T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI
MEGEP
(MESLEK İ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİR İLMESİ PROJESİ)
ELEKTR İK ELEKTRONİK TEKNOLOJİSİ
KORUMA RÖLELER İ 1
ANKARA 2006
Milli Eğitim Bakanlığı taraf ından geliştirilen modüller; •
•
•
•
•
•
Talim ve Terbiye Kurulu Ba şkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 say ılı Karar ı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik E ğitim Okul ve Kurumlar ında kademeli olarak yaygınlaştır ılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlar ında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders materyalleridir (Ders Notlar ıdır). r). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlar ında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanl iklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumlar ı, i şletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlar ında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret kar şılığında satılamaz.
Milli Eğitim Bakanlığı taraf ından geliştirilen modüller; •
•
•
•
•
•
Talim ve Terbiye Kurulu Ba şkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 say ılı Karar ı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik E ğitim Okul ve Kurumlar ında kademeli olarak yaygınlaştır ılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlar ında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders materyalleridir (Ders Notlar ıdır). r). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlar ında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanl iklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumlar ı, i şletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlar ında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret kar şılığında satılamaz.
İÇİNDEK İLER AÇIKLAMALAR ............................................................ ...................................................................................................................iii .......................................................iii GİR İŞ İŞ .......................................................................................................................................1 ÖĞRENME FAALİYETİ –1 –1 ............................................................................ .................................................................................................... ........................ 3 1. KISA DEVRE KORUMA RÖLELER İ ...............................................................................3 1.1. Trafolarda Meydana Gelen Ar ızalar ın Nedenleri .........................................................3 1.2. Alternatörlerde Meydana Gelen Ar ızalar ın Nedenleri..................................................5 1.2.1. İç Ar ızalar..............................................................................................................5 1.2.2. Dış Ar ızalar............................................................................................................5 1.3. Korunmanın Önemi.......................................................................................................5 1.4. K ısa Devre Koruma Röleleri Çe şitleri ve Özellikleri ...................................................7 1.4.1. Sargı K ısa Devresi Koruma Rölesi........................................................................7 1.4.2. Ters Ak ım (Vatmetrik) Rölesi...............................................................................9 1.4.3. Mesafe (Empedans) Rölesi..................................................................................12 UYGULAMA FAAL İYETİ ..............................................................................................22 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ............................................................................. .................................................................................... ....... 23 ÖĞRENME FAALİYETİ - 2.................................................................................................25 2. KISA DEVRE KORUMA RÖLE MONTAJ.....................................................................25 VE BAĞLANTILARI............................................................................................................25 2.1. K ısa Devre Koruma Röle Montaj (Kullan ılma) Yerleri..............................................25 2.1.1. Trafolarda Kullanımı ...........................................................................................25 2.1.2. Hatlarda Kullanımı ..............................................................................................25 2.1.3. Alternatörlerde Kullanımı ....................................................................................26 2.2. K ısa Devre Koruma Röle Yerine Montaj ı ..................................................................26 2.2.1. Montaj Araç, Gereçleri .............................................................. ........................................................................................ .......................... 26 2.2.2. Koruma Röle Yard ımcı Elemanlar ı .....................................................................26 2.2.3. Montaj Yapma Yöntem İşlem Sırası ...................................................................28 2.2.4. Montajda Dikkat Edilecek Hususlar....................................................................29 2.3. K ısa Devre Koruma Röle Ba ğlantı Şemalar ı ..............................................................30 2.4. K ısa Devre Koruma Röle Ba ğlantılar ı ........................................................................34 2.4.1. Bağlantı İletkenleri Özellikleri ............................................................. ............................................................................ ............... 34 2.4.2. Bağlantı Yöntem İşlem Sırası ..............................................................................34 2.4.3. Bağlantıda Dikkat Edilecek Hususlar..................................................................34 UYGULAMA FAAL İYETİ ..............................................................................................35 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ............................................................................. .................................................................................... ....... 36 PERFORMANS DE ĞERLENDİRME..............................................................................38 ÖĞRENME FAALİYETİ - 3.................................................................................................39 3. TOPRAK KAÇA ĞI KORUMA RÖLELER İ ....................................................................39 3.1. Trafolarda Meydana Gelen Topra ğa Kaçak Ar ızalar ının Nedenleri...........................39 3.2. Alternatörlerde Meydana Gelen Toprağa Kaçak Ar ızalar ının Nedenleri Nedenleri ........... ................. ..........40 40 3.3. Toprak Kaçağı Koruma Röleleri Çeşitleri ve Özellikleri............................................41 3.3.1. Faz Toprak Kaça ğı Koruma Rölesi ............................................................. ..................................................................... ........ 41 3.3.2. Rotor Toprak Kaça ğı Koruma Rölesi ..................................................................44 3.3.3. Sargı Kaçağı Koruma Rölesi ........................................................... ............................................................................... .................... 47 UYGULAMA FAAL İYETİ ..............................................................................................51 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ............................................................................. .................................................................................... ....... 52 ÖĞRENME FAALİYETİ-4...................................................................................................54 i
4. TOPRAK KAÇA ĞI KORUMA RÖLELER İ MONTAJ VE BAĞLANTILARI ..............54 4.1. Toprak Kaçağı Koruma Röle Montaj (Kullan ılma) Yerleri........................................54 4.1.1. Trafolarda ............................................................................................................ 54 4.1.2. Alternatörlerde.....................................................................................................54 4.2. Toprak Kaçağı Koruma Röle Yerine Montaj ı.............................................................55 4.2.1. Montaj Araç, Gereçleri........................................................................................ 55 4.2.2. Koruma Röle Yard ımcı Elemanlar ı .....................................................................55 4.2.3. Montaj Yapma Yöntem İşlem Sırası ...................................................................55 4.2.4. Montajda Dikkat Edilecek Hususlar....................................................................56 4.3. Toprak Kaçağı Koruma Röle Bağlantı Şemalar ı ........................................................56 4.4. Toprak Kaçağı Koruma Röle Bağlantılar ı ..................................................................58 4.4.1. Bağlantı İletkenleri Özellikleri ............................................................................ 58 4.4.2. Bağlantı Yöntem İşlem Sırası ..............................................................................58 4.4.3. Bağlantıda Dikkat Edilecek Hususlar..................................................................59 4.5. Kuvvetli Ak ım Tesisleri Yönetmeliği.........................................................................59 4.6. Topraklamalar Yönetmeliği ........................................................................................ 59 UYGULAMA FAAL İYETİ ..............................................................................................60 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 61 PERFORMANS DE ĞERLENDİRME..............................................................................62 MODÜL DEĞERLENDİRME .............................................................................................. 63 CEVAP ANAHTARLARI.....................................................................................................66 ÖNER İLEN KAYNAKLAR.................................................................................................. 68 KAYNAKÇA.........................................................................................................................69
ii
AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL/MESLEK MODÜLÜN ADI MODÜLÜN TANIMI SÜRE ÖN KOŞUL YETERLİK
523EO0169 Elektrik Elektronik Teknolojisi Yüksek Gerilim Sistemleri Koruma Röleleri 1 K ısa devre ve toprak kaçağı koruma rölelerinin çalışma ilkeleri ile ilgili bilgi ve becerilerinin kazandır ıldığı öğrenme materyalidir. 40/32 Güç trafolar ı, hatlar, enerji elemanlar ı modüllerini almış olmak.
