Asiri Akim Ve Akim Kesintileri Korumasi Over Current and Protection of Current Cutoff

7/31/2019 Asiri Akim Ve Akim Kesintileri Korumasi Over Current and Protection of Current Cutoff

1/86

1

T.C.

CUMHURYET NVERSTES

MHENDSLK FAKLTES

ELEKTRK ELEKTRONK MHENDSL

BLM

TEZN ADI

AIRI AKIM VE AKIM KESNTLER KORUMASI

TEZ SORUMLUSU

DO. DR. RAFAEL HUSEYNOV

TEZ HAZIRLAYAN

AR.GR. DDEM ALTUN

2006

SVAS


2/86

2


Ar. Gr. Didem ALTUN

YKSEK LSANS TEZ


ANABLM DALI

2006


3/86

3


Ar. Gr. Didem ALTUN

YKSEK LSANS TEZ


ANABLM DALI

DANIMAN : DO .DR. RAFAEL HUSEYNOV


4/86

4

FEN BLMLER ENSTTS MDRLNE

Bu alma, jrimiz tarafndan Elektrik Tesisleri Anabilim Dalnda Yksek Lisans Tezi olarak

kabul edilmitir.

Bakan:

ye :

ye :

ye:

ye:

ONAY

Yukarda imzalarn ad geen retim yelerine ait olduunu onaylarm.

.../../ 2006

FEN BLMLER ENSTTS MDR

PROF. DR. HALL GRSOY


5/86

5

Bu tez Cumhuriyet niversitesi Senatosunun 05.01.1984 tarihli toplantsnda kabul edilen ve

daha sonra 30.12.1993 tarihinde C.. Fen Bilimleri Enstits Mdrlnce hazrlanan ve yaynlanan

Yksek Lisans ve Doktora Tez Yazm Klavuzu adl ynergeye gre hazrlanmtr.


6/86

6

NDEKLER I

zet V

Summary VI

Teekkrler VII

ekiller Dizini VIII

Semboller Dizini X

GR 1

BLM 1: AIRI AKIM VE AKIM KESNTLER KORUMASI 2

1.1 KORUMA SSTEMNN GENEL PRENSPLER 2

1.1.1 Koruma Sisteminde Olmas Gereken artlar 2

1.1.2 Rlelerde Olmas Gereken Nitelikler 3

1.1.2.1 Sistemde bir hatann varolma kriterleri 4

1.1.2.2 ebeke zerinde bir hatanin varolu kriterini kuran etkenler 4

1.2 KORUMA SSTEM KOORDNASYONU 5

1.2.1 Koordinasyon lemleri 5

1.2.2 Koruma Koordinasyonu Iin Gerekli Veriler 6

1.2.3 Koruma Koordinasyon Prosedr 6

1.2.4 Koordinasyon Zaman Aralklar 7

1.3 KORUMA SSTEMLERNDE SECLK 7

1.3.1 Zaman Karakteristikli Seicilik 7

letme tarz 8

Avantajlar 9

Sakncalar 9

Uygulama 9

1.3.2 Akm Karakteristikli Seicilik 9

letme tarz 10

Avantajlar 10

Sakncalar 11

Uygulama 11

1.3.3 Lojik Seicilik 11

letme tarz 11

Avantajlar 12

Sakncalar 13

Uygulama 13

1.3.4 Ynl Koruma Seicilii 13

letme tarz 13

1.3.5 Diferansiyel Koruma Seicilii 14Avantajlar 16


7/86

7

Sakncalar 16

Uygulama 16

1.3.6 Kombine Seici Sistemler 17

1.3.7 Toprak Hata Ynl Koruma 17

Karakteristik a 18

BLM 2: EBEKE KORUMASI 22

2.1. KORUMA SSTEM GEREKLLKLER 22

2.1.1 Genel Olarak Koruma Sistemi Gereklilikleri 22

2.2 AIRI AKIM KORUMASI 22

2.3. ORTA GERLM EBEKELERNDE HATLARIN KISA DEVREYE KARI

KORUNMASI 24

2.3.1 Hatlarn Ksa Devreye Kars Korumak in Uygulanan Koruma Sistemleri 24

2.3.1.1 Faz ar akm korumas 25

2.3.1.2 Fark akm korumas 25

2.3.1.3 Mesafe korumas 25

2.3.1.4 Zaman karakteristikleri 26

2.3.1.5 Sabit zaman karakteristii 26

2.3.1.6 Ters akm-zaman karakteristii 26

2.3.2 Karakteristiklerin Uygulama zellikleri Ve Uygulama Yerleri 27

2.3.2.1 Normal ters akm-zaman karakteristikleri 27

2.3.2.2 Fazla ters akm-zaman karakteristikleri 27

2.3.2.3 ok fazla ters akm-zaman karakteristikleri 27

2.3.2.4 Uzun gecikmeli ters akm-zaman karakteristikleri 27

2.3.2.5 Seicilik 28

2.3.3 Radyal ebekelerde Faz Ar Akm Korumasnn Ayarlanmas 28

2.3.3.1 Akm deerlerinin ayarlanmas 28

2.3.4 Ntr Dorudan Toprakl Orta Gerilim Radyal ebekelerde 3-fazl Hatlarn

Korunmas

29

2.3.5 Ntr dorudan toprakl orta gerilim gzl ebekelerde 3-fazl hatlarn

korunmas

29

2.3.6 Ntr yksek empedans zerinden toprakl orta gerilim sistemleri 30

2.3.7 Topraa ki Kat Kapanmada Ar Akm Korumas 31

2.3.8 ki Fazl Doru Operatif Akm Korumas 32

2.3.8.1 Bamsz karakteristikli koruma 32

ki rleli ema 32

Bir rleli ema 33

2.3.8.2 Baml karakteristikli koruma 34BLM 3 TRANSFORMATR KORUMASI 35


8/86

8

3.1. TRANSFORMATR ETKLEYEN ANA HATALAR 35

3.2. TRANSFORMATRN DEVREYE ALINMASI SIRASINDA MEYDANA

GELEN GEC OLAYLAR 37

3.2.1 Ar Ykler 37

3.2.1.1 Trafolarn ar yk korumalar 37

3.2.2 Ksa Devreler 38

3.3. TRANSFORMATRDE 3-FAZ AIRI AKIM KORUMASI 39

3.4 KISA DEVRE KORUMASI 40

3.4.1 Trafolarda ve D Ksadevreler 41

3.4.1.1 Genel zellikler 41

3.4.2 Trafolarn Ar Akm Korumalar 42

3.4.2.1 ki sargl aldatc trafolar 42

3.4.2.2 Ard arda gelen ters akm korumas 42

3.4.2.3 Ard arda gelen sfr akm korumas 43

3.5 TRANSFORMATR DFERANSYEL KORUMA 44

3.5.1 Akm Kesilmesiyle Oluan Diferansiyel Koruma 46

3.5.2 Oran Diferansiyel Rlesi ve Akmlarn Etkisi 50

3.5.3 Toprak Hata Akmnn Bykl 53

3.5.4 Transformatr Termik Ar Yk Korumas 56

3.5.5 Gaz Etkisiyle alan Rleler 563.5.5.1 Buchholz rlesi 56

3.5.5.2 Ani basn rlesi 57

3.5.5.3 Gaz etkisi ile alan rlelerde ortaya kan problemler 57

3.5.5.4 Transformatr korumalar ile ilgili rnekler 58

BLM 4 ELEKTRONK ELEMANLAR LE KORUMA VE KONTROL

DEVRELER 60

4.1 MOSFETLERLE AIRI AKIM KORUMASI 60

4.2 OPTOKUPLR FOTOTRANSSTR LE KONTROL DEVRELER 61

4.2.1 Optokuplr Fototransistr ile Rle veya Motor Kontrol 62

4.2.2 Optokuplr Fototransistr ile Rle Kontrol 63

BLM 5: ELEKTRONK ELEMANLAR LE AIRI AKIM KORUMA

DEVRELER TASARIMI 65

5.1 ELEKTRONK ELEMANLAR LE RLE KONTROL VE AIRI AKIM

KORUMASI

65

ELEKTRONK ELEMANLAR LE MOTOR KONTROL LE AIRI AKIM

KORUMASI

66

BLM 5 SONULAR 69KAYNAKLAR 70


9/86

9

ZGEM 71


10/86

10

zet

Yksek Lisans Tezi


Ar. Gr. Didem Altun

Yksek Lisans Tezi

Elektrik Elektronik Mhendislii

Anabilim Dal

Aralk 2006

Danman : Do. Dr. Rafael Huseynov

Ar akmn oluma nedenleri ve oluum esnasnda ebeke ve trafo sistemlerine verdii

zaralar incelendi. Ar akmdan elektrik tesislerinin korunmasnda rle ve rle koordinasyonunun

nemi ve uygulamalar aratrld. Rle koordinasyonunda rle eitleri, rlelerin balanma ekilleri

ve koruma prensipleri aratrld. Bu aratrmalara bal kalnarak mekanik ar akm koruma

devreleri yerine daha hassas, hzl ve uzun mrl elektronik tabanl koruma devreleri teorik olarak

oluturuldu.

Anahtar Kelimeler: Ar Akm, Arza Akmlar, Rleler, Rle Koordinasyonu, Elektronik

Rleler.


11/86

11

Summary

Msc Thesis

Overcurrent And The Protection Of Current Cutoff

Didem Altun

Cumhuriyet University Graduate School Of Naturel And Applied Sciences Departmant Of

Electrical And Electronic Engineering

December 2006

Adviser: Assoc. Prof. Dr. Rafael Huseynov

The reasons of overcurrent formation and the damage occuring during the formation of

system and transformer systems examined. The importance and application of relay coordination and

relays in the prevition of overcurrent in electric systems is inspected. Relay types in relay coordination

and the safety and binding types of relays are examined. According to these researches more sensible,

faster and more long life electronic based defence circuit instead of mechanical overcurrent defence

circuit is formed.

Key Words: Overcurrent, Damage Current, Relays, Relay Coordination, Electronic Relays.


12/86

12

TEEKKRLER

Bu konu zerinde alma yapmama olanak salayan ve almalarm sresince hibir

yardmn benden esirgemeyen;

Sayn Hocam, Do. Dr. Rafael HUSEYNOVa,

Ve Eim, Kenan ALTUNa

Teekkr Ederim.

Didem ALTUN


13/86

13

ekiller Dizini

ekil 1.1 : Genel G retim, letim Ve Datm Sistemiekil 1.2: Zaman Karakteristikli Seicilik

ekil 1.3: Akm Karakteristikli Seicilik

ekil 1.4: Lojik Seici Atrma almas

ekil 1.5: Ynl Koruma Seicilii

ekil 1.6: Ynl Koruma Sisteminin almas

ekil 1.7: Diferansiyel Koruma Prensip emas

ekil 1.8: Diferansiyel Koruma alma ekli

ekil 1.9: Kombine Seici Sistemler

ekil 1.10: Toprak Hatasnn zlenmesi

ekil 1.11: Ntr zole Sistemlerde Ynl Watmetrik Rlelerin Kullanl

ekil 1.12: Bir Adet Ynl Watmetrik Rle Yardmyla Birden Fazla Fiderde Hata zlenmesi

ekil 2.1: Radyal ebekelerde Tek Tarafl Beslemeli Ar Akm Korumas

ekil 2.2: Bamsz Zaman Beklemeli 3 Fazl Ar Akm Korumas

ekil 2.3: Akma Baml Zaman Beklemeli 3 Fazl Akm

ekil 2.4: ift Devre Radyal ebekelerde Ar Akm Korumas

ekil 2.5: ift Devre Radyal ebekelerde Diferansiyel Koruma

ekil 2.6: Yaltlm Ntrl ebekede Trafolarn 2 Fazl Ar Akm Korumasekil 2.7: Ar Akm Korumalarnn emalar

