına yerleştirildiğin de meydana gelir. Aşağıdaki

şekilde hatalı açmanın meydana gelmemesi için gerekli minimum

açıklıklar verilmektedir.

Şekil 9.213. Toroidden geçen kablunun tek büküm olması durumunda

büküm noktasının toroide olan gerekli uzaklığı

Kaçak Residüel akımlar, kuvvetli akımlarda toroid sekonderlerinde

hatalı açmayaya neden olacak sinyal meydana getirebilir. Bu risk faz

akımına özellikle kısa devre akımlarına bağlı olarak artar..

Bu problem için iki çözüm yolu vardır.

Gerektiğinden daha büyük çapa, örnegin toroid içindeki

kablo çapının iki katından daha büyük toroid kullanmak

Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi toroid içine boru

yarleştirmek ve kabloyu boru içinden geçirmek





Şekil 9.214. 3-damarlı kablonon toroid içinden geçirilmesi

Bu işlemi yaparken

İletkenin merkezlenmesine

Büyük çaplı toroid kullanmaya

Borunun manyetik malzemeden yapılmasına dikkatedilecektir.

Şekil 9.215 Toroidin içinden tek damarlı kabloların kabloların geçirilmesi





Kablolar toroidin içinden şekilde görüldüğü şekilde merkezlenerek

geçirilmesi gerekmektedir.

Şekil 9.216 Dikdörtgen akım sensörleri içinden tek damarlı kabloların

geçirilmesi

Şekil 9.217 Dik dörtgen akım sensörleri içinden baraların geçirilmesi

Kablo ve baraların diktörgen sensör içinden geçirilmesinde aynı

kurallar geçerlidir.





Şekil 9.218. Dikdörtgen akım sensörlerinin içinden baraların yatay olarak

geçirilmesi

Şekil 9.219. Dikdörtgen akım sensörlerinden baraların düşey olarak

geçirilmesi

Şekil 9.220. Toroidlerde 5-damarlı veya 4-damarlı ekranlı kablolara aitPE

iletkeninin doğru bağlantı şekilleri





Şekil 9.221 3-faz 3 veya 4 damarlı kabloların Toroid akım şensörlerinde

hatalı tesis edilmesi

Şekil 9.222. Toroidlerin içinden tek damarlı kabloların kabloların yanlış ve

doğru geçirilmesi





Şekil 9.227 Toroid içinden geçen kablonun iki bükümlü tesis edilmesi

durumunda olması gereken toroid ile büküm yeri arasındaki uzaklıklar

Şekil 9.228 .Dikdörtgen akım sensörleri içinden geçen iki bükümlü kabla

veya baraların büküm noktalarının sensöre olması gereken uzaklıkları





9.22.12. Koruma Röleleri ve Açtırıcılar

RCD röleleri ve açtırıcıları besleme tarzına ve teknolojilerine göre üç

sınıftır

Besleme tarzına göre

Kendi akımı ile: Bu tip cihazda açtırma enerjisi hata akımı tarafından

sağlanır. Bu besleme tarzı uzmanların en fazla emniyetli bulduğu bir

tipdir . Bir çok ülkelerde özellikle avrupa ülkelerinde meskenlerede

ve basit tesislerde tavsiye edilirler. (EN 61008 ve EN 61009)

Yardımcı besleme kaynağı ile: Bu tip cihazda açtırma işlemi bir

yardımcı enerji kaynağını gerektirir, ve yardımci enerji kaynağı hata

akımından bağımsızdır. Genellikle elektronik olan bu cihazlar

yardımcı enerji kaynağı varsa hata akımı ortaya çıktığında açma

yapabilirler

Kendi gerilimi ile: Bu tip cihaz yardımcı besleme kaynaklı bir

cihazdır.fakat kaynağı izleme devresidir. Böylece bu devre

enejilendiğinde RCD aktif hale gelir ,enerjilenmediğinde aktif halde

değildir. İlave olarak 50 V a kadar gerilim düşümlerinde hassas bir

şekilde işleme sağlanmasıdır. Bu cihazlar ya hataaçısından emniyetlidir veya değildir.

Teknolojilerine göre

Elektromanyetik cihazlar: Bunlar kendi hata akımı ile çalışan cihazlar

olup manyetik açılma prensibine göre çalışırlar. Çok düşük bir

elektrik gücü (100 mikro VA) açılma kuvvetini sağlayabilir ve





mekanik amplifikator vasıtasıyla kontakların açılması sağlanır. Bu tip

cihazlar çok yaygın kullanım alanına sahip olup ayarı

değiştirilemeyen tek açma eşik değerine sahiptir.

Elektronik cihazlar:

Bu cihazlar özellikle endüstriyel tesislerde kullanılırlar ve aşağıda

açıklanan özelliklere sahiptirler

Çok düşük güç tüketimi

Hassasiyet, ayarlanabilir açtırma eşik değeri

Bu iki özellik aşağıda verilen durumlar için çok elverişlidir.

Yüksek değerli kesiciler ve kontaktörlere bağlı ayrı toridli

RCD cihazları

630 A kadar endüstriyel kesicilerle birleşik RCD cihazları

Elektronik cihazların belirli bir miktarda enerjiye ihtiyaçları vardır ve

bu genellikle çok düşüktür.

Karma Cihazlar

Bu cihazların kullanılması ile

İşletmede doğruluk ve işleme eşik değerinde kesinlik

Enterferanslara karşı mükemmel bağışıklık ve sert akım

transiyentlerine karşı uygun işletme karakteristiği





Seçiciliği sağlamak için uygun gecikme elde edilebilinir.

9.22.13. Sonuçlar

1. Gerek insan hayatı koruma açısından, gerekse tesislerdeizolasyon hatası nedeniyle oluşabilecek yangınlara karşı

etkili olan RCD cihazlarının kullanımını şart koşmak gerekir.

2. Enerji bakanlığı tarafından konut girişlerine takılması

şartnamelerde yer almasına rağmen özellikle eski konutların

aşağı yukarı hepsinde ve yeni konutların pek çoğunda RCD

cihazı gerek yanlış bağlantılar gerekse izolasyon hatalarısebebiyle ya sürekli veya kısa fasılalarla açma yaparak enerji

kesilmesine sebep olmakta . Kontrol için gelen elektrikçi ise

sadece kısa devre testi yapmakla yetinerek devrenin hatasız

olduğuna kanaat getirebilmektedir. Ya da RCD cihazının

arızalı olduğuna kanaat getirmekte ve dolayısıyla teori ile

pratik birbirine uymaz mantığıyla RCD cihazını bırakarak by-

pass etmekte veya doğrudan cihazı sökerek cihazınkullanımını iptal etmektedir.

3. Bu sebeple yeni yapılan konutlarda elektrik iç tesisatının

izolasyon direnç değeri test edip tesbit edilmeli ve diğer

bağlantı testlerinin yapılmasından sonra RCD cihazlarının

çalışıp çalışmadığı kontrol edilmeli sonra enerji kullanımına

izin verilmelidir.

4. Bundan sonra periyodik aralıklarla yukarıdaki bölümlerde

açıklanan açıklanan testler yapılarak enerji kullanım

güvenliği kontrol edilmelidir.





5. Eski konutlarda aynı kontroller yapılarak tesis izolasyon

seviyesi gerekirse tesisatı yeniliyerek RCD kullanımı ve enerji

kullanım güvenliği sağlanmalıdır.

6. Ülkemizde sıva altı tesisat NYA kablo ile ve kalitesiz PVC

boru içerisinden birkaç linye hattı geçirilerek yepılmaktadır.

Boru içinden bu kablolar geçirilirken kablo izolasyonu tahrip

olmakta birkaç linye hattı bir boru içinden geçirildiğinden

herbir linye hatlarına ait nötr iletkenleri birbirine

karıştırılmakta ve bu nedenle konut girişinde bulunan pano

üzerindeki RCD bağlantılarında bağlantı hataları meydanagelmekle birlikte izolasyonun tahrip olmasından dolayıda

izolasyon dirençlerinde zayıflamalar olmaktadır.

Bu sebeble iç tesisat yapılırken her bir tesisat borusundan

ayrı bir linye geçirilmeli ve kullanılan kablo dış kılıfa haiz NYY

veya NYM kablo olmalı ve bu suretle bağlantı karışıklığı ve

izolasyon hatası olmayan devreye RCD nin tesis edilmesigerçekleştirilmelidir.

7. Sistemde 3. harmonik akımlarının varlığı göz önüne alınarak

nötr iletkenin kesiti faz iletkene ait kablonun kesiti hangi

değerde olursa olsun en az faz iletkeni kesitinde

olmalıdır.Hatta ana dağıtım panolarını besleyen hatların

nötr iletkeni toplam 3.harmonik akımlarından dolayı gerekli

kontrollar ve hesaplar yapılarak nötrden geçen akımlar faz

iletkeninden geçen akım mıktarından fazla olabileceği

ihtimaline karşı eğer 3. harmonik filtresi kullanılması

düşünülmezse mutlaka nötr iletken kesiti bu akımları

taşıyabilecek kapasitede faz iletkeninden büyük seçilmelidir





9.22.13.1. RCD cihazlarınınn Kullanımında Seçiciliğin

sağlanması

Tesis bölümlerindeki devre grupları arasında uygun RCD cihazları

kullanarak seçici koruma yapılabilir. Seçici koruma akım ve açmasüresi ayarlanabilen eletronik röleleri RCD kullanarak

gerçekleştirilebilir. Elektrik tesislerinin her seviyesinde uygun

karakteristikli ve açtırma akım ve zaman eşik değerli RCD’ler entegre

edilerek seçicilik kolaylıkla sağlanabilir. Şekil 9.229’da söz konusu

entegrasyon gösterilmektedir.

Şekil 9.229 . RCD lerin seçicilik için

tesis bölümlerine uygun aralıklarla

yerleştirilmesi

9.22.13.2. RCD kullanarak seçiciliğin uygulanması

Alt ve üst kademedeki RCD cihazları arasında seçiciliğin sağlanması

için bu cihazların akım ve zaman ayarlı tipte olması gerekir.

Bu ise aşağıda açıklanan kriterlere göre ayarlanarak sağlanır.

Çalışma akımı ayarları





Çalışma akımı değerlerine bakılmaksızın açtırma süreleri

Doğru çalışmayı sağlamak için seçicilik kuralları

Akımın olarak, üst taraftaki yani besleme tarafındaki ayar

değerleri, alt taraftaki yani enerji çkıkş tarafındaki

değerlerinin en az iki katı olmalıdır. Bu durumda söz konusu

işletme akım eşik değeri bir üst standart açma eşik değer

akımı şeçilir. Örneğin çıkış tarafındaki RCD açma akım eşik

değeri 30mA ise üst taraftaki RCD açma akım eşik değeri 100

mA olmalıdır.

Açtırma süresi olarak, besleme tarafındaki cihazın zaman

eşik değeri ayarı mutlaka toplam açma süresinden daha

fazla olmalıdır. Toplam açma süresi, ayarlanan RCD

gecikmesi açtırma cihazının kesme süresinin toplamından

meydana gelir.

Bu iki şart özetlenirse:

a. Besleme tarafı akım eşik değeri .2n I çıkış tarafı

akım eşik değeri n I ve

b. Besleme tarafı açtırma süresi T çıkış tarafı

toplam açtırma süresi T





9.23. Alçak Gerilim Yüksek Kesme Kapasiteli

NH-Sigortalar

9.23.1. Uygulama Alanları Alçak gerilim NH-sigortaları, endüstriyel veya benzeri büyüklükte

tesislerde kullanılmak üzere dizayn edilirler. VDE0636 ya göre

işletme sınıfı gL olan NH-sigortalar, kablo koruması için tasarlanır ve

aşağıda belirtilen fonksiyonlara sahiptirler:

Kısa devre akımlarına ve aşırı yüke karşı yüksek dereceli

koruma sağlamak

Radyal (dallı) ve gözlü şebekelerde seçici korumayı

sağlamak

İşletme sınıfı gL olan NH-sigortalar, aynı zamanda kısa süreli aşırı

yüklere müsaade edilebilen (mesela motorların yol alma işlemi)

uygulamalarda motor koruması için kullanılabilirler. İlave olarak şalttesislerinde (kontaktör ve kesicilerde) kısa devre korumasını

sağlamak üzere kullanılabilirler.

Şekil 9.230. gL sınıfı NH-sigortalar 00, 1, 2, 3 büyüklükler





9.23.2. Dizayn

NH-sigorta sisteminin yapısal bölümleri sigorta tabanı, sigorta

buşonu ve sigortayı söküp takmak için kullanılan sigorta maşasıdır.

Şekil 9.231 NH-

sigorta sistemiparçaları

NH-sigortalar 500 veya 600 V AC sistemler için kullanılabilir. Her

İki kademede DC sistemlerde 440 V’ a kadar kullanılabilir.

Tablo 9.31 Sigorta boyutları ve NH-sigorta butonları

Boyut 00 0 1 2 3 4

Nominal

Akım sınırı

A 500/400

V

6-100 6-160 80-

250

125-400 125-400 500-1000

1250

Nominal

Akım sınırı

A 660 V

6-100 6-100 80-

200

125-315 315-500 500-800





NH-sigorta buşonları, önceleri seramikten imal edilmekteydi;

şimdilerde plastikten ve modern izolasyon malzemeleri kullanarak

yapılmaktadır. Böylece sadece akım yolu metalden yapılmaktadır.

Şekil 9.232 Plastik gövdeli NH-sigorta

Akım/Zaman karakteristikleri

NH-sigorta buşonlarının Akım/Zaman karakteristikleri: VDE 0636 gLsınıfı ve IEC 269 gI sınıfında belirtilen performans değerlerine uygun

olmalıdır. Sigorta elemanının imal toleransları performans

değerlerinin içinde kalmalıdır. NH-sigorta buşonları herhangi bir

kesilme olmaksızın sürekli olarak nominal akımın 1.15 katını

taşıyabilmelidir.





Seçicilik

Sadece hataya en yakın sigortanın çalışmasını gerçekleştirecek

şekilde seçiciliğin sağlanması gerekir.

Şekil 9.233 380 ve 660 V DA 00 boy plastik gövdeli seri bağlantılar

arasında seçici ayırma uygulamaları

Güç Kaybı

NH-sigortalarda VDE 0636 da izin verilen değerlerden daha az güç

kaybı üretilmelidir. Bu ise sigorta elemanının özel olarak dizayn

edilmesiyle gerçekleştirilir bu sayede işletme giderlerinin azaltılması

sağlanır.





Kesme Kapasitesi

NH-sigortalar en düşük isletme akımından nominal kesme akımı

arasındaki tüm akımları taşıyabilmeli ve aşırı yüke karşı korunanekipmanı zarara uğramaktan koruyabilmelidir. NH-sigortaların

mominal kesme akımı, Cos <0.2 de >100kA değerindedir.

Şekil 9.234 Plastik gövdeli 00-boy NH-sigortaların tipik akım-zaman

karakteristikleri





Akım Sınırlandırılması

Hızlı çalışma NH-sigortalarrının akımı sınırlandırmayı sağlar böylece

elektrik ekipmanlarının zorlanmasıazaltılır.

Şekil 9.235. Plastik Gövdeli NH-sigortalarin Kesme akımı





500V, cos =0.1-0.7

Şekil 9.236: VDE 0100’e göre Koruma iletkenli 380/220 V, 50 Hz 3-fazlı

sistemde konsantrik iletkenli PVC izoleli kabloların hata ve sigorta

akımları (Konsantrik iletken koruma iletkeni olarak kullanılmaktadır.).





Şekil 9.237: VDE 0100’e göre Koruma iletkenli 380/220 V 50 Hz 3 -fazlı

sistemlerde konsantrik iletkenli PVC kablolarda Hata ve Sigorta akımları





ekil 9.238: VDE 0100’e göre Koruma iletkenli 380/220 V , 50 Hz 3-fazlı

sistemde NYY ve NAYY tipinde PVC izoleli kabloların hata ve sigorta

akımları.





Şekil 9.239: DIN VDE 0102 ye göre 4. iletken dönüş iletkeni olarak

kullanılan dört iletkenli NYY ve NAYY kablolarda hata akımları

Şekil 9.240: DIN VDE 0102 ye göre 4 iletken + Ekran 4. iletken ve ekran

dönüş iletkeni olarak kullanılan NYCWY , NAYCWY ve NYCY , NAYCY

kablolarda hata akımları.





Şekil 9.241: DIN VDE 0102 ye göre 3- iletken + aynı kesitte ekran, ekran

dönüş iletkeni olarak kullanılan NYCWY, NAYCWY ve NYCY, NAYCY

kablolarda hata akımları

Şekil 9.242: DIN VDE 0102 ye göre 3-iletken +ekran kesiti iletkeninkine göre

düşük ekran dönüş iletkeni olarak kullanılan NYCWY , NAYCWY ve NYCY ,

NAYCY kablolarda hata akımları





9.24. OG Akım Sınırlandırıcı Sigortaların

Dizaynı ve K ullanılması

9.24.1. Temel Karakteristikler

N U nominal veya anma gerilimi

Hat üzerine tesis edilecek sigortanın kV olarak ifade edilen fazlar

arası maksimum gerilimidir.

Şekil 9.243. Nötrü izole sistemlerde 3-fazlı hata halinde sigorta

terminallerinde ortaya çıkan gerilimler

Sigortanın N U nominal gerilimi şekil 243’de verilen ifade yardımıyla

ha t U gerilimine göre seçilir. Standartların belirlediği gerilim

seviyeleri :

UN = 3.6 - 7.2 - 12 - 17.5 - 24 – 36 kV olarak verilir.

N U OG sigorta gerilimi daima hat geriliminden büyük olacak ve

87,0

ha t

N

U U ifadesine göre belirlenecektir.





N I Sigorta nominal veya anma akımı

Nominal sigorta akımı her hangi bir sıcaklık artışı olmaksızın ve

standartların belirlediği değerde ait olan yükte açma yapmayacakakım değeridir. Standartların belirlediği nominal sigorta değeri 400 C

ortam sıcaklığı için verilir.

3 I Minimum kesme akımı

Minimum kesme akımı, bir elektrik devresinde açtırmayı sağlayacak

akım olup, sigortadan sürekli olarak akacak akım bu akım değeriniaşmayacaktır. Minimum kesme akımı genellikle sigorta nominal

akımının 2 ila 6 katı arasındadır.

1 I Maksimum kesme akımı veya maksimum kesme kapasitesi

Bu sigortanın bağlı olduğu hat üzerinde oluşacak hata akımın

değerine göre belirlenen akım değeridir. Bu değer en az sigortanın

bağlandığı hat üzerindeki maksimum kısa devre akımına eşit olup 20

kA ile 50 kA arası çok yüksek değer alabilen değerlerdir. İmalatcı

kataloğlarında hat üzerinde oluşacak kısa devre akım esas alınarak

seçilir.

9.24.2. Transformatörlerin KorunmasıTransformatörün sigorta ile korunmasında göz önüne alınması

gereken kriterler

Transformatör devreye alınması sırasında veya devreden

çıkarılırken açma/kapama sırasında oluşan gerilim

darbelerine dayanıklı olmalıdır.





