Ferrorezonans Nedir? Nasıl Önlenir?

Elektriksel güç sistemlerinde pek çok sorunla baş etmek zorundayız. Bu yazımızda elektrik tesisatlarında karşılaşılan problemlerden biri olan ferrorezonans olaylarının pratik çözümler yoluyla nasıl önlenebileceğini inceledik.

A- A+

28.07.2017 tarihli yazı 12731 kez okunmuştur.

Ferrorezonans Nedir?

Ferrorezonans, güç ağlarını etkileyebilen doğrusal olmayan bir rezonans olayıdır. Harmoniklerin anormal oranları, geçici veya sabit durum aşırı gerilim ve akımları elektrik cihazları için genellikle tehlikelidir. Açıklanamayan bazı arızalar bu tür lineer olmayan rezonans durumlarına bağlanmaktadır.

Ferrorezonans riskine bir elektrik tesisatının tasarım aşamasında olduğu kadar dikkat ve özen gösterilmelidir. Bir elektrik sistemi üzerinde bakım ya da geliştirme yapılırken tedbirli olunmalıdır. Temel olarak, risk kontrolü tehlikeli konfigürasyonların ve mevcut olan koşulların bilgisine ihtiyaç duyar.

Ferrorezonans Nasıl Önlenir?

Ferrorezonansın önlenmesi için temel bazı pratik ölçümler gerçekleştirilmelidir. Elektrikli cihazlar için aşırı gerilim, akım, dalga formunda bozulma bunlara örnektir. Ferrorezonansın önlenmesi için birkaç tip metod vardır.

Birinci Metod

Doğru tasarım ve anahtarlama işlemleri ile ferrorezonansa duyarlı konfigürasyonlardan kaçınılabilir.

İkinci Metod

Sistem parametre değerlerinin tehlikeli bir bölgede olmamasının sağlanması ve mümkünse tehlike bölgelerine uygun bir güvenlik marjı oluşturulması.

Üçüncü Metod

Kaynaktan sağlanan enerjinin ferrorezonans olayını sürdürmek için yeterli olmadığından emin olun. Ferrorezonansa duyarlı birkaç tipik konfigürasyon bulunmaktadır.

► VT ve CVT ‘lerin tasarımı
► Trafoya yanlışlıkla enerji verilmesi
► Nötral sistemlerin izole durumu
► Reaktör vasıtasıyla topraklanmış orta gerilim(OG) güç sistemleri
► Kapasitif bir güç sistemi ile transformatör beslenmesi durumu .

Konfigürasyon-1

VT'ler ve CVT'lerin tasarımı

İyi tasarlanmış Gerilim Transformatörleri (VT) ve Kondansatör Gerilim Transformatörleri (CVT), ferrorezonansı nötrleştirmek için gereklidir. İzole edilmiş nötr bir sistem üzerinde faz ile toprak arasına bağlanan (tek kutuplu) VT'lerin durumu, pratikte ferrorezonans için en uygun olan bir durum olarak düşünülür.

Bu durum özel ferrorezonans koruma önlemlerinin uygulanmasını gerektirir. Fazlar arasında bağlanan (iki kutuplu) VT'lerin durumu, bu VT'lerden birinin, hatta bir anlık bile olsa tek bir fazda sağlanması muhtemel ferrorezonans olayının kaynağı olabilir. Bu konfigürasyonun pratik çözümleri şunlar olabilir;

Birinci Çözüm

İzole edilmiş nötr sistemlerde, topraklanmış (birincil) nötr ile VT primerlerin yıldız bağlantısını önlemek ve VT ‘ler için üçgen bağlantısını kullanmak.

