Koruma Sistemlerinin Genel Prensipleri 2. Bölüm

Generatör, transformatör, kablo, hat gibi şebeke elemanlarında meydana gelen kısa devre veya izolasyon hatası sonucunda ortaya çıkan ark veya arıza akımlarının ve bunların dışında oluşan aşırı gerilimlerin yol açabileceği zararları sınırlandırmak veya en aza indirmek ve sürekli bir kısa devrenin şebekenin genel işletmesi ve özellikle kararlılığı (stabilitesi) üzerindeki etkilerini ortadan kaldırmak için hatalı elemanın olabildiğince çabuk devre dışı edilmesi gerekmektedir.

A- A+

01.11.2012 tarihli yazı 13546 kez okunmuştur.

Koruma Sistemi Koordinasyonu

Elektrik güç üretim taşıma ve dağıtım sistemlerinde besleme noktası ile hatanın oluştuğu nokta arasında iki veya daha fazla koruma cihazının bağlı olduğu durumlarda hata yerine en yakın koruma cihazının çalışarak sadece hatalı bölümü devre dışı etmesi gerekir. Hatalı noktanın üst yani besleme tarafındaki koruma cihazları hatalı bölümü kesmesi gereken koruma cihazının herhangi bir nedenle açma yapmadığı durumlarda destek korumasını sağlayacak şekilde dizayn edilmelidir. Bu koruma tarzı seçici koruma olarak adlandırılır. Sistemdeki gerekli koruma şartlarını sağlamak için koruma cihazları seçicilik gereklilikleri göz önüne alınarak minimum kısa devre akım değerlerine göre ve minimum sürede açtırma yapacak şekilde dizayn edilirler.

Koruma hassasiyeti ile seçicilik çoğu zaman birbirine ters düşer. Projecinin sorumluluğu optimum koordinasyon ve koruma hassasiyeti için dizayn yapmaktır.

Koordinasyon İşlemleri

Koordinasyon işlemleri yükten güç beslemesine kadar seri bağlı tüm koruma cihazlarının seçimini ve ayarlarını kapsar. Koordinasyon, seçimde ve ayarda sistemde kullanılacak cihazların, aşırı akımın çeşitli seviyelerinde cevap sürelerini karşılaştırmaktır. Burada dikkat edilecek en önemli özellik, koruma sisteminin güvenirliliği açısından bir koruma sisteminde kullanılacak cihazların aynı imalatçı firmasından hatta aynı imalat tipinde olması gerekir. Yeni veya koruma sistemi değiştirilecek mevcut sistemlerin koordinasyon işlemlerinde olabilecek kısa devre akımlarının maksimum ve minimum değerlerinin bilinmesi gerekmektedir.

Koruma işleminde öncelikli işlemlerin başında kullanılacak koruma cihazlarına ait açtırma eğrilerinin, aynı logaritmik kağıda çizilerek koordinasyonun hazırlanması gelmektedir.

1. Akım-zaman karakteristik eğrileri: Logaritmik koordinat ve skala sisteminde zaman düşey eksene yani ordinat eksenine, akım ise yatay eksene yani apsis eksenine işlenir. Karakteristik eğrinin alt ve sol tarafına düşen akım değerlerinde koruma sistemi çalışmaz, karakteristik eğrinin sağ veya üst tarafına düşen akım değerlerinde koruma sistemi çalışır.

2. Koordinasyon sistemi için gerekli veriler: Aşağıda belirtilen verilerin sağlanması koordinasyon işlemi için mutlaka sağlanmalıdır.

Koordinasyonu yapılacak sistemin tek hat diyagramı,
Sistemdeki gerilim seviyesi,
Giriş güç verileri,
Şebeke ve besleme sistemine ait empedans ve kısa devre güç değerleri(MVA),
X/R oranı,
Mevcut sisteme ait rölelerin cinsleri ve ayar değerleri,
Generatör güçleri ve empedans değerleri,
Transformatör güçleri ve empedans değerleri

Koruma Koordinasyonu için Gerekli Veriler

Transformatörün değerleri (gerilimler ve güç değerleri) ve empedansları
Sistemin bağlanacağı şebekenin kısa devre güçleri ve gerilim değerleri
Motor değerleri ve empedansları
Koruma cihazlarının açtırma ve kesme değerleri
Koruma cihazlarına ait akım-zaman karakteristik eğrileri
Akım transformatörlerinin çevirme oranları ,uyarma karakteristik eğrileri,sargı dirençleri ve kayıp değerleri
Döner makinalar ve kabloların I² R eğrileri
İletken kesit ve uzunlukları
Kısa devre ve yük akımı değerleri

İlk periyottaki yani subtransient maksimum ve minimum kısa devre akım değerleri
5 periyot ve yukarısı geçen süre için maksimum ve minimum (transient) kısa devre akım değerleri
Ana baralarda oluşabilecek arklı veya metalik toprak hata akımlarının maksimum ve minimum değerleri
Maksimum yük akımları
Motorların yol alma akımları ve yol alma süreleri
Transformator koruma noktaları

Koruma Koordinasyon Prosedürü

Uygun bir gerilim baz gerilimi seçilerek koruma akım-zaman eğrisindeki akımlar baz gerilimdeki değerlerine çevrilir. Normal olarak sistemdeki en düşük gerilim seviyesi baz gerilim olarak seçilir. Fakat bu uygulama bir kural değil kolaylıktır.
Kısa devre akımları logaritmik kağıdın yatay eksenine işaretlenir.
En büyük yük akımları (motorların yol alma esnasında sistemden çekilen toplam akımlar) işaretlenir.
Koruma noktaları işaretlenir, bunlara büyük transformatörlerin yol ama akımları dahildir.
Koruma rölelerinin çekme aralıkları işaretlenir.

Koordinasyon Zaman Aralıkları

Koruma sistemlerinin karakteristikleri logaritmik kağıda çizilirken koruma cihazlarına ait akım-zaman karakteristikleri arasında yeterli seviyede zaman aralıkları bulunmalı ve söz konusu karakteristik eğriler birbirlerine teğet olmamalı veya kesişmemelidir.

1. Koordinasyon alçak gerilim sistemlerinde çalışma hızı yüksek olan akım sınırlandırıcı sigortalarla kolayca yapılabilir. İmalatçı tarafından verilen akım-zaman eğrileri ve seçicilik oranlarını veren karakteristik eğrileri her hangi bir zaman hesabı yapmaya gerek kalmadan hem aşırı yük hem de kısa devre şartları altında koordinasyon için kullanılırlar.

2. Ters akım-zaman karakteristikli aşırı akım röleleri ile koordinasyon yapıldığında bunların zaman aralığının yaklaşık olarak 0,3 -0,4 saniye olması gerekir. Zaman aralığı aşağıda verilen bileşenleri kapsar

Kesicinin açılma süresi(5 peryod): 0,08 saniye
Rölenin hareket süresi: 0,10 saniye
Akım transformatörün doymasına ve ayar hatalarından dolayı emniyet faktörü: 0,22 saniye

3. Zaman aralığı bileşenlerinden emniyet faktörü sahada gerekli ayar, kalibrasyon ve testler yapılarak azaltılabilir.

4. Elektronik röle kullanıldığında zaman bileşenlerinden röle hareket süresi ortadan kalkar ve bu süreden ibaret olan gecikme kadar çalışma süresi azalır. Söz konusu röleler de zaman aralığı dikkatli bir kalibrasyon yapıldığında 0,25 saniyeye kadar düşer.

Osman Kemal DAĞ