Sürekli çalışmayı sağlamalı ve herhangi bir geçici aşırı

yüklenmede (motorların devreye girmesi) açma

yapmamalıdır.

Transformatörün çıkış ana terminallerinde bir hatadan

dolayı oluşan aşırı akımları seçiciliğin sağlanması kaydıyla

kesmelidir.

Transformatörün devreye girmesi sırasında oluşan geçici darbe

akımı (Inrush akımı)

Transformatör enerjilendirildiğinde manyetik devrenin remenans

endüksiyonuna ve gerilime bağlı olarak şebekeden çok yüksek bir

akım çeker. Eğer gerilim sıfırdan geçerken ve remenans endüksiyon

maksimumda ise söz konu7 akım maksimum değerine ulaşır.

Şekil 9.244. 1000kVA transf ormatörde devreye girme darbe akımı





Sigorta seçimi için mutlaka devreye girme darbe akımının RMS

değerini ve akımın uygulama süresini bilmek gereklidir.

Söz konusu akımın RMS değeri

a

t

aC RMS e

t I I

2

2 1...125,0ifadesi ile belirlenir.

Burada

C I Maksimum darbe akımı,

a Zaman sabiti, akım bu zaman sonunda başlangıç değerinin

%37’sine düşer,

t Geçici olayın sona erdiği ve akımın işletme şartlarındaki

değere düştüğü süredir. Bu süre yaklaşık at .3 ’dır.

Tablo 9.32’de bu

parametrelere ait

standart değerler

verilmiştir.

Tablo 9.32.

Transformatörün

nominal akımın

katları olarak

maksimum

darbe akımı

değerleri ve zaman

sabitleri





Sürekli hal ve aşırı yük işletmesi

Sigortanın erken eskimesinden sakınmak için sigortanın minimum

değeri, transformatörün nominal akımının 1,4 katına eşit veya dahafazla olması gerekir.

Bu değerlendirme normal, sıcaklık şartlarında geçerlidir. IEC

tavsiyelerine göre +400C aşmamalı ve 24 saat periyodunda ortalama

sıcaklık +350 C nin üstünde olmamalıdır. Eğer transformatör belirli

bir süre aşırı yükte çalışacak şekilde dizayn edilmişse bu durum

sigorta seçiminde mutlaka göz önüne alınmalıdır. Bu gibidurumlarda sigorta akım değeri Aşırı akım değerinin 1,4 katı

olmalıdır.

Transformatör çıkışında hata akımı oluştuğunda

Bütün durumlarda sigortanın minimum kesme akımının 13 katına

eşit veya daha fazla değerde akımların mutlaka kesilmesi

sağlanmalıdır. Eğer transformatör korunurken, AG çıkışındaki kısadevre akımını OG tarafında algılayacak koruma rölesi ile

donatılmamışsa; söz konusu koruma, sigortalar tarafından

sağlanacaktır. Sekonder tarafta oluşacak kısa devre akımının değeri:

SCT

NTP

SCTP u

I I

SCTP I AG çıkışında meydana gelebilecek kısa devre akımının

primer taraftaki değeri

NTP I Transformatörün OG primer taraf gerilimine göre

nominal akımı





SC T u Transformatörün % kısa devre gerilimi

Sigorta seçimi için kural

3 I u

I I

SCT

NTP

SCTP

Transformatör koruması için aşağıda açıklanan üç kural göz önüne

alınacaktır.

NTP S İİGORT I saniye I ..121,0

AŞŞRIAKIM I .4,1 sigorta nominal akımı

3 I u

I I

SCT

NTP SCTP

9.24.3. Motor KorumasıSigorta kontaktör kombinasyonu, özellikle OG motoru için etkili bir

sistemdir.

Motor sisteminde oluşan zorlamalar

Yol alma sırasında

Motorun devreye alınmasından sonra yol alma süresinde gelişen

karakteristik Şekil 9.245’de verilmektedir.





Şekil 9.245. Yol alma sırasında motorun yüklenme diyagramı

Yol alma süresince motorun dan çekilen akım motor nominalakımından çok büyüktür.

Bu SM I akımı yol alma akımı veya rotor blokaj akımı olarak bilinir.

Ve

NM

SM

I

I olarak ifade edilir ve değeri genellikle doğrudan yol verme

sistemlerinde 6 civarındadır. Yol alma zamanı S t motorun tahrik

ettiği yüke göre en fazla 10 saniye civarındadır. Bu değer motorun

nominal akımına göre çok yüksek değerdedir ve sigorta gereksiz

açmaya yol açmaksızın bu akıma mutlaka dayanıklı olmalıdır. Ayrıca

birden fazla yol alma sayısı göz önüne alınmalıdır.





Aşırı yük

Motorlar, daima aşırı yük meydana geldiğinde bir kilitleme devresi

vasıtasıyla (termik koruyucu cihazlar) korunurlar. Bundan dolayısigortalar

3 I minimum kesme akımından daha düşük akımlarda

açma yapmazlar.

Motorlarda OG sigorta seçimi, aşağıda verilen diyagramdan

yararlanarak yapılır.

Şekil 9.246. Sigortaların akım zaman karakteristikleri ve sigorta seçim

diyagramı





Şekil’de gösterilen I no’lu bölümde motor nominal gerilimi ve

motor güçleri gösterilmektedir. II no’lu bölümde

NM

SM

I I oranına göre

motor nominal akımı esas alınarak motor yol alma akımları

gösterilmektedir.

III . bölümde 10 saniye yol alma süresi, yol alma akımı, bir saat

içinde 6 yol veme veya peşpeşe 2 yol verme esas alınarak sigorta

değeri belirlenmektedir.

Örnek

Motorun mekanik gücü 1650 kW, nominal gerilimi 6,6 kV (A noktası)

ve motor nominal akımı NM I 167 Amper (B noktası) eğer motorun

yol alma akımı, nominal akımın 6 katıysa buna göre motorun yol

alma akımı 1000 Amper (C noktası); eğer yol alma süresi 10 saniyeise, sigorta değeri 200 Amper ile 250 Amper eğrileri arasındadır.

Sigorta değeri, 250 Amper olarak seçilmiştir.

Yol alma süresi, aşağıdaki durumlara göre hesaplanarak

düzeltilmelidir.

N, yol alma süresi olmak üzere 6n ise S t yol alma süresi

6

n ile çarpılmalıdır.

P, peşpeşe yapılan yol veme sayısı olmak üzere 2 p ise

S t yol alma süresi2

p ile çarpılmalıdır.





6n ve 2 p olduğu durumlarda S t yol alma süresi

sırası ile6

nve

2

p ile çarpılmalıdır.

Kompanzasyon Gruplarının için Sigorta Seçimi

Sigorta tarafından korunan kapasitör gruplarının zorlanması iki tipte

oluşur:

Kondansatör grupları, devreye alınırken oluşan ve çok

yüksek değerde olup sigortanın yıpranmasına ve atmasınayol açan kapama darbe akımı;

Harmoniklerin olmasından dolayı aşırı ısınmalar...

Bu zorlamalar, kapasitör guplarının tek grup veya çoklu grup olarak

gerçekleştirilen konf igürasyonuna bağlıdır.

Sıcaklık yükselmesi

Kapasitörler kullanıldığınfa harmoniklerden dolayı ilave bir sıcaklık

yükselmesi meydana gelir. Bütün ekipmanlar için genel kural olarak

nominal akımın %30-40 arasında azalmasını ortaya çıkarır. Bu kural

aynı şekilde sigortalarda da uygulanır. Bu nedenle kapasitör nominal

akımı, 1,7 faktörü ile çarpılarak sigorta değeri tesbit edilir.

9.24.4. Kapama Darbe AkımıTek kapasitör grubu

Bu tip devre Şekil 9.247’de açıklanmaktadır.





Şekil 9.247. Tek kapasitör grubu

Bu şekilde

L Jeneratör endüktansı

R1 Sigorta direnci (Tablo 9.33’den alınır)

R2 UN, ISC ve Cos esas alınarak hesaplanan üst

devredirencidir.

D anahtarı kapandığında IT transiyen akımı meydana gelir. Ve

t L

R

LC Sine

L

R

LC L

V

I

t L

R

T ..4

1

..

.4

12

2.

.2

2

2 ifadesi

ile belirlenir.

Burada 21 R R R ve3

2.U V dür.

2

2

.4 L

R terimi ihmal edilerek yukarıdaki ifade





L

t Sine

L

C V I L

t R

T .. .2

.

yazılır.

Transformatörlerde olduğu gibi sigorta seçiminde darbe akımı ile

nominal akım arasındakiCN

T

I

I bağlantısı ve aynı zamanda sıcaklık

yükselme sabiti geçerlidir.

3

. C U U N olmak üzere

LC C U L

C U

I

I

CN

T 2.

1

.

3.

3

2.

ifadesi yazılır.

Burada

L

LT

2

dir.

Tecrübeler T I akımı

uygulandığında

sigortanın T

süresinde

artmadığınıgöstermiştir.

Tablo 9.33. Merlin

Gerin imalatı OG

sigortaların R1 soğuk

direnç değerleri

(Sigorta direnç değerleri miliohm olarak verilmiştir)





Örnek

10 N U kV

35CN I Amper

40SC I kA

C = 19,3.10-3 F

L = 0,46.10-3

H

R2 = 14,5.10-3 ohm

Şekil 9.248. OG

sigortalarının

akım/zaman eğrileri

(Merlin-Gerin)





Termal kriter esas alınarak belirlenen akım değeri:

35x1,7=63 Amper

Tablo 9.32’den 63A/12kV sigorta için R1=13.10-3 ohm veya

R=R1+R2=27,5.10-3

ohm bulunur.

1670T I Amper’de310.5,33 T saniyedir.

Bu değerler, şekil 9.248’de akım zaman eğrileri ile karşılaştırıldığındaA’da 125 Amper değerinde akım şeçilir.

Bu değerdeki sigorta karakteristrikleri, R1=5.10-3 ohm ve R=19,5.10-

3 ohm ve

1670T I Amper değerindeki akım için310.5,33 T saniyedir.

9.24.5. Akım Transformatörleri

Akım transformatörleri küçük güçte olup primer sargıları hat

devresiyle seri olarak ve sekonder sargıları da ölçü enstrümanlarına,

sayaçlara, koruma sistemlerine ve kontrol cihazlarına bağlanır. Akım

transformatörü, ölçme ve koruma devresini primer gerilimden ayırır

ve cihazları aşırı akıma karşı sekonder sargıda meydana gelen akıma

uygun olacak şekilde korur. Akım transformatörleri, oluşabilecek

yüksek gerilimleri önlemek amacıyla, asla sekonder sargıları açık

olarak çalıştırılmazlar ve akım transformatörlerinin sekonder

taraflarına sigorta konmaz.





Akım transformatörleri yapısal olarak tek primer sargıyı haiz bara

tipi ve primeri sargılı tip olmak üzere iki tiptir. Akım

transformatörleri yine kullanım amacına göre ölçü akım

transformatörleri ve koruma akım transformatörleri olmak üzere iki

tiptir.

Koruma akım transformatörleri: işletme akım eşik değeri yüksek

olan koruma cihazları tarafından hata akımının değerinin doğru

olarak ölçülebilmesini sağlamak üzere yüksek değerden satüre

olması gerekir. Bu nedenledir ki koruma akım transformatörlerinin

doğruluk sınır faktörlerinin (ALF) genellikle olabildiğince yüksekolması istenir. Ancak rölenin yüksek akımlara dayanabilecek

kapasitede olması gerekmektedir.

Ölçü akım transformatörleri:Bir ölçü akım transformatörü nominal

akım civarında iyi bir doğruluğa sahiptir. Ölçme cihazları ve

enstrümanları koruma rölelerinde olduğu gibi yüksek akım dayanım

kapasitesine sahip değillerdir. Bunun içindir ki ölçü akımtransformatörleri, koruma akım transformatörlerinden faklı olarak

erken satürasyona uğrayıp ölçü cihazlarını korumak amacıyla

mümkün olduğunca en düşük emniyet faktörüne sahip olmalıdır.

9.24.5.1. Akım Transformatörünün Karakteristik Değerleri

Nominal Primer akım 1 ATN I : Standartlarda açıklanan primer akım

değerleri 10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75 A ve bunların ondalıklıkatlarıdır.

Nominal Sekonder akım 2 ATN I : Standart değeri 1 A ve 5A

değerleridir. 1 A’lik nominal sekonder akım değerine sahip akım

transformatörleri, akım transformatörü ile ölçme ve koruma cihazı

arasındaki uzaklığın fazla olduğu yerlerde sekonder bağlantı

iletkenlerinin I2

R kayıplarını azaltmak için kullanılırlar





Çevirme oranı2

1

ATN

ATN

I

I

Tam yük : gerçek şartlar esas alındığında akım transformatörüna

bağlanan yüktür.

Nominal tam güç: ATN S VA birimi ile ifade edilir. Gerçek güç ve

nominal sekonder akımda görünen ve akım transformatörünun

plakasında yazan güçtür. Standartlara göre belirlenen değerleri 1-

2,5-5-10-15-30VA. Akım transformatörünün nominal tam gücü

sekonder tarafa bağlı cihazların toplam gücü ve bağlantı

iletkenlerinin I2R bağlantı iletkenlerindeki güç kayıpları toplamından

büyük olmalıdır. I2R sekonder bağlantı iletkenlerindeki güç kayıpları,

bağlantı hatlarının uzun olması durumunda mutlaka hesaba katılmalı

ve ihmal edilmemelidir.

Gerçek güç : IATN1 nominal akım değerindeki akım transformatörünün

gerçek yüklenme şartlarında ki tükettiği güç olarak tanımlanır.

9.25. Doğruluk Sınıfı

Belirlenen güç ve akım şartlarında çevirme oranında ve faz

kaymasında garanti edilen hata sınırlarıdır.

Tablo 9.34: IEC 60044-1 standardına uygun olarak akım

transformatörlerindeki faz kayması ve hata sınırları





9.25.1. Özel Doğruluk Sınırları

Şekil 9.249 Akım

ransformatörlerinin

farklı sınıflarına ait

gerilimler.

BS 3938 tarafından sınıf X (IEC 60044-1’e göre PX) akım

transformatörünün Şekil 9.249’da görülen Vk dirsek noktası gerilimidir.

Akım transformatörünün sekonder sargı direnci RCT’ yi ifade eder. Bazı

durumlarda ise dirsek noktasında I0 mıknatıslama akımının maksimum

değerini ifade eder. Akım transformatörünün V(I0) mıknatıslama eğrisi

dikkate alınacak olunursa, Vk dirsek noktası gerilimi mıknatıslama

akımının %50 artmasına karşılık gerilimin %10 arttığı noktadır. Sınıf X 5P

ve 10P den daha iyi olçü sağlar

Gerçek doğruluk faktörü (F P veya K R ): Akım transformatörünün nominal

yükten farklı, gerçek yükle yüklendiği durumda nominal akımla ve

nominal hataya uygun olarak meydana gelen aşırı akım arasındaki

orandır.

Doğruluk sınır faktörü (ALF veya K N ): Nominal aşırı akımla (örneğin

10.In) ile nominal akım arasındaki orandır.





Kısa süre dayanım akımı: kA olarak ifade edilir ve sekonderi kısa devre

edilmiş akım transformatörünün 1 saniye süre içerisinde zarara

uğramadan taşıyabileceği maksimum akım olarak tanımlanır. Akım

transformatörlerinin aşırı akım ve kısa devre akımlarına karşı

dayanımlarını belirler.

Akım transformatörünün nominal gerilimi : nominal gerilim denince

ifade edilen akım transformatörünün primer gerilimidir. Burada akılda

tutulması gereken primer gerilimin yüksek olduğu ve akım

transformatörünün sekonder sargılarının açık tutulmayacağıdır ve

sekonder sargı normal olarak topraklanır. Güç frekansında bir dakikasüre ile maksimum dayanım gerilimleri ve maksimum darbe gerilim

dayanımlarının değerleri standartlarda açıklanmıştır. Örneğin 24 kV

nominal gerilim için akım transformatörü 50 Hz güç frekansında 50 kV a

ve 125 kV darbe gerilimine dayanması gerekir.

9.25.2. Birden Çok Sekondere Sahip Akım

Transformatörü Bazı akım transformatörleri koruma ve ölçü maksatlı olarak iki

sekonder sargıya sahiptirler. Sekonderi çift sargılı olanlar, en fazla

uygulanan tipleridir. Nadiren sekonderi üç sargılı olarak yapılırlar.

Şekil 9.250: Sekonderi üç sargılı akım transformatörleri





9.25.3. Doğruluk Sınır Faktörü ALF üzerine

yüklerin etkisi

Şekil 9.251: Akım transformatörü eş değer devre diyagramı

Şekil 9.251’de görülen diyagrama ohm kanunu uygulayarak

R R I V CT AT .2 yazılır

Burada

CT R akım transformatörünün sekonder sargı direnci

R yük direnci değeri olup eğer akım transformatörü nominal

gücüne tekabül eden ATN R yükü ile yüklenirse

ATN n AT I k I .2 ve2 ATN

ATN ATN

I

S R R ise

ATN CT ATN n ATN R R I k V ..

kn nominal doğruluk sınır faktörü (nominal ALF)’dür.

Eğer transformatör nominal yükünden farklı bir P R yükü ile

yüklenirse,





ATN n AT I k I .2 ve2

ATN

r p

I

P R R

pCT nn ATN R R I k V .. olacaktır

Şekil 252’de Rp, Rn’den küçük olması durumunda akım

transformatörünün dirsek noktasının kn doğruluk sınır faktöründe

ifade edilen noktadan daha yüksekte olduğu görülebilir.

Şekil 9.252. Akım transformatörünün bağlanan yüklere göre çalışma

noktaları

Gerçek doğruluk sınır faktörü, gerçek yüke (koruma +bağlantı)

uygun olarak hesaplanabilir. Bu ALFr = kr Vn dirsek noktası

satürasyon geriliminin yükseldiği P CT ATN r ATN R R I k V ..

gerilimidir. Eğer RP, Rn’den küçük ise kr, kn’den daha büyük olacaktır.





9.26. Koruma ve Uygulama Şekillerine Göre

Akım Transformatörlerinin Seçimi

Koruma röleleri ve sistemleri belirlenen bir koruma planına göreelektrik şebekesi üzerinde tesis edilir. Bu plan seçici koruma

ayarlarını ve açma pozisyonlarını belirler. Aynı zamanda akım

transformatörlerinin yerleşimini ve çevirme oranı doğruluk

sınırlarının gücü gibi özelliklerini de açıklar.

Akım transformatörlerinin özelliklerinin belirlenebilmesi için

Koruma rölesi veya sistemlerinin güç sarfiyatı veya girişempedansının,

Koruma sistemleri ile akım transformatörü arasındaki

bağlantıları sağlayan hat empedansının,

Koruma sistemlerinin koruma koordinasyonu göz önüne

alınarak hazırlanan işletme eşik değerlerinin bilinmesigerekir.