İkinci Çözüm

İzole edilmiş nötr bir sistemde eğer topraklama nötr ile yıldız bağlantılı primer kullanılırsa; Manyetik çekirdeğin daha düşük indüksiyon değerinde (yaklaşık 0,4 ila 0,7 T) çalışması durumunda, en az %2 oranında ferrorezonans olayının başlamamasına etki eder. Kayıpları bir veya daha fazla yük direnci ile bir arada değerlendirebilirsiniz; bu da, toplam güç tüketiminin gerekli hassas koşullara uygun olmasını sağlar. Yük direnci değerlerini hesaplamak için aşağıdaki yöntem kullanılabilir. Yöntem her bir duruma ayrı ayrı uygulanmalıdır.

Üçüncü Çözüm

Bir sekonder sargılı VT:

Sönümleme direnci olan R her bir VT’nin sekonder tarafına bağlanır. Eğer VT’nin akış yönündeki tüketim yetersiz olursa bu durumda dirençler VT enerjilendiği zaman enerjiyi sürekli olarak absorbe edecektir.

Önerilen minimum direnç ve bu direnci minimum gücü şu şekilde bulunmalıdır;

Us - Nominal sekonder voltajı (V),

K - Hatalar ve servis koşulları standartı IEC 186'da belirtilen sınırlar dahilinde kalacak şekilde 0.25 ile 1 arasındaki faktör (kP_t, örneğin 50 VA'lık bir nominal çıkış için yaklaşık 30 W'dir).

Pt - VT nominal çıkışı (VA),

Pm - Ölçüm için gerekli güç (VA).

Bu sönümleme cihazının avantajı, normal (dengelenmiş) çalışma koşullarında ölçüm doğruluğunu etkilememesi veya kayıp oluşturmaması değil, dengelenmemiş şartlarda ferrorezonans olayını sönümlemesidir.

Önerilen minimum direnç ve minimum güç şöyledir;

Örneğin:

TT = 1000 / √3 - 100 / √3 - 100/3 V

Pe = 100 VA

(Us = 100/3)

R = (3 × √3 × (100/3) 2) / 100 = 57.7 Ω

PR = (3 x 100/3) 2 / 57.7 = 173 W

(57.7Ω / 2 × 120Ω'un hemen üstündeki standart değer; 2 × 140W

Konfigürasyon – 2

Trafoya yanlışlıkla enerji verilmesi

Kazara bir veya iki fazda enerjilenmiş bir transformatördeki ferforezonans oluşumunu önlemek için, pratik çözümler şunlardan oluşur:

► Ölçülen belirgin güçten % 10’dan daha düşük bir aktif güç sağlayan transformatörlerin kullanımından kaçınmak,
► Yüksüz durumda enerjilenmemek.
► Kablo uzunluğu belli bir kritik uzunluğu aştığında bir kablo transformatörü düzeneğinde canlı çalışmayı yasaklamak,
► Direnç-trafo merkezini nötr olarak topraklamak,
► Primer tarafı yıldız bağlantılı bir transformatörün nötr kısmının topraklanması.

Konfigürasyon - 3

İzole edilmiş nötr sistemlerin durumu

Kalıcı İzolasyon Monitörü PIM'ler ile ferrorezonans riskinden kaçınmak için, transformatör nötr ve toprak arasında bir empedans kurulabilir.

Aynı izole nötr sisteme bağlı tüm diğer Y şeklinde bağlanmış VT'lerin primerler yıldız noktası bir kapasitans (P1) ile topraklanmış olması gerekir. Bu önlem genellikle uzantılarda ve alt santrallerde göz ardı edilir.

Konfigürasyon - 4

OG güç sistemlerinin reaktör ile topraklanması

► Og güç sistemlerinin reaktör ile topraklanması durumunda şu yöntemler uygulanır;
► Topraklama bobini kayıplarını azaltmak için bir direnç bileşeni eklenebilir.
► Nötr topraklama reaktansını düzenleyerek hata akımı telafi edilebilir.

Konfigürasyon - 5

Transformatörün kapasitif bir güç kaynağından beslenmesi

Kapasitif bir güç sistemi içinden beslenen bir transformatöre uygulanabilecek en iyi çözüm, aktif güç iletimi transformatörün nominal gücünün % 10'undan az olduğunda riskli konfigürasyonlardan kaçınmaktır.