a. ki Rleli

b. Bir Rleli

ekil 3.1: Trafolarda Gaz Rlesinin Balanmas

ekil 3.2: Transformatr Sargsnn Yldz Olmas Durumuna Gre Toprak Hata Akmnn Deiimi

ekil 3.3: ki Sargl Trafonun Ar Akm Korumas

ekil 3.4: Trafonun Yksek Akma Gre Korumasnn Yaplmas

ekil 3.5: Ykseltici Trafolarda Ters Yaklaml Akm Korumas

ekil 3.6: Ykseltici Trafonun Sfr Yaklaml Akm Korumas

ekil 3.7: Diferansiyel Korumada Akmn Dalm Ve Fazr Diyagram

ekil 3.8: Diferansiyel Korumann Basit emas

ekil 3.9: ki Fazl Yapmda Diferansiyel Kesinti

ekil 3.10: Diferansiyel Koruma

ekil 3.11: Oran Diferansiyel Korumann Prensip emas

ekil 3.12: Diferansiyel Rle letme-Bias Karakteristii

ekil 3.13: Toprak Hatasnda Toprak Hata Akmnn Dalm

ekil 3.14: D Toprak Hatasnda Toprak Hata Akmnn Dalm

ekil 3.15: Isnma Erileri


14/86

14

ekil 3.16: Dk Gl Og/Ag Transformatr Korumas

ekil 3.17: Yksek Gl Og/Ag Transformatr Korumas

ekil 3.18: Dk Gte Yg/Og Transformatr Korumas

ekil 3.19: Yksek Gl Yg/Og Transformatr Korumas

ekil 4.1: 3 Girili Gerilim Reglatrleri iin Ar Akm Koruma Devresi

ekil 4.2: Optokuplr Fototransistrn eitli Balanti ekilleri

ekil 4.3: Optokuplr Fototransistr Rle ve Motor Kontrol

ekil 4.4: Optokuplr Fototransistr Ile Motor Kontrol

ekil 4.5: Optokuplr Fototransistr Ile Rle Kontrol

ekil 5.1: Elektronik Elemanlarla Rle Kontrol ve Ar Akm Korumas

ekil 5 .2: Elektronik Elemanlar ile Ar Akm Korumas


15/86

15

Semboller Dizini

UL1; L1 linyesine ait faz ntr gerilimiUL2; L2 linyesine ait faz ntr gerilimiIL1; L1 linyesine ait faz ntr akmIL2; L2 linyesine ait faz ntr akmX; ReaktansR; Direntc; Alt kesiciye ait cevap sresidt; Gecikme toleranstr; st kesicinin harekete geme sresim; Emniyet faktrt; ki nite arasndaki geikme sresiIsA, IsB, IsC; A, B, C nitelerine ait koruma akm deerleritA, tB, tC; A, B, C nitelerine ait harekete geme sreleriI

n; Nominal akm deerleri

Iscmin; Minimum ksa devre akmIscmax; Maximum ksa devre akmVref; Referans GerilimiF; Rezidel deikeniA; Ar akm rlesiZ; Zaman RlesiAr; Aralk rlesiG; Gsterge rlesiAB; Aralk bobinit; alma sresik; Ayarlanabilir ters zaman faktrI; llen akm

I>; Rlenin ayarlanan ar akm eik deeri; Cebrik fonksiyonu karakterize eden indeks; Rleyi karakterize eden sabitIEC; International Electrotechnical Commissionk; Rlenin resetleme faktrImax; Maximum akm deeriIK; alma akmIYM; Maximum yk akmIPU; Akm ekme eik deeriIDMT; Institute for Digital Media TechnologyANSI 26; American National Standards InstituteAG; Alak gerilimOG; Orta gerilim

YG; Yksek gerilimID; Diferansiyel akmIP; Transformatr primer akmIS; Transformatr sekonder akmIr; Snrlandrlm akmIm; Transformatr mknatslanma akmI; Besleme (bias) akmIB; Akm transformatrnn sekonder tarafnda grnen nominal akmIN; Transformatrn nominal akmRCT; Akm transformatrlerinde sekonder sarg direnciRL; Akm transformatr ile rle arasndaki balant iletkeninin direncins; Sekonder sarm saysnp;Primer sarm says

A; Transformatrn gcne bal bir sabite


16/86

16

GR

Elektrik tketimi son yllarda teknolojinin de gelimesiyle hzla artmtr. Elektrik kullanm

gelimiliin bir gstergesi olarak anmsanmaktadr. Bu nedenlerden dolay elektrik enerjisine olan

ihtiya gn getike artmaktadr. ehirlerde, beldelerde ve hatta kylerde bile birka saatlik elektrik

kesintisi insanlarn hayatn fel etmekte gnlk yaam ekilmez bir hal almaktadr.

Bu nedenlerden dolay elektrik teknik personellerinin yani biz elektrik mhendislerinin

grevi enerjinin retilip datlmasndan ziyade harhangi bir arza durumunda insanlarn bu olumsuz

durumdan daha az bir ksmnn etkilenmesini salamaktr. Arzann gelen nitelerden dier nitelere

zarar vermeden en hzl ve gvenli bir ekilde enterkonnekte sistemden karlmas gerekmektedir.

Arza nitelerinin enterkonnekte sisteminden karlmas iin mekanik rleler yerine daha

hzl, daha duyarl ve daha hassas elektronik devreler oluturulmaldr. Ancak bu devrelerle arza

durumlarnda etkilenen poplasyon azaltlabilir. Bu amalardan yola klarak karlatrc elektronik

devrelerle snrlandrlm akm deerleri transistr ve tristr gibi anahtarlama elemanlar ile kesici

motorunun devreye alnmas tasarlanmtr. Bunlarn sonucunda mekanik rleler yerine tasarlanm

olunan elektronik devrelerin kullanm nerilmitir.


17/86

17

BLM 1: AIRI AKIM VE AKIM KESNTLER KORUMASI

1.1 KORUMA SSTEMNN GENEL PRENSPLER

Generatr, transformatr, kablo, hat gibi ebeke elemanlarnn birinde ksa devre veya

izolasyon hatas sonucunda ark veya arza akmlarnn ve ar gerilimlerin yol aabilecei zararlar

snrlandrmak veya en aza indirmek ve srekli bir ksa devrenin ebekenin genel iletmesi ve

zellikle stablitesi zerindeki etkileri ortadan kaldrmak iin hatal elemann olabildiince abuk devre

d edilmesi gerekmektedir.

Hatal elemann otomatik olarak devre d etmek ilemi koruma sistemleri vastasyla

gerekletirilir. Sz konusu koruma sistemleri balca ebekenin hat, kablo, generator veya

transformatr gibi ebekenin bir blmn devaml olarak gzeten ve ebekedeki akm ve bu akm

tarafndan beslenmekte olan rleler topluluunu kapsamaktadr. Gzetilen ksmda hata olutuunda

ayarlanan deerlerin stnde rleler iletmeye girer ve bu durumda dzenlenmesi gz nne alnan

sisteme bal kontaklar dizisi alp veya kapanarak eleman devreye balayan anahtar aarak hatal

blmn devre d olmas salanr.

Koruma sistemlerinin iletim datm ebekesinde olduu gibi endstriyel ebekelerin

gvenilir bir ekilde iletilip korunmasnda da ok nemli bir yeri vardr.

1.1.1 Koruma Sisteminde Olmas Gereken artlar

1.Gvenilir bir ekilde yaplm bir koruma sistemi hatann meydana geldii ebekeblmn kesinlikle devreden karmal hatal blmden baka, ebekenin dier ksmlar devrede

kalarak iletmeye devam etmelidir. Ksaca dier blmlere ait anahtarlar kapal olarak devrede kalma

artyla sadece hatal cihaz veya blm evreleyen anahtarlar almaldr.

ekil 1.1 : Genel G retim, letim ve Datm Sistemi

ekil 1.1 de sadece L11 ve L12 hatlarnda ksa devre olursa L11 ve L12 anahtarlarnn

almas gerekir. Koruma sistemindeki dier anahtarlardaki alma gereksiz ama olacaktr. Koruma

sisteminin sadece hatal eleman semeyi baarrsa bu koruma sistemine seici koruma sistemi denir.

Bir koruma sistemi gvenilir olmal yani gerekli olan durumlarn hepsinde alabilmeli ve aynzamanda seici nitelikte olmaldr.


18/86

18

2.Koruma sisteminin olabildiince ksa sre iinde almas gerekmektedir. Oluabilecekzararlarn en aza indirilmesi iin arkl ksa devrelerin alma srelerini olabildiince azaltmak gerekir.

Bundan baka ou kez 1-faz toprak arasnda balayan arkn gelierek baka fazlara da gemeye

zaman bulmasn nlemek gerekir. zellikle ksa devrelerin abuk giderilmesi iletim ebekelerinde

stabliteyi salamada en etkin yol olmaktadr.

3.Bir koruma sisteminin davran, ebekenin yapsndan olabildiince bamsz kalmal,manevra serbestlii salamal ve ayar deiiklikleri gerektirmeden kublajlara, paralel balamalara

besleme deiikliklerine elverili olmaldr. Koruma sistemlerini ebeke yapsnn deiimlerine

olabildiince duyarsz yapmaya aba gstermelidir.

4.Sistemlerin belirlenen deerlerden ve srelerden fazla olmamak kaydyla ar yklereduyarsz kalmas istenir. Eer ar yklenme sresi uzar ve cihazlarda tahribatlara yol aabilecek

termik snmalar meydana gelmesi durumunda bu snma ani amal rleler deil de termik koruma

rleler tarafndan izletmeli ve gerekli ama kumandas verdirilmelidir.

5.Koruma sistemi ksa devre akmlarnn iddetleri, cinsi ve hata yeri nerede olursa olsunilemek zorundadr. Baz durumlarda ksa devre akmnn deeri normal akm deerinden daha dk

olabilmektedir. Hata yeri nerede olursa olsun ebekenin her trl iletme artlar altnda hatann

giderilmesini salamak iin sistemin duyarllnn yeterli seviyede olmas gerekmektedir. Bununla

beraber rleleri minimum ksa devre altnda duyarl yapmak verimsiz ve stelik ok az yarar

salamaktadr.

6.letmenin devreye almasn uzatan, g klan ve hi bir fayda salamayan bir ebekeparalanmasna yol amamak iin senkronizma dndaki bir ileme srasnda gerilimler, akmlar ve

glerde kendini gsteren salnmlara duyarsz kalnmas gerekir.

1.1.2 Rlelerde Olmas Gereken Nitelikler

1. Olabildiince basit ve salam olmak,2. Hzl olmak,3. Olduka az bir tketimi olmaldr. Bu zellik rlelerin ebekeye balantsn salayan

transformatrler zerinde byk etkileri vardr.

4. Bir ksa devre annda ortaya kabilen en kk akmlar ve en dk gerilimler etkisinde biledoru almak iin yeterli duyarlla sahip olmak,

5. Atrma ilemlerini tehlikeden uzak kontaklarla gerekletirmek.


19/86

19

1.1.2.1 Sistemde bir hatann varolma kriterleri

eitli koruma sistemleri ile bu sistemleri meydana getiren rlelerin salamas gereken

artlarn belirlenmesinden sonra bunlarn gerekletirilmesinden nce rlelerin koruduklar ksm

zerindeki bir ksa devreyi veya hatay ortaya karabilmeleri iin duyarl olmak zorunda kalacaklar

byklk veya byklkleri belirlemekle ie balanr.

Bir hatann meydana gelmesi doal olarak gz nne alnan elemana ait gerilim ve akmlar

az yada ok deitirdikleri grlr. fazl bir cihazda ebeke durumunun niteliini belirlemekte

kullanlan sadece 3-faz ntr gerilimi 3-faz aras gerilimi ve fazlardaki 3-akm olduundan rlelerin

zerine etki yapan byklklerin bu akmlar ve gerilimlere zorunlu olarak bal kalmalar gerekir.

1.1.2.2 ebeke zerinde bir hatanin varolu kriterini kuran etkenler

1.Bir ksa devre, ar akmlar ve gerilim dmeleri ile anlalr. Bu iki etken yeterincegvenilir kriterler oluturmamaktadr. Her hata ar akmlara yol amaz. Ar akmlar ve gerilim

dmeleri motorlarn yol almas veya transformatr enerjilendirilmesi gibi durumlarda hi bir hata

yok iken kendini gsterebilir.

2.Bir devre elemannn grnen empedansndaki deime deerlendirilerek yukardaki ikietken birletirilebilir. rnein L1 fazna ait faz-ntr gerilim ve akm 11 , LL IU ve L2 fazna ait faz-

ntr gerilim ve akm 22 , LL IU olduunda 1 ve 2 fazlarna ait empedanslar21

21

LL

LL

II

UU

ile belirlenir.

Bir hata halinde grnen empedans yk deiimi sonucu olabilenlerden daha byk, ani bir azalmaya

urar. Bu kriter hata var olu kriteri olarak benimsenmektedir.

3.Her dengesiz arza, gerilimler ve akmlarda doru, ters ve sfr bileenler ortayakarmaktadr. Hatal fazlardaki gerilim dmesine karlk gerilimlerin ters ve sfr bileenleri hata

yerinde maksimum deerler almaktadr.

