Kondansatör Bankları Nasıl Korunur? Nasıl Kontrol Edilir?

Kondansatör banklarında oluşan bir arızanın, sigortasız kondansatör banklarından geçmeden önce tespit edilmesi; mevcut arızanın sisteme zarar vermesini önleyebilmek için oldukça önemlidir. Bu yazımızda kondansatör banklarının, nasıl korunabileceğini ve kondansatör banklarını koruyucu kontrollerinin nasıl yapılacağını ele aldık.

A- A+

17.02.2018 tarihli yazı 5460 kez okunmuştur.

Kondansatör bankalarında koruyucu kontrollerin amacı, kondansatör bankalarında ya da kondansatör ünitesindeki elemanlardan herhangi birinin nominal voltaj değerinin % 110'undan fazlasına maruz kalması anından önce, devreye girerek sistemi durdurmasıdır. Kondansatör bankasındaki, kondansatör ünitelerinden herhangi biri arızalandığında diğer üniteler; bankın bağlantısına, faz başına düşen seri kapasitör gruplarının sayısına, her seri gruptaki ünite sayısına ve seri gruptan devre dışı kalan kondansatör sayısına bağlı olarak, bir voltaj artışına maruz kalır. Kondansatör ünitesini oluşturan dahili elemanlarda da bir gerilim artışı gözlemlenir. Böyle bir duruma maruz kalan kondansatör birimlerinin ve bunlara bağlı sigortaların arızasını önlemek için hem dahili hem de harici sigorta birimlerinin izlenerek kontrol edilmesi gerekir.

Kondansatör Kontrolleri Çalışma Karakteristikleri

Kondansatör bankalarında, çeşitli şekillerde kondansatör konrolleri yapılmaktadır. Bu kontrollerin çalışma karateristikleri aşağıdaki gibidir.

1)Manuel Kontrol

Avantaj

►Bu kontrolde herhangi bir kontrol cihazına ihtiyaç yoktur. Kondansatör bankasının işletim cihazı, görevlendirilmiş personel tarafından kontrol edilir.

Dezavantaj
►Santrallerde, sürekli görevli bir personelin bulunması gerekir.

2)Gerilim Kontrolü

Avantaj
Gerilim kontrollü sistemlerde, sistem voltajları izin verilen voltaj toleranslarında çalışır. Bu toleransarın dışında çalıştığı zaman şönt kapasitörleri devreye girer.

Dezavantaj

►Gerilim kontrolü, voltaj regülatörleri ve diğer anahtarlamalı kutularla koordine edilmesi zor olan bir yöntemdir.

►Gerilim kontrollerinin uygulanabilmesi için ek olarak potansiyel transformatör gereklidir.

3)Sıcaklık Kontrolü

Avantaj
►Kondansatör bankalarının kontrolünde sıcaklık kontrolü, devrede herhangi bir noktadan uygulanabildği için büyük kolaylık sağlar. Dış ortam sıcaklığı belirlenen sıcaklık seviyesini aştığı zaman kondansatörler devreye girer ve böylece sıcaklık kontrolü sağlanmış olur.

Dezavantaj
►Kondansatör bankalarını kontrol yöntemlerinden biri olan sıcaklık kontrolü, yalnızca yük artışıyla doğrudan korelasyon olduğu ve sıcaklığın ayarlanabileceği durumlarda uygulanabilir.
►Sürekli uygulanabilir bir kontrol yöntemi değildir.

4)Zaman Kontrolü

Avantaj
►Zaman kontolü, elektriksiz kontrol sinyal inputu herhangi bir noktadan zaman kontrolünün uygulanması imkanını sağlar.

Dezavantaj
► Zaman kontrolleri anormal voltaj koşullarına duyarsızdır.Bu durumlarda kondansatör bankalarını korumazlar.
►Sadece güç faktörünün bulunduğu ve haftalık olarak düzenli tekrarlanan günlük varyasyona sahip olan besleyiciler üzerine uygulanabilir.
►Kullanımı, izin verilen anahtarlama zamanlamasının bayramlar gibi tatillerde veya diğer anormal derecede hafif yük periyotlarının olduğu zamanlarda yüksek voltaja neden olmayacağı yerler ile sınırlıdır.

5)kVar Kontrolü

Avantaj
►Kondansatör bankalarının kontrollünde Kvar kontrolü ,sistemdeki temel niceliğin (kVAR) düzeltildiğini algılar.Bu yüzden kayıpları veya güç faktörünü en aza indirgemede en etkili kontrol çeşitlerinden birisidir. Kvar kontrolü, sistemde bulunan besleme üzerindeki akım gerilim kaynaklarından test yapılarak gerçekleştirilir.

Dezavantaj
►Sisteme ek olarak akım ve potansiyel trofosu gerektirir.
►Kapasitör bankalarının kontrolünde en pahalı yöntemdir.
►Anormal gerilim koşullarına duyarsızdır.

6)Akım Kontrolü

Avantaj
►Kondansotör bankalarını kontrol etmenin bir yolu da akım kontrolüdür. Akım kontrolü güncel değişiklikleri kolayca gözlemlemlemeyi sağlar. Devre üzerindeki yük akımın ölçülebileceği herhangi bir noktaya uygulanarak akım kontrolü gerçekleştirilebilir.

Dezavantaj

►Akım kontrolünün gerçekleştirilebilmesi için sisteme ek olarak akım transformatörü gerekir.

►Kondansatör bankaların akım kontrolünün ayarlanması diğer kontrol ayarlarına göre daha karmaşıktır.

