Farklı Transformatör Tipleri İçin Koruma Şemaları

Güç transformatörleri, yüksek gerilim (HV), ekstra yüksek gerilim (EHV) ve ultra yüksek gerilim (UHV) sistemlerinde büyük miktarda güç transferleri için kullanılmaktalar. Ancak kırılganlık ve hasarın hacmi de aynı derecede büyük ve yıkıcı oluyor. Bu yazımızda dört farklı transformatör tipi için temel koruma şemalarını yakından inceleyeceğiz.

A- A+

26.05.2019 tarihli yazı 8760 kez okunmuştur.

Transformatörün büyüklüğü ve gerilim seviyesi, koruyucu ekipmanın kapsamı ve seçiminde etkilidir. Bir diğer önemli faktör ise ekonomik yönüdür. Güç transformatörlerinin koruma maliyeti, şalt sahasının diğer bileşenlerine göre daha yüksektir.

Güç sistemi korumasının amacı, elektrik gücü sisteminin arızalı bir bölümünü, sistemin geri kalanından izole ederek arıza akımının ciddi hasarlara yol açmasını önlemektir. Bir transformatörde bir arıza meydana geldiğinde, hasar arıza süresiyle ilgili olarak harcanan arıza enerjisiyle orantılıdır. Bu nedenle transformatörün bağlantısı hemen kesilmelidir. Güç sistemi koruması, kısa devre yolunu sistemden hızla ayırarak arıza akımını durdurur.

Dağıtım Transformatörleri

Dağıtım transformatörü, elektrik güç dağıtım sisteminde gerilim dönüşümünü sağlayan ve dağıtım hatlarında kullanılan gerilimi, müşterilerin kullandığı seviyelere düşüren transformatördür. Dağıtım transformatörlerinde ekonomik hususlar baskın olmakla beraber kabul edilebilir genel performansa uygun minimum koruma sağlanır. Faz arızaları için güç sistemi kararlılık sorunları nadiren dikkate alındığından, yüksek hız korumasına her zaman gerek duyulmuyor.

Şekil 1: Üçgen-Yıldız Bağlantılı Dağıtım Trafosu İçin Aşırı Akım ve Toprak Arıza Koruması

►İlginizi Çekebilir : Trafolarda Kademe Değiştirme İşlemi Nasıl Yapılır?

Yaklaşık 5 veya 10 MVA'dan daha büyük dağıtım transformatörleri, yük kademe değiştirmesi ile donatılmıştır ve basınçlı soğutmaya sahiptir. Bu transformatörler, aşırı akım ve toprak arıza koruması ile korunur. Arıza akımlarının, yüksek gerilim ve alçak gerilim sargıları tarafından beslenildiği durumlarda, transformatörün her iki tarafında da aşırı akım koruması kullanılır. Daha büyük dağıtım transformatörleri, toprak arıza korumasının dahil edildiği genel diferansiyel korumasına da sahip olabiliyorlar. Küçük boyutlar ise genellikle sigortalarla donatılmıştır.

İki Sargılı İletim Transformatörleri

İletim transformatörleri, yüksek gerilimin uzaklara iletilmesinde gerilim yükseltici olarak görev alırlar. 132 kV, 275 kV ve 400 kV şebekeye bağlı trafoların korunmasında ekonomik hususlar etkilidir. Çünkü sistem kararlılığının sağlanması için yüksek hızla arızanın giderilmesi ve arıza hasarının en aza indirilmesi gereklidir.

Hem faz arızaları hem de toprak arızaları için yüksek hızlı ayırt edici arıza açıklığı elde etmek için yüksek gerilim ve düşük gerilim ile sınırlandırılmış topraklama arızası ve diferansiyel koruma gereklidir. Diferansiyel koruma, belirli bir bölge veya ekipmanın parçası için koruma sağlamaktadır. Bölgedeki dahili arızalarda, giriş ve çıkış akımları arasındaki fark yüksek olmaktadır.

Şekil 2: Tipik Bir Şebeke Trafosu Koruma Şeması

►İlginizi Çekebilir : Trafo Test Prosedürü ve Trafoyu Devreye Alma

Kesintisiz ekipman akımı, akım korumalı ekipmandan akar ve rölenin içinden geçen net akım sıfırdır. Normal çalışma durumunda röle içinden hiçbir akım akmaz. Akım trafoları tarafından tanımlanan sınırın dışında herhangi bir arıza meydana gelirse, röle çalışmaz. Ancak iki akım trafosunun bağlandığı bölgede meydana gelirse, röle devreyi kesmesi için devre kesiciye sinyal verir.

Santral Transformatörleri

Şebekeden güç alan ve güç santrali dağıtım sisteminden beslenen trafolardır. Çoğu ana üretim santrallerinde, santral yardımcılarına şebekeden bir besleme sağlamak için transformatörler kuruluyor. Bu trafoların korumaları, ekonomik hususlardan ziyade teknik tarafından yönetiliyor.

Santral trafoları, yük altında kademe değiştirmeye sahiptirler. Sargılar, genellikle yıldız-üçgen-yıldızdır. Bu transformatörler şebekeye bağlı olduğundan, iç arıza akımları çok yüksek sayıda transformatör değerlerine ulaşıyor. Koruma düzenlenmelerinin bu yüksek akımlarda doğru çalışabilmesi gerekiyor.

Oto Transformatörler

Oto transformatörlerde primer ve sekonder aynı ortak sarımı paylaşır, yani yapısında tek bir sargı vardır ve gerilim dönüşümü bu sargı üzerinden yapılır. Oto transformatörlere uygulanan koruma, Kirchhoff yasasının iletken bir ağa uygulanmasına dayanan korumadır. Yani ağa giden tüm harici bağlantılar ile akan akımların toplamı sıfırdır.

Sistemde bir nötr akım transformatörü kullanılıyorsa, tüm hat akımı transformatörleri tek bir eleman rölesine paralel olarak bağlanabilir. Böylece toprak arızalarına cevap veren bir şema sağlanmış olur.

Şekil 3: Oto Transformatörün Yüksek Empedans Diferansiyel Röleler İle Korunması- Toprak Arıza Şeması

►İlginizi Çekebilir : Güç Trafosu Kurulumunda 7 Kural

Akım transformatörleri, sargıların nötr ucunda her faza monte edilirse ve üç elemanlı bir röle kullanılırsa, faz ve toprak arızalarına karşı tam koruma sağlayan bir diferansiyel sistem sağlanabilir. Bu, yüksek hızlı hassas koruma sağlıyor. Kademe değiştirmeden dolayı trafodaki oran değişikliklerinden ve mıknatıslanma ani akımdan etkilenmez.

Şekil 4: Oto Transformatörün Yüksek Empedans Diferansiyel Röleler İle Korunması- Faz ve Toprak Arıza Şeması

►İlginizi Çekebilir : Röleler ile Trafo Korumanın 8 Yolu

Bu şema, üçüncü sargıdaki herhangi bir arızaya cevap vermez. Yüksüz üçgen bağlantılı üçüncü sargılar, çoğu zaman korunmaz. Üçgen sargı, röleye anlık enerji veren akım trafosundan bir noktada topraklanabilir.

Bu sistem ana sargı korumasından ayrı olmalıdır. Üçüncü sargı topraklama kablosu, birleşik bir sistem oluşturma sırasında nötr akım trafosunun üzerindeki nötr ana sargıya bağlanırsa, korumanın kapsayamayacağı kör noktalar olabilir.