üretimi,
kumanda
K ısa devre ve kaçak ak ım koruma röleleri montaj ve bağlantılar ını yapmak.
Genel Amaç Bu modül ile gerekli ortam sağlandığında, kuvvetli ak ım yönetmeliğine ve standartlara uygun hatas ız olarak k ısa devre koruma rölelerini ve toprak kaçağı koruma rölelerini seçerek, montaj ve bağlantılar ını yapabileceksiniz.
Amaçlar MODÜLÜN AMACI
Koruma rölelerinin kullanıldığı her yerde, standartlara ve kuvvetli ak ım yönetmeliğine uygun olarak:
1. K ısa
devre koruma seçebileceksiniz.
rölelerini
hatasız
olarak
2. K ısa devre koruma röle montaj ve bağlantılar ını hatasız yapabileceksiniz.
3. Toprak
kaçağı seçebileceksiniz.
koruma
rölelerini
hatasız
olarak
4. Toprak kaçağı koruma röle, montaj ve bağlantılar ını hatasız olarak yapabileceksiniz.
EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI
Atölye ortamı, k ısa devre ve toprak kaçağı koruma röleleri ve kataloglar ı, bağlantı şemalar ı, montaj, araç ve gereçleri.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Her faaliyet sonundaki değerlendirme testleri ve değerlendirme kriterleri ile kendinizi ölçeceksiniz. Bu modül sonunda ölçme aracı ( uygulama, soru-cevap) uygulayarak, kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek değerlendirebileceksiniz. iii
iv
GİR İŞ GİR İŞ Sevgili Öğrenci, Ekonominin ve sosyal kalk ınmanın temel unsurlar ından birisi olarak elektrik enerjisi, günümüzün vazgeçilemeyen enerji kaynaklar ından biri haline gelmiştir. Elektrik enerjisi olmaksızın çeşitli sektörlerin üretim yapamayacağı, sosyal ve ekonomik hayatın duracağı bilinen bir gerçektir. Elektrik enerjisinin üretilmesi, iletilmesi ve dağıtılması için yapılan tesis ve işletme masraflar ı dikkate alındığında, güvenilir ve sürekli bir enerjinin sunulması ilkesi doğrultusunda enerji sistemlerinin korunmasına her geçen gün daha çok önem verilmektedir. Elektrik enerjisinin hiç kesilmemesi veya kesilmesi zorunlu olduğu durumlarda kesinti süresinin çok k ısa olması tüketiciler açısından çok önemlidir. Çünkü kesinti süresince sadece satılamayan enerjiden dolayı sektörün zarar görmesi düşünülmemelidir. Burada daha önemli olan enerji kesintisinden dolayı üretilemeyen hizmetler, iş gücü kaybı ve sistemin onar ımı için yapılacak masraflar da dikkate alınmalıdır. Son yıllarda geliştirilen düşünce tarzı, ar ızalar ı oluşmadan önce kestirebilmeyi amaçlamaktadır. Böylece hem donanımın onar ım masraflar ı azaltılabilmekte hem de devre dışı olan donanım sebebi ile işletmenin aksaması en aza indirilebilmektedir. Bütün bunlar birlikte düşünüldüğünde enerji sistemlerinin iyi bir şekilde korunmasının zorunluluğu açıkça görülmektedir. Bu modül sonunda, edineceğiniz bilgi ve beceriler ile elektrik enerjisinin üretimi ve dağıtımı sırasında kullanılan en önemli elemanlar olan alternatörler ve transformatörlerin başlıca ar ızalar ını tanıyacak ve bunlara kar şı kullanılacak koruma rölelerini kavrayacaksınız.
1
2
ÖĞRENME FAALİYETİ –1 ÖĞRENME FAALİYETİ –1 AMAÇ Bu ö ğrenme faaliyetinde k ısa devre koruma rölelerinin yap ılar ını, çe şitlerini ve temel özelliklerini tanıyacak, uygun ortam sağlandığında oluşan k ısa devrelerin nedenlerini belirleyip doğru röle seçimini hatasız yapabileceksiniz.
ARAŞTIRMA Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlardır:
Trafolar ve alternatörlerde temel ar ıza nedenlerini araştır ınız.
K ısa devre koruma rölelerinin çeşitlerini ve özelliklerini araştır ınız.
Araştırma işlemleri için internet ortamı kullanmanız ve ürünlerin satıldığı mağazalar ı, üretici firmalar ı, ürünlerin kullanıldığı işletmeleri gezmeniz gerekmektedir. Gittiğiniz firma ve işletmelerde bu konularda yetkili teknik personelden konu hakk ında ön bilgi edininiz.