Günümüz teknolojisinde koruma sistemlerininin çoğu, dijital

teknolojiye göre imal edilmekte yüksek derecede duyarlılığa

sahiptir. Bundan dolayıdır ki akım transformatörlerinin doğruluğu

belirleyici bir faktördür. Aşağıda belirtilen koruma sistemlerinin tipi

gerekli akım transformatör duyarlılığı üzerine etkilidir.

Bir aşırı akım kısa devre korumasında sadece akım değerleri

hesaba katılır.

Diferansiyel korumalarda iki akım değeri arasında

karşılaştırma yapılır.

Toprak hata koruması 3-faz akımının toplamını sorgular.





9.26.1. Koruma amaçlı akım transformatörlerinin

doğruluk sınır faktörünün (ALF) seçimiAkım transformatörüne nominal yük (Rn) bağlı olduğu durumdaki

nominal ALFn ile gerçek yük bağlı olduğu durumdaki ALFr arasındaki

bağlantı:

P CT

ATN CT

r n R R

R Rk k

. veya

P CT

ATN CT

nr R R

R Rk k

. ifadeleri

ile belirlenir

Bir akım transformatörü bir çok farklı koruma sistemlerine ya farklı

veya grup halinde bağlanır. Bu ise akım transformatörünün

boyutladırılmasının koruma sistemlerine göre incelenmesini

gerektirir.

9.26.1.1. Sabit zamanlı aşırı akım koruması

Koruma ayarlarında S I eşik değeri 2’ den 10. n I değerine ayar

edilebilsin.

Korumanın doğru işlemesini sağlamak için ayar değerleri noktasına

kadar transformatörde stürasyonun olmaması gerekir.

Şekil 9.254: Maksimum eşik değerinde akım transformatörlerinin işletme

noktaları





Ancak genellikle emniyet katsayısı 2 alınır (Şekil 9.254).

Böylece gerçek yüklenmede ALFr

ATN

S

r I

I k .2

eğer ATN S I I .10 ise 20r k olacaktır

Örnek

200/5 A akım transformatörü 10VA-5P10

Yük L I 160 A ve ayar eşik değeri LS I I .8 önerilen

transformatörün uygunluğunun kontrolü,

4,6200

1608

1

x

I

I

ATN

S

Minimum önerilen ALFr 8,124,62 xk r

Eğer transformatörün iç direnci yüklenmesi biliniyorsa örneğin

ise

akım transformatörünün uygun olduğu görülür.

9.26.1.2. Ters zamanlı aşırı akım koruması

Eğer ters zaman eğrili rölelerin tamamında doğruluğun sağlanması

amaç ise; hangi noktada sabit zamanlı eğrinin kullanılacağının

bilinmesi gereklidir. Çoğu röleler için minimum değerler 20 S I ve





24 S I arasında gerçekleşir max sc I maksimum kısa devre akımı olmak

üzere yukarda açıklanan aynı nedenden dolayı emniyet faktörü

olarak 1,5 kullanılacaktır.

minr k = minimum değer

ATN

S

ATN

S

I

I

I

I 36,.30 ve

ATN

SC

I

I max.5,1 arasında olması gerekir.

9.26.1.3.Yönlü aşırı akım koruması

Kurallar aksi belirtilmedikce aşırı akım korumaları için olanların

aynıdır. Eğer akım korumaları, aynı akım trafosundan besleniyorsa

bunlardan birsi en düşük eğrili yani en kısa zaman gecikmesini

haizdir ve boyutlandırılması yüksek akımlar için yapılır.

Burada en zor durumda emniyet katsayısı 2’den 1’e düşürülür.

9.26.1.4. Toprak hata koruma

Sekonder akımlarının vektör toplamlarına göre çalışan toprak hata

sistemi şekil 9.255’de görülen Nicholson bağlaması ile üçlü akım

transformatörü

yardımıyla

gerçekleştirilir.

Şekil 9.255: Faz

akımlarının vektör

toplamlarını verdiği

toprak hata akımı





Bu bağlantıda üç adet akım transformatörünün birbirinin aynı

olmasını sağlamak için aynı imalatçıdan alınması gerekir. Ancak

transformatörün enerjilendirilmesinde olduğu gibi DC bileşen varsa

veya yüksek akımlar meydana gelmişse üçlü akım

transformatörünun sekonderinin bu tarzla düzenlenmesi, hatalı

toprak akımı oluşmasına ve sonuçta koruma sisteminin sistemin

hatalı açmasına neden olur.

Örnek olarak 5P10 akım transformatörlerinde, akım transformatörü

nominal akımının %10 eşik değeri olarak ayarlandığında sabit

zamanlı korumalar için gereksiz açma riskinin aşağısında sınırlandırır.

Akım transformatörü doğruluk sınır faktörün

hsrh

I

I X k . ifadesiyle

verilir. X emniyet katsayısının imalatçılar tarafından verilen değeri

6’dır.

Akım transformatöründe faz-toprak hatasında oluşan gerilim

h LCT hsh R R R I X V .2.. . Akım transformatörü, aşırı akım

rölesini de besliyorsa Rh yerine mutlaka Rh+Rp yazılmalıdır .

Eğer akım transformatörü başlangıçta aşırı akım kısa devre koruması

için dizayn edilmişse, toprak hata koruması için uygunluğunun

mutlaka kontrol edilmesi gerekir. Böylece 100/1 A 10VA-5P10 akım

transformatörünün krh doğruluk faktörü aşağıda verilen ifade

yardımıyla

n

h P LCT

ATN

ATN

CT

rh k R R R R

I

S R

k ..2

2





Kullanılan rölenin empedansı h I akımının ayarına bağlıdır, örnekte

bu değer 0,1 A değerindedir.

100

1,0

12

A

VA Rh

2,1100413

103.10

rhk

İhtiyaç olan değerle akım transformatörünun vereceği değer

karşılaştırıldığında

6,01

1,0.6 rhk (akım transformatörünun vereceği değer.) uygun

olduğu görülür.

Eğer kısa devre akımları çok yüksek, koruma zaman gecikmesi kısa

ise; hatalı ve gereksiz açmalardan sakınmak için toprak hata rölesi ile

stabilizasyon direnci seri olarak bağlanmak suretiyle sisteme ilave

edilir. Ayrıca üçlü akım transformatörü bağlantısının ortaya çıkardığı

sıkıntıları ortadan kaldırmak için mümkün olan yerlerde Şekil 256’da

görülen toroidal akım transformat örü kullanılır.

Şekil 9.256: 1 ve 2

toroidleri aynı

özelliktedirler Ancak 1

toroidi 2 toroidin üst

tarafındaki hataları da

izler.





9.26.1.5. Diferansiyel Korumalar

Diferansiyel koruma sistemleri, transformatörler, döner makinalarve bara sistemlerinde artarak kullanılmaktadır. Seçici korumadan ve

diğer korumalardan bağımsız olarak çalışması ve hızlı koruma yapma

avantajlarına sahiptir. Bu röleler, transiyen hata akımı periyodu

sırasında sık sık çalışır. Sadece toprak hatasında oluşan DC bileşen

akımları, akım transformatörlerinin transiyen satürasyonunu

meydana getirir. Ve böylece hatalı diferansiyel akım ortaya çıkar.

Diferansiyel korumaların bu tür yanlış ve hatalı çalışmalarını önlemek amacıyla imalatçılar tarafından tesis edilecek akım

transformatörleri hakkında gerekli bilgiyi ve gerekli dizayn bilgileri

verilir.

9.26.2. Uygulamalara Göre Akım

Transformatörlerinin Karakteristiği

Uygulamalar, hat girişleri, besleme çıkışları, transformatörler,

baralar, jeneratörler, kompanzasyon sistemleri, motorlar gibi

elemanların korunmasıdır. Her bir elemanın korunması için birden

fazla koruma elemanı kullanılır. Şekil 9.257’de ANSI koduna göre

tüm korumalar örnek olarak verilmiştir.

Ancak akım transformatörlerinin seçiminin optimize edilmesi hangi

korumaların yapılacağının, ayar değerlerinin, gerçek

empedanslarının ve kısa devre akımlarının bilinmesine bağlıdır.





Şekil 9.257: Koruma Planı Örneği





9.26.2.1.Tipik Korumalar için gerçekleştirilen uygulamalar

Hat girişi ve fiderleri

S I koruma cihazının açtırma akım eşik değeri ve L I toplam yük

akımı olmak üzere; yüksek açma eşik değerli aşırı akım korumasıdır

ve normal olarak 2.103 ATN S I I

Böylece2

.2 ATN

S

rm

I

I k ve maksimumda 20rmk

Eğer ters zaman koruması kullanılıyorsa minr k değeri 36,.302 ATN

S

I

I

ve

1

max.5,1 ATN

SC

I

I arasında bir değer alır.

Örnek: 1600 kVA ,6,3/0,4 kV bir dağıtım transformatörünün primer

maksimum yük akımı 100 L I Amperdir. Primer taraf için 7,2 kV

ve 150/5 A akım transformatörü kullanılmaktadir.

Akım transformatörünün sekonderindeki yük akımı

A I L 33,35.150

100

2

olup, aşırı akım koruma cihazını açtırma

akım eşik değerinin yük akımının 4 kat değere ayarlanması

istendiğinde; 1333,3.4.4 2 LS I I A açtırma akım eşik değerine

ayarlanacaktır.





Sabit zamanlı aşırı akım koruma cihazı kullanılacaksa cihazın hatasız

çalışabilmesi için akım transformatörünün minimum gerçek

doğruluk sınır faktörü:

Minimum 833,3

13.2.2

2

L

S

rm I

I k olacaktır.

Ters zamanlı aşırı akım koruma cihazı kullanılacaksa; bu değer,

şebekeye bağlı transformatörün 0,4 kV sekonder baralarında

25000kA kısa devre akımı meydana gelirse; Primer tarafta görünen

kısa devre akımı:

AkV

kV A I SCMAX .1587

.3,6

.4,0.24000 olacağından

16150

1587.5,1.5,1

1

max ATN

SC

I

I ile 78

5

13.30.30

2

ATN

S

I

I

arasında bir değer seçilecektir

Görüleceği üzere gerçek doğruluk sınır faktörü sabit zamanlı aşırı

akım cihazına göre tayin edilen akım transformatörüne ters zamanlı

koruma cihazının bağlanması söz konusu transformatör koruması

için uygun olmayacaktır.





Tablo 9.35: Genellikle kullanılan koruma uygulamaları

J eneratör girişi

Jeneratörün relatif olarak düşük değerdeki kısa devre akımından

dolayı > 7IGN seçilir. Böylece 14rmk olacaktır.

Transformatör çıkışı

YG/OG transformatörünün enerji çıkış tarafında koruma yapılıyorsa

ayarlanan eşik değeri, sekonder tarafta örneğin SC I kısa devre

akımının %70’inden mutlaka daha düşük olmalıdır.





Başlangıçta yaklaşıklıkla, 2TRN I transformatörün sekonder çıkış

nominal akımı, 2SC I transformatörün çıkışındaki kısa devre akımı ve

scu transformatörün kısa devre gerilimi olmak üzere

2

2.3 TN

TN

TRN U

S I dir; burada 2TN U transformatörün sekonder

nominal gerilimidir.

SC TRN SC u

I I 100

.7,022

alınır ve kural olarak:

2

2.2TRN

SC rm

I

I k uygulanarak,

sc

rmu

k 100.4,1 olacaktır .

Örnek : Kısa devre gerilimi %12 olan bir transformatörün sekonder

çıkışının koruması için kullanılacak akım transformatörün gerçek

doğruluk sınır faktörü

67,1112

100.4,1 rmk den büyük olmalıdır

Transformatör e giriş fideri

Transformatörün enerji alış tarafına yerleştirilen aşırı akım

korumasının yüksek eşik işletme akımı transformatör sekonder

terminallerinde oluşan ve primer tarafta görünenen SC T I akımından

daha yüksek olmalıdır.





İlk yaklaşıklıkla kısa devre akımıSC

TRN SC T u

I I 100.11 olupburada

1

1.3 TN

TN TRN

U S I transformatörün nominal primer akımı ve

STN güç transformatörünun nominal gücü

UTN1 transformatörün nominal primer gerilimi

SC u transformatörün nominal kısa devre gerilimidir.

Gerçekte üst taraftaki kaynak empedansı, SCT I kısa devre akımını

sınırlamada etkilidir.

SC

TRN SC u

I I 100..11 ifadesi ile belirlenir.

Eğer genel kural olarak2

.2 ATN

S

rm I

I k uygulanırsa

SC ATN

TRN rm

u I

I k

100...2

1

1 elde edilir.

Örnek: Kısa devre gerilimi %12 olan bir transformatörün primer

girişinin koruması için kullanılacak akım transformatörün gerçek

doğruluk sınır faktörü

67,1612

100.2 rmk ’den büyük olmalıdır





Güç transformatörlerinin kısa devre empedanslarının tipik değerleri,

küçük güçteki transformatör değerleri için %4’den başlayarak büyük

güçteki transformatörler için %20’ye kadar ulaşır (Tablo 9.36)

Tablo 9.36: Güç transformatörlerinde tipik kısa devre empedansları

rmk gerekli minimum değerler, büyük güçteki transformatörler için

ATN

TRN

I I 1.10 ve küçük akım transformatörleri için

ATN

TRN

I I 1.50 olarak

alınır.

Bu değerleri, özellikle termik dayanımların yüksek olması (40kA 1

saniye) gerektiği durumlarda, düşük değerli akım transformatörleri

için elde etmek çok zor olabilir. Bundan dolayı zor durumlarda





fizibilite problemi, yükardaki bölümde açıklanan azaltılmış katsayı

(mesela 2 yerine 1,5) kullanılarak çözülebilir.

SC ATN

TRN

rmu I

I k 100..5,1 11

Eğer bir akım transformatörü, aşırı değerde seçilirse transformatör,

termal korumanın mümkün olmasının sağlanması gerekir. Diğer

taraftan transformatörün çıkış tarafı için de koruma planı

yapılmalıdır.

Kapasitör fideri

Gecikmeli yüksek eşik değeri önerilir; kapasitör için sn I n 3,0.3 .

Eğer 2max .5 ATN S I I ise 10rmk olması önerilir.

Motor fideri

Yol alma akımı değerinin üzerinde yüksek açtırma eşik değerine

ayarlanır. MN S I I 8max alınırsa , 16rmk olarak göz önüne alınır.

Eğer kısa devre koruması sigortalar tarafından sağlanıyorsa; rotor

blokajı/çok uzun yol alma koruması öncelikle tanımlanması ve

belirlenmesi gereken korumadır.

MN

I 45,2 arası değere ayarlanır ve 8rm

k olacaktır.

Tablo 9.37’de uygulamalara göre gereken minimum ALF değerleri

verilmektedir.





Tablo 9.37: Uygulamalara bağlı olarak aşırı akımlar için gereken gerçek ALF

(kr) değerleri

Bu tabloda Is, (yüksek akımları gözeterek) cevap süresi en kısa olan,

aşırı akım koruması için (akım) ayar akımı’dır. In ise akım

transformatörünun primer nominal akımıdır. In1, güç

transformatörünun nominal akımıdır. ise genel durumları ifade

eder.

9.26.2.2.Diferansiyel Korumanın Özel Durumu

Diferansiyel koruma sağlayan röle imalatçıları, uygun çalışma için

gerekli şartları ve kullanım biçimini sağlamak, hatalardan sakınmak

ve koruma tiplerinin iyi anlaşılması için minimum bilgileri kullanıcıya

vermektedir. Diferansiyel koruma sistemi giriş ve çıkış akımlarını

ölçen akım transformatörleri ile sınırlandırılan alanı izler. Eğer çıkış

akımları giriş akımlarından farklı ise korunan alanda bir hata

meydana gelmiştir.





Diferansiyel koruma sistemlerinin yüksek empedanslı, pilot hatlı,

oransal (diferansiyel) düşük empedanslı diferansiyel korumaları gibi

tipleri için, akım transformatörünün gereklilikleri belirlenmelidir.

Yüksek empedanslı diferansiyel koruması

Şekil 9.258: Yüksek empedanslı dif eransiyel koruma

Bu tip koruma, normal olarak motorların, jeneratörlerın ve baraların

korumasında kullanılır. Bu koruma aynı gerilim seviyesinde olan

alanlar için uygulanır.

Korunan bölgede hatanın bulunmadıgı normal işletme şartlarında eı

giriş akımı ve sı çıkış akımı aynı olduğundan diferansiyel akım

0d ı olacaktır.

Yüksek hata akımları izlenen alandan geçer ve akım

transformatörlerini satüre eder ve koruma sisteminde gereksiz

açma riski ortaya çıkar. Diferansiyel koruma sisteminin ve rölesinin

stabilitesi seri olarak Rst stabilize direncinin bağlanması ile sağlanır.





Bu direncin değeri, DC bileşenli akım transformatötürünü satüre

edecek değerde maksimum akım geçtiğinde Rst+Rp diferansiyel

devreden türetilen akımın rölenin açtırma eşik değerine

ulaşmayacak değere getirilmesini sağlayacak şekilde hesaplanır.

Bunun sonucunda:

r

SS C

LCT P ST I

I R R R R ..2

SS C I Akım transformatörünün sekonderinde ortaya çıkan

maksimum akım

r I röle sekonder ayar akımı

L R bağlantı hatları direnci

RST 1000 ohm değeri nadir olmakla birlikte birkaç on ohm

değerinden birkaç yüz ohm değeri arasında değişir.

Rölenin uygun bir şekilde çalışması için r I akım değerinde hata,

korunan alanda meydana gelirse; Vk dirsek noktası gerilim değeri

r LCT P ST I R R R R ..2.2 değerini aşma-malıdır.

Bir kural olarak LCT R R 2 , P ST R R ile karşıaştırıldığında ihmal

edilebilir ve böylece P ST r K R R I V ..2 yazılır ve eşitlikler

kombine edildiğinde LCT SS C K R R I V .2..2 elde edilir.

Bu eşitliklerden görüleceği üzere ST R ve K V değerleri, CT R

değerlerinden yüksek olduğunda daha yüksek değerlere tırmanır.

Yüksek değerdeki stablizasyon direnci, akım transformatörünün

sekonderinde yüksek gerilimler endükler. Bundan dolayı 3000 V’un





üzerinde aşırı gerilim oluşması muhtemel yerlerde lineer olmayan

direç ZnO ilave edilerek koruma sağlanır.

Bu araştırmaların sonucunda akım transformatörleri eğer RCT ve Vk mümkün olduğunca düşük değerde ve akım transformatörünün

sekonderinde görülen (ISSC gibi) akım, herhangi bir ilaveye gerek

kalmaksızın ifade edilebiliyorsa optimize edilebilir.

Uygulamanın ne olduğuna bakılmaksızın yüksek empedanslı

diferansiyel korumanın kullanıldığı yerlerde akım

transformatörlerinin tamamı

Aynı çevirme oranına

Aynı mıknatıslanma eğrisine

Anı minimum Vk dirsek noktası gerilimine

Aynı maksimum RCT değerine sahip olmalı ve

LCT SS C K R R I V .2..2 ifadesiyle uyumlu olmalıdır.