4.Genel olarak hatasz ebekenin bir elemanndaki kapasite akmlar ve mknatslanmaakmlar gibi paralel akmlar iletme akmlar ve ksa devre akmlar yannda kktr. Normal

almada bir elemann veya devrenin kndaki 2I akm giriteki 1I akmna (baz durumlarda

evirme oran fark ile yakn olacaktr. Buna karlk bir elemanda veya devrede bir hata meydana

gelirse 2I ile 1I akmlarnn geometrik fark byk olacak ve bu zellik bir hatann belirlenmesi iin

kullanlacaktr.

5.Giri ve k arasndaki g ynnn deimesi


20/86

20

1.2 KORUMA SSTEM KOORDNASYONU

Elektrik g retim tama ve datm sistemlerinde besleme noktas ile hatann olutuu

nokta arasnda iki veya daha fazla koruma cihaznn bal olduu durumlarda hata yerine en yakn

koruma cihaznn alarak sadece hatal blm devre d etmesi gerekir. Hatal noktann st yani

besleme tarafndaki koruma cihazlar hatal blm kesmesi gereken koruma cihaznn herhangi bir

nedenle ama yapmad durumlarda destek korumasn salayacak ekilde dizayn edilmelidir. Bu

koruma tarz seici koruma olarak adlandrlr. Sistemdeki gerekli koruma artlarn salamak iin

koruma cihazlar seicilik gereklilikleri gz nne alnarak minimum ksa devre akm deerlerine ve

minimum srede atrma yapacak ekilde dizayn edilirler.

Koruma hassasiyeti ile seicilik ou zaman birbirine ters der. Projecinin sorumluluu

optimum koordinasyon ve koruma hassasiyeti iin dizayn yapmaktr.

1.2.1 Koordinasyon lemleri

Koordinasyon ilemleri ykten g beslemesine kadar seri bal tm koruma cihazlarnn

seimini ve ayarlarn kapsar. Seimde ve ayarda sistemde kullanlacak cihazlarn ar akmn eitli

seviyelerinde cevap srelerini karlatrmaktr. Burada dikkat edilecek en nemli zellik koruma

sisteminin gvenirlilii asndan bir koruma sisteminde kullanlacak cihazlarn ayn imalat

firmasndan hatta ayn imalat tipinde olmas gerekir. Yeni veya koruma sistemi deitirilecek mevcutsistemlerinin koordinasyon ilemlerinde olabilecek ksa devre akmlarnn maksimum ve minimum

deerlerinin bilinmesi gerekmektedir.

Elektrik g sistemlerinde koruma rleleri koordinasyonundaki problem uygun ayarlarn

seiminde olur. yle ki bunlarn temel koruma fonksiyonu hassasiyet, seicilik, gvenilirlik ve hz

gereksinimlerine uygun olmaldr (Zeineldin, 2006)

Koruma ileminde ncelikli ilemlerin banda kullanlacak koruma cihazlarna ait atrma

erilerinin ayn logaritmik kada izilerek koordinasyonun hazrlanmasdr.

1.Akm-Zaman karakteristik erileri: Logaritmik koordinat ve skala sisteminde zaman deyeksene yani ordinat eksenine, akm ise yatay eksene yani apsis eksenine ilenir. Karakteristik erinin

alt ve sol tarafna den akm deerlerinde koruma sistemi almaz, karakteristik erinin sa veya st

tarafna den akm deerlerinde koruma sistemi alr.

2.Koordinasyon sistemi iin gerekli veriler aada belirtilen verilerin salanmaskoordinasyon ilemi iin mutlaka salanmaldr.

Koordinasyonu yaplacak sistemin tek hat diyagram Sistemdeki gerilim seviyesi Giri g verileri


21/86

21

a) ebeke ve besleme sistemine ait empedans ve ksa devre gdeerleri(MVA)

b) X/R oranc) Mevcut sisteme ait rlelerin cinsleri ve ayar deerlerid) Generator gleri ve empedans deerlerie) Transformatr gleri ve empedans deerleri

1.2.2 Koruma Koordinasyonu Iin Gerekli Veriler

1. Transformatrn deerleri (gerilimler ve g deerleri) ve empedanslar2. Sistemin balanaca ebekenin ksa devre gleri ve gerilim deerleri3. Motor deerleri ve empedanslar4. Koruma cihazlarnn atrma ve kesme deerleri5. Koruma cihazlarna ait akm-zaman karakteristik erileri6. Akm transformatrlerinin evirme oranlar, uyarma karakteristik erileri, sarg direnleri ve

kayp deerleri

7. Dner makineler ve kablolarn tI2 erileri8. letken kesit ve uzunluklar9. Ksa devre ve yk akm deerleri

lk peryoddaki yani geici toplam maksimum ve minimum ksa devre akmdeerleri

5 periyot ve yukars geen sre iin maksimum ve minimum (geici) ksa devreakm deerleri

Ana baralarda oluabilecek arkl veya metalik toprak hata akmlarnn maksimum veminimum deerleri

Maksimum yk akmlar Motorlarn yol alma akmlar ve yol alma sreleri Transformatr koruma noktalar

1.2.3 Koruma Koordinasyon Prosedr

1. Uygun bir gerilim baz gerilimi seilerek koruma akm zaman erisindeki akmlar ve dierakmlar baz gerilimdeki deerlerine evrilir. Normal olarak sistemdeki en dk gerilim seviyesi baz

gerilimi olarak seilir. Fakat bu uygulama bir kural deil kolaylktr.

2. Ksa devre akmlar logaritmik kadn yatay eksenine iaretlenir.


22/86

22

3. En byk yk akmlar (motorlarn yol alma esnasnda sistemden ekilen toplam akmlar)iaretlenir.

4. Koruma noktalar iaretlenir, bunlara byk transformatrlerin yol alma akmlar dahildir.5. Koruma rlelerinin ekme aralklar iaretlenir.

1.2.4 Koordinasyon Zaman Aralklar

Genel olarak rle koordinasyon problemleri bir parametrik optimizasyon problemi olarak

ifade edilir. Birincil rlelerin uygulama srelerinin hedef fonksiyonu yardmc rle koordinasyonunun

iletme korumasna balln minimize etmektir. (Abdellaziz, Talaat and Nosseir 2002)

Koruma sistemlerinin karakteristikleri logaritmik kada izilirken koruma cihazlarna ait akm-

zaman karakteristikleri arasnda yeterli seviyede zaman aralklar bulunmal ve sz konusu

karakteristik eriler birbirlerine teet olmamal veya kesimemelidir.

1)Koordinasyon alak gerilim sistemlerinde alma hz yksek olan akm snrlandrcsigortalarla kolayca yaplabilir. malat tarafndan verilen akm-zaman erileri ve seicilik oranlarn

veren karakteristik erileri her hangi bir zaman hesab yapmaya gerek kalmadan hem ar yk hem de

ksa devre artlar altnda koordinasyon iin kullanlrlar.

2)Ters akm-zaman karakteristikli ar akm rleleri ile koordinasyon yapldnda bunlarnzaman aralnn yaklak olarak 0,3 -0,4 saniye olmas gerekir. Zaman aral aada verilen

bileenleri kapsar

Kesicinin alma sresi(5 periyot) 0,08 saniye Rlenin hareket sresi 0,10 saniye Akm transformatrn doymasna ve ayar hatalarndan dolay emniyet faktr 0,22

saniye

3) Zaman aral bileenlerinden emniyet faktr sahada gerekli ayar, kalibrasyon ve testler

yaplarak azaltlabilir.

4) Elektronik rle kullanldnda zaman bileenlerinden rle hareket sresi ortadan kalkar ve

bu sreden ibaret olan gecikme kadar alma sresi azalr. Sz konusu rleler de zaman aral

dikkatli bir kalibrasyon yapldnda 0,25 saniyeye kadar der.

1.3 KORUMA SSTEMLERNDE SECLK

1.3.1 Zaman Karakteristikli Seicilik

ekil 1.2de grld gibi g sistemi boyunca ar akm koruma nitelerinin ama

srelerini, gereken ekilde farkl deerlere ayarlama esasna dayanr.


23/86

23

ekil 1.2: Zaman Karakteristikli Seicilik

letme tarz

ekil 1.2 de grlen hata A-B-C-D ar akm koruma niteleri tarafndan ayn anda

alglanr. Ancak koruma nitelerinin harekete geme sreleri sistemde aadan yukarya doru

geciktirerek ayarlandndan en nce D nitesi ama yaptrr ve A-B-C niteleri stand-by pozisyonuna

geri dner.

Her iki nitenin arasnda ileme sresi arasndaki farkllk seicilik aral olarak tanmlanr

ve tmdttrtct +++= .2 ifadesi ile belirlenir.

tcAlt kesiciye ait cevap sresi ve ark snme sresi dahil toplam kesme sresi

dtgecikme tolerans

trst kesicinin harekete geme sresi

tm Emniyet pay

Genellikle msaniyet 300= alnr.


24/86

24

Avantajlar

Koruma sistemi kendi kendini yedekler. Koruma sistemi arzadan dolay aktif halegeemeyip atrma yapamazsa T sre sonra C nitesi aktif hale geerek arzal blm

devreden kartr.

Sakncalar

Kademe says fazla olduunda en st kademedeki koruma nitesi en uzun sreye sahipolacandan arza temizleme sresi ekipmann ksa devre dayanm asndan uygun

olmayabilir.

Uygulama

Zaman karakteristikli, seici sistemde sistemden geen akm rlenin ayarlanan akm eik

deerini atnda zaman rlesinin zaman mekanizmas aktif hale geer. ki tip zaman karakteristikli

rle vardr.

1. Sabit zamanl rleler;

Uygulama artlar ISA>ISB>ISC ve tA>tB>tC dr. Seici zaman aral ise genellikle 300

milisaniye alnr.

2. Ters Zamanl Rleler;

Rlelerin akm eik deerleri In nominal akm deerlerine ayarlanrsa bu tip ar yk rleleri

ayn zamanda ksa devre korumas da salar.

Zaman gecikmeleri alt taraftaki koruma rlesinde grlen maksimum akm iin T

seici zaman aral gz nne alnarak yaplacaktr. Erilerin akmamas iin ayn tip zamanerileri kullanlacaktr.

1.3.2 Akm Karakteristikli Seicilik

Akm karakteristikli seicilik g sistemi iinde kaynaktan uzaktaki hatada yani kaynakla

hata yeri arasnda hata akmnn deerini ayarlanabilir bir ekilde azaltacak empedanslarn

(transformatr, uzun enerji tama hatlar gibi.) bulunmas durumunda uygulanr.


25/86

25

ekil 1.3: Akm Karakteristikli Seicilik

letme tarz

Akm koruma niteleri her bir blmn balangcna yerletirilir. Atrma akm eik deeri

izlenen blmn yani st blmn minimum ksa devre akmndan byk deere alt blmde

meydana gelen maksimum ksa devre akmndan byk deere ayarlanr.

Avantajlar

Ayarlanan atrma akm eik deerlerinde her bir koruma cihaz kendi koruduu blmdehata meydana geldiinde aktif hale geer. Koruduu blmn dnda meydana gelen

hatalara kar duyarl deildir.

Transformatr tarafndan ayrlm hatlarn blmleri iin bu sistemi kullanmak basitliiyannda, hzl amay salad gibi maliyetlerinde dk olmasn salar


26/86

26

Sakncalar

ekil 1.3 deki A nitesi altta bulunan B nitesi iin yedek koruma salamaz. Alt niteninkoruma sistemi almad durumlarda A nitesi sz konusu blm iin koruma yapmaz.

Pratikte seri bal iki nite iin ayar deerleri belirlemek zordur. Arada transformatrnbulunmad orta gerilim sistemlerinde kullanlmas ok zordur.

Uygulama

Ar akm deerleri ayarlamas iin 1,25 IscBmax < IsA < 0,8 IscAminartnn salanmas iki nite

arasnda seici ayrmay gerekletirebilir.

1.3.3 Lojik Seicilik

Bu sistem zaman karakteristikli seici sistemin sakncalarn ortadan kaldrmak iin

gelitirilmitir. Bu metot hata giderilme sresi ne kadar olaca belirlendikten sonra kullanlr.

letme tarz

Koruma niteleri arasndaki lojik datalarn dzenlenmesi seici zaman aralklarna ihtiya

duyulmasn ortadan kaldrr. Bylece kaynaa yakn kesicinin ama sresinde dikkate deer bir

azalma olur.