1. KISA DEVRE KORUMA RÖLELER İ 1.1. Trafolarda Meydana Gelen Arızaların Nedenleri Trafolarda meydana gelen ar ızalar ın başlıca nedenleri şunlardır:
Transformatör sargılar ında aşır ı yüklenme sonucu meydana gelen a şır ı ak ım
Faz-toprak ar ızası
Sargı-toprak ar ızası sonucu meydana gelen ark neticesinde trafo tank ının delinmesi
Yağ seviyesinin düşmesi
Transformatör sargılar ında sıcaklık artışı
Herhangi bir ar ıza nedeniyle meydana gelen ark sonucu katı ve sıvı izolasyon maddelerinin yanması
3
Resim 1.1: Güç transformatörü
Şekil 1.1: Transformatörlerde sargı kaçağı
4
1.2. Alternatörlerde Meydana Gelen Arızaların Nedenleri 1.2.1. İç Arızalar Alternatörlerde meydana gelen başlıca iç ar ızalar ın nedenleri şunlardır:
Alternatör fazlar ı arasındaki k ısa devreler
Stator sargısı ile gövde arasındaki k ısa devreler
Rotor sargısı ile gövde arasındaki k ısa devreler
Sipirler arası k ısa devreler
Herhangi bir sebeple uyartım ak ımının kalkması durumu
Mekanik aksam ar ızalar ı
Resim 1.2: Montaj esnasında bir alternatör
1.2.2. Dış Arızalar Alternatörlerde meydana gelen başlıca dış ar ızalar ın nedenleri şunlardır:
Sistemin yanlış bağlanması sonucu meydana gelen ar ızalar
Yükteki dengenin bozulması
Hatlardaki çeşitli k ısa devreler
Hatlarda atmosferik veya başka sebeplerle meydana gelen çok yüksek gerilimler
Frekansta meydana gelen değişmeler
1.3. Korunmanın Önemi Ekonominin ve sosyal kalk ınmanın temel unsurlar ından biri olarak elektrik enerjisi, günümüzün vazgeçilemeyen enerji kaynaklar ından biri haline gelmiştir. Elektrik enerjisi 5
olmaksızın çeşitli sektörlerin üretim yapamayacağı, sosyal ve ekonomik hayatın duracağı bilinen bir gerçektir. Elektrik enerjisinin kullanımının kolay olması, yüksek verimle di ğer enerji kaynaklar ına kolayca dönüştürülebilmesi ve tüketilirken çevreye zarar vermemesi bu enerji kaynağını tercih edilir hale getirmiştir. Bununla birlikte sunulan enerjinin sürekli, ucuz ve güvenilir olması, bu kaynağa olan talebi sürekli arttırmaktadır. Gelişen teknoloji ürünlerinin de elektrik enerjisi kullanımını zorunlu k ılması ve nüfusun da sürekli artması bu talebin her geçen gün artmasına neden olmaktadır. Ekonomik ve sosyal kalk ınmaya paralel olarak elektrik enerji tüketimi artış kaydetmektedir. Elektrik enerjisinin üretilmesi, iletilmesi ve dağıtılması için yapılan tesis ve işletme masraflar ı dikkate alındığında, güvenilir ve sürekli bir enerjinin sunulması ilkesi doğrultusunda enerji sistemlerinin korunmasına her geçen gün daha çok önem verilmektedir. Elektrik enerjisinin hiç kesilmemesi veya kesilmesi zorunlu olduğu durumlarda kesinti süresinin çok k ısa olması tüketiciler açısından çok önemlidir. Çünkü, kesinti süresince sadece satılamayan enerjiden dolayı sektörün zarar görmesi düşünülmemelidir. Burada daha önemli olan enerji kesintisinden dolay ı üretilemeyen hizmetler, iş gücü kaybı ve sistemin onar ımı için yapılacak masraflar da dikkate alınmalıdır. Son yıllarda geliştirilen düşünce tarzı ar ızalar ı oluşmadan önce kestirebilmeyi amaçlamaktadır. Böylece hem donanımın onar ım masraflar ı azaltılabilmekte hem de devre dışı olan donanım sebebi ile işletmenin aksaması en aza indirilebilmektedir. Bütün bunlar birlikte düşünüldüğünde enerji sistemlerinin iyi bir şekilde korunmasının zorunluluğu açıkça görülmektedir. İdeal bir koruma sisteminin ise s ırasıyla; güvenirlilik, seçicilik, hız, basitlik ve ekonomiklik özelliklerine sahip olması zorunludur.
6
Resim 1.3: Laboratuvar ortamında k ısa devre deneyi
1.4. K ısa Devre Koruma Röleleri Çeşitleri ve Özellikleri 1.4.1. Sarg ı K ısa Devresi Koruma Rölesi Alternatör ve transformatörlerde sargı k ısa devreleri ya farklı faz sargılar ı arasında ya da bir fazın kendi sargılar ı arasında meydana gelir. K ısa devre ar ızalar ı elektrik devreleri için en tehlikeli ar ıza tipleridir.
1.4.1.1. Tan ımı Sargı k ısa devre koruma röleleri büyük güçlü alternatör ve transformatörler için kullanılır. Bir izolasyon hatası sonucu alternatörlerin faz sarg ılar ı arasında oluşan k ısa devreler veya bir fazın kendi sargılar ı arasındaki k ısa devreleri önlemek için kullanılır.
1.4.1.2. Yap ısı Eski modeller elektromekanik tipte olmasına kar şın günümüzde elektronik ve daha hassas koruma yapabilen mikro i şlemci tabanlı tipleri tercih edilmektedir.
7
Resim 1.4: Elektromekanik ve dijital koruma röle modelleri
1.4.1.3. Çal ışma Prensibi
Şekil 1.2: Sargı k ısa devre koruma rölesinin devreye ba ğlantısı
Şekilde görüldüğü gibi alternatör çık ışına bir gerilim trafosu ba ğlanmıştır. Alternatör yıldız noktası ile transformatör yıldız noktası birbirine bağlanmıştır. Normal devrede 3 faza ait gerilimlerin vektörel toplamlar ı sıf ır olacağından röle çalışmaz. Sargılardan birinde meydana gelen sargı- sargı veya sargı içi k ısa devre ar ızasında vektörel toplam sıf ır olayacağı için röle enerjilenir. Röle, kesiciyi açar. Alternatörlerde kesici alternatörü devre dışına alsa da alternatörün uyartımı devam ettiği için stator sargılar ında indükleme devam 8
eder. Ar ıza ortadan kalmaz. Bunu önlemek için k ısa devre rölesine bir yardımcı röle bağlanarak uyartım sargısı ak ımının kesilmesi sağlanır. Geçici olaylar sebebi ile alternatörün devre dışı kalmasını önlemek amacıyla k ısa devre rölesinin içerisinde zaman rölesi de vard ır. Bu röle aracılığı ile kesici ve uyartım sargısı yardımcı rölesinin devreye girmesi geciktirilir. Kullanılan sargı k ısa devre rölesinde eğer zaman rölesi yok ise ayr ı bir zaman rölesi kullanılır. Transformatör sargı k ısa devre korumasında uyartım sargısı yardımcı rölesi yoktur. Ar ıza sonucu sıralama:
Eğer sargı k ısa devre koruma rölesi bayrakl ı ise bayrak düşer, elektronik ise, sinyal ledi yanar ve uyar ı kornasının çalışmasını sağlar.
Kumanda panosu üzerindeki “sarg ı k ısa devre” uyar ı lambasının yanmasını sağlar.
Kesiciyi açar veya ayarlanan süre sonunda transformatör primer-sekonder kesicisini açar.
Uyartım sargısı ayarlanan süre sonunda enerjisiz kal ır.