Vk için ilgili akım transformatörlerinin röleye uzaklıklarının aynı

olmaması durumunda azami uzaklık hesaba katılır.

Bu korumalar için0

I mıknatıslama akımının maksimum değeri,

gereken hassasiyete göre2

K V değeri esas alınarak belirlenmelidir.

Koruma sisteminin r I akımını algılayabilmesi için paralel bağlı akım

transformatörlerinin terminallerinde2

K S

V V geriliminin oluşması

gerekmektedir. Bu maksatla gerçek olarak röle tarafından algılanan

rms I minimum primer akımı 0.. I I n I r rms olacaktır.





Burada

n: Akım transformatörünun çevirme oranı

: Paralel bağlı akım transformatörlerinin sayısı (Busbar

korumalarında akım transformatörlerindan çok sayıda

kullanılabilinir.

Motorlarda diferansiyel koruma uygulaması

Motordan geçebilecek maksimum akım, motorun yol alma akımıdır.

Bu akım değeri ST SS C I I motorun rotor kilitlenme akımıdır. Eğer

motora ait yol alma akımı ST I değeri bilinmiyorsa

MN ST I I .7 olarak hesaplar yapılır.

Jeneratörlerde diferansiyel koruma uygulaması

Bu durumda ele alınacak maksimum akım jeneratör tarafından

meydana getirilecek kısa devre akımıdır. Eğer jeneratör subtransiyen

reaktansı % X biliniyorsa jeneratörde meydana gelecek

subtransiyen kısa devre akımı X

I I GN SSCGEN

100. ifadesi ile

belirlenir. GN I jeneratörün nominal akım değeridir.

Eğer jeneratörün sub transiyen reaktans değeribilinmiyorsa 15% X olarak alınır.

Akım transformatörünün tepe gerilimi

SS C ŞSCŞEBSSCGEN SSCMAX I I I kullanılarak hesap yapılmalıdır.





Bara diferansiyel koruma uygulaması

Şekil 9.259: Yüksek empedanslı bara diferansiyel koruması

Bu durumda pano baralarından akan maksimum akım SS C I Akım

transformatörünün sekonderinden görünen pano baralarındaki SC I

kısa devre akımıdır.

Transformatörün sınırlandırılmş toprak hata diferansiyel koruması

Şekil 9.260: Transformatörlerde sınırlandırılmış toprak hata uygulaması





Şekil 260a’da görülen sekonder taraf uygulamasında bu koruma,

transformatörün sekonder tarafındaki izolasyon hatalarını algılar vetransformatörün sekonder tarafındaki akım transformatörlerine

gönderir.

Şekil 260b’deki primer taraf uygulamasında koruma sistemi

transformatörün primer tarafındaki izolasyon hatalarını algılar ve

toprak hata koruma sisteminin şiddetli devreye girme akımlarından

ve asimetrik akım çekilmesinden dolayı hatalı açmaları önler.

Bu gibi durmlarda dahi korunan sahanın dışındaki bir hata için akım

transformatöründe maksimum geçen akım esas alınarak ST R , K V

hesapları yapılacaktır. İlk yaklaşım olarak söz konusu akımın

transformatör empedansı tarafından sınırlandırılan akımdan daha

küçük olduğu söylenebilir.

3.n

SC T

U

P I

Bu ifadede

SC

nSC T Z

P P 100. kısa devre gücü olmak üzere

transformatörün şebekeye bağlandığı enerji alış tarafındaki kısa

devre gücü U P biliniyorsa daha yüksek bir doğrulukla

U SCT

U SC T T

P P

P P P

. alınarak hesaplar yapılır. Devreden akacak hata

akımı SS C I değeri3.n

T SS C

U

P I ifadesi yardımıyla hesaplanarak





çevirme oranı yardımıyla akım transformatörünün sekonder tarafına

dönüştürülür.

Pilot hat vasıtasıyla hat veya kablo diferansiyel koruma

Şekil 9.261: Pilot hatlı kablo veya hat diferansiyel koruması

Bu tipteki korumalarda röleler, her iki tarafa tesis edilir. Pilot hat

üzerinde her bir röle toplam görüntüsü h I I c I b I a

321 ... toplam görüntüsünde bir gerilim üretir. Eğer iki gerilim birbirinden

farklı ise her iki rölede açtırma yapar. a,b,c ve d katsayıları, sıfırdan

farklı bir toplam sağlamak amacıyla birbirlerinden farklı olduğu göz

önüne alınmalıdır. Bu nedenle iki faz hatasının veta faz-toprak

hatasının işletme eşik değeri hatalı faza göre çok az farklıdır.

Bu durumda da X sınıfı akım transformatörlerinin kullanılması

gerekmekte ve Vk minimum dirsek noktası için amprik formül her bir

imalatçı tarafından verilmektedir.

Gerektiğinde minimum dirsek noktası gerilimine ait

örnek: LCT nt K R X R I k N V .....5,0min Burada N ,kt ve X röle

cevap süresi, hassasiyet, bağlantı tipi ile ilgili sabitlerdir.





Diğer başka bir örnekte LCT F

n

K R R I I

V .2.50

min

Burada In akım transformatörünün 1 veya 5 A değerinde nominal

sekonder akımları, IF akım transformatörünün sekonderinden

görünen kısa devre akımı veya hata akımıdır. Bu rölenin stabilitesi

hem gereken dirsek noktası gerilimi ve hem de oransal diferansiyel

işletme eşiği tarafından gerçekleştirilir.

Hat sonundaki akım transformatörleri mutlaka aynı çevirme

oranında olmalı ve mutlaka imalatçı tarafından belirlenen I0 veminimum Vk değerine uygun olmalıdır. Buna rağmen

mıknatıslanma eğrileri ve RCT değerlerinin birbirinin aynı olmasına

gerek yoktur.

Transformatörlerde Oransal Sapmalı Diferansiyel Koruması

Oransal diferansiyel tanımının kökeni sürekli akan akımla işletme

eşik değerinin artması gerçeğinden gelmektedir. Akımlar basit olarak

karşılaştırıldığında transformatör diferansiyel korumasında primer

taraqftaki akımlarla sekonder taraftaki akımlar uygun değildir.

Zira

Enerji alış ve enerji çıkış yanı primer ve sekonder taraftaki

güç transformatörünün akımları, aynı büyüklüğe veya fazaçılarına sahip değildir.

Transformatör enerjilendiridiğinde, mıknatıslanma akımı,

sadece üst tarafta görünür.

Korunan alanda bir topraklama jeneratörünün

(transformatörünün nötrünün topraklanması gibi) örneği





enerji çıkış fiderlerinden biri üzerinde hata olduğunda

koruma devreyi açtırır.

Bu problemlere karşı alınacak ön tedbirler: Buradaki amaç normalişletme şartları altında primer ve sekonderdeki akımların aynı faz

açısında ve aynı büyüklükte görünmesini sağlamaktır. Bu ise akım

transformatörlerinin çevirme oranlarının ve bağlantılarının akıllı bir

seçimi ile gerçekleştirilir. Bu maksadı gerçekleştirmek için uygun

akım transformatörü kullanılır ve korunan alanın dışında bir toprak

hatası meydana geldiğinde koruma sistemini açtıran sıfır bileşen

akımlarının ortadan kaldırılması gerekmektedir.

Bunujnla beraber yeni dijital rölelerin bir çoğu, akımların gerekli

reset ayarları yapılarak ve parametre ayarları kendi içinde

gerçekleştirilebilmektedir; böylece uygulamada gözle görülür basitlik

sağlanmaktadır.

Ayrıca transformatör diferansiyel korumaları transformatör devreye

alındığı sırada devreye girme geçici akımı nedeniyle; gereksiz

açmaları önlemek amacıyla 2. harmonik blokajıyla donatılmalıdır.

V k akım transformatörü gerilimi

%99 durumlarda X sınıfı talep edilir. Minimum dirsek noktası gerilimi

uygulanır ve akım transformatörünün RCT sekonder sargı direnci ve

gerçek yük RP e bağlıdır.

Sepam 200 D02 (Schneider) rölesi için uygulanan minimum dirsek

noktası gerilimi:

LCT b K R R I AV .2..min





Burada

2.RL sekonder bağlantıların toplam direnci

RCT akım transformatörünün sekonder sargısı

b I güç transformatörünün akım transformatörünün sekonder

tarafında görülen nominal akımı ve

A transformatör gücüne bağlı bir sabittir.

Bazı kullanıcılar uygulanan akımı hesaba katarlar örneğin:

P LCT F

K R R R I

V .3.3

.4 güç transformatörünün yıldız sargı

tarafı için ve

P LCT F K R R R I V .3..4 güç transformatörünün üçgen sargı

tarafı içindir.

Uygulanan akım sınırlandırılmış toprak hata korumasında ki gibi aynı

yolla açıklanır.

Ara akım transformatörlerinin kullanımı ortaya çıkan ilave

yüklenmeye göre ana akım transformatörleri için farklı dirsek

noktası gerilimlerinin ortaya çıkmasına yol açar.

Sonuç olarak bu koruma sisteminin stabilitesini sağlamak için

Akan akımla artan eşik değeri (sınırlandırılmış sistem)

Vk dirsek noktası geriliminin doğru seçimi





Devreye girme akımları tarafından üretilen 2. harmonik

etkisini ortadan kaldıran sistem

Transformatördeki aşırı uyarmadan veya satürasyondandolayı ortaya çıkan 5. harmoniğin etkisini ortadan kaldıran

daha gelişmiş rölelerin kullanılması gerekir.

Düşük Empedans Diferansiyel koruması

Bu koruma panolardaki busbar sistemlerinde kullanılır. Sistemin

pahalı olması yanında panonun boyutlarına göre bir veya daha fazla

sayıda panallerinin bağlantı ihtiyaçlarını karşılamak üzere çok sayıda

ara akım transformatörlerina ve bağlantı modülleri gerekmektedir.

Şekil 9.261: Çift busbar için düşük empedanslı diferansiyel koruma





Çift busbarlı sistemde her bir fiderdeki akımları yönlendirmek için

transfer anahtarlarının pozisyonların sürekli olarak koruma

sistemine bildirilmesi gerekir.

Akım transformatörlerinin sekonderleri, çoğu durumlarda X sınıfı

olarak belirlenir. Ancak satürasyonun tolere edilmesinin

sağlanabilmesi için; yüksek empedanslı diferensiyal koruma için

kullanılan dirsek noktası gerilim değerlerinin oldukça az olması

gerekir.

Mesafe KorumasıBu korumalar özellikle yüksek gerilimlerde genel olarak çok uzun

orta gerilim hatlarında kullanılır. (Bak Şekil 9.262)

Şekil 9.262: Hat sonlarındaki röle izleyicileri tarafından hattın %80 izlendiği

mesafe koruma

X sınıfı akım transformatörleriı için genellikle kullanılan ifade

LCT P f k R R R R

X I V .2.1.





R

X kaynak ile korunan alan arasındaki reaktans direnç oranı

f I enerji alış tarafındaki akım transformatörünün sekonder

tarafında görünen, izlenen alanın sonundaki kısa devre

akımına eşit akım

RP röle direncidir.

Bir çok durumlarda korunacak hat ile ilgili (kesit, uzunluk) bilgiler

anahtarlama sisteminin tesliminden önce elde edilememesi gibidurumlarda Tablo 9.38’de görülen hesap örneğindeki uzunluklara

göre akım transformatörleri karakteristikleri arasındaki fark göze

çarpmaktadır

Tablo 9.38: Vk akım transformatörlerinin dirsek noktası gerilimlerinin çeşitli

mesafe koruma rölelri ve hat uzunlukları için hesabı

Bu tip röleler, daima çok uzun enerji taşıma hatlarında kullanılırlar.





Motor fider koruması

Motor korumasında geçerli olan korumalar örneğin

Aşırı akım

Termik

Dengesizlikdir

Akım transformatörünün sekonderi, seri bağlı olan elektromanyetik

rölelerde, sıklıkla kullanılan akım transformatörü 20 VA-5P30, çokfonksiyonlu dijital rölelerde 5VA-5P20 dır. Bu ise gereğinden fazla bir

değerdir.

Minimum ALF,

ATN

MN

I

I .8.2

Eğer ATN MN I I

ise 16

r k olacaktır.

MN I motorun nominal akımı

ATN I akım transformatörünün nominal akımı

Motor nominal akımı 200 amper ve seçilen akım

transformatörünün çevirme oranı 300/1 A ise akım

transformatöründe kr = 16 x (300/200) = 12 olacaktır. Rölenin

tüketimi 0.025 VA röle-akım transformatörü arasındaki bağlantı

hatlarındaki tüketim 0,05 VA, 5VA-5P20 akım transformatörünün iç

kayıpları 2 VA ise

5,67025,005,02

52.20

r k





Bu değer 12’den çok büyüktür. İç kayıpları 1,5 VA olan 2.5VA-5P10

akım transformatörü kullanıldığında

25025,005,05,1

52.10

r k bulunur .

9.26.3. Akım Transformatörlerinin Kısa Devre

Dayanımı Akım transformatörlerinin kısa devre dayanımı müsaade edilen

termik akım (ITH) ve müsaade edilen dinamik akım (Idyn) ile belirlenir.

Bu değerler, akım transformatörlerinin imalat plakalarında görülür.

9.26.3.1.Termal Kısa Devre Dayanımı

Akım trafoları, hem standart değerler için hem de izin verilen

maksimum termal akımlar (Ith) veya kısa devre akım dinamik (Idyn)

dayanımlarına göre üretilmiştir. (Küçük akım trafoları dışında kalan

tanımlamalarda, normal olarak düşük gerilim tesisinde aşırı akım

koruma cihazlarının toplam kısa devre açma zamanını tanıması içinakım trafolarının, ön kısmına montajı yapılır bu aşırı ısınmayı da

böylelikle önler).

Standart termal kısa devre dayanımı için = 100IATN1

Giderek artan termal kısa devre dayanımı için

= 100IATN1 ile 1000IATN1

a) Standart termal kısa devre dayanımı:

Termal kısa devre dayanımlı standart değerli akım trafolarını

kullanmak yüksek gerilim sistemlerinin yüksek kısa devre

kapasitelerinden dolayı limitlidir. IIN hep küçük değerli ise; bu





durumda aşağıdaki tablodaki minimum primer akım değerlerindeki

IIN için, standart termal kısa devre dayanımları, pencere tipli akım

trafolarında yeterli değerlerdir.

Tablo 9.39: Akım transformatörlerinin termik dayanımları

b) Kısa devre termik dayanımının arttırılması

Aşağıda belirtilen ihtiyaçlardan dolayı kısa devre termik

dayanımının arttırılması gerekmektedir

Bara tipi akım transformatörlerinde (buşing tipi) sistem,

yüksek kesme kapasitesine sahip olduğunda ve hem küçük

nominal primer akıma sahip akım transformatörleri

kullanıldığında ve hem de arıza halinde kısa devre kesme

süresinin 1 saniyeden büyük olduğu yerlerde

Pencere tipli akım transformatörlerinde yukardaki verilen

tablodaki değerlerden küçük ise ve eğer belirli şartlarda





açtırma süresi 1 saniyeden küçük ise kısa devre dayanımı

artırılmalıdır.

9.26.3.2. Dinamik Kısa Devre Dayanımı Bara tipi akım transformatörleri yapılış tipi itibariyla hemen hemen

tamamıyla kısa devreye karşı korumalıdır. Zaten dinamik kısa devre

dayanımı akım transformatörünun yapı tarzına bağlı değildir.

Pencere tipi akım transformatörleri ise Idyn = 2.5 ITH dinamik kısa

devre akımına göre imal edilir.

9.26.4 Akım Transformatörlerinin Kısa DevreDayanımlarının Belirlenmesi Elektrik şebekelerinde jeneratörden uzak kısa devrede yaklaşık

olarak K a K I I I ''ve dolayısıyla a K S S ''

, UN şebeke gerilimi

olmak üzere

N

K

K U

S

I .3

darbe kısa devre akımı

K K S I I I .5,2.8,1.2

Akım transformatör lerinin termik kısa devre dayanımı:

VDE 0414 e göre akım tranformatorunun üzerinden geçmesine

müsaade edilen sürekli kısa devre akımı

f t

I I TH

K

50.05,0

kullanılan frekans 50 Hz olduğunda





t

I I TH

K

Veya t I I K TH . ’dır.

Pratik kullanım amacıyla t açma zamanı 05.0' t t yerine

kullanılır. Akım transformatörünun maksimum müsaade edilen Ik

termik akımı primer tnominal transformatör akımının katları olarak

verilir.

1. AT SI TH I K I ve aşırı akım faktörü1 AT

TH SI

I

I K

Kısa devre dayanım veya aşırı akım faktörü KSI verilen Sa şebeke

kesme kapasitesi ve akım transformatörünün nominal primer akımı

IAT1 için hesaplanabilir. Seçilen akım transformatörünun kısa devre

dayanım faktörü akım transformatörünun kısa devrenin termik

etkisine karşı korumalı olması için bu değerden büyük olmalıdır.

Örnek:

Sistem verileri:

Nominal Gerilim: UN=20 kV

Şebeke Kesme Kapasitesi: Sa= 500 MVA

Kesici için maks. müsaade edilen kesme süresi t=1.5 s





Şekil 9.263: Örneğe ait tek hat diyagramı

Hesaplamalar:

Sürekli kısa devre akımı:

kAkV

MVA I K 4,14

20.3

500

Darbe kısa devre akımı değeri:

kAkA x I S 364,145,2





9.27. Akım Transformatörlerinin Seçiminde

Kullanılan Genel Pratik Kurallar ve

Bilgiler

9.27.1. Akım Transformatörlerinin Karaterize Edilmesi

Çevirme oranı1

2

2

1

N

N

I

I n

AT

AT

Akım transformatöründe bir veya birkaç primer sargı ve

sekonderinde bir veya birkaç sargı bulunabilir.

Akım transformatörünün sekonderi asla açık bırakılmamalıdır. Zira

aksi takdirde açık devre olması durumunda, hem insan hem de

cihazlar için terminallerinde tehlikeli olacak aşırı gerilimler meydana

gelir.

9.27.2. IEC Standart larına göre Primer Devre

Karakteristikleri

Nominal frekans 50Hz veya 60 Hz dir bundan başka frekans geçerli

değildir.

9.27.2.1.Nominal primer devre gerilimi ATP U

Genel kural: Nominal akım transformatörü gerilimi Nominal tesisgerilimi kuralına genellikle uyulur.

Genel olarak akım transformatörlerinin gerilimi tesis işletme gerilimi

U esas alınarak aşağıda verilen diyagrama göre seçilmelidir.





Şekil 9.264: Akım transformatörlerinin nominal gerilim sınırları

9.27.2.2. Primer işletme akımı )( ATP I :

Tesisin primer işletme akımı (örneğin transformatör fideri) akım

transformatörünün )( PS I primer akımına eşittir.