Radyal g sistemlerinde, sadece hata yerinin st tarafna yani besleme tarafna yerletirilen

kesici aktif hale gelir hata yerinin altndaki kesici aktif hale gelmez.

Hata nedeniyle aktif hale gelen kesici aada belirtilen kontrol sinyallerini gnderir.

Kendisinden st seviyede bulunan kesiciye atrma sresini bu kesicinin atrma sresiniartrmak iin blokaj sinyali gnderir.

Alt seviyedeki kesiciden blokaj sinyali almamsa ilgili kesiciye atrma kumandas gnderir.( Bu prensip ekil 1.4de gsterilmektedir )


27/86

27

ekil 1.4: Lojik seici atrma almas

B alt tarafta hata meydana geldiinde B deki koruma nitesi Adaki koruma nitesini blokeeder.

Sadece B deki koruma nitesi tB gecikmesini mteakip atrmay tetikler Aradaki atrma nitesi iin blokaj sinyalinin sresi tB+t3 ile snrlandrlmtr. T3 tB

kesicisine ait alma ve ark snme sresi olup tipik olarak 200 milisaniyedir.

Eer B kesicisi herhangi bir nedenle atrma yaptrmazsa A kesicisi TA sresi sonunda aitolduu kesicide atrma yaptrr.

A ve B arasnda hata meydana geldiinde A kesicisi ta sresi sonunda atrma yapar.

Avantajlar

Atrma sreleri seicilik zinciri iinde hatann yeri ile ilgili deildir. Bunun anlam udur ;

seiciliin salanmas ksa sre gecikmeli st taraftaki koruma nitesi ile uzun sre gecikmeli alt

taraftaki koruma nitesi arasnda gerekletirebilir.

Sistem destek yani art koruma yapar.


28/86

28

Sakncalar

Koruma nitelerinin farkl seviyeleri arasnda lojik sinyallerin gnderilmesi gerektiinden

ilave balant hatlar tesis edilmelidir. Bu ise kontrol niteleri birbirinden uzaksa dikkate deer

zorluklar meydana gelir.

Uygulama

Bu prensip birden fazla seicilik seviyeli ve radyal branmanlar haiz orta gerilim g

sistemlerinde sklkla kullanlr.

1.3.4 Ynl Koruma Seicilii

Gzl g sistemlerinde, her iki taraftan beslenen hatalarda hata akmnn ak ynne

duyarl olan bir koruma nitesi gereklidir. Hata yerini seici olarak belirleme ve hatal ksm ayrmak

iin ynl ar akm koruma niteleri kullanlr.

Basit problemlerde koordinasyon problemi iin mesafe rlelerini hesaba katmakszn ynl

ar akm rlelerinin kurulumunda daha basit hesaplara ihtiya duyulur ve daha uygundur. Yani

zm mmkndr. Fakat bu durumda rle kurulumunun hesaplar ile koruma emas rlelerinin her

ikisi de etkidii iin seici olmayabilir. Ynl ar akm rleleri ve mesafe rleleri koordine edilmez

(Urdaneta, 2000)

letme tarz

ekil 1.5: Ynl Koruma Seicilii


29/86

29

ekil 1.5de grld gibi akm ynne gre rlenin hareketleri farkldr.Koruma nitesinin

alma sistemi ekil 1.6da gsterilmektedir.

ekil 1.6: Ynl Koruma Sisteminin almas

Ynl ar akm rleleri genellikle g sistemleri korumas iin ekonomiklik anlamnda

kullanlr. Bu tip rlelerin uygulamasnda seicilik g sistemlerindeki hata etkisini azaltmada nemli

bir rol oynar (Zeineldin, 2006).

D1 ve D2 kesicileri baradan kabloya akm ak halinde aktif hale gelen ynl koruma niteleri

ile donatlmtr.

1 noktasnda hata meydana geldiinde sadece D1 nitesi aktif hale gelir. D2 nitesi akmynn algladndan D2 nitesi hatay alglamaz. Sadece D1 nitesi atrma yaptrr.

2 noktasnda hata meydana gelmesi durumunda her iki durumda hata alglanmaz ve D1, D2kesicileri kapal kalr. Dier koruma niteleri baraya koruma atrmas yaparlar

1.3.5 Diferansiyel Koruma Seicilii

Bu koruma niteleri ekil 1.7da grld gibi g sisteminin her iki ucundaki giri ve k

akmlarnn karlatrlma esasna dayanr.


30/86

30

ekil 1.7: Diferansiyel Koruma Prensip emas

Korunan blgede hata meydana geldiinde giri ve k akmlar arasnda farkllklar

grlr. Bu akm farkndan dolay diferansiyel koruma nitesi harekete geer ve bu koruma nitesi

korunana blgenin dnda meydana gelen hatalara kar hassas olmadndan diferansiyel koruma

yaps itibaryla seici bir korumadr.

Diferansiyel korumann dzgn almas ve d hatalardan dolay yanl ama yapmamas ve

ebeke davranndan etkilenmemesi iin her iki utaki akm transformatrleri zel boyutlandrlr.

Diferansiyel koruma sisteminde ani ama 0 BA II olduunda meydana gelir.

Aada belirtilen nedenlerden dolay diferansiyel koruma sistemi hata olmad halde yanl

ama yapar:

Transformatrn mknatslama akm. zellikle transformatr devreye alrken akmdarbeleri meydana getirir.

Hat kapasitif akmlar zellikle ntr yaltlm veya yksek diren zerinden topraklanmebekelerde ebekenin herhangi bir yerinde toprak hatas olutuunda ortaya kar.

Akm transformatrlerinin farkl satrasyona uramas sonucu ortaya kan durumdur.Diferansiyel koruma sistemlerinde yukarda saylar nedeniyle hatal amay nlemek ve stabil

almay salamak iin iki metot vardr: Yksek empedansl diferansiyel koruma nitesi kullanmak. ekil 1.8de grld gibi

diferansiyel rle seri olarak SR stablizasyon direncine balanr.


31/86

31

ekil 1.8: Diferansiyel Koruma alma ekli

% oransal diferansiyel koruma sistemi AI ve BI akmlar arasndaki fark oransal olarakbelirlenir ve nominal akm deerine bal bir blokajla salanr.

Avantajlar

Hata akm koruma hassasiyeti korunan akmn nominal deerinden kktr. Rleninatrma akm eik deeri korunan ekipmann nominal akmnn deerinden dk deere

ayarlanr.

Koruma ani ama olarak gerekletirilebilir.

Sakncalar

Tesis edilme maliyeti yksektir. Ar akm korumas tarafndan desteklenmelidir.

Uygulama

Yksek g deerlerine sahip nemli motorlar, generatorlar, transformatrler, baralar,

kablolar ve hatlar iin kullanlrlar.


32/86

32

1.3.6 Kombine Seici Sistemler

ekil 1.9: Kombine Seici Sistemler

ekil 1.9de grld gibi

Akm karakterli seicilik A1 ve B koruma niteleri arasnda

Zaman karakterli seicilik A2 ve B niteleri arasnda A tarafndaki nite B de bulunan nite iin destek nitesidir.

1.3.7 Toprak Hata Ynl Koruma

Toprak hata korumasnda polarizasyon miktar olarak sk sk kullanlan rezidel akm ve

rezidel gerilim llr.

Herhangi bir 3-fazl sistemde 221 ,, FFFrrr

byklkleri arasnda dengesizlik olmas halinde

simetrili bileenler teorisine gre

Sfr bileeni ).(3

1321 FFFFh

rrrr

++= olarak ifade edilir.

Rezidel deiken ise 321 FFFFr rrrr ++= ile ifade edilir. fadeden anlalaca zererezidel deiken sfr bileen deikeninden 3 kat daha byktr.

Rezidel akm ya 3 adet akm transformatryle veya 3-faz iletkeni iine alan toroidal

transformatr yardmyla llr.

3-adet transformatr kullanmann gvenilir ve yksek akmlar lmek gibi avantajlarnn

yannda, ksa devre annda satre olmas ve transformatrn devreye girmesi annda hatal rezidel


33/86

33

akmlar retmesi ve pratikte eik deerinin transformatrn nominal akmnn ancak%10 deerinin

altnda ayarlanabilmesi gibi sakncalar vardr.

Toroidal akm transformatrlerin ok yksek hassasiyet avantajnn yan sra dk izolasyon

seviyesinde imal edilebilmesi en byk sakncasdr.

Rezidel 3-adet gerilim transformatryle llr. Genellikle iki sekonder sarg kullanlr.

Birinci sarg yldz bal olup faz-ntr ve faz-faz gerilimleri llr, dier sarg ise ak gen olarak

tertip edilerek rezidel gerilim llr.

Rezidel gerilim toprak hata ynl rlesinde polarizasyon deikeni olarak sk kullanlr.

Karakteristik a

Hatann ynn belirlemek iin koruma ekipman akm ile polarizasyon akm deikeni

arasndaki faz deplasmann ler. Eer polarizasyon deikeni istenen rle hareketinin simetri

ekseninde deilse karakteristik a ayarlanarak faz kaydrmas yaplr.

Sistemin toplam iletme kapasitesi deeri dk olan toprak hata akmnn 10 A gemedii

ntr yaltlm kk tesislerde toprak hatas ekil - 1.10da grlen sistem yardmyla izlenir.

Tehlikeli gerilimlerin meydana gelmedii sistemde hatal blm iletmeye devam eder. Uygun bir

zamanda hatal ksm tespit edilerek arza giderilir.

ekil 1.10: Toprak Hatasnn zlenmesi

zleme, gerilim transformatrnn ak gen sargsna yerletirilen sfr gerilim bileen

rlesi yardmyla grntl ve sesli ihbar eklinde olur. Sistemde toprak hatas meydana geldiinde

hatal fazn faz toprak gerilimi toprak potansiyeline der ve salam fazlara ait gerilimler ykselir.


34/86

34

Ak gen sarglardaki gerilimlerin toplam artk sfr olmayacandan sfr gerilim bileen rlesi

alarak grntl ve sesli ihbar verir.

Bu sistemde hangi fiderde hatann olduu belirlenemez . Ancak gerilim transformatrnn

yldz bal sarglarna balanan voltmetreler yardmyla hangi fazda toprak hatasnn meydana geldii

belirlenebilir. Yldz sekondere bal voltmetrelerde gerilim deerini az gsteren fazda toprak arzas

olduu faz-toprak gerilimini faz aras gerilim deerinde gsteren voltmetrelere ait fazlarn salam

olduu anlalr.

k fiderlerinin fazla olduu yksek kapasite deerine haiz byk sistemlerde arzann ksa

srede hangi fiderde olduunun tespiti ve gerekiyorsa ait olduu kesiciyi atrarak devreden

ayrlmas gerekebilir. zellikle ana datm transformatrnn sekonder sargs gen olan ve suni

topraklama transformatr zerinden topraklanan yksek iletme kapasitesine ait geni ebekelerde

ok gereklidir.

Hatal kn tespiti wattmetrik rleler vastasyla yaplr. Ntr izole sistemlerde kapasitif

akmlar devrelerini salam klarn devrelerinden tamamlad iin wattmetrik rlelerin ynl olmas

gerekir. Bunun iin ekil 1.11de gsterilen balant kullanlr.

ekil 1.11: Ntr zole Sistemlerde Ynl Watmetrik Rlelerin Kullanl


35/86

35

ekil 1.11de gsterilen rakamlar

1. Datm transformatr,2. Sekonderi ak gen sargl gerilim transformatr3. Bara tipi akm transformatr,4. Toroidal akm transformatr,5. Kablo,6. Ynl watmetrik rle,

7. Toprak hatas ihbar lambas,

8. Kesici ,

9. Kesici ama bobini gstermektedir.

Fiderde meydana gelen hata sonucunda yksek salnmlarn meydana gelmesi sz konusu ise

ihbarla birlikte hatal kn kesicisi watmetrik rlenin kumandas vastasyla atrlr. Bunun iin her

k ynl watmetrik rle ile donatlmaldr. Watmetrik rlenin akm balants ekil 1.11 ve 1.12de

grld ekilde bara tipi akm transformatrleri vastasyla yaplaca gibi ekil 1.11 ve 1.12de

grld gibi kablo zerine yerletirilen toroidal akm transformatr zerinden de yaplr. Gerekli

akm hassasiyetini elde etmek iin toroidal akm transformatr zerinden yaplmas tercih edilir.