1.4.1.5. Kullan ılma Yerleri Sargı k ısa devre koruma rölesi büyük güçlü trafo ve alternatörlerin faz sarg ılar ı arasında oluşan k ısa devreler veya bir fazın kendi sargılar ı arasındaki k ısa devrelerine kar şı sistemin korunması amacıyla kullanılır.
1.4.2. Ters Ak ım (Vatmetrik) Rölesi 1.4.2.1. Tan ımı Alternatörlerde ve transformatörlerde faz-toprak k ısa devre, sar ım k ısa devre ar ızalar ında transformatör ve alternatörü koruyan koruma rölesidir.
1.4.2.2. Yap ısı Üç adet gerilim trafosu, (sekonderleri birbirine seri ba ğlanmış), palet ve kontaklardan ve zamanlayıcı bölümden oluşur.
9
1.4.2.3. Çal ışma Prensibi
Şekil 1.3: Vatmetrik röle ba ğlantısı (sarım k ısa devre arızası için)
Sar ım k ısa devresi ar ızası yok iken vatmetrik röle içerisindeki seri bağlı sekonder bobinlerde gerilimlerin vektörel toplamı sıf ırdır, gerilim oluşmaz. Sargı k ısa devresi meydana geldiğinde bu denge bozulur ve paleti çekerek kontaklar ın konum değişmesi sağlanır. Ar ıza sonucu sıralama:
Uyar ı kornası çalışır.
Kumanda panosu üzerindeki “sar ım k ısa devre ” veya “sargı –toprak k ısa devre” uyar ı lambasının yanmasını sağlar.
Kesiciyi açar.
Uyartım sargısı ayarlanan süre sonunda enerjisiz kal ır.
Eğer sargı toprak ar ızası için vatmetrik röle kullanılacaksa aşağıdaki bağlantı şeması kullanılır. 10
Şekil 1.4: Vatmetrik röle ba ğlantısı (Sargı- toprak k ısa devre arızası için)
1.4.2.4. Özelli ği
İndüksiyon tipli yönlü röledir.
Birden fazla koruma rölesiyle birlikte kullanılabilir.
Bayraklı ve bayraksız olanı vardır.
1.4.2.5. Kullan ılma Yerleri Termik santrallerde, enerji üretiminde kullanılan türbinlerde, buhar giri şi bazen tam olarak kesilemeyebilir. Eğer bu durumda alternatör devreden al ınmaz ise alternatöre verilen güç momenti sıf ır olabilir. Bu durumda alternatör, senkron motor olarak çal ışmaya başlar ve normalde alternatörden baraya akan ak ım, baradan alternatöre doğru akmaya başlar. Bu sak ıncayı önlemek için ters ak ım röleleri kullanılır.
11
1.4.3. Mesafe (Empedans) Rölesi
Resim 1.5: Elektronik mesafe koruma rölesi
1.4.3.1. Tan ımı Enterkonnekte şebekeyi oluşturan enerji nakil hatlar ında meydana gelen k ısa devre ar ızalar ında, ar ızalı k ısmı tespit ederek devre dışı bırakan koruma rölesine mesafe rölesi denir.
12
Şekil 1.5: Enerji nakil hattında tek faz k ısa devresi
Şekil 1.6: Enerji nakil hattında iki faz k ısa devresi
13
Şekil 1.7: Enerji nakil hattında tek faz toprak k ısa devresi
14
1.4.3.2. Yap ısı Esas itibari ile bir direnç rölesi olup hatlar ın ve şebekelerin dirençleri uzunluğa bağlı olduğundan mesafe rölesi ad ını almıştır. Eski modeller elektromekanik tipte olmasına kar şın günümüzde elektronik ve daha hassas koruma yapabilen mikro i şlemci tabanlı tipleri tercih edilmektedir Röle farklı görevler üstlenen üç ana üniteden oluşur:
Başlatma ünitesi
Yön ünitesi
Ölçme ünitesi
1.4.3.4. Özelli ği Mesafe rölesi selektif bir koruma yapan sekonder tipte bir röledir. Sa ğlıklı bir koruma yapabilmesi; başlatma, yön ve ölçme ünitelerinin zincirleme olarak devreye girip görevlerini yapmasına bağlıdır. Bu rölelerin en önemli özelliği, ar ıza halinde açma zaman süresinin, ar ıza yerinin besleme noktasından olan uzaklığı ile doğru orantılı olmasıdır. Devre açmalar ında mesafe röleleri ile birlikte aşır ı ak ım röleleri de kullanılmaktadır.
1.4.3.3. Çal ışma Prensibi Genel olarak mesafe koruma röleleri hangi yap ıda olursa olsun, hatt ın bir noktadaki ak ım ve gerilim değerlerinin kar şılaştır ılması esasına dayanır. Yani röle Z=U/I değerine göre hattın empedansını ölçmektedir. K ısa devre ar ızasında hattın gerilim değeri azalır, ak ım değeri artar. Buna göre k ısa devre empedansı, normal işletme koşullar ına göre daha küçüktür. Rölenin ölçtüğü empedans değeri, ar ıza noktası ile röle arasındaki mesafeye bağlıdır. Empedans değeri hattın uzunluğu ile doğru orantılıdır. Mesafe koruma rölesinin ölçtüğü empedans, rölenin ayarladığı değerin altında ise başlatma zincirini çalıştır ır. Başlatma zincirinin çalışması ile işlev yapması arasındaki aşamada; ar ıza ak ımının yönüne, uzaklığa göre açma verip vermeyeceği ve ne kadar süre sonra vereceği, ölçmeler sonucunda karar verir. Mesafe koruma rölesinin tam selektif (seçici) korumanın sağlanabilmesi için, aşağıdaki ünitelerin zincirleme çalışması sonucu gerçekleşir. Bu üniteler; başlatma ünitesi, yön ünitesi ve ölçme ünitesidir.
Başlatma ünitesi ( yol verme ünitesi)
Aşır ı ak ım, küçük gerilimve düşük empedans tipleri yaygın olarak kullanılır. En çok kullanılan düşük empedans başlatma elemanı denge kollu elektromanyetik röledir. Hat ak ım 15
transformatöründen beslenen ak ım bobini çalışma momentini, gerilim transformatöründen beslenen gerilim bobini de frenleme momentini sağlar. Normal işletme koşullar ında gerilim bobininin çekme kuvvetinin, ak ım bobinin çekme kuvvetinden daha fazla olmas ı nedeni ile başlatma elemanı kontağı açık konumdadır. Ancak k ısa devre ak ım değeri artar, gerilim değeri azalır. Bu durumda ak ım bobininin çekme kuvveti, gerilim bobininin çekme kuvvetinden daha fazla olur ve başlatma elemanının kontağı kapanır.