Koruyucu İzleme Kontrolleri

Koruyucu izleme kontrolleri, Yıldız-Yıldız (Y-Y) bağlantılı kapasitör bankaları, topraklanmış-nötr kapasitör bankaları ve topraklanmamış-nötr kapasitör bankalar için söz konusudur.

İki tane topraklanmamış kondansatör bankasının, nötrleri arasında bir dengesizlik olduğu zaman akımı tespit etmek için yıldız yıldız (Y-Y) bağlantılı bankalar kullanılır. Sistem; voltaj dengesizliğine ve herhangi bir ayakta üçüncü harmonik akım veya voltaja karşı hassas olmadığı için bu şekil oldukça avantajlıdır. Kondansatör bankası yeteri büyüklüğe sahip ise, aşağıdaki şekilde bir devre şeması kulanılabilir.

Şekil-1: Farklı nötr akım

Tek yıldız-Topraklı nötr kapasitör bankalar için en basit kontrol yöntemi; nötr akım tipli rölelerdir. Bu kontrol yöntemi, diğer kontrol yöntemlerine göre daha ucuzdur. Nötr akım tipli röleler, harici toprak arızalarından kaynaklı dengesizlik voltajlarına ve akımına dayanacak şekilde özel olarak ayarlanması gerekir. Gerekli ayarlar yapıldığı zaman, kondansatör arızalarının neden olduğu dengesizlik nedeniyle üretilen akıma karşı dayanıklı hale gelir. Eğer sistemde çok fazla seri bölüm yoksa, kondansatör bankındaki bir sorunu nötr akım kontrolü; erkenden test eder ve devreden çıkarır.

Şekil-2: a) Nötr voltaj; (b) Nötr akım

Gerilim Kaymalı koruma kontrolü ise bir topraklanmamış-nötr kapasitör bankası ile benzerdir; ancak ünitelerin devre dışı kalmasında nötr gerilim kaymasını belirtmek için nötrde (genellikle 15 kV'luk) bir gerilim trafosu (GT) kullanılır.

Konsansatör Bankasını Koruma Elemanları Nasıl Seçilmelidir?

Kondansatör bankalarını korumada sigorta ve röleler kullanılır. Röleler arıza ve mevcut durumu izleyerek herhangi bir sorunla karşılaştığında devreyi keserek kondansatör bankalarını korurlar.

Kondansatör Bankalarını Korumada Sigorta Seçimi

Harici kondansatörlerdeki sigortaları seçerken; sigortanın gerilim oranına, sürekli akım oranına, kısa devre olduğu zaman oluşan kısa devre akımına, zaman- akım süresine dikkat edilmesi gerekir.

Gerilim Oranı
Kapasitör ünitesinin voltaj değerinden daha büyük olmalıdır.

Sürekli Akım Oranı
Sistem üzerindeki harmonikler, kapasitör ünite toleransı ve aşırı voltajda dahil olmak üzere kapasitör bankının korunması için seçilen sigorta, topraklanmış banklar için kapasitör akımının en az % 165'ini ve topraklanmamış banklar için de %150'sini taşımalıdır.

Zaman-Akım Süresi

Kapasitör bankını korumak için seçilen sigortanın arızalı bir ünite nedeniyle oluşan aşırı akımı temizlemesi oldukça önemlidir. Temizleme süresi 30 saniye olarak tercih edilse de maksimum 300 saniyede olabilir.

Kapasitör Banklarını Korumada Röle Seçimi

Kapasitör banklarını korumada röleler, aşırı akım ve aşırı voltaj problemlerini algılar. Sistemde oluşan sorun ve akım-voltaj dengesizliği durumunu izlemek için sıkça kullanılırlar.

Şekil-3: Kapasitör ünitesi ve bankı için koruma şeması

Aşırı Akım Röleleri

Kapasitör bankasında arıza olduğunda sistemi korumak için, ters karakteristikli bir aşırı akım rölesi kullanılır. Akım başlatma oranı yaklaşık %150-200'üne ayarlanır ve zaman kadranı, enerji verme veya anahtarlama üzerine maksimum akımı önlemek için ayarlanır.

Düşük Voltaj ve Aşırı Gerilim Röleleri
Aşırı ya da düşük gerilime, faz yokluğuna ve faz sırası hatasına karşı korumak için tasarlanmış cihazlardır. Aşırı gerilim, kondansotör bankalarına zarar verir. Gerilim rölelerin ayar düğmesinden, gerilim üst sınırı ayarlanır. Aşırı gerilim röleleri, zaman gecikmeli bir röle ve sistem voltajının, bankın toplam voltaj değerini aşması durumunda; kondansatör ünitelerinin voltaja dayanım süresini aşmadan hemen önce bankaları açmaya ayarlanmıştır.

Düşük gerilim rölesi, fazlardan herhangi birinin nominal gerilim değerinden daha düşük olduğu zaman; kondansatörlerin bu durumdan etkilenmemesi için kapasitör bankasını açar. Böylece sistem voltajı düşmüş olur.Aynı zamanda bu röleler, paralel arızaları gidermek ve diğer geçici gerilim sapmalarına izin vermek için zamanı geciktirir.

Akım Dengesizliği veya Gerilim Dengesizliği Röleleri
Bir kapasitör bankındaki, kapasitör ünitelerinin devreden çıkışını tespit etmek ve kalan üniteleri aşırı voltaja karşı korumak için kullanılır. Röleler, kapasitör toleransı, sistem voltaj dengesizliği ve harmonik akım ve voltajın neden olduğu doğal dengesizlik değerinin üzerine ayarlanmalıdır.