Eer besleme klarnda toprak hatas meydana geldiinde sistemde meydana gelebilecek

salnmlar daha nceden tayin edilen sistem izolasyon seviyesinden dk deerde ise izleme suretiyle

hatal k tespit edilir ve hatal blmn iletilmesine izin verilir ve uygun bir zamanda hata giderilir.

Bu gibi sistemlerde ekonomik sebeplerle her ka bir adet ynl watmetrik rle yerletirmeye

gerek yoktur. Btn bir sistem iin bir adet ynl watmetrik rle kullanlr ve bunun iin ekil 1.12de

grlen uygulama yaplr.


36/86

36

ekil 1.12: Bir Adet Ynl Watmetrik Rle Yardmyla Birden Fazla Fiderde Hata zlenmesi

ekil 1.12de gsterilen tertipte Ynl Watmetrik rlenin akm devresi bara veya iinden

kablo geirilen toroidal akm transformatr zerinden, gerilim balants ise gerilim

transformatrnn ak gen sargs zerinden yaplmaktadr. Bu sistemde de akm balants iin

toroidal akm transformatrleri tercih edilmelidir. Ak gen sarg zerine toprak hatas n ihbarn

yapacak toprak hatas genel ihbarn altrmak iin sfr gerilim bileen rlesi konulmutur.

Akm transformatrleri seici anahtar zerinden genel bir balant ile ynl watmetrik

rlenin akm devresi ularna balanr. Anahtarlarn balang konumu akm transformatrlerinin

sekonder sarg ularn ksa devre edecek konumdadr.

Genel arza ihbar alndnda akm transformatr iin konulan anahtarlar srasyla 2

pozisyonuna alnr. Hatal fider kl ikaz hangi fidere ait anahtar 2 pozisyonuna alndnda ihbar

verirse sz konusu fiderde faz-toprak hatas meydana gelmitir


37/86

37

BLM 2: EBEKE KORUMASI

2.1. KORUMA SSTEM GEREKLLKLER

2.1.1 Genel Olarak Koruma Sistemi Gereklilikleri

Koruma sistemi yksek derecede bamsz olmaldr. Bunun anlam hatal devreninalmasnda sistemin almama riski ok az olmaldr. Bu nedenle almama riskini ortadan

kaldrmak iin destek veya yedek koruma mutlaka gz nne alnmaldr.

Koruma sistemi yksek derecede gvenilir olmaldr. Bunun anlam ise rle istenmeyengereksiz amalar yapmamaldr.

Hata ama sresi ekipman hasarlarn snrlandrmak ve personelin yaralanma riskiniminimuma indirmek iin minimum olmaldr.

Koruma sistemi yksek direnli hatalar dahi alglayabilecek ve koruma atrmasyapabilecek seviyede hassas olmaldr.

Hatada amas seici olmal ve sadece hatal blm devreden karmal ve salam blmleriletmeye devam etmelidir.

2.2 AIRI AKIM KORUMASI

Ksa devreler oluumlarna gre deiik karakteristikler gsterirler. fazn birden ksa

devre olmas, iki fazn ksa devre olmas, herhangi bir fazn ntrle ksa devre olmas, toprak hattnn

herhangi bir fazla ksa devre olmas gibi. Tm faz birden kapsamna alan devreler simetrik hata

olarak tanmlanr. Dier ksa devreler ise asimetrik olarak adlandrlr (Haktanr, 2001).

2 veya 3-faz ar-akm zaman rleleri yksek empedans zerinden topraklanan ebekelerde

transformatrleri, kablo hatlarnn ve enerji nakil hatlarnn faz aras ksa devre akmlarna kar

korumak iin kullanlrlar. 3-fazl ar akm rleleri ntr dorudan toprakl radyal ebekelerde faz-

faz ksa devre akmlarnn yannda faz-toprak ksa devre akmlarna kar transformatr, kablo hatlar

ve enerji nakil hatlarn korumak iin kullanlr (ernobrovov, 1974).

Bir tarafl beslenen ebekelerde ar akm korumas hattn balangcnda gerilim kayna

tarafna uygulanr. (ekil 2.1 - a)


38/86

38

ekil 2.1: Radyal ebekelerde Tek Tarafl Beslemeli Ar Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

Koruma bu tr uygulandnda her hattn zel korumas olduundan hattn kendisinde veya

ondan beslenen trafo merkezinin inlerinde kazalar olutuunda hat alr. ebekenin herhangi bir

noktasnda rnein K1 noktasnda ksa devre olursa ksa devre akm ebekenin ak kayna ve ksa

devre olan yer arasnda geer ve 1, 2, 3, 4 korumalarnn almasna neden olur. Ancak seim artna

gre amaya yalnz ksa devre hattna yerletirilen 4 korumas tepki gstermelidir.

Bahsettiimiz seimi temin etmek iin ar akm korumalar, ekil 2.1 b de gsterildii gibi

tketiciden kaynaa doru artan sre beklemeleri ile yaplmaldr (ernobrovov, 1974). Bu durum

yerine getirildii zaman K1 noktasndaki ksa devreye en abuk 4 korumas tepki gsterecek ve hasarlhatt aacaktr. Eer ksa devre K2 noktasnda olsayd 3 korumas daha erken tepki verecek ve hatt

aacaktr. Dier korumalarn almas iin daha uzun sre gerektiinden dier korumalar kazaya

tepki gstermeyeceklerdir.

Ar akm koruma sistemleri sadece hatann yerini gstermek iin kullanlr. Fakat hata

akm hata tipine ve srekli durum iletmeleri n hatasna baldr. Bunun yannda maksimum yk

akm minimum hata akmnn bykl ile ayn olabilir (Enriquez and Martinez, 2006).

Ar akm korumalarnda dier bir problem minimum hata akm durumlar iin yksek

yardmc zamandr, ki koordinasyon kriteri sadece maksimum hata akmlar iin tayin edilmitir.

Dier korumalarda farkl yk akmlar minimum hata akm iin zaman erisinde yksek bir ayrma

neden olur. Ana ve yardmc ar akm koruma sistemleri farkl zaman erilerine sahip olduklarnda

uygun zaman koordinasyonlar zordur. Bu durumda ar akm rlelerinin zaman snrlamas minimum

hata akm ve farkl zaman erilerinin her ikisi iin yksektir (Enriquez and Martinez, 2006).


39/86

39

2.3. ORTA GERLM EBEKELERNDE HATLARIN KISA DEVREYE KARI

KORUNMASI

2.3.1 Hatlarn Ksa Devreye Kars Korumak in Uygulanan Koruma Sistemleri

ekil 2.2: Bamsz Zaman Beklemeli 3 Fazl Ar Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

fazl koruma devrelerinde akm trafolar ve akm rlelerinin sarglar tam yldz baldr

(ernobrovov, 1974). ekil 2.2 deki koruma emasn inceleyelim; ksa devre akm korumann ii

brakma eleman olan 1 akm rlesini ve 2 zaman rlesini altrr. Ksa devre zaman ksa devre

akmnn getii fazn akm rlesi alr ve 2 zaman rlesinin elektrik devresi kapanr. unu

sylemeliyiz ki; faza akm rleleri paralel balandndan akm rlelerinin her hangi birinin almas

sonucunda 2 zaman rlesi de alacaktr. nceden ayarlanm sreden sonra zaman rlesi kapanr ve

3 aralk rlesini altrr. Bu rle ani alr ve akmn 6 ama bobinine verilmesini salar. Zaman

rlesinin kontaklar byk akma gre zayf olduundan 3 aralk rlesi kullanlr. Ama bobini ile ayn

anda 4 gsterge rlesi de almaya balar ve gstergesi iner. Bylelikle ama bobini devresine akmn

verilmesini ve ar akm korumasnn ie balamasn belirler. Acnn 5 nolu blokaj konta ama

bobininin akmnn kesilmesini salamak iindir. nk aralk rlesinin kontaklar bu elektrik

devresinin almas iin hesaplanmamaktadr. Blokaj konta aralk rlesinin geri dnmesinden nce

ayrlmaldr (ernobrovov, 1974). ncelenen korumann alma sresi zaman rlesinin yardm ile

belirlenir. Bunlar bamsz karakteristikli korumalardr.


40/86

40

ekil 2.3: Akma Baml Zaman Beklemeli 3 Fazl Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

ekil 2.3 de gsterilen fazl ar akm koruma emalar her trl ksa devreye tepki

gsterdii iin bir fazl ve fazlar aras ksa devrenin mmkn olduu ntr topraklanmebekelerde

de kullanlr.

2.3.1.1 Faz ar akm korumas

Ani atrmal koruma Sabit zaman atrmal koruma Akma bal ama gecikmeli koruma (ters akm-zaman karakteristikli koruma) Ani atrmal, sabit zamanl ve ters zamanl korumalarn herhangi bir kombinasyonu Ynl /ynsz koruma

2.3.1.2 Fark akm korumas

Fazlar ayrarak Faz ayrmasz (yardmc toplam akm transformatr ile)

2.3.1.3 Mesafe korumas

Faz faz kapal devresinin lm Faz-toprak kapal devresinin lm


41/86

41

2.3.1.4 Zaman karakteristikleri

Seici hata amasn gerekletirebilmek iin farkl koruma sistemleri ve kademeler deiik

zaman gecikmelerine sahip olmaldr. Bir ok farkl zaman gecikmeleri vardr.

Genel kural; Eer gerekli deilse ayn sistem iinde deiik zaman karakteristikleri

kullanlmamaldr.

2.3.1.5 Sabit zaman karakteristii

leme sresi hata akmnn byklne bal olmayp iletme akm eik deerini aan

bykl ne olursa olsun her hata akmnda ayarlanan srede alr. Seri bal rleler arasndaki

zaman koordinasyonu ters zamanl rlelerden daha kolaydr. Ancak bir ka koruma rlesinin seri

baland durumlarda koordinasyonda gecikme sreleri gereksiz olarak uzayabilir. Sabit zamanl

rleler kullanldnda ksa devre gc ok fazla deimemelidir. Zira Hat akm ksa devre gcnn

azald durumlarda meydana gelebilecek hata akmnn rle atrma akm eik deerinin altnda

deere sahip olma riski vardr. Byle durumlarda rlenin almama riski ortaya kar.

2.3.1.6 Ters akm-zaman karakteristii

Burada alma zaman hata akmnn byklne baldr. Rleler arasndaki

koordinasyonu iin ters akm-zaman karakteristii yararldr.

IEC standartlarnda normal, ters, ok ters ve ok fazla ters olmak zere 3-tip ters akm-

zaman karakteristii belirlenmitir (Gler, 1985).

IEC 60255 e uygun olarak akm ve zaman arasndaki balantlar aada verilen ifade

yardmyla belirlenir.

1

.

>

=

I

I

kt

Bu ifadede

t: alma sresi (saniye)

k: ayarlanabilir ters zaman faktr

I: llen akm

I>: Rlenin ayarlanan ar akm eik deeri

: cebrik fonksiyonu karakterize eden indeks

: rleyi karakterize eden sabit


42/86

42

zellikle ve kesin deer olarak imalat firma tarafndan alnmakla beraber aada

verilen deerlerde gre gerekli ilem yaplabilir.

Karakteristik

Normal ters 0,02 0,14

Fazla ters 1,0 13,5

ok fazla ters 2,0 80

Uzun gecikmeli ters 1,0 120

2.3.2 Karakteristiklerin Uygulama zellikleri Ve Uygulama Yerleri

2.3.2.1 Normal ters akm-zaman karakteristikleri

Farkl ksa devre yerlerinde ksa devre hata akmlarnn deerlerinin deiimi fazla ise normal

ters akm-zaman karakteristikleri bu tip sistemlerde uygun olmaktadr.

2.3.2.2 Fazla ters akm-zaman karakteristikleri

Bu karakteristik tipinde ileme sresi dorudan hata akmnn byklne baldr. Fazla

ters akm zaman karakteristik erileri normal ters akm-zaman karakteristik erilerinden daha diktir ve

zellikle gzl sistemlerde giri ve k gz balantlar arasndaki hata akmlarnn kk

farkllklarnda baarl bir seicilik salar.

2.3.2.3 ok fazla ters akm-zaman karakteristikleri

leme zaman hata akmnn byklne baldr. Bu karakteristik datm veya endstriyel

ebekelerde sigortal koordinasyonlar gerekletirmek iin kullanlr. Devreye alma geici

akmlarnn problem olduu yerlerde ar yklenme kapasite kullanmnn yksek olmasngerektirdii durumlarda sigorta kullanlr.

