Koruma Rölelerinin Güç Sistemlerinde 4 Temel Uygulaması

Koruma röleleri koruma yapılacak bileşene bağlı olarak generatörler, iletim hatları, transformatörler, yükler olarak 4 başlıkta kategorize edebiliriz. Koruma rölelerinin güç sistemlerindeki 4 temel uygulamasının ayrıntıları yazımızda.

A- A+

19.10.2016 tarihli yazı 22276 kez okunmuştur.

Koruma Güç Sistemi Röle Generatör Yük İletim Hattı Trafo

1) Generatör Koruma

Generatörlerin korunmasında generatöre adım dışı röle takılarak bu sorunun ortadan kalması sağlanır. Farklı hatalara (arızalara) dayanan generatör koruma yolları vardır. En yaygın hatalar (arızalar) aniden güç kaybı oluşan büyük generatörlerde, generatör ve yük arasındaki büyük orandaki güç uyumsuzluklarıdır. Bu güç uyumsuzluğu bazı generatörler de senkronizasyon kaybına neden olmaktadır. Bu senkronizasyon kaybı "birim adım dışı hareket" olarakta isimlendirilmektedir. Bunu generatörlerin güç uyumsuzluğundan dolayı sistemin geri kalanıyla uyumlu çalışamaması olarak daha net bir şekilde açıklayabiliriz. Adım dışı hareket durumunda generatör hariç diğer bütün sistem izole edilir ve generatöre adım dışı röle takılarak bu sorunun ortadan kalması sağlanır.

►İlginizi Çekebilir: Kaçak Akım Rölesinin Önemi

2) İletim Hatlarının Korunması

İletim hatları çeşitli koruma röleleri korunabilir. İletim hatlarının korunmasında en yaygın uygulama onlara mesafe koruyucu röleler takmaktır. Mesafe rölelerinin tasarlanma amacı akım, gerilim ve ölçülen akım-gerilim arasındaki faz açısındaki değişikleri (uyumsuzlukları) ortadan kaldırmaktır. Operasyon ilkesi; hata (arıza) olan mesafe ve rölenin gördüğü empedans arasındaki orana bağlıdır. Bu oranı yazarken rölenin görünen empedansını önceden tanımlanmış eşik değeri ile kıyaslamaktayız. Mesafe rölelerinin özellikleri yaygın olarak aşağıdaki şekilde R-X diyagramında gösterilmektedir. Diğer yandan da şekil 2[b]'de Mho rölesi gösterilmektedir. Mho rölesini özelliği ise yönlendirilmiş olmasıdır.

►İlginizi Çekebilir: Diferansiyel Röle Nedir?

Şekle uygun bir örnek olarak diyelim ki bir hata (arıza) oluştu. Bu durumda röledeki gerilim daha düşük olacaktır ya da akımı sabit durumlu yük koşulu değerlerine kıyasla daha yüksek olacaktır. Yani röledeki gerilim düşük ya da akımı normal durumdan yüksek olacaktır. Dolayısıyla rölenin görülen empedansı parametrik döngü (daire) içerindeki herhangi bir değere düştüğünde mesafe rölesi aktif hale gelmektedir. Bu sebeple hattın hatadan (arızadan) sonraki empedansını arızanın yerini bulmak içinde kullanabilirsiniz. Çeşitli mühendislik yapılarında olduğu gibi yedekleme yapmak için kopyalama yapılır. Bitişikteki baraların yakınındaki korunmuş hat bölgesinin ucundaki arızaları engellemek için mesafe röleleri kullanarak ana korumayı sağlamak için en az iki tane alana ihtiyaç vardır

"Böyle bir kriter; bir hattın ucunun ötesindeki arızalara (hatalara) karşı var olan her türlü uygulamanın ölçüm hatalarından tetiklenmemesini sağlayacak bir güvenlik faktörü oluşturur. Yani öncül korumayı sağlamak için en az iki tane alanımız olursa bir hattın sonunun ötesindeki arızaya (hataya) karşı yapılan herhangi uygulamada ölçüm hatalarından etkilenmeyecektir. Çeşitli koruma alanları farklı mesafe ölçen birimler kullanılarak kurulabilirler ki bunlarda birinci bölgede oluşan arızaları (hataları) iki mesafe birimi de bu arızaları ( hataları) gidereceği için biri işlevsiz hale gelecektir."