S görünen güç kVA

P U primer işletme gerilimi kV

P aktif güç kW

Q reaktif güç kVAR

P I primer işletme akımı A





Olmak üzere

Giriş fideri

P

IP

U

S I

.3

Jeneratör fideri

P

GGP

U

S I

.3

Transformatör fideri

P

T TP

U

S I

.3

Motor fideri ...3 CosU

P I

P

M MP

Kompanzasyon fideri P

CP U

Q

I .3

.3,1

1,3 faktörü harmoniklerden dolayı ısı yükselmesini hesaba katmak

için azaltma faktörüdür.

Örnek : Motor için kullanılan termik koruma elemanının ayar

aralıkları: 0,6 ile 1,2 . 2 AT I arasındadır. Bu motoru korumak için

gerekli ayar değerler,i motorun nominal akımına uygun ollması

şarttır.

Motorun nominal akımı Amper I MN 45 olsun; buna göre gerekli

ayar değeri 45 A dir. Eğer 100/A çevirme oranında akım

transformatörü kullanılırsa; 6,045,0100

45 olacağından röle 45 A





değerini asla görmeyecektir ve akım transformatörü söz konusu röle

için uygun değildir.

75/5A akım transformatörü kullanılırsa 6,06,07545 olacaktır ve

röle bu değer de ayar edilebilecektir.

9.27.2.3. Akım transformatörü nominal primer akımı

Nominal standart değerler

10-12,5-15-20-30-40-50-60-75 ve bu değerlerin ondalıklı katlarıdır.

Akıma bağlı koruma cihazları ve ölçüde nominal primer akım işletme

akımının 1,5 katını asla aşmamalıdır. Koruma yapıldığında seçilen

nominal akımın hata halinde rölenin eşik değeri ayarına ulaştığı

kontrol edilmelidir.

Akım transformatörü için çevre sıcaklığının 400C değerini aştığı

durumlarda akım transformatörünün nominal primer akımı PN I

değeri, pano ile ilgili azalma faktörü ile PS I işletme akımının

çarpımından daha yüksek olmalıdır. Genel kural olarak azaltma

400C’ın üzerindeki sıcaklıklar da her bir derece için %1 alınır.

Nominal termik kısa devre akımı TH I

Nominal termik kısa devre akımı 1 saniye süre içindeki akım

transformatörünün bağlandığı tesis bölümünde meydana gelecek

maksimum kıda devre akımının RMS yani efektif değeridir.

Her bir akım transformatörü primer devre boyunca akacak kısa

devre akımı, hata yerinin efektif olarak beslemeden ayrılacağı

süreye kadar, termik ve dinamik etkilerine dayanıklı olacaktır.





Eğer şebeke kısa devre gücü )( MVAS SC olarak ifade edilirse akım

transformatörünün nominal termik kısa devre akımı :

P

SC

TH U

S I

.3 eşitliği ile elde edilen değerden büyük olacaktır.

Akım transformatörünün tesis edildiği panonun koruması sigorta ile

yapılmışsa: PN TH I I .80 olacaktır.

Aşırı akım faktörü, akım transformatörünün imalatının kolay veya

zor olacağını ve akım transformatörünun maliyetini belirler.

PN

TH SI

I

sn I K

1. İfadesiyle belirlenir.

Tablo 9.40: Aşırı akım faktörleri





9.27.3. IEC Standartlarına Göre Akım

Transformatörünün Sekonder Devre

Karakteristikleri.

9.27.3.1. Nominal sekonder akımlar 2 ATN I

Genel olarak, akım transformatörü ile bağlanacağı cihaz yakın ise

A I ATN 52 ; akım transformatörü ile bağlanacağı cihaz uzak ise

A I ATN 12 olacaktır. Uzak mesafe uygulamalarında 5A akım

trafosunda gerekli özelliklere ulaşmak için akım transformatörünün

değerinin ve bağlantı hatlarının kesitlerinin çok büyük seçilmesini

gerektirmesinden dolayı söz konusu durum için uygulamaya izin

verilmez.

Doğruluk Sınıfı (cl)

Ölçü devreleri için cl=1

Pano ölçüm sistemleri için cl=1

Aşırı akım koruması için cl=10P bazı zamanlarda 5P

Diferansiyel korumada cl=X

Sıfır bileşen korumalarında cl=5P’dir.

Koruma cihazları yüksek akım işletme değerlerinde çalıştığından

hata akımının akım transformatörünün sekonderindeki akım değeri,

bu eşik değerinin üstünde olması gerekir. Bu çalışma şartları altında

akım transformatörünun yüksek değerlerde satüre olması

gerektiğinden; Doğruluk Sınır Faktörünün *:ALF] çoğunlukla yüksek

olması gerekir.





Ölçü akım transformatörlerinde ise doğruluğun akım

transformatörünün nominal akım değeri civarlarında gerçekleşmesi

gerekir. Zira ölçü cihazları, koruma cihazları kadar yüksek akımlara

dayanamazlar. Bu çalışma tarzında akım transformatörleri en düşük

emniyet faktörüne *:SF] sahip olmalı, yani akım transformatörü

daha düşük akım değerlerinde satüre olmalıdır.

9.27.3.2. Akım Transformatörünün Sekonder

Terminallerine Bağlanan Gerçek Güç

Akım transformatörlerinin terminallerine bağlanan gerçek güç

bağlanan her bir cihazın ve bunları akım transformatörüne bağlayanhatların güç tüketimlerinin toplamıdır.

Bakır bağlantı hatlarının tüketimi)(

)(.)(

2mmS

metre Lk VAS L

Amper I k

Amper I k

ATN

ATN

10176,0

544,0

2

2

L bağlantı hattının hat uzunluğu (metre)

S Bağlantı hattının kesiti (mm2)

Ölçü ve Koruma Cihazlarının Tüketimi

Çeşitli cihazlara ait güç tüketim değerleri, bu cihazları imal edenimalatçıların teknik verileri haiz kataloglarından alınır.

Nominal çıkış gücü

Yukarda belirlenen gerçek gücün üzerinde standartlarda belirlenen

nominal çıkış gücü seçilir. Nominal çıkış güçlerinin standart değerleri

2,5-5-10-15-30 VA





Emniyet f aktörü SF

Hata durumunda ölçü ve koruma cihazları emniyet faktörü ile

tanımlanır. Emniyet faktörünün değeri, akım tüketicisinin kısa zamanakım dayanımı ile belirlenir.

Emniyet faktörü PN

PL

I

I SF oranı ile belirlenip, burada

PL I

sekonder akımda %10 hata meydana geldiğinde primer akımın

değeridir.

Bir ampermetre için genellikle, 2.10 ATN I kısa zaman akım

yoğunluğuna dayanım garanti edilir. Bu faktör, 5A akım değerindeki

cihaz için 50A olmalıdır.

Primerdeki hata durumunda cihazın hasar görmediğinden emin

olmak gerekir. Bu durumda akım transformatörü 2.10 ATN I

değerinden önce satüre olmalıdır. 5 emniyet faktörü uygundur.

Doğruluk Sınır Faktörü *: ALF]

Koruma uygulamalarında iki zorluk vardır. Bunlardan biri doğruluk

sınır faktörü diğeri doğruluk sınıfıdır.

ALF için aşağıda verilen ifadeler geçerlidir

P CT

N CT

nal nor gerçek R R

R Rk ALF k ALF

).()( min veya

Ri

N i

nal nor gerçek P P

P P k ALF k ALF

).()( min olarak ifade edilir.





Burada

2

2. ATN CT i I R P Akım transformatörünun N I nominal akımında

iç kayıpları

2

2. ATN N N I R P Akım transformatörün nominal gücü

2

2. ATN P R I R P Akım transformatörünün IN nominal akımında

gerçek gücü

RCT Akım transformatöründe IN nominal akımında içkayıplara tekabül eden güç

RN Nominal güce tekabul eden direnç

RP Akım transformatörünün sekonderine bağlanan

röle veya ölçü cihazlarına ait direnç

PR<PN ise gerçek ALF artar ; RCT küçükse gerçek ALF artar

ALF için aşağıda belirlenen değerler ön görülür.

1.Sabit Z amanlı Aşırı Akım K oruması 2

.2 ATN

re

ATgerçek I

I ALF

re I rölenin ayar eşik değeri

2 ATN I akım transformatörünun nominal sekonder akımıdır.

İki eşik değerini haiz röleler için en yüksek eşik değeri göz önüne

alınacaktır. Transformatör fiderleri için genellikle ani yüksek eşik

değeri ayarı 2.14 ATN I ’dır ve bu durumda ALF>28 olacaktır. Motor





fiderleri için genellikle yüksek eşik değeri maksimum SN I .8 ve

ALF>16 olacaktır.

2. Ters Zamanlı Aşırı Akım Koruması , Her durumda imalatçı

verilerine baş vurulacaktır. Bu tür koruma cihazları için, akım

transformatörleri, röleler için, baştan başa tüm açma eğrileri için,

ayar akımının 10 katına kadar değeri almak gerekecektir.

rer gerçek I k ALF .20)(

re I rölenin ayar eşik değeridir.

Özel Durumlar

Maksimum kısa devre akımının re I .10 ’ye eşit veya daha büyük

olması durumunda:

2

.20)( ATN

re

r gerçek I

I k ALF olmalıdır.

Maksimum kısa devre akımı re I .10 ’dan küçük olması durumunda

ise:

2

.2)( ATN

Ksekon der

r gerçek I

I k ALF

olması yararlıdır.

Koruma cihazı kullanılan yüksek ani eşik değerine sahipse (bu asla

fiderler ve enerji girişi için değildir):





2

2.2)( ATN

r r gerçek

I

I k ALF olmalıdır.

2r I ani yüksek ayar eşik değeridir.

Diferansiyel Koruma

Bir çok diferansiyel koruma rölesi imalatçısı Class X tavsiye eder.

Class X ).(. . r BCT f k R R R I aV

eşitliği ile verilir. Tam eşitlikröle imalatcısı tarafından verilir.

k V gerilimin satüre olmaya başladığı dirsek noktası

a asimetri katsayısı

CT R sekonder sargılarda maksimum direnç (ohm)

B R bağlantı hatlarının göz direnci (ohm)

f I akım transformatörünün korunacak bölgenin dışında bir

hata için sekonderi tarafından görülen maksimum hata

akımıdır ven

I I K

f

dır.

K I primer kısa devre akımı

n akım transformatörünun çevirme oranıdır.





k V değerinin belirlenmesi için gereken f I değerleri

Jeneratör için K I biliniyorsa n

I

I K

f

Jeneratörün nominal akımı GN I biliniyorsan

I I GN

f

.7

Jeneratörün nominal akımı GN I bilinmiyorsa

Amper veya I

I I

CT ATN

CT ATN f

.51

.7

)(2

)(2

Motorun yol verme akımı MS I biliniyorsa

n

I I

I I

K f

MS K

Motorun nominal akımı MN I biliniyorsan

I I MN f

.7

Motorun nominal akımı MN I bilinmiyorsa

Amper veya I

I I

CT ATN

CT ATN f

.51

.7

)(2

)(2

Transformatör bütün durumlarda hata akımı değerleri

)(2.20 CT ATN f I I olmalıdır. Transformatörlere ait değerler,

tam olarak bilinmiyorsa )(2.20 CT ATN f I I

Bara koruması içinn

I I TH

f





9.28. Uyum Akım Transformatörleri

Bağlanacak koruma veya olçü cihazının nominal akımına uyum

sağlamak amacıyla kullanılan ve ana akım transformatörüne

bağlanan akım transformatörleridir. Ana akım transformatörlerinin

aşırı yüklenmesinden sakınmak için uyum akım transformatörlerinin

iç kayıplarının çok küçük olması gerekir.

Şekil 9.265: Uyum akım transformatörlerinin bağlantı şekli





9.28.1. Ana Akım Transformatörünün Gerekli

Değerleri

Ana akım transformatörü için gerekli güç ihtiyacı

L E ZW HW S S I

I S S

2

3.

HW S Ana akım transformatörünun gerekli güç ihtiyacı (VA)

ZW S Uyum akım transformatöründan bağlantı kayıpları dahil

olmak üzere çekilen sekonder güç (VA)

LS Ana ve uyum akım transformatörleri arasında nominal

akımda bağlantı kayıpları (VA)

E S Uyum akım transformatörünün nominal akımda iç

kayıpları (VA)

2 I Uyum akım transformatörünün primer akımı (A)

3 I Uyum akım transformatörünün sekonder akımı (A)





Akım transformatörlerinin tipleri

Şekil 9.266: Toroidal akım transformatörleri





9.28.2. Toplama Akım Transformatörleri Ayrı çıkış ve giriş fiderlerinin aynı besleme fazındaki akımlarının

toplanması için genellikle toplama akım transformatörleri kullanılır.

L1, L2, L3 fazlarındaki toplam akımlar olçülmek istenirse, üç adet

toplama akım transformatörü gereklidir. Branşman devrelerinin aynı

faz, frekansdaki akımlarının toplamını ölçmek için genellikle toplama

veya ara akım transformatörleri kullanılır. Dörtten fazla branşman

devresinde veya ana akım transformatörlerinin değişik çevirme

oranlarında sekonder akımların toplanması için toplama akım

transformatörlerine daima ihtiyaç vardır.

Üçe kadar branşman devresinde ve ana akım transformatörlerinin

eşit çevırme oranlarında ara akım transformatörleri kullanılır.

Toplama akım transformatörleri ona kadar primer sargıya sahip

olurlar. Herbir primer sargıyı doğru olarak dizayn etmak için, ana

akım transformatörlerinin çevirme oranlarının ve devre

bağlantılarının bilinmesi gerekmektedir.

Şekil

9.267:

Toplama

akım

transformatörleri (üç adet 5+5+1/5 primer sargılı akım transformatörünün

ana akım transformatörlerine bağlantısı).





9.28.3. Ara Akım Transformatörü

Ana akım transformatörlerinin aynı çevirme oranlarına sahip olduğu

yerlerde iki veya üç branşman devresinin toplam akımlarini ölçmek

için oto transformatör bağlantılı ara akım transformatörleri

kullanılır.

Şekil 9.268: Ara akım transformatörleri

Ara akım transformatörü özellikle küçük güç tüketimini haiz

devrelerde kullanılırlar.

Toprak Hatasının Akım Transformatörleri Tarafından Algılanması

İzolasyon hatası sonucu oluşan faz-toprak hatası akımı, akım

transformatörlerinin çesitli tertipleri tesis edilerek sağlanır. Esas

olarak rezidüel akımların algılanması prensibine dayanır. Bu

ölçmeler, aşağıda tablo’da açıklanan aktif iletkenlerin çevresi

boyunca tesis edilen toroidal transformatörler ile doğrudan rezidüel

akımların ölçülmesi veya her bir faz için ayrı akım transformatörleri

tesis ederek koruma cihazı tarafında rezidüel akımların

hesaplanmasıyla dolaylı olarak sağlanır. Toroidal transformatörlerle





Tablo 9.41(devamı): Faz toprak hataları algılanması için akım

transformatörü tertipleri -





9.29. Gerilim Transformatörleri

Gerilim transformatörü yüksek ve orta gerilimli tesislerde ölçü ve

koruma cihazları için gerekli, tehlikesiz ve primer gerilimle orantılı

sekonder gerilimi sağlamak üzere tesis edilen cihazlardır. Primer

sargı, manyetik çekirdek ve birkaç sekonder sargıdan meydana gelir.

Bu kısımlar izole reçineden yapılan kapalı düzenek içindedir.

9.29.1.Karakteristikleri

Nominal gerilim faktörü

Belirtilen doğruluk tavsiyelerine ve ısı yükselmelerine uygun olantransformatör için maksimum gerilimi belirlemek üzere nominal

primer gerilimle çarpılması gereken faktördür. Şebeke topraklama

düzenlemesine uygun olarak gerilim transformatörü hata ortadan

kalkıncaya kadar gerekli süre içinde dayanması gereken maksimum

gerilimdir.

Tablo 9.42 : Gerilim transformatörleri gerilim faktörleri





Genellikle gerilim transformatörü imalatçıları, faz-toprak bağlı

gerilim transformatörlerini 8 saat süre içinde 1,9 nominal gerilim

faktörü ile; faz-faz bağlı gerilim transformatörlerini sürekli ve 1,2

nominal gerilim faktörüne uygun olarak imal ederler.

Nominal primer gerilim PRU

Dizayn şekline gore

Faz toprak bağlantısı için:

Faz-faz bağlantıları için:

Nominal Sekonder Gerilim SRU

Faz-faz bağlantı için 100 veya 110 volt

Faz-toprak bağlantılı gerilim transformatörleri için3

100V

a) Faz-toprak gerilimleri b) Faz arası gerilimleri ölçmek için





ölçmek için faz nötr faz-nötr bağlantı

bağlantı

Şekil 9.269: Faz-toprak bağlantılı gerilim transformatörleri

Şekil 9.270:Faz-faz gerilimleri ölçmek için faz-faz bağlı gerilim

Transformatörleri

Nominal uzun süreli akım: Toprak hata algılama sargısının uzun

süreli nominal akımı diğer sargıların nominal yükleri ile yüklenmesi

ile nominal gerilimin 1,9 katı gerilimde 100C’yi aşmayan sıcaklık

farkında 4 veya 8 saat dayanabileceği akımdır.





Sekonder bağlant ı hatlarında gerilim düşümü: Sekonder bağlantı

hatlarının seçiminde u gerilim düşümü, sayaç devrelerinde 0,1

Voltu ve ölçü devrelerinde 0,5 Voltu aşmamalıdır.

9.29.2. Gerilim Düşümü

100...

..2%

2

2

N

N

U S

I Lu

ifadesiyle bulunabilir.

Bu ifadede

L Sekonder bağlantının tek taraflı hat uzuznluğu metre

N I 2 Nominal sekonder akım Amper

S İletken kesiti mm2

Bakırın iletkenliği 57 metre/ohm.mm2

N U 2 Nominal sekonder gerilim Volt





Tablo 9.43: Gerilim transformatörüne bağlanan cihazların güç tüketimleri

9.29.3. Ölçü Cihazlarının Güç TüketimiAşağıda verilen tablo u gerilim düşümünü bakır iletkenin gidiş

geliş uzunluğu, yani hat uzunluğu 100 metre ve VAS N .100 ve

3

1002 N U de verilmiştir

İletken kesiti mm2 u (%) gerilim düşümü

2,5 4,2

4,0 2,6

6,0 1,75

10 1,05





Örneğin çözümü

metre LmmS Volt U VAS N N .10.....5,2......3

100......100 2

2

Amper Volt

VA

U

S I

N

N

N .3.100

3..100

2

2

42,0%100.100.5,2.57

3.3.10.2u

3

100 ün %0,42 si 0,24 Volttur.