2.3.2.4 Uzun gecikmeli ters akm-zaman karakteristikleri

Bu karakteristik fazla ters akm karakteristiklerindeki ayn akma sahiptir. Ancak ama

sreleri daha uzun olup daha uzun geme istenen yerlerde kullanlr.


43/86

43

2.3.2.5 Seicilik

Radyal ebekelerdeki seiciliin baarl bir ekilde salanmas iin

ebekedeki seri bal kesicilerin seici atrmalarn salamak iin, gecikme srelerinibesleme noktasna doru her kademede arttrmak arttr. Bunun anlam besleme noktasna

yakn yerletirilen ar akm rlelerinin atrma sreleri daha uzun olacak ve buna karlk

bu noktalarda meydana gelen hata akmlarnn bykl daha fazla olacaktr.

Bundan dolay farkl seici kademelerindeki zaman aralklar aada verilen faktrlere balolarak mmkn olduu kadar ksa olmaldr.

Rlelerin ekme srelerindeki farkllklar, kesici ama sresi ve rle resetleme sresi , Sabit akm-zaman karakteristikleri kullanlacaksa ayn tip rleler kullanldnda zaman

aralklarnn 0,3 saniye olmas genellikle tavsiye edilir.

Radyal ebekelerde farkl korumalar arasnda seicilii salamak iin aralarnda minimum

zaman fark olmas gerekir.

2.3.3 Radyal ebekelerde Faz Ar Akm Korumasnn Ayarlanmas

2.3.3.1 Akm deerlerinin ayarlanmas

Ar akm korumasn altran akmn en nemli zellikleri unlardr. Koruma arza

durumunda gvenli almaldr. Ykn ar akmlarnda elektrik makinelerinin ie balamasnda

oluan ksa zamanl itiler, tketici yklerinin deimesi ve bu gibi nedenler sz konusu olduunda

almamaldr. nk ar hassasiyet tehlikesiz ar yklenme durumlarnda gereksiz almalara

neden olur. Bu da tketicilere zarar verir. Buna dayanarak yle diyebiliriz; ar hassas olan

korumann kendisi arza kayna olur ve tketicilerin beslenmesinde dzensizlik oluur. Bu durumda

sylemek gerekir ki; alma akmnn seilmesinde esas problem korumann yk akmlarna gre

gvenli dzenlenmesidir. Bu sonuca ulamak iin aadaki iki koulu gerekletirmek gerekir:

1. Korumann akm rleleri akmn maksimum deerlerinde almamaldr. Buna gre

korumann alma akm IK , maksimum yk akmndan IYM byk olmaldr.

IK > IYM

2. Ksa devre durumunda alan akm rleleri ksa devre aradan kaldrldktan sonra ilk

durumlarna dnmelidirler.

Ters ar akm-zaman rlelerinin ekme akm veya sabit ar akm-zaman rlelerinin endk akm kademesinin rleyi faaliyete geirmeyecek en yksek muhtemel ykne tekabl eden


44/86

44

akm deerine ayarlanmas arttr. Burada dikkat edilmesi gereken nemli zellik rlenin almasna

neden olmayacak ar akmn ksa sreli tepe deeri olarak tanmlanan rle reset akmnn gz nne

alnmas gerekir.

En dk ayar deeri

k

IIPU

max.2,1 ifadesi ile belirlenir

Bu ifadede

1,2; emniyet faktr

k; rlenin resetleme faktr

Imax; maksimum yk akm

Hat zerindeki maksimum yk akm tahmin edilebilir.

Minimum ksa devre akm minSCI olmak zere akm ekme eik deeri

min.7,0 SCPU II

zet olarak zaman aral iinde rlenin ekme akm eik deeri

.7,0.2,1 max PUI

k

Iifadesi yardmyla elde edilen deerlere uygun olmaldr.

2.3.4 Ntr Dorudan Toprakl Orta Gerilim Radyal ebekelerde 3-fazl Hatlarn Korunmas

Bir ok durumlarda ynsz ar akm rlelerinin kullanlmas yeterlidir. Burada ar akm

korumas 3-faz iin yaplr ve uygulanr. Eer paralel rezidel ar akm korumas varsa Faz ar

akm korumas 3-fazn iki faz llerek yaplabilir. Akm-zaman karakteristii ebekede ortak

uygulamaya uygun olarak seilir. Normal olarak ebekede fazlarn hepsi iin ayn akm-zaman

karakteristii kullanlr. Eer ebeke sadece ebekenin besleme tarafnda ntr dorudan

topraklanmsa ar akm rlesi faz-toprak hatas korumas olarak da alr. Ancak yksek direnli

toprak hatalarnda bu korumada yeterli alglama ve atrma hassasiyetine ulamak ok zordur. Bu

durumlarda akm ayar deeri toprak hata akm hesab yaplarak korunan hattn yk akm deerinden

aada tutulur.

2.3.5 Ntr dorudan toprakl orta gerilim gzl ebekelerde 3-fazl hatlarn korunmas

Bir fazl ve iki faz toprak ksa devreleri ntr noktas topraklanm, gerilimi 110 KV den

yksek ve gerilimi 1KV den dk olan ebekelerde oluabilir (erifolu, 2006). Gzl ebekelerdear akm rleleri ksa devreye kar kullanlabilir. Ancak gzl ebekelerin ksa devreye kar


45/86

45

korunmasnda ayarlarn doru ve gvenilebilir olarak yaplabilmesi iin ebeke ksa devre akmlar

hesabnn hassas ve detayl bir ekilde yaplmas arttr. Zira bu tip ebekelerde yksek ksa devre

akmlar meydana gelir.

Gzl ebekelerde ksa devre korumas iin en uygun seim mesafe korumas esasna

dayanan koruma sistemi kullanmaktr. Mesafe korumas hem faz aras gzn ve hem de faz-toprak

aras gzn lmlerini yapabilmektedir.

2.3.6 Ntr yksek empedans zerinden toprakl orta gerilim sistemleri

Ksa devre korumas iin birok durumlarda ynsz ar akm rleleri kullanmak yeterli

olmaktadr. Akm-zaman karakteristikleri ebekedeki ortak uygulamaya gre seilir (Gler ve Grel,

1977). Normal olarak ebekedeki ar akm rleleri ayn karakteristie sahip olmaldr. Radyal

ebekelerde baz durumlarda paralel hatlar kullanlr. Bu durumda baz terminallerde ekil 2.4de

grld gibi ynl ar akm rleleri kullanmak zorunluluu ortaya kar.

ekil 2.4: ift Devre Radyal ebekelerde Ar Akm Korumas

Daha iyi bir koruma ekli ise ekil 2.5de grld gibi diferansiyel korumadr.


46/86

46

ekil 2.5: ift Devre Radyal ebekelerde Diferansiyel Koruma

2.3.7 Topraa ki Kat Kapanmada Ar Akm Korumas

Yaltlm ntrl ebekelerde farkl fazlarn ayn zamanda topraa iki noktada kapanmas

mmkndr (ekil 2.6). Bu durumda her iki arzal hattn ayn anda almas istenmez. Yalnz bir

hattn almas ile tketiciler iin daha az zararla ksa devre aradan kaldrlm olur. Kalan dier bir

fazl kapanma (K1 veya K2), tketicilerin beslenmesini dier gerilim kaynana sevk ettikten sonra el

ile alr.


47/86

47

ekil 2.6: Yaltlm Ntrl ebekede Trafolarn 2 Fazl Ar Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

Topraa iki kat kapanmalarn seim ile aradan kaldrlmas ok zordur. Akm trafolar

rastgele yerletirilirse koruma hatal alacaktr. Eer topraa her iki kapanmada akm trafosunun

balanmad fazda olursa (ekil 2.6) arzal hatlarn korumalar almayacak ve ebekenin besleme

kayna seimsiz olarak alacaktr (ernobrovov, 1974).

Eer korumann akm trafolar her yerde ayn adl fazlarda (R,T gibi) balanmsaseimsizlik halleri aradan kaldrlacaktr.

2.3.8 ki Fazl Doru Operatif Akm Korumas

Baml ve bamsz ar akm koruma rleleri; enerji datm sistemlerinde, transformatr,

jeneratr, enerji nakil hatt gibi ekipmanlar ksa devre ve toprak kaana kar korumak iin

kullanlr. Bu koruma ilemini gerekletirirken gz nne alnacak en nemli kural selektif koruma

artn salamaktr. Selektif korumann amac ebekenin herhangi bir blmnde meydana gelen

arzal blm en ksa zamanda devre d etmektir (Genolu ve Trkolu, 1998)

2.3.8.1 Bamsz karakteristikli koruma

ki rleli ema

Bu korumann akm devreleri tam olmayan yldz baldr. Koruma devrelerinin elemanlar

ve onlarn grevleri ekil 2.7 ada ki fazl emadaki gibidir.

ki rleli emann avantajlar aada verilmitir.

- ema hatlardaki fazlar aras ksa devreye tepki gsterirler.


48/86

48

- Yaltlm ntrl ebekelerin herhangi iki noktasnn toprakla ksa devre olmasdurumunda semeli alrlar.

- fazl emalara gre daha ekonomiktir. nk bunun yapm iin daha az elemanve kablo kullanlr.

ki fazl sistemlerin dezavantaj ise fazl sistemlere gre hassasiyetlerinin dk olmasdr.

ki fazl ar akm koruma emalar ekil 2.7de bir ve iki rleli olarak verilmitir.

Yukarda bahsettiimiz avantajlarna gre iki fazl koruma yaltlm ntrl ebekelerde

yaygn olarak kullanlr. nk bu ebekelerde yalnz fazlar aras ksa devre mevcuttur.

Bir rleli ema

ekil 2.7 a emasnda kullanlan elemanlar bu koruma emasnda da kullanlr. Ancak bu

emada bir akm rlesi (A) kullanlr ve o rle R ve T olmak zere iki faz akmnn farkyla (IF = IR

IT ) alr. Tam ve tam olmayan yldz balantlarda her trl ksa devreye hassasiyet gsterir

(ernobrovov, 1974).

Bu emann avantaj bir akm rlesinin ve balant kablolarnn daha az olmasdr. emann

dezavantajlar ise aada belirtilmitir.

ekil 2.7: Ar Akm Korumalarnn emalar, (ernobrovov, 1974)

a. ki Rleli

b. Bir Rleli


49/86

49

- RS ve ST fazlar arsndaki ksa devrelere gsterdii hassasiyet iki rleli emalaragre daha dktr.

- Sarglar balanm trafolarda IF = Ir It olduunda oluan mmkn ksadevreden biri halinde koruma almamaktadr.

- Tek akm rlesinin veya onu akm trafosu ile balayan kablonun arzas durumundakoruma bunu ksa devre olarak deerlendirmez.

Bir rleli emalar 6-10 kV datc ebekelerde ve elektrik makinelerinin korunmasnda

kullanlr. 35 kV ve daha yksek gerilimli ebekelerde yukarda bahsettiimiz sebeplerden dolay bu

koruma kullanlmaz.

2.3.8.2 Baml karakteristikli koruma

Bu korumann akm devreleri bamsz karakteristikli korumalarda olduu gibidir. Koruma

emalar ekil 2.7 a-bdeki gibi olup zaman rlesi ve gsterici rleleri yoktur. ki fazl bamsz

karakteristikli devreler iin geerli olan kanunlar baml karakteristikliler iin de geerlidir.


50/86

50

BLM 3 TRANSFORMATR KORUMASI

3.1. TRANSFORMATR ETKLEYEN ANA HATALAR

Ar yk Ksa devre Tank hatalar

Ar Ykler: Transformatrde ayn anda beslenen yk miktarlarnn transformatr nominal

gcnn stne kmas halinde meydana gelir. Ar yklenmede uzun sren akm ekilmesi sonucu

sarg ve transformatrde izolasyonun tahrip olmas veya eskimesi ile sonulanabilecek kalc hasarlarmeydana getiren s ykselmesi olur.

Ksa Devre Hatalar: Transformatrn iinde ve dnda meydana gelebilir. ksa devreler

farkl faz iletkenlerine ait faz sarglar arasnda veya faz sarglar ile transformatr ya tank arasnda

ve ayn sargnn sarmlar arasnda meydana gelebilir. Arkl meydana gelen hatalar transformatr

tahrip ettii gibi yangnn olumasnda sebebiyet verirler. Ark hatalarda yanc gaz k olur. Hafif

hatalarda dk gaz k olur ancak birikmesi halinde byk yangn tehlikeleri meydana gelir.