Şekil 1.8: Başlatma ünitesi (yol verme ünitesi)
Yön elemanı
Başlatma ünitesi, ar ıza baranın hangi taraf ında olursa olsun çalışır. Hâlbuki selektif (seçici) korumanın sağlanabilmesi için ar ızalı hattın belirlenerek yalnızca o hattın servis dışı bırak ılması gerekir. Bu amaca yönelik olarak kullanılan elemanlardan biri de yön elemanıdır.
16
Şekil 1.9: Yön elemanları
Yön elemanı, hattan akan ak ımın, rölenin çalışması istenilen yönde akması halinde çalışır ve kontağını kapatır. Şekil 1.9’da görüldüğü gibi örnek olarak belirtilen ve çift yönlü beslenen bir şebekede santral ve transformatör merkezlerinde bulunan yön elemanlar ının çalışma yönleri görülmektedir. Santral ve transformatör merkezleri A-B-C-D harfleri ile belirtilmekte, santrallerde hatlar ın çık ışında transformatör merkezlerinde ise hat giri ş ve çık ışında birer mesafe koruma rölesi ve bu rölelere ait yön ünitesi bulunmaktad ır. Söz konusu yön elemanlar ı 1-2-3-4-5-6 gibi say ılarla belirtilmekte ve her yön elemanı kontağın kapanması gereken ak ım ak ış yönü de okla gösterilmiştir. Örneğin hat ak ım ak ış yönü A santralinden B transformatör merkezine do ğru ise, 1 nu’lu yön elemanın kontağı kapanmaktadır. Dikkat edilirse yön elemanın kontaklar ı, ak ım ak ış yönü kar şı merkezine doğru ise kapanmaktadır.
17
Şekil 1.10: Yön ünitesinde arıza anı
Şekil 1.10’da belirtilen K noktas ında oluşan ar ızada çalışan yön elemanlar ı görülmektedir. Buna göre her iki santralinde ar ıza noktasını belirlemesi nedeni ile ak ım ak ış yönüne göre; 1-3-4-6 nu’lu yön rölelerinin kontaklar ı kapanır ve böylece ikinci çalışma zinciride tamamlanmış olur.
Ölçme ünitesi
Mesafe koruma rölesinin işlev yapabilmesi, başka bir deyişle selektif korumayı sağlayabilmesi için 3. çalışma zincirinin de tamamlanmış olması gerekir. Bunu sağlayan eleman ölçme ünitesidir ve ar ıza yeri ile röle arasındaki mesafeyi ölçer. Eğer ar ıza yeri, rölenin koruma bölgesi içinde ise, ölçme elemanının kontağı kapanır ve hat çık ış kesicisine açma kumandası gider. Böylece ar ızalı hat parçası 3. aşama olan ölçme elemanının çalışması sonunda servis dışı kalmış olur.
Şekil 1.11’de tek fazlı ve 3 kademeden oluşan ölçme elemanının prensip devresi görülmektedir. Kademe elemanlar ının gerilim bobinlerine aynı gerilim uygulandığı halde, ak ım bobinlerinin sar ım sayılar ı değiştirilmekle kademeler arasındaki farklı empedans değerlerinde çalışma sağlanmaktadır. 3. kademenin çalışma empedansı, 1. ve 2. kademenin çalışma empedansından daha büyüktür. Yani 3. kademe ölçme eleman ı, 1. ve 2. kademe ölçme elemanına göre daha uzak mesafedeki ar ızayı belirleyebilmektedir.
18
Şekil 1.11: Tek fazlı 3 kademeden oluşan ölçme elemanının prensip devresi
Aynı şekilde 2. kademe ölçme elemanı, 1. kademe ölçme elemanına göre daha uzak mesafedeki ar ızayı koruma bölgesi içine alır. Durum böyle olunca, 1. kademenin çalışacağı her ar ızada 2. ve 3. kademe eleman ı da çalışır. Ancak birinci kademe ani çalışmalı, 2. ve 3. kademeler sabit zamanlıdır. Kademe elemanlar ının çalışma zamanı genellikle, 1. kademe—ani 2. kademe--- 0,7 sn 3. kademe---1,5 sn olarak belirlenmektedir.
Şekil 1.12’de görüldüğü üzere devrede oluşan ar ızada, ar ıza noktasına göre her trafo merkezindeki ak ım, gerilim ve empedans grafiği çizilmiştir. Gerilim ve empedans grafiğinde görüldüğü gibi ar ıza noktasında gerilim ve empedans sıf ır, ar ıza noktasından uzaklaştıkça geril ve empedans değeri büyümektedir. Buna göre her trafo merkezindeki mesafe koruma rölelerinde farkl ı empedans değerleri oluşmaktadır.
19
Sistemimizde mesafe koruma röleleri, genellikle kendisinden sonraki 2. trafo merkezine kadar olan hattı koruma bölgesi içine alırlar.
Şekil 1.12: Arıza anında ak ım-empedans grafiği
Şekil 1.13: Trafosu için kademe elemanlarının koruma bölgesi
Yukar ıdaki örnekte ; 1. kademe: B ve C trafo merkezleri arasındaki hattın %80”ini 2. kademe: B ve C trafo merkezleri aras ındaki hattın tamamı ve C trafo merkezi ile D santrali arasındaki hattın %20”sini, 20
3. kademe: B trafo merkezi ile D santrali arasındaki hattın tamamını koruma bölgesi içine alır. Mesafe koruma rölelerini kademe ayarlar ı daha çok yukar ıda belirtilen esaslar dikkate alınarak belirlenirler. 2. ve 3. kademe uygulamas ı, güvenli bir selektif koruman ın sağlanabilmesi için, birinci kademe elemanının artçısı olarak kullanılır .
1.4.3.5. Kullan ılma Yerleri Enterkonnekte bir şebekeyi oluşturan enerji nakil hatlar ında meydana gelen k ısa devre ar ıza ak ımı, şebekenin birkaç kaynaktan beslenmesi nedeniyle oldukça büyük bir de ğerdedir. Bu sebeple hattın k ısa devre olan yerinin belirlenerek anında servis dışı bırak ılması gerekir. Aksi halde, alternatör ve transformatör gibi elemanlar ın çok k ısa zamanda hasar görmesi ve enterkonnekte sistemin tamamında enerji kesilmesi söz konusu olabilir.