9.30. Orta Gerilim Motor Koruması

9.30.1. 1500 BG’den düşük güçte motorlar için minimum

koruma

Şekil 9.269:

Temel koruma (Zorunlu – üç fazlı aşırı akım)

27 Düşük gerilim rölesi

50/51/50GS Aşırı yük, kısa devre ve standart toprak hata

röleleri





Opsiyonel (Tercihe bağlı) korumalar

38 Motor yatağı aşırı sıcaklık rölesi (RTD)

47 3-faz düşük gerilim ve ters faz bileşen rölesi (27 düşük gerilim rölesi yerine)

(Bu rölenin kullanımı için açık üçken veya yıldız yıldız bağlı gerilim transformatörü gereklidir)

48 Ayarlanabilir zaman rölesi

49R Stator sargısı aşırı sıcaklık rölesi

49S/50 Rotor hızı azallma rölesi

60V Dengesiz gerilim rölesi (harmonik filtre gereklidir)

62 Yardımcı zaman rölesi

9.30.2. 1500 BG ve daha yüksek güç değerlerinde

motorlar için minimum koruma

Şekil 9.270:





Temel (Zorunlu) korumalar

27 Düşük gerilim

37 Düşük akım

38 Motor yatak sıcaklığı (RTD)

46 Akım Dengesizliği

47 Gerilim faz kaybı/bileşen

48 Simetrili bileşen rölesi

49R Stator sargısı aşırı sıcaklık rölesi

49S Rotor blokajı

49/51 Aşırı yük

50GS/51GS tiroidal akım transformatörü üzerinden bağlı standart toprak

hata

51R Sıkışma (motor çalışırken)

59 Aşırı gerilim

66 Başarılı start

86 Kilitleme rölesi

87M Diferansiyel röle

86M Kilitleme yardımcı rölesi





9.31. Fider Koruma

9.31.1. Standart yön elemanı ile donatılmamış

koruma devresi ve rezidüel akıma göre çalışan

toprak koruması durumunda:

Şekil 9.271:

Temel (Zorunlu ) korumalar

50/51 faz aşırı akım ve kısa devre

51N zaman gecikmeli toprak hata


50N ani toprak hata





9.31.2. Standart yön elemanı ile donatılmamış

koruma devresi ve tiroidal toprak akım sensörü

üzerinden bağlı toprak hata koruması durumunda:

Şekil 9.272:


50/51 faz aşırı akım ve kısa devre

50GS zaman gecikmeli toprak hata


51N ani toprak hata





9.31.3. Yönlü röleler vasıtasıyla fider koruma

durumunda:

Şekil 9.273:


67 yönlü aşırı akım rölesi

67N yönlü toprak hata rölesi


79 tekrar kapama rölesi





9.32.2. Yüksek güçte transformatör koruması

Şekil 9.275:


52 Aşırı akım veya aşırı yük koruması

53 Kısa devre koruması

50GS toprak hata koruması

63 Buccholz koruması (genişleme tanklı transformatörler için ), ani





basınç koruması (hermetik transformatörler için), aşırı sıcaklık

koruması

87T Transformatör oransal diferansiyel koruması

86T Yardımcı kilitleme rölesi

9.32.3. İlave Transformatör Toprak Koruması

Şekil 9.276:

Temel korumalar

51G Aşırı akım zaman koruması

87N Toprak diferansiyel koruması





9.33. Bara Koruması

9.33.1. Tek kaynak girişli radyal konfigürasyon

Şekil 9.277:

Temel korumalar

51 Faz aşırı akım koruması

51N Toprak hata rölesi





9.33.2. İki kaynak girişli bara k uplaj kesicili sistem

Şekil 9.278:

Temel korumalar







9.33.3. Tek veya çok kaynaklı kuplaj kesicili veya

kesicisiz bara diferansiyel koruması

Şekil 9.279:

Temel korumalar

87B Bara diferansiyel koruması





9.33.4. Birden fazla besleme kaynaklı, kuplaj

kesicili, değişken çevirme oranlı akım

trasformatörü ile gerçekleştirilen diferansiyelkoruma

Şekil 9.280:

Temel korumalar

87B Bara diferansiyel koruması





9.33.5. Besleme sisteminden doğrudan yapılan

giriş koruması (İç enerji üretimi olmadığı durum)

Şekil 9.281:


51 Faz aşırı akım rölesi



27 Düşük gerilim koruması

59 Aşırı gerilim koruması

81L/H Frekans





9.33.6. Dağıtım veya güç transformatörü üzerinden

yapılan giriş koruması (İç enerji üretimi olmadığı

durum)

Şekil 9.282:


51 Faz aşırı akım koruma

51G1 Toprak aşırı akım

87B Bara diferansiyel korumasına bağlantı

87T Transformatör diferansiyel korumasına bağlantı






51G2 Toprak hata (transformatör sekonderi)

60V Dengesiz gerilim koruması

62 Yardımcı zaman rölesi

9.33.7. İç Enerji üretimli tek kaynaklı giriş

koruması

Şekil 9.283:



51N Rezidüel aşırı akım koruması

67 Yönlü faz aşırı akım koruması





67N Yönlü toprak aşırı akım koruması

87L Hat diferansiyel koruması

86L Kilitleme yardımcı rölesi


85LM/TT Haberleşme mönitörü

9.35. Kontrol Ve İzlemeEner ji kullanımının garantilenmesi ve enerji giderlerinin azaltılması

için, endüstriyel tesisler, elektrik şebekelerinin uygun bir şekilde

yönetilmesine ihtiyaç gösterirler.

Kontrol ve izleme sistemleri, aşağıda açıklanan otomatik

fonksiyonlar üzerinden şebeke yönetiminin uygunluğunu sağlarlar.

Otomatik fonksiyonlar:

- Besleme kaynağının değiştirilmesi

- Gözün tekrar kurulması

- Yük atma /geri alma

- Zamana bağlı programlama ve tarife düzenleme

- Dahili jeneratörlerin düzenlenmesi ve yönetilmesi gibi

işlevleri içerir .

Bununla birlikte, şebekenin denetlenmesi, ekipmanların uzaktan

kontrolü ve bakım planlamasının gerçekleştirilmesi önerilir.





9.35.1.Elektrik enerjisinin dağıtım kontrol ve

izleme sistemlerinin yararlarıElektrik enerji dağıtım şebekesi, işletmenin çalışması için hayatı bir

sistemdir ve mutlaka sürekli izlenmeli ve yönetilmelidir. .

Çalışan elektrik şebekesinin kontrolündeki zorluk:

- kullanımın gerek duyduğu bilgilerin çeşitliği ve miktarı

- elektrik ekipmanlarının yerleşimindeki dağınıklılık tan

kaynaklanmaktadır.9.35.1.1. Şebekenin kontrolü ve izlenmesi

Şebekenin uzaktan i zlenmesi ve kontrolü operatöre:

- Elektrik tesisinin durumunun görülmesini,

- farklı ölçümlerin izlenmesini,

- ekipmanların uzaktan kontrolünü ve kumandasınıngerçekleştirilmesini,

- Elektrik tesisinde meydana gelen herhangi bir olaydan

haberdar olmasını sağlar .

Çalışan şebekede de tanı ve mühadal e hızının arttırılması

Aşağıdaki fonksiyonlarla çalışan bir şebekede tanı ve mühadale hızı

arttırılır. Bu fonksiyonlar:

- otomatik yük atma/geri alma ve besleme kaynağı değiştirmeyönetimi ve sistemi,





- orta gerilim motorlarının otomatik olarak tekrar

çalıştılmasının kontrolü,

- dahili jeneratör gruplarının yönetimi,

- ince ayar/tempo kayıtları,

- hata kayıt sistemi türündeki işlevlerdir.

Enerji giderlerinin uygunluğu

Enerji maliyetlerinin uygunluğunu sağlayabilmek için aşağıdakif onksiyonların bulunması gerekir:

- Uygun tarifenin belirlenmesi ve yönetimi,

- Zamana bağlı programlama,

- Dahili jeneratör gruplarının yönetimi,

- Reaktif enerji kompanzasyonu,

- Enerji ölçümü ve alt ünitelerde enerji ölçümü türüişlevlerdir.

Bakım uygunluğu

Anahtarlama sisteminin açma/kapama çalışma sayılarının kayıtlarınıkullanarak ekipmanların işletme sürelerini ele alarak bakım

uygunluğu sağlanır.

9.35.2.Enerji Faturalarından Tasarruf

Elektrik kullanımında temel karakteristikleri aynı olan enerji temin

sözleşmeleri ile enerji satın alınır.





Enerji alış tarifesi:

- Talep edilen güç miktarı, ne kadar az ise; ödeme de, o kadar

az olacaktır ,

- kWh olarak aktif enerji tüketimi maliyeti,

- talep edilen miktarın üzerinde güç kullanımında cezalıödemeler,

- kVarh olarak reaktif güç tüketiminin belirlenen değeri

aşması durumunda cezalı ödemeler ile karşılaşılır.

Farklı enerji maliyet bileşenleri, tarife periyotlarında belirtildiği

üzere, yılın belli ayları ya da günün belli saatleri arasında değişebilir.

Kontrol ve izleme sisteminin en önmeli işlevlerinden biri de, tesisi

tarife değişikliklerine uygun bir biçimde doğru düzgün

yönetebilmektir, böylelikle enerji maliyetleri azaltılabilecektir..

İç üretim jeneratörlerinin geçici veya sürekli çalıştırılması

İç üretim jeneratör grupları tarafından üretilen enerjinin maliyetinin

genel şebekeden alınan enerji maliyetlerinden düşük olması

durumlarında iç üretim jeneratör gruplarından tesise enerji temin

edilmesi esastır. Belirli zamanlarda enerji üreticileri ile yapılan

sözleşmede belirtilen talep gücünün aşılması gereken durumlarda

cezalı ödemeye düşmemek için bu sürelerde artan güç talebi, iç

üretim jeneratör gruplarından sağlanır.

Kontrol ve izleme sistemi:

- jeneratör gruplarından yükün bir kısmının veya tamamınınteminin ekonomik fayda sağlamasını hesap eder





- kaynak değiştirme sistemini otomatık olarak çalıştırarak

beslemenın genel dağıtım şebekesinden çıkararak iç üretim jeneratör grupları üzerinden gerçekleşmesini sağlar

- jeneratör grupları tarafından temin edilen aktif ve reaktif

güçleri k ontrol eder.

Sözleşmede k abul edilen talep değerinin korunması

Cezalı ödemeden korunmak için mümkün olduğu kadar genel

dağıtım şebekesinden güç teminini sırasında sözleşme güç değerinin

aşılmamasına dikkat edilmelidir.

Bu ise aşağıdaki işlemleri gerçekleştirerek sağlanır:

güç miktarının yükselmesi durumunda iç üretim jeneratör

gruplarının çalıştırılması

işletmenin çalışmasında önemli olmayan tüketicilerindevreden çıkartılması (yük atma)

k ontrol ve izleme sistemleri otomatik yük atma

sistemini idare etmekle birlikte iç üretim jeneratör

gruplarını devreye sokarak sözleme gücününaşılmamasını sağlar.

Enerji giderleri esas alınarak tüketimin yönetilmesi

Belirli endüstriyel işletmeler vardiya usulü çalışır. Enerji giderleri,

günün belirli zamanlarına uygun olarak değişiyorsa, Bu proseslerin

ilgili enerji maliyetleri en düşük tarife fiyatları periyotlarında

çalıştırılarak azaltılabilir. Bu ise tarife yönetimi olarak adlandırılır.

Kontrol ve izleme sisteminin fonksiyonları tarife yönetimini sağlar.





Reaktif enerji kompanzasyonu

Kompanzasyon sistemi sahada:

- Kulanımdaki reaktif enerjiden dolayı cezalı ödemeyiönlemek

- maliyetleri sınırlamak , güç kayıplarını azaltmak ve

kapasitörleri tesis ederek gerilim çökmelerini önlemek içintesis edilirler.

Bunu ise:

- Kapasitörlerin tesisi

- Jeneratör grupları tarafından reaktif beslemenin artırılmasısağlanarak gerçekleştirilir.

Kontrol ve izleme sistemi kapasitörlerin kontrolünü ve jeneratör

gruplarının reaktif beslemelerini yönetir.

Enerjinin tali panolarda ölçülmesi

Tali ölçümler, belirlenen üretim ünitesindeki, atölyedeki veya aktif

olan bir bölümdeki enerji tüketiminin ölçülmesini ve bu

bölümlerdeki enerji giderlerini belirlemek için kullanılır. Ölçümler

aktif ve reaktif enerji tüketimi olarak yapılır. Tali enerji ölçümü,kontrol ve izleme sisteminin bir fonksiyonudur.

9.35.3. Enerji Elde Edilebilirliği

Enerjinin elde edilebilirliği firmalar için esas teşkil eder. Aşağıda

açıklanan kontrol ve izleme fonksiyonları bu maksatları sağlar:

- Hatalı beslemeden artçı veya yedek beslemeye geçiş,





- Otomatik göz beslemesinin tekrar kurulması,

- K ullanılan güç değerlerinin aşılmasını önlemek üzere

yüklenme yönetimi,

- İşletme hatalarını önlemek için açma/kapama cihazlarınınkarşılıklı açtırması ve kilitlenmesi,

- Enerji kalitesinin izlenmesi.

Enerji elde edilebilirliğine katkı sağlayan kontrol ve izleme sistemleri

işletmelerde önemli bir yer tutar.

Hatalı beslemeden artçı (veya yedek) beslemeye geçiş

Sürekli olarak beslemesi ve enerji kesintisine tahammülü olmayan

yükler için besleme sistemleri artçı veya yedek besleme sistemlerine

sahip olmalıdır.

Kontrol ve izleme sistemleri, hatalı beslemeden artçı beslemeyegeçişi otomatik olarak sağlar.

Bu kendiliğinden otomatik işletme özellikle:

- K uplaj kesicisiz geçişi veya kaynak değiştirmeyı yarı yarıya,

- Kuplaj kesicisi ile k aynak değiştirmeyi 2/3 oranında,

- Göz’ün tekrar kurulmasını kapsar.

Şebeke yük yönetimi

Kullanımdaki şebekelerin ayrılmasında :





- Jeneratörün devreye girmesi ile yükte bir fazlalık ortayaçıkar , bu yüklerin devre dışı edilmesi gerekir.

- Beslemenin kesilmesinden sonra, istenmeyen gerilim vefrekans oynamalarının önüne geçmek için yükler kademeliolarak devreye alınır.

İç üretim jeneratörleri çalışmaya başlar başlamaz, elektrik

sistemindeki hata (şebeke stabilitesizliğine) ortaya çıkar ve sonuç

olarak iç üretim devre dışı olur. Kontrol ve izleme sistemi, duruma

uygun olarak yük atma ve almayı otomatik olarak sağlamalıdır.

Böylece

- üretim kapasitesini aşan tüketim önlenir.

- hata şartları altında dinamik stabilite ve şebeke stablitesikorunur.

- enerji kesilmesinden sonra kademeli olarak yüklenmesağlanır.

Kesici ler ve ayırıcılar arasındaki kilitlemeler.

Kesiciler ve ayırıcılar arasındaki kilitlemeler, elektrik hatalarına yol

açabilecek işletme hatalarını önler. Kontrol ve izleme sistemi,

kesiciler ve ayırıcılar arasındaki kilitlemelerin koordinasyonunusağlar.

Kesiciler arasındaki açtırmalar

Kesiciler arasındaki karşılıklı açtırmalar şebeke işletmesine zararlı

olabilecek yapılanmaya veya konfigürasyona engel olur.





Örneğin transformatörün üst ve alt tarafındaki kesiciler; Kontrol ve

izleme sistemleri, kesiciler arasındaki karşılıklı açtırmaları kontrol

eder.

Topraklama transformatöründe bağlantı değişikliği

Herbirine topraklama transformatörü tesis edilen kuplaj kesicili iki

bara sistemli şebekede bu durum göz önüne alınmalıdır. İki bara

birbirine bir akım transformatörü ile bağlanmalı diğeri devre dışı

edilmelidir. Kontrol ve izleme sistemi, iki bara sistemi, birbiri ile

bağlandığında; sadece bir topraklama transformatörünün gerekliotomatik kontrolle devrede olmasını sağlar.

Enerji kalitesinin kontrolü

Yüklerin uygun fonksiyonları sağlaması ve uygun performansta

çalışması ve elektrik cihazlarının uzun çalışma ömrüne sahip olması

açısından enerji teminindeki kalite, olağan üstü derecede önemlidir.

Tesis ölçümleri üzerindeki farklı noktalar:

- harmonik akımlar ve gerilimler ,

- güç faktörü,

- gerilim dengesizliği

- tepe faktörü (RMS değerlerle tepe değerler arasındaki oran)

gibi unsurlardır.

Periyodik raporların hazırlanması ve değerlendirilmesi problemlerin

analizini ve çözüm getirici tedbirlerin alınmasına imkan sağlar.

Kontrol ve izleme sistemleri, enerji kalitesinin sürekliliğini sağlar .





9.35.4.Zamana Bağlı Programlama

Belirli tüketicilerin prosesleri, tayin edilen periyotların süresinde

çalışma yaparlar. Bunların ON/OFF kontrolü zamana bağlı olarak

yapılır. Zamana bağlı programlama da, kontrol ve izleme sistemi

vasıtasıyla yönetilir.

9.35.5. İç Üretim Jeneratör Gruplarının Kontrolü

İç üretim jeneratör gruplarının genel kullanım sistemine

bağlanması veya sistemden ayrılması mutlaka kontrol edilmelidir.

Jeneratör grubu/gruplarının genel kullanım şebekesinden ayrı

çalışması

Aktif ve reaktif güçler yük ve frekans tarafından belirlenir ve gerilim

regüle edilmelidir.

Jeneratör grup/gruplarının genel kullanım şebekesine bağlı olarak

çalışması

Besleme frekansı ve gerilimi genel kullanım şebekesi tarafından

uygulanır.

Bu durumda üç imkan ortaya çıkar:

1. imkan

Aktif ve reaktif güçler, ön ayar değerlerine göre regüle edilen

jeneratör grup/grupları tarafından her hangi bir yük değişiminde

genel elektrik şebekesinden karşılanır.

2. imkan

Aktif ve reaktif güçler, ayarlanan değere kadar genel şebeke

tarafından yüklenir ve belirli bir değeri, yani sözleşme gücünü





aşması durumunda aşan kısım jeneratör grupları tarafından

karşılanır.

3. imkan

Aktif ve reaktif güçler ön ayar değerlerine kadar jeneratör

grup/grupları tarafından karşılanır; ayarlanan değerin üstünde

yüklenme miktarı ise genel enerji kullanım şebekesinden karşılanır.

Senkronizasyon sistemi, her bir jeneratör veya jeneratör grupları ve

kullanım şebekesi arasında tesis edilmelidir. Kontrol ve izleme

sistemi, iç üretim jeneratör gruplarının çalışmasını kontrol eder.

9.35.6. Şebeke Bakım Araçları İnce ayar kayıtları (fine time stamping) ile hata kayıtları, şebeke

bakım araçları için iki önemli fonksiyondur. Bu kayıtlar, şebekenin

mevcut durumunun iyi anlaşılmasını ve uygulamaların yakından

takibini sağlar. İnce ayar kayıtları, uyarı alarmlarını ve belli kesinlik

dilimleri içinde anahtarlama uygulamalarını bir kronoloji içinde

tutar, böylece bir hatanın izlenmesine olanak sağlar.