Ark hatasz gl bir ksa devrede eer koruma cihaz vastasyla transformatrn beslemesi

gerekli srede kesilmezse kazan iindeki ya kaynar.

D ksa devreler transformatrn sekonder yani enerji k tarafndaki ksa devrelerdir. Bu ksa

devreler transformatr sarglarn mekanik ve termik ynden etkileyecek ve hasara uratabilecek

byk elektrodinamik ve termik zorlamalara neden olur. Eer hatal blm gereken srede devre d

edilmezse transformatrde i ksa devre hatalar meydana getirir.

Tank Hatalar: Trafolarn i arzalarnn byk duyarllkla almalarn salamak iin gaz

korumalar yaygndr. Tankn iinde trafonun arzalanmas nedeni ile trafonun iinde ark oluur veya

elemanlarn yanmasndan transformatrlerin ya ve izolasyon malzemesi bozulur (Alparslan, 1978).

Sonuta uan gazlar oluur.

Gaz yadan daha hafif olduundan trafo ya genleme haznesine dolar. Genleme haznesi

trafonun en stndedir (ekil 3.1) ve hava ile temas halindedir. Bu durum devam ettii srece oluan

gazlar genleme haznesi yardm ile dar atlr.


51/86

51

ekil 3.1: Trafolarda Gaz Rlesinin Balanmas, (ernobrovov, 1974)

Tank hatalarnda, tank ile faz sarglar arasnda veya bunlarn yerletirildii manyetik ekirdek

arasnda ksa devre meydana gelir. Hata akmlarnn bykl transformatrn primer ve sekonder

sarglarnn ve ntr topraklamalarnn dzenleme ekline baldr.

Transformatr sarg ekli yldz ise tank hata akm ekil 3.2 de grlecei gibi 0 ile hatannntrde faz sargsnn sonunda oluuna bal olarak maksimum deer arasnda deiir.

ekil 3.2: Transformatr Sargsnn Yldz Olmas Durumuna Gre Toprak Hata Akmnn

Deiimi

gen tertipte tank hata akm hatann sarg ortasnda veya her iki ucunda oluumuna gre%50-%100 arasnda deiir.


52/86

52

3.2. TRANSFORMATRN DEVREYE ALINMASI SIRASINDA MEYDANA GELEN

GEC OLAYLAR

Transformatr devreye alnrken zaman sabiti 0,1-0,7 saniye arasnda deien ve bykl

nominal akmn 20 katna ulaabilen geici enerjilendirme darbe akmlar meydana gelebilir.

Akmlarn olu sebebi yksek mknatslama akm reten magnetik devrenin satre olmasdr. Darbe

akmlarnn en yksek deeri gerilim sfrdan geerken transformatrn enerjilenmesi esnasnda

oluur ve dalga ekli 2. harmoniin nemli bir miktarn ihtiva eder.

Sz konusu geici olay transformatrlerin devreye alnmas srasnda her zaman meydana

gelebilecek olay olup koruma niteleri tarafndan bir hata olarak alglanmamaldr.

3.2.1 Ar Ykler

Uzun sreli ar akmlar sabit zamanl veya IDMT gecikmeli ar akm koruma niteleri

(ANSI 51) tarafndan alglanmal sekonder koruma nitelerine uygun seicilik salanmaldr.

Dielektrik scaklk (ANSI 26) ile yal transformatr iin ve (ANSI 49T) ile kuru tip

transformatrler iin izlenmelidir.

Termik ar yk korumas (49RMS) ar yklerden dolay sarglarn scaklnn daha hassas

izlenmesi iin kullanlr. Bu izleme metodu transformatrn termal ataletine ve akma bal scaklk

ykselmesinin simlasyonu esasna dayanarak tespit edilir.

3.2.1.1 Trafolarn ar yk korumalar

ekil 3.3de gsterilmi 3 rlesi sinyale tepki gstererek alr. Bu rle bir faza balanr.

nk ar yk fazlarn hepsinde ayn zamanda olmaktadr (ernobrovov, 1974). Korumann gvenli

almas iin zaman rlesi kullanlmtr ve akmn daha uzun sre gemesinden sonra koruma

devreye girer.


53/86

53

ekil 3.3: ki Sargl Trafonun Ar Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

3.2.2 Ksa Devreler

Yal transformatrlerde sarg veya sarm ksa devresinin neden olduu gaz kna veya yahareketine hassas cihazlar (ANSI 63)

1. Ya tankna sahip transformatrler iin BUCHHOLZ rleleri2. Hermetik transformatrler iin gaz ve basn detektrleri

Transformatrlerde diferansiyel koruma (ANSI 87T) faz-faz ksa devre hatalarna kar hzlkorumadr. Tesis iin ok nemli olan yksek gl transformatrlerde kullanlr ve ok hassastr.

Gereksiz amalardan saknmak iin transformatr devreye alnrken 2.harmonik tutuculuk ve ar

akm durumlarnda 5. harmonik tutuculuk zelliine sahip olmas gerekir.

Ani ar akm atrma nitesi (ANSI 50) etkili ksa devre akmlarna kar transformatrkorumak amacyla transformatrn primer tarafna balanr. Akm atrma eik deeri akm bazl

seicilii salamak amacyla sekonder sarglarda meydana gelen ksa devre akmndan daha byk

deere ayarlanr.

Yksek gerilim sigortalar nominal gleri dk transformatr iin kullanlr.


54/86

54

3.3. TRANSFORMATRDE 3-FAZ AIRI AKIM KORUMASI

Faz iletkenleri veya faz iletkeni toprak arasnda izolasyonun bozulmas sonucu ksa devre

veya faz-toprak ksa devresi meydana geldiinde hata akmlar transformatrlerin sarglarnda ve

demir ekirdeinde ciddi hasarlara neden olurlar. Bundan baka yksek akm deerine haiz hata akm

yal transformatrlerde ya bozarak gaz kna neden olur sonuta transformatr tanknda yksek

gaz basnc meydana gelir (Teda). Eer gaz basnc ok yksekse transformatr tank zarar grr.

Bu nedenle hata akmnn byklne bal olarak hatal transformatr gerekli srede ar

akm koruma sistemi tarafndan devre d edilmelidir.

Transformatrn dnda ebekede bir hata meydana geldiinde yksek hata akmlar

transformatr zerinden akar ve transformatrler zerinde yksek snmalar meydana gelir. Devre

gerekli srede ar akm koruma elemanlar tarafndan almazsa transformatrlerin bakr kayplarnn

hata akmlarnn karesi ile artmasndan dolay transformatrde ar snmalar meydana gelecek ve

transformatr hasara urayacaktr.

Transformatrde meydana gelen hata akmlarnn bykl

ebekenin ksa devre kapasitesine (ksa devre gcne) Sistem topraklamasna Transformatrn kaak reaktansna Sarg boyunca hata yerine ve pozisyonuna baldr.Fazlar aras ksa devreler nemli byklkte ksa devrelere sebep olurlar. Bu akmlarn

bykl nemli oranda kaynak empedansna ve transformatr kaak reaktansna baldr.

Toprak hatas topraklanan blmle sarg arasnda (rnein demir ekirdekle tank arasnda ark

konta veya metalik kontakla meydana gelebilir. Toprak hata akmnn gerek deeri hata

devresindeki empedansa ve sarg boyunca hatann yerine ve pozisyonuna baldr. Ntr dorudan

topraklanm sistemlerde ortaya kan toprak hatas yeterli seviyede toprak hata akm meydana

geleceinden ar akm koruma sistemleri vastasyla kolaylkla alglanr. Ntr noktasnn durumlar

iin toprak hata akmlarnn deerleri ok dk olabilir ve baz durumlarda ar akm koruma

sistemlerinin bu hatay alglamas zor veya mmkn olmayabilir.

Ayn sarglarn sarmlar arasndaki metalik kontak veya arkl kontak transformatrde bir i

hataya sebep olur. Sarm ksa devresinde hata akm ok yksek olmasna ramen bunun

transformatrlerin k faz akmlar zerine yansmas ok kk olacaktr. hatalar

transformatrn dnda ve giriine bal koruma cihazlarnn alglamas ok zordur. Baz durumlarda

alglama imkan olmayabilir. Bu nedenle i hatalar kesinlikle alglayan ve gerekli koruma kumandas

veren sadece ya rezervuarl tanklara sahip transformatrlerde buchholz ve hermetik

transformatrlerde ani basn rleleridir.


55/86

55

Faz ar akm korumalar aslnda faz hatalarna kar koruma olup, toprak hatas meydana

geldiinde toprak hata akm bykl rlenin atrma eik deerinin stnde ise toprak hata

korumas da yapar.

Diferansiyel rlelerden daha yava ve daha az hassasiyete sahip olan ar akm koruma

sistemleri kk gteki transformatrlerde birinci derecede koruma eleman olarak kullanlrlar.

Byk gteki OG/AG ve YG/OG transformatrlerde ar akm korumas i hatalar iin geri

yani yedek koruma olarak ve g transformatrnn besledii ana baralar iin birinci derece ana

koruma olarak kullanlrlar.

3.4 KISA DEVRE KORUMASI

Faz ar akm korumalar pahal olmayp basittir ve hatay alglamas gvenilirdir. Bu

nedenle baz transformatrlerin korunmas iin ana koruma sistemi olarak kullanlrlar. Ancak

Transformatrn devreye girme akmlarnn bykl nedeniyle ar akm koruma cihazlarnn

hassasiyeti azaltlr ve alma sresi uzatldndan hassas ayarlama ayn zamanda hzl almay

ar akm koruma elemanlaryla gerekletirmek mmkn olmaz.

Ar akm koruma nitelerinde ters zaman gecikme karakteristikleri transformatrn ar

yk kapasitelerinin stnde akm ekmesine belirli sre iin izin verilen (motorlarn yol almas ve

dier ekipmanlarn devreye girmesi esnasnda ekilen kapama akmlar) ve g sistemlerinin dier

ekipmanlar arasnda seiciliin salanmas gereken yerlerde kullanlr.

Sabit zamanl ar akm niteleri ya d hata halinde maksimum ksa devre akmndan veya

transformatrn devreye girmesi esnasnda meydana gelen geici akm deerinden biraz yksek akm

deerinde ama yaptran sabit zaman gecikme elemanlarna sahiptir. Sabit zamanl gecikme

elemanlar kullanlarak ana fonksiyonu ar i hatalar meydana geldiinde alma hz artrlabilir.

Dijital ar akm koruma rleleri performanslar yksek olan cihazlardr. Dijital filtreler

doru akm bileenlerini ve devreye girme srasnda ekilen ani akmlarn neden olduu harmonikleri

ortadan kaldrr. Dijital sistemin geici yanlglar ok kktr. Koruma deerleri bundan dolay

normal tiplere gre ok daha hassas deerlere ayarlanabilir.

Transformatr birden fazla ksa devre yerini beslerse ar akm koruma cihazlar iyi bir

seicilik ve koruma salamak iin yn elemanlar ile donatlr. Baz uygulamalarda transformatrlerin

hem primer ve hem de sekonder taraflarna ynl ar akm koruma cihazlar yerletirilir. Her iki

korumada koruma yn transformatre dorudur. Ynl ar akm koruma eleman sadece hatal

girii devre d eder. Hatann yn akm aknn yn veya dier bir deyimle akm ve gerilim

arasndaki deplasman llerek alglanr.

Ynl koruma rleleri zellikle faz aras ksa devresi veya faz-toprak hatas sonucu g ak

yn deimesi muhtemel tm ebeke elemanlar iin gerek seicilik ve gerekse hzl alma iinkullanlmas gereken koruma cihazlardr


56/86

56

Faz yn koruma rlesi paralel gzl veya iki besleme kayna tarafndan beslenen ebeke

elemanlarn korumak iin kullanlr.

Toprak hata rlesinin yn toprak hata akmnn topraa ak yndr. Toprak hata akmnn

birka topraklama sistemine blnd yerlerde kullanlr. Akm ak sadece dier fiderlerin faz-

toprak kapasitanslarna ve ntr direncinin deerine bal olarak ntrne doru olmayp sz konusu

kapasitanslar zerinden de devresini kapatrlar.

Rezidel ynl ar akm rlesinde sfr bileen aktif g korumasnda olduu gibi hata

akm byklnde kapasitif akm kullanlr.

Rezidel ar akm rlesi (2) kar ynden akm akmadka atrma yaptrmaz

Ynl rleler ar akm korumasn tamamlayan ve ebekenin hatal blmnn seici olarak

ayrlmasn salayan koruma elemanlardr.