Şebekelerin yükleri gece uyku saatlerinde oldukça azal ır. Bu durumda alternatör uyartımlar ı da çok küçüktür. Şebeke yükünün az olduğu saatlerde oluşacak bir k ısa devre durumunda, hatlardan geçecek ak ımlar da küçüktür. Bu ak ım, koruma amacıyla kullanılan aşır ı ak ım rölelerinin çalışmalar ı için yeterli olamaz. Mesafe rölesi bu tip k ısa devre ar ıza durumlar ında ar ızalı k ısmı tespit ederek devre dışı bırakan ve şebekenin diğer bölümlerinin enerjisini kesmeyerek, enerjinin hatt ın sağlam bölümlerinde süreklili ğini sağlayan koruma elemanıdır.
21
İYETİ UYGULAMA İYETİ UYGULAMAFAAL FAAL İşlem Basamaklar ı
K ısa devre ar ıza nedenlerini seçiniz.
K ısa devre koruma rölelerini seçiniz.
Öneriler
Öğrenme bulabildiğiniz
faaliyeti
içerisinde
diğer
ve
kaynaklarda,
transformatör, alternatör ve hatlardaki k ısa devre nedenleri konusunu gözden geçiriniz.
K ısa
devre
koruma
röle
çe şitlerinin
alternatör, transformatör ve enerji nakil hatlar ında hangi amaçla kullanıldıklar ını ve aralar ındaki farklar ı araştır ınız.
22
ĞERLENDİRME ÖLÇME ÖLÇMEVE VEDE DE ĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Bu faaliyet kapsamında kazandığınız bilgileri aşağıdaki çoktan seçmeli sorulara cevap vererek ölçünüz.
1.
Aşağıdaki ar ızalardan hangisi trafo ar ızası sebebi değildir? A) Trafo sarg ılar ında aşır ı yüklenme sonucu meydana gelen a şır ı ak ım B) Faz-toprak ar ızası C) Sargı toprak ar ızası sonucu meydana gelen ark neticesinde trafo tank ının delinmesi D) Uyartımın artması
2.
Aşağıdakilerden hangisi Alternatörlerde meydana gelen d ış ar ızalardan sayılabilir? A) Altarnatör fazlar ı arasında k ısa devreler B) Stator sargılar ı ile gövde arasında k ısa devreler C) Yükteki dengenin bozulmas ı D) Spirler arasında k ısa devreler
3.
Aşağıdakilerden hangisi alternatörlerde meydana gelen iç ar ızalardan sayılabilir? A) Frekansta meydana gelen değişmeler B) Sistemin yanlış bağlanması sonucu meydana gelen ar ızalar C) Rotor sarg ılar ı ile gövde arasında k ısa devreler D) Hatlardaki çeşitli k ısa devreler
4.
Santrallerde alternatörler, enerji iletim ve dağıtım devrelerinde kullanılan transformatörler ve çeşitli devre elemanlar ı aşağıdakilerden hangisine kar şı korunmasına gerek yoktur? A)Frekansın B) Sabit kalması C) Yüksek gerilim D) Salınım aşır ı ak ım
5.
Tek veya çok fazlı devrelerde ak ımın alıcı olmadan devresini tamamlamasına ne denir? A) Açık devre B) Kapalı devre C) K ısa devre D) Aşır ı gerilim
6.
Sargı k ısa devre koruma rölesinde kontaklar ın görevi nedir? A)Yanlıca kesiciye kumanda etmek içindir. B)Kendisine bağlanmış olan yardımcı rölelere kumanda etmek içindir. C)Yalnızca uyartım sargısı rölesini enerjilendirmek için kullanılır . D)İç aydınlatma için kullanılır. 23
7.
Vatmetrik röle nerelerde kullanılır? A)Alternatörlerde Sargı k ısa devresinde B)Trafolarda Sargı içi k ısa devrelerde C)Alternatörlerde Sargı içi k ısa devresinde D)Hepsi
8.
3 sargılı gerilim trafosu hangi rölede kullanılır? A)Sargı k ısa devresi rölesinde mesafe (empedans) rölesinde B)Vatmetrik röle ve mesafe (empedans) rölesinde C)Mesafe (empedans) rölesinde D)Sargı k ısa devresi ve vatmetrik rölede
9.
Hatlarda k ısa devrelerde hattın yalnızca ar ızalı bölgesini devre dışı bırakan koruma rölesinin adı nedir? A)Vatmetrik röle B)Empedans rölesi C) Toprak rölesi D)Sargı k ısa devre rölesi
10.
Aşağıdakilerden hangisi empedans rölesinin ünitelerinden değildir? A)Yol verme ünitesi B)Ölçme ünitesi C)Kademelendirme ünitesi D)Yön elemanı
DEĞERLENDİRME Cevaplar ınızı cevap anahtar ı ile kar şılaştır ınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konular ı faaliyete dönerek tekrarlayınız. Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.
24
ÖĞRENME FAALİYETİ –2 AMAÇ
ÖĞRENME FAALİYETİ - 2
Bu öğrenme faaliyetinde k ısa devre koruma rölelerinin montaj yerlerini, ba ğlantı şemalar ını tanıyacak, uygun ortam sa ğlandığında k ısa devre koruma rölelerinin montaj ını hatasız olarak yapabileceksiniz.
ARAŞTIRMA Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlardır:
K ısa devre koruma rölelerinin kullanılma yerlerini araştır ınız.
K ısa devre koruma rölelerinin bağlantı şemalar ını ve montaj özelliklerini araştır ınız.
Araştırma işlemleri için internet ortamı kullanmanız ve ürünlerin sat ıldığı mağazalar ı, üretici firmalar ı, ürünlerin kullanıldığı işletmeleri gezmeniz gerekmektedir. Gittiğiniz firma ve işletmelerde bu konularda yetkili teknik personelden konu hakk ında ön bilgi edininiz.
2. KISA DEVRE KORUMA RÖLE MONTAJ VE BAĞLANTILARI 2.1. K ısa Devre Koruma Röle Montaj (Kullanılma) Yerleri Enerji üretim ve dağıtım tesislerinde k ısa devre koruma röleleri tesisin farklı bölümlerinde ve farkl ı amaçlar için kullanılmaktadır.
2.1.1. Trafolarda Kullan ımı Bir izolasyon hatası sonucu transformatörlerin faz sargılar ı arasında oluşan k ısa devreler veya bir fazın kendi sargılar ı arasındaki k ısa devreleri önlemek için büyük güçlü transformatörlerde sargı k ısa devresi koruma rölesi kullan ılır.
2.1.2. Hatlarda Kullan ımı Enterkonnekte şebekeyi oluşturan enerji nakil hatlar ında meydana gelen k ısa devre ar ızalar ında, ar ızalı k ısmı tespit ederek devre dışı bırakmak için mesafe rölesi kullanılır.