İki boş ünite arasındaki ana farklılık zaman gecikmesidir. Birinci bölgeyi kaplayan birim anında harekete geçerken ikinci bölgede belirlenmiş birim arıza (hata) sinyali uygulama arasında daha fazla zaman gecikmesine sahip olur. Yani biri anında diğeri ise zaman bakımından biraz daha geç devreye girmektedir. Ayrıca sınırlayıcıyı ve uygulama miktarlarını değiştirerek röle uygulama döngüleri şekil 2[b] gösterildiği gibi değiştirilebilir. Bazı uygulamalarda üçüncü bir alan daha eklenir bu ikinci alandan daha büyük olacaktır. Birinci alanda ortaya çıkan bir arıza (hata) için üçüncü alanın uygulaması ikinci alandakinden de daha uzun sürede olacaktır. Yani biri anında diğeri zaman bakımından gecikmeli bir diğeri de gecikmeli olan süreden sonra daha sonra gerçekleşir. Dolayısıyla gecikme arıza(hata) alanı içerisindeki koruyucu şemalar için geçici bir tolerans olanağı sağlamaktadır.

Geciktirilmiş uygulama tolerans açıklanırsa tetiklenir hareket geçer. Dolayısıyla bu ortam yedekleme koruma imkanı sağlamaktadır. Aşağıdaki şekilde, mesafe rölelerin koruma alanı ile ilgili bir anlatım vardır. Tipik olarak birinci alan korunan hat empedansının pozitif dizisinin %85 ile % 95 aralığında oluşturulur. İkinci alan birleşen hattın %50 kadar ve de geriye kalan iki hattın %25'lik kısmına da üçüncü alan girmektedir. Birinci alanın uygulama süresi anlık buna karşılık iki ve üçüncü alının süresi T1 ve T2 olarak sırasıyla gösterilmektedir.

Günümüzün mikroişlemciye dayanan rölelerinin çoğu çok işlevli koruma özelliklerine sahiptir. Bunlar tek bir birim ünite içerinde tam bir paketi olarak görülmektedirler.

Mesafe korumalı şemalar aracılıyla hat korunması durumunda mikroişlemci temelli koruma röleleri şunları da sağlamaktadır.

► Aşırı akım koruması
► Yönlendirmeli aşırı akım koruması (çoklu paralel hatlar durumunda seçicilik için kullanılır.)
► Düşük veya yüksek gerilim koruması
► Kesici arızası koruması (Kesicinin açma komutunu aldıktan sonra açmasını yapmaması durumunda korumayı sağlamaktadır.)

3) Trafo Koruması

Her trafo birimi diferansiyel koruma rölesi ile korunabilir. Bu koruma rölesinin koruma prensibi transformatörlerin yanlarında bulunup yüksek ve düşük gerilimdeki akım değerlerini karşılaştırmaktır. Normal şartlar altında ya da hata (arıza) harici durumda (ayrıca trafonun dönüştürme oranı muhafaza altındaysa) koruma birimine giren akım koruma biriminden ayrılırken yaklaşık olarak eşit değerde olacaktır. Başka bir deyişle koruma biriminde hata (arıza) olmadığı sürece ideal koşullar altında rölenin içinden herhangi bir akım akışı gerçekleşmez.

Mikro işlemci bazlı koruma röleleri aşırı ısı (normal ısı şartını aşan sarımlar için) ayrıca yüksek-düşük frekans rölelerini içermektedir.

Bu iki koruma rölesi birlikte çalışmaktadırlar. Çünkü trafolardaki enerji kayıpların frekansın artmasına yol açar bundan dolayı aşırı ısı rölesi sarım izolasyon hasarının da önlenmesini sağlar.

4) Yük Koruması

Elektrik yüklerinde yüksek gerilim dalgalanmaları oluştuğunda ciddi yük hasarlarına neden olabilir. Bu durumda yükler koruma röleleri altında/üstünde kullanılarak korunabilirler. Aşağıdaki şekilde yük korunması için gerilim rölesi altındaki bağlantı gösterilmektedir.