Hata kayıtları, mesela aşırı gerilim yükselmesi vb gibi belirli bir olay

ortaya çıktığında, voltaj ya da akım değerleri gibi analog değerlerin

değişmesine olanak tanır. Kontrol ve izleme bu anahtar değerlerin

yönetimi ile yapılabilmektedir.

9.35.7. Dağıtım Şebekesi Kontrol Sistemi

Elektrik şebekesinin kontrolü, bilgisayarlı otomatik sistem tarafından

gerçekleştirilir. Bu ise şebekenin izlenmesini ve işletmenin uzaktan

kontrol edilmesini sağlar. Bu durum operatöre işlerinde kolaylık ve

yardım sağlar; böylece üretimin ve emniyetin mükemmeleştirilmesi

sağlanır.





9.35.8. Bakım Ekipmanlarının UygunluğuEkipmanların işletme saatlerini, açma kapama işlem sayılarını kayıt

altına alarak, ekipman bakımında uygunluk sağlanır ve operatörün

müdahalesi azalır.





9.36. Elektrik Şebekesindeki Fonksiyonların

Tanımları

Bu bölümde, elektrik şebekesini çalıştırmakta olan operatörlerin

kontrol ve izleme amaçlı otomatik sistemin fonksiyonları

özetlenecektir.

9.36.1. Otomatik Bağlantı DeğiştirmeBeslemenin kesilmesinin kritik olduğu dağıtım panoları genellikle 2

veya 3 kaynak tarafından beslenir. İç üretim jeneratör grup/grupları

bu kaynaklardan birisidir. Otomatik bağlantı değiştirme panolardaki

açma/kapama giriş cihazlarını kontrol eder.

Otomatik kaynak değiştirmenin amaçları:

- enerji elde edilebilirliğini düzeltmek , geliştirmek;

Beslemede hata oluştuğunda artçı veya yedek besleme iledeğiştirmek .

- Daha ekonomik kaynaktan panoların beslenmesinisağlayarak maliyet tasarrufu sağlamak

- Normal beslemenin bakımı için uygun durumları sağlamak .

Kaynak değiştirme sırasında ayrılan kaynak ve bağlanan kaynak,paralel olarak yükü beslemiyorsa kaynak değiştirmede kısa süreli bir

kesinti meydana gelir ve yük kısa bir sure ile enerjisiz kalır. Kaynak

değiştirme sırasında parallel olarak iki besleme varsa kesintisiz

kaynak değiştirme gerçekleşir. Ancak bu durumda kaynaklar,

senkron olmalıdır.





Bağlantı değiştirmede kontrol ve izleme sisteminin rolü

Kaynak değiştirme olmadan önce kontrol ve izleme sistemi gerekli

işletme şartlarını öncelikle mutlaka analiz etmelidir. Bu işletmeşartları:

- Ayırıcı cihazların doğru konumda olması; örneğin tümayırıcılar kapalı kesiciler çalışmaya hazır.

- Gerilimin doğru olması; enerjinin aynı üretim kaynağındangelen beslemenin bağlanması durumudur.

- Gerilim ve frekansın doğru olması; iç üretim jeneratör grubunun kuplaj kesicisiz kaynak değiştirme durumudur.

- Gerilim, frekans, fazın doğru olması; farklı üretim

kaynaklarından gelen beslemelerin kuplaj kesicileri ile birbirleriyle bağlanma durumu.

- Gerilimin olmayışı; alt taraftaki hatanın açması sonucundameydana gelmez (ayrıca artçı besleme hatayı tekrar

besleyecektir).

- Motorların bağlı olduğu busbarlar üzerindeki remenans gerilimi

verilen eşik değerinin altındadır ; Gerçekte beslemenin açılmasınıtakiben motorlar, akı tamamen bitinceye kadar remenans gerilimi

sürdürürler. Motor daha durmadan beslemenin tekrar dönmesidurumunda remenans gerilimle faz gerilimi zıt yönde olmasındandolayı, motor un zarar görebileceği transiyen elektriksel ve

mekanik davranışlar tahrik edilir. Kısa süreli kaynak değiştirmedurumunda, k ontrol ve izleme sistemi önceden belirlenen

(nominal gerilimin %20’si kadar) eşik değerinin altında remenans

busbar geriliminde tekrar bağlanmayı engeller. Minimum





remenans gerilim korumasının (ANSI 27R) bulunduğu yerde

tekrar bağlantı doğrudan dijital çıkış sınyali üzerinden sağlanır.

Kontrol ve izleme sistemleri otomatik olarak yük atma ve tekrar yükalmayı yönetmelidir ve motorun tekrar devreye alınması, uygulanan

kaynak değiştiricinin tipine uyarlanmalıdır.

Kısa süreli kesilmeli kaynak değiştiricilerde kontrol ve izleme sistemi

performansı 400mili saniyeden daha az süreli besleme kaybına

neden olacak şekilde olmalıdır.

Yarım kaynak değiştiricinin açıklaması (kuplaj kesicisiz)

½ kaynak değiştirici prensibi şekil 9.284’de verilen basitleştirilmiş

diyagramda gösterilmiştir.

Şekil 9.284: 1/2 kaynak değiştiricinin basitleştirilmiş diyagramı





Normal işletmede ana baralar, sadece bir kaynak tarafından

beslenir.

1/2 bağlantı değişikliğinin sırası

Busbarların biri artçı olarak enerji kaybına uğrayan kaynağı besler

Şekil 9.285.

Figure 9.285: 1/2 bağlantı değiştirme sırası

2/3 bağlantı değişikliğinin sırası (Kuplaj kesicili)

2/3 bağlantı değişikliğinin prensibi şekil 9.286’daki basitleştirimiş

diyagramda gösterilmektedir.

Şekil 9.287: 2/3c bağlantı değiştirme

sisteminin basitleştirlmiş diyagramı

Normal işletmede kuplaj kesicisi

açıktır. Herbir besleme kaynağı

kendine ait busbar bölümünü

enerjilendirir.





2/3c kaynak değiştirmenin sırası

Enerjinin kesilmesi durumunda kuplaj kesicisi kapanır ve diğer

kaynak tüm beslemeyi üzerine alır. Şekil 9.288.

Şekil: 9.288: 2/3c kaynak değiştirmenin sırası

Diğer otomatik kaynak değiştirme sistemleri

Daha karmaşık elektrik konfigürasyonlarına göre kaynak değiştirme

sistemleri vardır. Örneğin:

- üç kaynağın bir busbarı beslediği kuplaj kesicisizkonfigürasyon

- her bir besleme ve her bir çıkış fideri üzerinde iki ayırıcı ve bir kesici bulunan çift busbar konfigürasyonu

- her bir besleme ve çıkış fideri üzerinde iki ayırıcı ve bir

kesici bulunan birbiri ile bağlı çift busbar konfigürasyonu(bakınız şebeke konfigürasyonları).





İç üretim jeneratörleriyle bağlantı değişikliği (1/2; 2/3c veya

diğer bağlantı tipleri )

Dört bağlantı değiştirme imkanı vardır:

- kısa süre kesilmeli bağlantı değişikliği; yükün enerjisi

jeneratör beslemeye girmeden önce kesilir. Jeneratörler kademeli olarak yükleri enerjilendirir.

- Geliştirilmiş kesintisiz bağlantı değişikliği; kullanım

şebekesi ve iç üretim jeneratör grupları paralel olarak

bağlanırlar. Jeneratör yükü alacak hale gelince kullanımşebekesi devre dışı edilir.

- Ani kesintisiz bağlantı değişikliği; jeneratörler paralel

bağlandığı şebek e ile birlikte hattaki yükü taşımaya başlar

başlamaz, kullanım şebekesi ayrılır. Jeneratör gruplarıkapasitesine göre ani olarak yükleri beslemeye başlar.

- Jeneratör grupları ve kullanım şebekesi parallel olarak

sürekli çalıştığında bağlantı değişikliği; bu durumda

jeneratör grupları ya enerji ihtiyacının bir bölümünü besleyecek veya kullanım şebekesine enerji verecektir.

Kullanım şebekesi ile iç üretim jeneratörlerinin paralel çalışma

durumuna getirilmesi için senkronlama tesisinin kurulmasınıgerektirir. Ayrıca hızlı çalışan ayırma sistemlerinin kurulması

gerekmektedir.

Senkronizasyon sistemi, frekans ve gerilimi otomatik olarak

düzenleyen sistemdir. Bu sistem, gerekli senkronizasyon şartları

sağlandığında parallel bağlanmayı gerçekleştirir.





9.36.2 Orta Gerilim Gözünün Teşkil Edilmesi

Bir OG gözü busbarlar tarafından beslenen göz şeklinde bağlı birkaç

tali istasyondan meydana gelir. (Şekil 9.289).

Şekil 9.289: Orta Gerrilim Gözü - MV loop

Sekonder tali istasyonlar, anahtarlarla ve kesicilerle donatılmıştır.





Tali istasyonların anahtarlarla donatılması durumu

Normal işletmede göz açıktır. Şekil 9.289’da gözün B6 noktasında

açık olduğu varsayalım. Gözün ana çıkışlarında bulunan A1 ve B1kesicileri, aşırı akım koruma ile donatılmıştır. Faz arası ve faz toprak

hata algılayıcıları her bir anahtarlama yerinde tesis edilmiştir. Bunlar

hata akımının geçişini gösterirler.

Otomatik göz kurma fonksiyonu, gözde hatanın oluşumundan sonra

beslemenin tekrar kurulmasını sağlar. Bu ise:

- hatalı bölümü ayırarak

- tali istasyonların tamamının enerjilendirilendirilmesi ve

gözün tekrar kurulmasıyla sağlanır. Eğe hata istasyonu, ana

besleme busbarlarında ise; söz konusu istasyon, hata

giderilinceye kadar enerjilendirilemez.

Örnek şekil 9.28 9’d aki diyagramda yerinde hata oluştuğunda

- A1’deki aşırı akım koruması hatayı ve A1’deki kesiciyi

açtırır.

- A2 ve A3’deki hata algılayıcıları, hata akımının geçtiğini

gösterir. Diğer algılayıcılar bir bildirim almazlar . Hata yeri

belirlenir. Otomatik göz kurucusu A3 ve A4 anahtarlarınıaçarak hata bölgesini ayırır.

- Sistem B6 anahtarı ve A1 kesicisi kapanarak birer birer taliistasyonlar devreye alınır.

Hatalı kablo tamir edildikten sonra B6 anahtarını açarak normal

işletme durumuna getirilir. Kontrol ve izleme sistem performansı





anahtar çalışma süreleri dahil gözü tekrar kurması 10 saniyeden

daha az süredir.

Kesicilerle donatılan tali istasyonlardaki durum

Normal işletme şartları altında göz kapalıdır. Eğer göz hatası

meydana gelirse, seçici koruma sistemi, hatalı bölümü otomatik

olarak ayırır. Böylece otomatik olarak gözün tekrar kurulmasına

gerek kalmaz.

9.36.3. Yük Atma

Yük atma fonksiyonunun ayarlanması, atılması gereken yüklerin

belirlenmesi için sistemin yapılandırılması aşağıda açıklanan kriterler

doğrultusunda yapılandırılması gerekir.

Parametre ayarı

Parametre ayarları aşağıdaki kolaylıkları sağlar:

- atılacak yüklerin seçimini

- atılabilen yüklerdeki şartların belirlenmesini gibi...

Her bir yük için operatörün dikkat edeceği öncelikler vardır:

- atılan yükün önceliği; örneğin birinci seviye öncelikli yükler sürekli enerjili kalırlar. N seviyeli yük en önce atılacak yüktür. İkinci seviye yük , en son atılacak yüktür.

- beslemeden ayrılan yükün maksimum ayrılabilme süresi;





- Minimum restorasyon süresi; öncelikle atılacak yükler haricinde bir yük devreye alınır ve sırasıyla diğer yükler uygun olan en kısa zaman aralıklarında devreye alınır.

- öncelik seviyesi şartları belirlenir; örneğin gece yarısı

belirlenen yük devreden çıkartılır ancak gündüz saatlerinde

tekrar devreye alınır.

Yük atma ve restorasyonun gerçekleştirilmesi

Kontrol ve izleme sistemi, yük atma/alma işlemini operatör

tarafından ayarlanan parametrelere göre kontrol eder ve

gerçekleştirir. Atılacak ve alınacak yükler, sistemin belirlediği

hiyearşi tarafından yönetilir.

Atılacak yüklerin seçimi: n seviyedeki yükler bire birer atılır ve eğer

yük atma ihtiyacı n seviyede olmazsa, n-1 seviyedeki yükler

çalışmaya devam eder. Birinci seviyedeki yükler asla devreden

çıkarılmaz.

Devreye geri alınacak yüklerin seçimi : en yüksek başlangıçtan

itibaren en son devreden çıkarılan öncelikli yükler ilk olarak tekrar

devreye alınırlar. Eğer bu seviyeye ait yükler tarafından alınmasının

imkanı yoksa sonraki seviyedeki yük devreye alınır.

Her hangi bir durumda bu işlemi sağlamak üzere gecikmeli tipmekanizma kontol ve izleme sistemi ile entegre edilir.

9.36.3.1. Yük atmada tarife yönetimi

Tarife gerekliliklerinin göz önüne alındığı yük atma, işlemi yük

gerekliliklerini karşılayacak kapasitede iç üretim jeneratörlerinin

olmadığı kabul edilerek kurulur.





Kontrol ve izleme sistemi mutlaka:

- kalıcı olarak abonelik sözleşmesinde belirlenen güç talebini

aşmayacak şekilde enerji tüketim miktarını değerlendirmelive gerekli uyumu ve işlemi yapmalı,

- bu değeri esas alarak yük atma/tekrar devreye alma işlemini belirlemeli,

- yük atma /alma işleminin uygunluğunu kontrol etmelidir.

9.36.3.2. Transformatör aşırı yük koruma için yük atmaTransformatör kısa periyotlarda aşırı yüklenebilir. Standart IEC 354

standartı aşağıda belirlenen aşırı yüklere izin vermiştir.

2 S n ( S n < 2500 kVA)güçlerdeki dağitim transformatörleri

1,8 S n ( S n 100 MVA) orta güçlerdeki güç transformatörleri

1,5 S n ( S n > 100 MVA) yüksek güçdeki güç transformatörleri

S n :transformatörün nominal gücünü gösterir.

Bu aşırı yüklere birkaç dakikalık zaman periyotları için izin verilir. Bir

aşırı yük durumunda transformatörlerde zaman kısıtlaması yoktur.Kısa devre akımları gibi çok yüksek akımlarda transformatör aşırı

akım koruma cihazları tarafından korunur.

Kontrol ve izleme sistemleri:

- aşırı yüklenme durumunda atılması gereken yükü belirler.

- yük atma işlemini kontrol eder .





- tekrar bağlanacak yükü belirler.

- toparlanma işlemini izler kontrol eder.

Yük atmanın kumandası termal propun alarm eşiği veya termal

aşırı yük korumasının alarm eşik değeri tarafından verilir. Yük

atma güç değeri tüketilen güç ile transformatör nominal gücü

arasında farklı bir değerdir. Verilen periyottan sonra

transformatör zaman sabiti ve işletme şartları nominal güç ile

güç tüketimi arasında değişen yük alma veya restorasyon

işlemi başlar. Termal aşırı akım korumasının eşik değerine bağlı olarak yük atma belirli zaman per iyotlar ındagerçekleşebilir.

İki transformatörün paralel çalışma durumu

Yükteki beklenmedik değişiklikler, transformatör tarafından tolere

edilebilirse, hatadan dolayı transformatörün birinin devreden

çıkması durumunda ani yük atmanın olması gerekli değildir. Geride

kalan transformatör, tüm yükü beslemeye devam eder.

Gerektiğinde transformatörün aşırı yük korumasından gelen bilgiye

ve gerçekleşen tüketime bağlı olarak yük atma gerçekleştirilecektir.

9.36.3.3. İç üretim jeneratör gruplarının korunması için

yük atmaÜç tip uygunsuz durumda yük atmanın tahrik edilmesi bir

gerekliliktir.

Aşırı yük :

Bu durum üretim kapasitesindeki güç için yük talebinin yavaş

artması sonucu ortaya çıkar.






- atılması gereken güç değerini hesaplar ,

- jeneratör koruması harekete geçmeden önce yük atmayıgerçekleştirirler.

Üretim kapasitesindeki düşüş: (genel kullanım şebekesinden

işletmenin ayrılması) veya genel kullanım şebekesinde güç

kaybı:

Bu jeneratörün veya sürücünün kaybolması durumundameydana gelir. Yük atma kabul edilebilir sınırlar içerisinde

frekansın ve gerilimin sürdürülebilmesi ve koruma sisteminin

jeneratör grubunu servis dşı olmasını önlemek için yük atmanınmutlaka ve hızlı bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekir.

Kontrol ve izleme sistemi :

- gerekli atılacak gücün değerini hesap eder ,

- kabul edilebilir sınırlar içinde gerilimin ve frekansın kalmasıiçin yeterli seviyede yük atma işlemini gerçekleştirir.

Elektriksel olaylar:

- saha içindeki kısa devreler

- sahaya yakın enerji alış noktasına yakın genel kullanımşebekesindeki kısa devreler .

- çalışan döner makınaları etkileyecek şekilde yüksek değerde

gerilim çökmeleri gibi olaylardır.





Şebeke stabilitesini sürdürebilmek için hızlı yük atma: dinamik

stabilite analizi şebeke stablitesini sürdürebilmek için hangi yüklerin

atılacağını belirler.


- hangi yüklerin kesinlikle atılması gerektiğini belirlemek

üzere,

- şebeke stabilitesini sürdürmeyi sağlayacak gerekli zamaniçerisinde yük atma işlemini sağlar.

Y ük restorasyonu, yük toparlanması: şebeke devam eden yük atma

işleminden sonra stabil hale geçer geçmez ve elde edilen güç, yük

tarafından belirlenen güçten fazla olduğunda, toparlanma işlemi

mümkün olur. Yük restorasyonu, jeneratör yüksek değerde yük

darbeklerini tolere edemediği durumlarda kademeli olarak

uygulanmalıdır. Stabilite analizi, jeneratör grubunun kaldırabileceği

restorasyon yük kademelerinin belirlenmesine imkan sağlar.

Motorların durumu: beslemenin kesilmesini takiben, motorlar

manyetik akı tükeninceye kadar remenans gerilimini sürdürürler.

Besleme kaynağının hızlı bağlantısı karşılıklı faz gerilimlerinin

birleşmesine yol açar Sonuçta elektriksel ve mekanik transiyenler

motorların kolayca hasarlanmasına neden olurlar. Yük atma olayının

gerçekleşmesinden hemen sonra kontrol ve izleme sistemimotordaki akı ortadan kalkıncaya kadar restorasyon işlemini

engeller. Motor gerilimi %20 azaldığında motor otomatik olarak

devre dışı bırakılır ve duruncaya kadar devreye alınamaz. Minimum

remenas gerilimi, koruma sisteminin (ANSI 27R) tekrar bağlantı

koruma dijital çıkış sinyalı üzerinden sağlanır.