25
2.1.3. Alternatörlerde Kullan ımı Alternatörlerde aşağıdaki durumlar için iki farklı koruma rölesi kullanılır:
Alternatörlerde bir izolasyon hatası sonucu faz sargılar ı arasında oluşan k ısa devreler veya bir fazın kendi sargılar ı arasındaki k ısa devreleri önlemek için sargı k ısa devresi koruma rölesi kullan ılır.
Alternatörlerde geri güç beslemelerinde (ters ak ım durumu ) ve faz-toprak kaçaklar ında ters ak ım (vatmetrik) rölesi kullanılır.
2.2. K ısa Devre Koruma Röle Yerine Montajı 2.2.1. Montaj Araç, Gereçleri
Elektrikçi tak ım çantası ( izoleli pense, yankeski, kargaburnu, kontrol kalemi, düz tornavida, yıldız tornavida, elektrikçi bandı, kablo soyma pensi, avometre, demir testeresi, falçata)
Açıkağız anahtar tak ımı
Emniyet ve güvenlik elemanlar ı ( önlük, eldiven, baret)
Bağlantı cıvatalar ı ve kelebekleri
Koruma role yardımcı elemanlar ı
Gerilim trafosu
Sinyal –alarm rölesi
Kesiciyi açtırma rölesi
Kablo kanallar ı veya kablo bağlar ı
2.2.2. Koruma Röle Yard ımcı Elemanları
Ak ım trafosu
26
Resim 2.1: Çeşitli ak ım trafoları
Bağlı olduklar ı devreden geçen ak ımı, istenen oranda küçülterek, bu ak ımla sekonder terminallerine bağlı aletleri besleyen ve onlar ı yüksek gerilimden izole eden özel trafolara denir. TSE’ ye göre primerleri 10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75 A veya bunlar ın 10 katlar ı ya da ondalıklar ı kullanılır. Yine TSE’ye göre sekonderleri 5-2-1 A de ğerlerinde yapılır. Ak ım trafolar ı devrede iken kesinlikle sekonder devreleri aç ık bırak ılmaz. Açılması halinde sekonder devrede insan ya şamını tehlikeye sokacak değerlerde gerilimler oluşur.
Gerilim trafosu
Bağlı olduklar ı devredeki primer gerilimi, belli oranda küçülterek, bu gerilimle sekonder terminallerine bağlı cihazlar ı besleyen özel trafolardır. Primerleri bağlanacak devrenin gerilimine göre seçilir. Sekonderleri ise TSE’ye göre 100-110 V olacak şekilde üretilmişlerdir.
Sinyal – alarm rölesi
Herhangi bir ar ıza anında ar ızayı sinyal lambası veya ses ile bildiren röledir. Röle ile beraber ses, sinyal sistemi beraber üretilenleri de vardır.
Kesici açtırma rölesi
Kesici açma tertibatına enerji veren röledir.
27
Resim 2.2: Yardımcı röleler ve sıra klemensler
Kablo kanallar ı veya kablo bağlar ı
Resim 2.3: Pano içi kablo kanalı
Resim 2.4: Kablo bağları
İletkenlerin pano içi veya duvarlarda bir yal ıtkan muhafaza içerisinde düzenli hale gelmesini sağlayan elemanlara kablo kanalı denir. İletkenlerin kablo kanalı döşenmeden toplu halde düzenli bir hale getirilmesini sağlayan elemana ise kablo bağı denir.
2.2.3. Montaj Yapma Yöntem İşlem Sırası Montaj esnasında uyulması gereken işlem sırası şöyle sıralanabilir:
Çalışılacak devrenin enerjisi kesilir.
Devrede çalışma yapıldığına dair gerekli uyar ı ve ikaz tedbirleri alınır.
Gerekli güvenlik topraklamalar ı gerçekleştirilir. 28
Çalışma ortamının gerilim seviyesine uygun güvenli çalışma tedbirleri alınır.
Röle ve yardımcı elemanlar ı daha önceden belirlenmiş olan montaj yerlerine uygun araç ve gereçler kullanılarak monte edilir.
2.2.4. Montajda Dikkat Edilecek Hususlar
Rahat hareket edilecek ortamlarda çalışınız.
Emniyet ve güvenlik tedbirlerini alınız.
Röleleri mekanik darbelerden koruyunuz.
Röle ve yardımcı röleleri uygun şekilde yerleştiriniz.
Kablo kanallar ının röle ve yardımcı rölelere simetrik olarak monte edilmesine dikkat ediniz.
Kablo kanalı ile klemens arası mesafenin rahat çalışmayı sağlamalıdır, dikkat ediniz.
Daha sonra dikkatli, düzenli, temiz çal ışma ilkelerine mutlaka uyulmalı ve aceleci olunmamalıdır. Montajın sağlıklı ve güvenli olması için montajda fazladan harcanacak dakikalar ın önemi yoktur.
Montajda mutlaka araç ve gereçler kendi amaçlar ı doğrultusunda kullanılmalı ve mekanik zorlamalardan kaçınıldığı gibi gevşek bağlantılardan da kaçınılmalıdır.
29
2.3. K ısa Devre Koruma Röle Bağlantı Şemaları
Şekil 2.1: Sargı k ısa devresi koruma rölesi
Şekil 2.2: Elektronik ters ak ım (vatmetrik) rölesi
30
Şekil 2.3: Vatmetrik röle ba ğlantısı
31
Şekil 2.4: Mesafe koruma rölesi ba şlangıç ünitesi
Şekil 2.5: Mesafe koruma rölesi yön elemanı (röle) normal çalışma durumu
32
Şekil 2.6: Mesafe koruma rölesi yön eleman ı (röle) arıza çalışma durumu
Şekil 2.7: Mesafe koruma rölesi bir faz, üç kademeli ölçme ünitesi bağlantı şeması
33
2.4. K ısa Devre Koruma Röle Bağlantıları 2.4.1. Bağlantı İletkenleri Özellikleri
İletkenler TSE standardına uygun olmalıdır.
En az 2,5 mm2 tek damarlı cok telli olmalıdır.(NVa)
Koruma devresi iletkenleri ile alarm devresi iletkenleri ayr ı renkli olmalıdır.
2.4.2. Bağlantı Yöntem İşlem Sırası
Montajı yapılmış elemanlar ın konumuna göre kablo kanallar ı panoya yerleştiriniz.
Gerilim trafosundan gelen uçlar rölenin bobin uçlar ına bağlayınız.
Alarm rölesinin bobin uçlar ı k ısadevre koruma devresinin alarm kontaklar ına bağlayınız.