3.4.1 Trafolarda ve D Ksadevreler

3.4.1.1 Genel zellikler

D ksa devre korumalar ekil 3.4 da gsterildii gibi yaplr. Baralar veya baralardan

kan hatlar d ksa devre korumalar kontrol eder. Bu koruma bahsettiimiz elemanlarn alterleri

veya korumalar almad zaman alr. D ksa devreler ayn zamanda trafonun kendi arzal

durumunda da kullanlr. Bu korumalar zaman beklemelidir (ernobrovov, 1974). Bu nedenle kk

gl trafo arzalarnda kullanlr. arzalar iin zel korumalar olan trafolarda bu koruma yedek

koruma olarak kullanlr. D ksa devre korumas iin ar akm korumas kullanlr. Eer ar akm

korumasnn hassasiyeti yeterli olmazsa daha hassas korumalar kullanlr.


57/86

57

ekil 3.4: Trafonun Yksek Akma Gre Korunmasnn Yaplmas, (ernobrovov, 1974)

3.4.2 Trafolarn Ar Akm Korumalar

3.4.2.1 ki sargl aldatc trafolar

Bunlar iin ekil 3.3 deki koruma kullanlr.Trafoyu da korumann etki alanna sokmak iin

koruma gerilim kayna tarafnda olmaldr. Ar akm korumasnn etki alann geniletmek iin

akm trafolar alterlere yakn balanrlar. Tek tarafl kaynakl iki sargl trafolarda koruma gerilim

kayna tarafndaki 1 alterini etkiler. Gvenilirlik bakmndan trafonun her iki tarafnda olan 1 ve 2

alterlerini amak daha gvenli olur.

Koruma belli ksa devrelerin hepsine tepki gstermelidir. Ntr topraklanm ebekelerde

koruma 3 fazl devre, yaltlm ntrl ebekelerde ise tam olmayan yldz bal devrelerle yaplr.

3.4.2.2 Ard arda gelen ters akm korumas

Koruma darda ve transformatrde olan asimetrik durumlardan oluan ters ard arda

akmlarna tepki gstermektedir ve ekil 3.5 de gsterilmektedir. Koruma rlesi A2 ters ard arda

gelen S szgeci ve Z zaman rlesinden sonra balanmtr.


58/86

58

ekil 3.5: Ykseltici Trafolarda Ters Yaklaml Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

3.4.2.3 Ard arda gelen sfr akm korumas

Bu koruma d ksa devreler sonucu trafoda oluan I0 akmna tepki gsterir. Bu koruma

trafonun i ksa devresini de korumaktadr. Bu koruma ekli ykseltici trafolarda kullanlr. Yksek

veya orta gerilim trafolarnda etki etmektedir (ernobrovov, 1974). Koruma ekil 3.6 a-bde

gsterilmi olduu gibi iki ekilde yaplmaktadr. Her iki ekilde akm rlesi A0 ard arda gelen I0

akmna tepki gsterir.


59/86

59

ekil 3.6: Ykseltici Trafonun Sfr Yaklaml Akm Korumas, (ernobrovov, 1974)

3.5 TRANSFORMATR DFERANSYEL KORUMA

Trafolarn korumasnn akm devreleri yldz gen balantda iki ekilde yaplr.

1. ekil 3.7de gsterilmi 3 rleli tam 3 fazl devrelerle,2. ekil 3.8 ada gsterilmi A ve C rleli basitletirilmi 2 fazl devrelerle,


60/86

60

ekil 3.7: Diferansiyel Korumada Akmn Dalm ve Fazr Diyagram, (ernobrovov, 1974)


61/86

61

ekil 3.8: Diferansiyel Korumann Basit emas, (ernobrovov, 1974)

3.5.1 Akm Kesilmesiyle Oluan Diferansiyel Koruma

Bu ekilde koruma ekil 3.9 da gsterilmitir. Bu devre basit akm rlelerinden

oluturulmutur ve amada zaman gecikmesi istenmemektedir.


62/86

62

ekil 3.9: ki Fazl Yapmda Diferansiyel Kesimi, (ernobrovov, 1974)

Hzl doymal trafolarn yardm ile oluturulan diferansiyel koruma ekil 3.10 da

gsterilmitir. Bu koruma akm rleleri yardm ile oluturulmutur.


63/86

63

ekil 3.10: Diferansiyel Koruma, (ernobrovov, 1974)

Trafolarn diferansiyel korumalarnn avantajlar onlarn hzl ve semeli amalardr. Bu

arzalar trafolarn iinde, dnda ve trafonun alterlerine giden akm geiren blmlerinde arza

olduu durumda alr (Altn, stnel ve Kzlgedik, 2001). Kk gl trafolarn basit olmas

nedeni ile diferansiyel akm kesmeli korumalar kullanlr.

Diferansiyel koruma genellikle 10 MVA gcnden yukar ve zel neme sahip

transformatrlerde kullanlan ok nemli bir koruma sistemidir (ernobrovov, 1974). Basit olarak

transformatrn giri ve k terminallerindeki akmlarn karlatrlmas esasna dayanan yksek

gvenirlilie sahip koruma eklidir.

Diferansiyel koruma nite korumas olup ana koruma fonksiyonu olarak transformatr

sarglarnda meydana gelen hatalarda alr. Diferansiyel koruma blgesi her iki uta tesis edilen

akm transformatrlerinin arasnda bulunan transformatr, baralar ve kablolardr. Ancak buing tipi

akm transformatrleri kullanldnda kesici ve transformatr arasndaki baralar ve kablolar korunan

sisteme dahil olmazlar.

Transformatrn elektriksel i hatalar ok nemli olup ciddi hasarlara sebep olurlar. Sarg ve

terminaller zerindeki toprak hatalar ve ksa devreler genellikle diferansiyel koruma vastasyla

alglanabilirler (Altn, stnel ve Kzlgedik, 2001). Ayn sargya ait iletkenler arasnda sarm hatalar

diferansiyel koruma vastasyla gerekletirilir. Sarm hatalar elektriksel koruma sistemlerinde en zor

alglanan hatalardr.


64/86

64

Birka sarmdan ibaret sarm hatas toprak hatas olarak geliinceye kadar hata akm miktar

alglanamaz. Bundan dolay herhangi bir d hatada istenmeyen amaya neden olmamak kaydyla

yksek hassasiyetli diferansiyel koruma kullanlr. Hatal transformatrn mmkn olduu kadar hzl

devre d edilmesi gerekir. Koruma blgesi dndaki hatalarda ise diferansiyel koruma sistemi

almaz.

Diferansiyel koruma teorik olarak sarm oran ve faz kaymas kompanze edilmemise normal

yk ve d hata halinde almaz. Ancak i hata meydana gelmeden transformatrlerin farkl

davranlarndan dolay meydana gelen diferansiyel akmlar diferansiyel koruma sisteminde

istenmeyen hatal atrmalar meydana getirir (Altn, stnel ve Kzlgedik, 2001).

hatalarn alglanmas SP

S

PDI

n

nII

= ifadesiyle belirlenen diferansiyel akmn

deerlendirilmesine dayanr ( PI transformatrn primer akm, SI transformatrn sekonder akm,

Sn transformatrn sekonder sarm says,

Pn transformatrn primer sarm says).

DI diferansiyel

akm sfra eitse transformatr srekli alma artlarna sahiptir.

Ancak genellikleP

S

n

ntransformatrn evirme oran sekonder gerilim reglasyonunu

salamak amacyla bir kademe deitirici vastasyla ayarlandndan rle dzeltilmi deerin

bilgisine sahip olmayabilir. Hatta kademe deitirici olmasa dahi transformatrn mknatslanmaakmndan dolay bir lme hatas daima vardr. Bu tipten hatalar nlemek amacyla DI diferansiyel

akm

+= SP

S

Pr In

nII

2

1ifadesiyle belirlenen snrlandrlm akmla karlatrlr.

Bu durumda diferansiyel rlenin atrma artlar

11 rDIkI > , mD II >1

k kademe deitirici karakteristiklerine ve l hassasiyetine bal olarak belirlenen ayar

deeri, mI transformatrn mknatslanma akmdr.

stenmeyen diferansiyel akmlar meydana getiren transformatr davranlar aada maddeler

halinde belirtilmitir.

Gerilim ayar kademesinin farkl pozisyonundan dolay meydana gelen uyumsuzluk Akm transformatrnn yk ve iletme artlarnn farkl karakteristikte olmas G transformatrnn yalnz bir tarafnda sfr bileen akmlarnn akmas Bu ise Yd ve Dy

sarg balantl transformatrlerde grlen bir durumdur.

Transformatrn normal mknatslanma akmlar Mknatslanma darbe akmlar


65/86

65

Ar uyarma mknatslama akmlar

Akm transformatrlerinin polariteleri d hatalarda ve nominal ykte rleden akm

gemeyecek ekilde seilmitir. Rle sargs endklenen akmlarn vektrel toplamlarn alr. Normal

halde bu akmlar sfrdr. Transformatrde meydana gelen i arzada bu denge bozulur ve rle alr.

Pratikte basit haldeki diferansiyel korumann hatal ama yapma nedenleri yukarda

aklanm olup diferansiyel rlenin stabilizasyonu iin oran diferansiyel rleleri imal edilmektedir.

Devreye girme akmlarndan dolay yanl amay nlemek iin rleye devreye girme akmnnharmonik bileenlerine dayal bir stabilizasyon salanmaktadr.

3.5.2 Oran Diferansiyel Rlesi ve Akmlarn Etkisi

ekil 3.11: Oran diferansiyel korumann prensip emas

Akm transformatrlerinin karakteristik farkllklar veya g transformatrnn kademe

deitirilmesi sonucu akm transformatrlerinin sekonderlerinde akan akmlar arasndaki fark yada

dengesizlik hat akmnn artmas ile artar. Faaliyete geme akm hat akmnn yzdesi olan bir rle

hatal ama tehlikesi olmakszn hassas bir ekilde dk deerde faaliyete geme akmna

ayarlanabilir. Rlenin stabilizasyon derecesi hata boyunca besleme akmnn seviyesine baldr. ekil

3.11 de oran diferansiyel korumasnn prensip emas grlmektedir.


66/86

66

ekil 3.12: Diferansiyel Rle letme-Bias Karakteristii

Bias akm ( )SP III += .2

1

PI : Transformatrn primer akm,

SI : Transformatrn sekonder akm,

NI : Transformatrn nominal akm,

pu olarak bias akm =NI

I

1. Blge: Bu aralklar iinde bias akm sfrdan NII .5,0= arasnda deiir. Rle

iletmesi iin gerekli olan diferansiyel akm seviyesi sabittir. Bu deer rlenin temel ayar deerleriyle

ayndr.

2. Blge: Bias akmn NN III .5,2.5,0 < deerleri arasnda rlenin bias deerleri

vastasyla stabilizasyon ayarlar yaplr. Bylece

=I

IS P deerleri gz nne alnarak yaplan


67/86

67

ayarda rlenin almasna sebep olan diferansiyel akmlar bias akmlarnn eitli kademelerinde

belirlenir. ekil 3.12 de de grlmektedir.

3. Blge: Bias akmnNII 5,2>

deerleri iin stabilizasyon derecesi sabit olup %100 dr.

Diferansiyel korumada gen-yldz bal transformatrlerde gen taraftaki akm transformatrleri

yldz, yldz taraftaki akm transformatrleri gen balanarak hat akmlar arasndaki faz kaymas

dzeltilir.

Faz kaymas ana transformatrle ayn balama grubundan bir ara transformatrlede

giderilebilir.

Devreye girme akmlarndan dolay meydana gelen hatal amalar nlemek amacyla

devrede harmonik blokaj salayan sistemin bulunmas gerekir.

Akm transformatrnde satrasyonun balad noktadaki gerilim

( )LCTBK RRIAV .2.. +=

BI : G transformatrnn veya akm transformatrnn sekonder tarafndan grnen nominal akm

deeri,

CTR : Akm transformatrnn sekonder sarg direnci,

LR : Akm transformatr ile role arasndaki balant iletkeninin direnci,

A : Transformatrn gcne bal bir sabite,

16......7040

24......3915

30........142

=


68/86

68

Faz iletkeni ve toprak arasnda izolasyon bozulmas nedeniyle ntr dorudan toprakl veya

dk empedans zerinden topraklanm yk

Documents

Asiri Akim Ve Akim Kesintileri Korumasi Over Current and Protection of Current Cutoff