- restore edilebilen gücün belirlenmesi,

- yük restorasyon kademelerinin belirlenmesi,

- tekrar beslenen baralar üzerinde motorlardan dolayıremenans gerilimin incelenmesi,

- yükün restorasyonu için gerekli kademeleringerçekleştirilmesini sağlamalıdır.

Zaman sınırlamaları: verilen aşırı yük şartları nisbeten yavaş gelişir;

aşırı yük oluşumu ile ilgili yük atılması işleminin hızlı olmasına gerek

yoktur; sistemin karşılayabileceği kapasiteye uygun belirli bir sürenin

(birkaç on saniye veya birkaç dakika) geçmesine izin verilir.

Diğer taraftan, stabilite araştırmaları sonucunda şebekenin

stabilitesini sürdürebilmek için hata durumu ortaya çıkması

durumunda yük atmanın hızlı olmasını gerektiren durumlar

görülebilir. Bu durumda yük atma süresi bir kaç yüz saniyeyi

aşmamalıdır.

9.36.4. Transformatörün Sıralı Olarak

Y üklenmesiTransformatörün enerjilenmesi ile birlikte bir kaç on saniye süre

içinde nominal akımın 10-15 katı büyüklüğünde bir taransiyen akım

geçer. Bu nedenden dolayı, transformatörün tüm bölümlerinin aynı

anda enerjilenmesi transformatörün koruyan cihazların gereksiz

açtırmasına yol açabilir.





Bunu önlemek için, kontrol ve izleme sistemi güç teminini

tutabilmek için transformatörleri sırayla enerjilendirir. Kademeli

olarak tekrar enerjilendirmede aşağıdaki işlemleri dikkate almak

gereklidir:

- yük restorasyonu

- kaynak değiştirme

- gözün tekrar kurulması

- tesisin tüm bölümlerinin enerjilendirilmesi...

9.36.5. Anahtar ve ayırma cihazları arasındaki

kilitleme işlemleri

Elektrik hatasının oluşması esnasında kontrol ve izleme sistemi

herhangi bir operatörün müdahalesi gerekmeden gerekli tüm işlemi

yapmalı ve bu gibi durumlarda operatörün müdahalesini

önlemelidir. Bu gibi önleme durumunda gerekli mesaj kontrolistasyonunda oluşturulur.

Örnek

Şekil 9.290: Kesiciler

arasında kilitleme

Kaynak 1 ve 2 tamamenayrı besleme yapar. Her

iki transformatör

üzerinden besleme

yapıldığında, eğer CB1

kesicisi kapalı ise; CB2

nin kapatılması önlenir.





9.36.6. Anahtarlama cihazlarının karşılıklı

açtırmalarıKontrol ve izleme sistemi transformatörün üst ve alt taraflarında

bulunan anahtarlama cihazlarının birbirlerine göre açtırmalarını

sağlamalıdır.

Şekil 9.291: Transformatörün alt ve üst taraflarındaki açtırma cihazlarının

birbirleri arasındaki açtırma işlemleri; genelde, koruma sistemitarafında hata algılandığında doğrudan her iki kesici birden açılır.

Operatör tarafından veya koruma cihazı tarafından üst tarafta

bulunan kesici açtırıldığında kontrol ve izleme sistemi alt taraftaki

kesiciyi açtırır. İlave olarak, alt taraftaki kesicinin kapanmasına eğer

üst taraftaki kesici açıksa izin verilmez.





9.36.7.Topraklama transformatörünün bağlantı

değişikliğiŞekil 9.292’deki kuplajlı iki busbar göz önüne alınırsa, burada her bir

busbar için ayrı ayrı iki topraklama transformatörü tesis edilmiştir.

İki busbar birbiri ile bağlandığında, muhtemel toprak hatası akımını

iki katına çıkarmaktan sakınmak için sadece iki topraklama

transformatörlerindan birisi serviste bırakılır; diğeri devre dışı edilir.

Kuplaj kesicisi kapandıktan sonra, kontrol ve izleme sistemi iki

topraklama transformatöründen birisini mutlaka devre dışı

etmelidir.

Şekil 9.292: kuplajlı iki busbar üzerindeki iki topraklamatransformatörünün anahtarlanması





9.36.8.Reaktif enerji kompanzasyonu

Kontrol ve izleme sistemi farklı besleme konfigürasyonlarında reaktif

güç düzenlemesini gerçekleştirmelidir.

Şebekenin sadece genel kullanım ve dağıtım sisteminden

beslenmesi

Kademeli anahtarlama yapılan sistem kontrolleri reaktif enerjiden

dolayı dağıtımın istenmeyen tüketim giderlerinin altında olmasını

sağlayacak şekilde kapasitör gruplarını otomatik olarak devreye

sokup çıkaracaktır.

Şebekenin iç üretim jeneratör gruplarının genel dağıtım şebekesine

bağlanarak beslenmesi

Reaktif güç kapasitörlerden ve jeneratörlerden sağlanır.

Jeneratörlerin stabilitesi reaktif güç ile beslendiğinde düzelir. Sonuç

olarak reaktif gücün bir bölümü jeneratörler tarafından sağlanır,

kalan kısmı ise bağlı olan kapasitörler tarafından sağlanır. Ancak

yükte azalma görüldüğünde ve yük kaybında, kapasitörlerin servis

dışı edilmesi jeneratörde stabilitesizliği önlemek için mecburidir.

Sistem reaktif enerji tüketiminden dolayı cezalı faturadan korunmak

için jeneratör tarafından sağlanan reaktif enerjiyi kontrol eder.

İç üretim j eneratör grupları tarafından şebekenin beslenmesi

Bu durumlarda jeneratörler, gerekli reaktif güç jeneratörler

tarafından sağlanır ve reaktif gücün kapasitörlerle yapılması iptal

edilir. Diğer taraftan gerilim regülasyonu reaktif üretim tüketim

dengesini korumak üzere çalışır.





Tipik olarak, jeneratörler tam yükte cos = 0.8 sağlayacak

kapasitede olacak şekilde değerleri belirlenir. Eğer belirli bir yük için

(endüktif) değeri düşükse (bu durum nadir olarak ortaya çıkar),

kapasitör grupları farklı yerlerden besler.

9.36.9. Alt sistemlerden ölçüm ve enerji kalitesinin

kontrolü

Kontrol ve izleme sistemleri enerji ölçümünü ve kalitesinin

kontrolunu şebekenin belirlenen noktalardan gerçekleştirilmesini

sağlar.

Aktif ve reaktif enerji ölçümü

Ölçüm işlemleri (saatlik, günlük, haftalık veya aylık zaman

periyotlarında)gerçekleştirilir.

Enerji kalitesinin kontrol ü

Enerji kalitesinin kontrolü aşağıda açıklanan ölçümlerle belirlenir.

- Akım ve gerilim harmonikleri

- Güç faktörü

- Gerilim dengesizliği

- Tepe faktörü (tepe değer ile RMS değer arasındaki oran )Bu ölçümler:

- periyodik olarak

- Operator kontrolu altında

- Ayar değerini aştığında yapılır.





Ölçü sonuçları analiz edilmek üzere operatör kontrol istasyonuna

gönderilir. Aynı zamanda uyarma yapılır.

9.36.10.Zamana bağlı programlamaKontrol ve izleme sistemi, operatörün kurduğu parametrelere uygun

olarak zamana bağlı yük kontrolünü gerçekleştirmelidir.

Parametrelerin ayarı

Parametreler işletme periyodunu düzenlemek için ayar edilirler.Parametre ayarlarının doğruluğu bir dakikadan daha fazla sapma

yapmayacak doğrulukta olmalıdır. İşletme periyodu

programlanırken tatil ve özel günler hesaba katılmalıdır.

9.36.11.Tarife yönetimiKontrol ve izleme sistemi, akım tarife periyoduna göre tanımlanmış

tarife yönetimi için yüklerin kontrolünü gerçekleştirmelidir.

Akım periyodu

- Genel kullanım tarafından sağlanan dış sinyal üzerinden

- Veya zamana ve enerji firması ile yapılan sözleşmede

açıklanan tarife detayına bağlı olarak kontrol ve izleme

sistemi tarafından belirlenir.

Parametre ayarlama

Parametreler tarife periyotlarına göre yüklerin devreye girme/çıkma

zamanlarını belirlemek için ayar edilirler.

Operatör herhangi bir zamanda:





- Parametre ayarlarını değiştirebilmeli

- OFF periyodu sırasında ON kumandasını çıkarabilmeli

- ON periyodu sırasında OFF kumandasını çıkara bilmeli

- Kalıcı başla ve durdur kumandasını sağlayabilmeli

- Otomatik kumanda şekline dönebilmelidir..

9.36.12.İç üretim jeneratör gruplarının kontrolü

İç üretim jeneratör grupları genel dağıtım şebekesine bağlı veya ayrıçalışma durumlarında mutlaka kontrol ve izleme sistemi tarafından

kontrol edilmelidir.

9.36.12.1. Genel dağıtım şebekesinden ayrı işletme

Yükler tarafından aktif ve reaktif güçlerin uygulanması: n jeneratör

grubundan oluşan bir üretim merkezine sahip elektrik tesisi göz

önüne alınacaktır.

Kontrol ve izleme sistemleri

- gerekli güç gereksinimini karşılayacak sayıda jeneratör sayısının belirlenmesini

- jeneratörlerin devreye girmesinin kontrolünü

- jeneratör gruplarının senkronizasyonunu

- jeneratörler arasında aktif ve reaktif güç paylaşımınınyönetimini

- kabul edilebilir aralıklarda gerilim ve frekansları

sürdürebilmek için jeneratörlerin yüklenme kontrollerini





- tahrik mak inası verilen gücü ayarlayarak jeneratör grubununfrekansının reülasyonunun sağlanmasını

- jeneratörlerin uyarmasını ayarlayarak jeneratör gruplarıtarafından sağlanan gerilimin regülasyonunun sağlanmasınıgerçekleştirmesi gerekmektedir.

9.36.12.2. Genel dağıtım şebekesine bağlı olarak çalışma

Genel dağıtım tarafından sağlanan frekans ve gerilim:

Burada üç kullanım önerilir.

Jeneratörler tarafından sağlanan aktif ve reaktif güçler

sabittir.

Jeneratör grupları tarafından sağlanan aktif ve reaktif güçler ayar

noktası değerlerine regüle edilirler, diğer talepler genel dağıtım

şebekesi tarafından sağlanır.

n jeneratörden oluşan enerji üretimli elektrik tesisi incelenecektir.

Kontrol ve izleme sistemi mutlaka:

- güç ayar noktası ile bağlantılı olarak devrede olacak jeneratör sayısını belirlemeli

- jeneratörün devreye alınmasını kontrol etmeli

- jeneratör gruplarının senkronizasyonunu sağlamalı

- jeneratör grupları ile genel kullanım sistemi arasında

senkronizasyonu sağlamalı- güç ayar noktalarına bağlı

olarak her bir jeneratör tarafından beslenecek % gücün





jeneratör grupları arasında aktif ve reaktif olar ak

paylaşımını yönetmeli (burada i

n

% 100

1

).

- yüklenen jeneratör gruplarının tahrik makinalarını k ontrol

etmeli

- tahrik makinasının güç kontrolunu ayarlayarak aktif güçsağlanmasını düzenlemeli

- jeneratör uyarmasını ayarlayarak reaktif güç sağlanmasınıregüle etmelidir.

Not: Jeneratörler tarafından sağlanan aktif ve reaktif güç

negatifte olabilir. Kontrol ve izleme sistemleri, güç sistemleri

tarafından üretilen gücün artıda ya da ekside olduğunu gözetmeli ve

ona göre işletme sağlanmalı ve elektrik üretimine geçilmelidir.

genel dağıtım tarafından sağlanan aktif ve reaktif güçlerin sabit

olma durumu

Jeneratör grupları tarafından mutlaka sağlanması gereken reaktif

güç, yükün reaktif gücü ile şebeke ayar noktası değerinden farklıdır.

Genel kullanım şebekesinden sağlanan aktif ve reaktif güçler iç

üretim jeneratör gruplarının kapasite sınırındaki ayar değerine kadar

olan değişikliklere göre ayarlanan değerlerde regüle edilirler (güç

faktörünün düzeltilmesi). Jeneratör grupları tarafından beslenmesi

gereken güçler, yük güçleri ve genel kullanım şebekesi ayar noktası

arasında değişirler.

n j eneratörden oluşan enerji üretimli elektrik tesisi durumunda ise

Kontrol ve izleme sistemi mutlaka (yukarda da sayıldığı gibi):





- güç ayar noktası ile bağlantılı olarak devrede olacak jeneatör sayısını belirlemeli

- jeneratörün devreye alınmasını kontrol etmeli

- jeneratör gruplarının senkronizasyonunu sağlamalı

- jeneratör grupları ile genel kullanım sistemi arasındasenkronizasyonu sağlamalı

- güç ayar noktalarına bağlı olarak her bir jeneratör tarafından

beslenecek % gücün jeneratör grupları arasında aktif ve

reaktif olarak paylaşımını yönetmeli (burada i

n

% 100

1

).

- Aşağıda verilen ifadedeki değeri sürdürmek için tahrik

makinasının güç kontrolü ayarlanarak ayar noktasına kadar

genel kullanım şebekesi tarafından temin edilen aktif vereaktif güçleri regüle etmeli :

P P P g ld usp

P g : jeneratör grupları tarafından temin edilen aktif güç

P ld : yükün aktif gücü

P usp : genel kullanım şebekesi aktif güç ayar noktası (sabit

değer)





- aşağıdaki ifadeyi sürdürmek için jeneratör uyarmasını

ayarlayarak ayar noktasına kadar genel kullanım şebekesitarafı ondan temin edilen reaktif gücü regüle etmeli :

Q Q Q g ld usp

Q g : jeneratör grupları tarafından temin edilen reaktif

güç

Qld : yükün reaktif gücü

Qusp : genel kullanım şebekesinin reaktif güç ayar noktası

(ayar noktası)

Şebeke aktif ve reaktif güç ayar değerleri negatif olabilir. Bu

durmda jeneratör şebekeyi beslemeye başlar . Kontrol ve izleme sistemi

şebekenin pozitif ve negative güçlerinde sistemi işletmeyi sağlayabilmelidir.

Şebekeye bağlı işletmeden şebeken ayrılmış işletmeye geçiş

Şebekeye bağlı işletmeden şebekeden ayrı işletmeye geçiste, kontrol

ve izleme sistemi otomatik olarak aktif ve reaktif güç

regülasyonundan frekans ve gerilim regülasyonuna aktarır. Tersine

olarak, şebekeden ayrı işletmeden şebekeye bağlı işletmeye geçişte,

kontrol ve izleme sistemi frekans ve gerilim regülasyonundan aktif

ve reaktif güç regülasyonuna aktarır.

9.36.13. Son durumun tesbiti

Kontrol ve izleme sistemi alarmları ve anahtarlama cihazlarının

durumlarını hafızasına alır. Olaylar 1 mili saniye hassasiyetle 10 mili

saniye içinde oluşan olayları ayıracak kapasiteli olacak şekilde kayıt

eder





9.36.14. Hata kayıtlarıHata kaydedici, kalıcı olarak akım ve gerilim gibi analog değerleri

toplar ver akım ve gerilimin rezidüel değerlerini hesaplar. Analog

değerde değişiklikleri kayıt eder.

Kayıtlar :

- Dış giriş (örneğin koruma cihazının aktivasyonu)

- önceden belirlenen eşik değerlerinin aşılmasında analogdeğerlerin toplanması ve hesaplanması

- toplanan ve hesaplanan analog değerlerin birisindedeğerinde değişimi

- frekansda değişim kayıt sistemini harekete geçirir.

Olayın kaydı önceden ve sonradan olanların zamanlaması

belirtilerek gerçekleştirilir. Hata kaydedici kontrrol ve izleme sistemi

toplanan verileri seri bagalantısı üzerinden işlemi yapacak olan

operator terminaline aktarılır. Terminal önceden ayarlanan veriler

ve eğriler doğrultusunda harekete geçerek gerekli işlemleri yapar.

Yazılım RMS değerlerinin ve harmoniklerin hesaplarını da

gerçekleştirebilir.





SON SÖZ

Bu notların hazırlanmasında 2009’da yitirdiğimiz Sayın M.Turgut

Odabaşı’nın değerli katkılarını anmadan geçemeyiz. Botaş’ta Elektrik

Mühendisliği yapmakta olan Turgut Odabaşı, çeşitli kaynaklardan

hazırladığı notları önce Elektrik Tesisat Mühendisleri Dergisininçeşitli sayılarında meslektaşlarına yararlı olmak üzere yayınladı. Nur

içinde yatsın.

Kendisinin hazırladığı notlardan yararlanarak, notlarının bir kısmını

Bileşim Yayınevi aracılığı ile yayınlamıştık. Onun notlarından ve diğer

kaynaklardan yapacağımız diğer derlemeleri ise EMO kanalıyla

yayınlanması kendi isteğiydi. Ancak bu isteğini hemengerçekleştirmek mümkün olmadı.

Toplamı 9 ana bölüm ve 1700’e yakın sayfadan oluşan bu notların,

Koruma Kontrol ve İzleme ile ilgili son ciltini toplam 3 ayrı grupta

yayınlamayı uygun gördük; Koruma ile ilgili 200 sayfalık bu ikinci

kitapta daha ziyade OG koruma, transformatörler, motorlar, baralar,

jeneratörler, motorlar üzerine yoğunlaşıldı. OG kesiciler, AGkesiciler, RCD’ler, AG yüksek kesme kapasiteli NH sigortalar, akım

sınırlandırıcı sigortalar, doğruluk sınıfı, ALF, akım

transformatörlerinin ya da gerilim transformatörlerinin seçim

kriterleri, motor koruma, bara koruma, jeneratör koruma ve kontrol

ve izleme sistemlerinin çalışması üzerine yazılar toplandı.





Elektrik Tesisat Notları olarak, Sayın Odabaşı’nın değerli

çalışmasından da yararlanarak hazırladığımız bu çalışmanın EMO

kanalı ile yayınlanması için başından beri desteğini esirgemeyen

Orhan Örücü Ağabeyimize, derlemenin hazırlanmasında

katkılarından dolayı Emre Metin ve Hakkı Ünlü’ye teşekkürü borç

bilirim.

Bu tür mesleki yayınların e-kitap olarak çok düşük bedeller ile

meslektaşlarına kazandırmak için bu yayın portalını oluşturma kararı

alan 42. Dönem EMO Yönetimini öncü rölünden dolayı kutlarız.

E-Kitabı Derleyen ve Yayına Hazırlayan

İbrahim Aydın Bodur, Hakkı Ünlü

9 Koruma Kontrol Izleme 2

Documents

Transcript of 9 Koruma Kontrol Izleme 2