Hatalı elemanın otomatik olarak devre dışı edilmesi işlemi, koruma sistemleri vasıtasıyla gerçekleştirilir. Söz konusu koruma sistemleri; şebekenin hat, kablo, generatör veya transformatör gibi elemanlarını koruyan ve şebekedeki akım tarafından beslenmekte olan röleler topluluğunu kapsamaktadır. Korunan ekipmanlarda hata oluştuğunda, ayarlanan değerlerin üstünde değer alan röleler işletmeye girer ve bu durumda korunması istenen sisteme bağlı kontaklar dizisi açılıp veya kapanarak hatalı bölümün devre dışı olması sağlanır.

Koruma sistemlerinin, iletim ve dağıtım şebekesinde olduğu gibi endüstriyel tesislerin işletim şebekelerinin güvenilir bir şekilde işletilip korunmasında da çok önemli bir yeri vardır.
 

 

Koruma Sisteminde Olması Gereken Şartlar

1. Güvenilir bir şekilde yapılmış bir koruma sistemi, hatanın meydana geldiği şebeke bölümünü kesinlikle devreden çıkarmalı ve hatalı bölümden başka şebekenin diğer kısımları devrede kalarak işletmeye devam etmelidir. Kısaca diğer bölümlere ait anahtarlar kapalı olarak devrede kalma şartıyla, sadece hatalı cihazı veya bölümü çevreleyen anahtarlar açılmalıdır. Şekil 1'de sadece L11 ve L12 hatlarında kısa devre olursa, L11 ve L12 anahtarlarının açılması gerekir. Koruma sistemindeki diğer anahtarlardaki açılma gereksiz açma olacaktır. Koruma sisteminin sadece hatalı elemanı seçmeyi başarırsa bu koruma sistemine seçici koruma sistemi denir. Bir koruma sistemi güvenilir olmalı yani gerekli olan durumların hepsinde çalışabilmeli ve aynı zamanda seçici nitelikte olmalıdır.

 

Şekil 1 Genel güç üretim, iletim ve dağıtım sistemi

2. Koruma sisteminin olabildiğince kısa süre içinde çalışması gerekmektedir. Oluşabilecek zararların en aza indirilmesi için arklı kısa devrelerin açılma sürelerini olabildiğince azaltmak gerekir. Bundan başka çoğu kez 1-faz toprak arasında başlayan arkın gelişerek başka fazlara da geçmeye zaman bulmasını önlemek gerekir. Özellikle kısa devrelerin çabuk giderilmesi, iletim şebekelerinde kararlılığı sağlamada en etkin yol olmaktadır. 

3. Bir koruma sisteminin davranışı, şebekenin yapısından olabildiğince bağımsız kalmalı, manevra serbestliği sağlamalı ve ayar değişiklikleri gerektirmeden buklajlara, paralel bağlamalara ve besleme değişikliklerine elverişli olmalıdır. Koruma sistemlerini şebeke yapısının değişimlerine karşı olabildiğince duyarsız yapmaya çaba göstermelidir. 

4. Sistemlerin belirlenen değerlerden ve sürelerden fazla olmamak kaydıyla aşırı yüklere duyarsız kalması istenir. Eğer aşırı yüklenme süresi uzar ve cihazlarda tahribatlara yol açabilecek termik ısınmalar meydana gelirse, bu ısınma ani açmalı röleler yerine termik koruma röleleri tarafından izlenmeli ve gerekli açma kumandası verdirilmelidir.

5. Koruma sistemi kısa devre akımlarının şiddetleri, cinsi ve hata yeri nerede olursa olsun devrede olmak zorundadır. Bazı durumlarda kısa devre akımının değeri normal akım değerinden daha düşük olabilmektedir. Hata yeri nerede olursa olsun şebekenin her türlü işletme şartları altında hatanın giderilmesini sağlamak için sistemin duyarlılığının yeterli seviyede olması gerekmektedir. Bununla beraber röleleri minimum kısa devre altında duyarlı yapmak verimsiz ve üstelik çok az yarar sağlamaktadır.

Rölelerde Olması Gereken Nitelikler

Olabildiğince basit ve sağlam olmak,
Hızlı olmak,
Oldukça az bir enerji tüketimi olmalıdır. Bu özelliğin rölelerin şebekeye bağlantısını sağlayan transformatörler üzerinde büyük etkileri vardır.
Bir kısa devre anında ortaya çıkabilen en küçük akımlar ve en düşük gerilimler etkisinde bile doğru çalışmak için yeterli duyarlılığa sahip olmak, 
Açtırma işlemlerini tehlikeden uzak kontaklarla gerçekleştirmek

Sistemde Bir Hatanın Meydana Gelme Şartları

Çeşitli koruma sistemleri ile bu sistemleri meydana getiren rölelerin sağlaması gereken şartların belirlenmesinden sonra bunların gerçekleştirilmesinden önce rölelerin korudukları kısım üzerindeki bir kısa devreyi veya hatayı ortaya çıkarabilmeleri için duyarlı olmak zorunda kalacakları büyüklük veya büyüklükleri belirlemekle işe başlanır.

Bir hatanın meydana gelmesi sonucunda, göz önüne alınan elemana ait gerilim ve akımların az ya da çok değiştikleri görülür. Üç fazlı bir cihazda şebeke durumunun niteliğini belirlemekte kullanılan parametreler sadece faz-nötr gerilimi, fazlar arası gerilim ve fazlardaki akımdır, dolayısıyla rölelerin üzerine etki yapan büyüklüklerin bu akımlar ve gerilimlere zorunlu olarak bağlı kalmaları gerekir.

Şebeke üzerinde bir hatanın varoluş kriterleri aşağıdaki gibidir:

1. Bir kısa devre, aşırı akımlar ve gerilim düşümleri ile anlaşılır. Ancak bu iki etken yeterince güvenilir kriterler oluşturmamaktadır. Her hata, aşırı akımlara yol açmaz. Aşırı akımlar ve gerilim düşümleri motorların yol alması veya transformatörün ilk enerjilendirilmesi gibi durumlarda hiç bir hata yok iken kendini gösterebilir.

2. Bir devre elemanının görünen empedansındaki değişme değerlendirilerek yukarıdaki iki etken birleştirilebilir. Örneğin L1 fazına ait faz-nötr gerilimi ve akımı UL1, IL1 ve L2 fazına ait faz-nötr gerilimi ve akımı UL2, IL2 olduğunda 1 ve 2 fazlarına ait empedanslar ile belirlenir. Bir hata halinde görünen empedans yük değişimi sonucu olabilenlerden daha büyük, ani bir azalmaya uğrar. Bu kriter hata var oluş kriteri olarak benimsenmektedir.
 

3. Her dengesiz arıza gerilimler ve akımlar; doğru, ters ve sıfır bileşenler ortaya çıkarmaktadır. Hatalı fazlardaki gerilim düşmesine karşılık gerilimlerin ters ve sıfır bileşenleri hata yerinde maksimum değerler almaktadır.

4. Genel olarak hatasız şebekenin bir elemanındaki kapasite akımları ve mıknatıslanma akımları gibi paralel akımlar, işletme akımları ve kısa devre akımları yanında küçüktür. Normal çalışmada bir elemanın veya devrenin çıkışındaki I2 akımı girişteki I1 akımına (bazı durumlarda çevirme oranı farkı ile) yakın olacaktır. Buna karşılık bir elemanda veya devrede bir hata meydana gelirse I2 ile I1 akımlarının geometrik farkı büyük olacak ve bu özellik bir hatanın belirlenmesi için kullanılacaktır.


Osman Kemal DAĞ