Kesici açma rölesinin bobin uçlar ı k ısa devre koruma rölesindeki kesici açma kontaklar ına bağlayınız.
2.4.3. Bağlantıda Dikkat Edilecek Hususlar
Emniyet ve güvenlik tedbirlerine uyunuz.
Kablo uçlar ı klemense uygun ölçüde açınız.
Bağlantı vidalar ını iletkene zarar vermeyecek ölçüde sık ınız.
İletkenler kablo kanalına düzenli olarak yerleştiriniz.
Bağlantı yapılırken iletkenin izolasyonuna zarar vermeyiniz.
34
İYETİ UYGULAMA İYETİ UYGULAMAFAAL FAAL .
İşlem Basamakları
Öneriler
K ısa devre koruma rölelerinin kullan ılma K ısa devre koruma röle çe şitlerinin yerlerini seçiniz.
alternatör, transformatör ve enerji nakil
K ısa devre koruma röle ba ğlantı şemalar ını
hatlar ında hangi amaçla kullanıldıklar ını araştır ınız.
okuyunuz.
K ısa devre koruma röle yerine montajını
faaliyeti içerisinde, kataloglarda, kaynak
yapınız.
K ısa devre koruma rölelerinin öğrenme
K ısa devre koruma röle bağlantılar ını
kitaplarda yer alan bağlantı şemalar ını inceleyiniz.
yapınız.
Uygun atölye veya işletme ortamında, gerekli iş güvenliği ve montaj tedbirlerini aldıktan sonra, röleye ait katalog bilgileri doğrultusunda montajı işlem basamaklar ı sırasıyla gerçekleştiriniz.
35
Montajını bitirdiğiniz k ısa devre koruma rölesinin iletken bağlantılar ını yine röleye ait bağlantı şeması doğrultusunda, işlem basamaklar ını atlamadan gerçekleştiriniz.
ĞERLENDİRME ÖLÇME ÖLÇMEVE VEDE DE ĞERLENDİRME OBJEKTİF TESTLER (ÖLÇME SORULARI) Aşağıdaki cümleleri doğru veya yanlış olarak değerlendiriniz.
1.
Sargı k ısa devre koruma röleleri hem trafolarda hem de alternatörlerde kullanılır. DOĞRU( )
2.
Ters ak ım röleleri yalnızca hatlarda kullanılır. DOĞRU( )
3.
YANLIŞ ( )
YANLIŞ ( )
Alternatörlerde bir izolasyon hatası sonucu faz sarg ılar ı arasında oluşan k ısa devreler veya bir fazın kendi sargılar ı arasındaki k ısa devreleri önlemek için sargı k ısa devresi koruma rölesi kullanılır. DOĞRU( )
4.
YANLIŞ ( )
Koruma rölelerinde primer ba ğlantı tipi, üstünlüklerinden dolayı sekonder bağlantıya tercih edilir. DOĞRU( )
5.
YANLIŞ ( )
Röle montajı esnasında yapılması gereken ilk iş gerekli güvenlik topraklamalar ını gerçekleştirmektir. DOĞRU( )
6.
YANLIŞ ( )
Montajda mutlaka araç ve gereçler kendi amaçlar ı doğrultusunda kullanılmalı ve mekanik zorlamalardan kaçınıldığı gibi gevşek bağlantılardan da kaçınılmalıdır. DOĞRU( )
7.
YANLIŞ ( )
Röle montajı esnasında, devrede çalışma yapıldığına dair gerekli uyar ı ve ikaz tedbirleri alınmalıdır. DOĞRU( )
8.
YANLIŞ ( )
Röle montajından sonra yapılacak iletken bağlantılar ında, kullanılacak iletkenlerin uygun kesitte olması yeterlidir. DOĞRU( )
YANLIŞ ( )
36
9.
İletken bağlantılar ında mümkünse renk kodlamalar ı veya farklı bir yöntemle kablo kodlaması yapılmalıdır. DOĞRU( )
10.
YANLIŞ ( )
İletkenlerin klemenslere ve bağlantı aparatlar ına bağlanması esnasında mekanik zorlamalardan kaçınılmalı aynı zamanda gevşek irtibat önlenmelidir. DOĞRU( )
YANLIŞ ( )
DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtar ını kar şılaştır ınız, cevaplar ınız doğru ise uygulama faaliyetine geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz.
37
ĞERLENDİRME PERFORMANS PERFORMANSDE DE ĞERLENDİRME Uygulama faaliyetinde yapmış olduğunuz çalışmayı kendiniz ya da arkadaşınızla değiştirerek değerlendiriniz.
DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLER İ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Evet
Hayır
Emniyet ve güvenli çalışma şartlar ını oluşturdunuz mu? Koruma özelliğine göre k ısa devre koruma rölesini seçtiniz mi? Rölelerin montaj yerlerini belirlediniz mi? Bağlantı şemasının okunmasına tamamen kavradınız mı? Röle ve yardımcı rölelerin montajını uygun standartlarda yaptınız mı? Kablo kanalını uygun standartlarda montajını yaptınız mı? Bağlantı iletkenini seçtiniz mi ? İletken uçlar ını uygun şekilde açı p röle klemensine ve gerilim trafosu uçlar ına bağladınız mı? Röle kontaklar ını uyar ı-ikaz yardımcı rölesine ve kesici açma rölesine iletken yardımıyla bağladınız mı? Röleyi k ısa devre ak ım değerine uygun ayarladınız mı? K ısa devreyi gerçekleştirdiniz mi? Gözlem sonucu, amacınıza uygun mu? Planlanan sürede bitirdiniz mi?
DEĞERLENDİRME Yaptığınız değerlendirme sonunda eksikleriniz varsa öğrenme faaliyetine dönerek ilgili işlemleri tekrar ediniz. Cevaplar ınızın tamamı “evet” ise bir sonraki faaliyete geçiniz.
38
ÖĞRENME FAALİYETİ –3 AMAÇ
ÖĞRENME FAALİYETİ - 3
Bu öğrenme faaliyetinde toprak kaçağı koruma rölelerinin yapılar ını, çeşitlerini ve temel özelliklerini tanıyacak, uygun ortam sağlandığında oluşan k ısa devrelerin nedenlerini belirleyip doğru röle seçimini hatasız olarak yapabileceksiniz.
ARAŞTIRMA Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlardır:
Trafolar ve alternatörlerde toprak kaçağı ar ıza nedenlerini araştır ınız.
Toprak kaçağı koruma rölelerinin çeşitlerini ve özelliklerini araştır ınız.
Araştırma işlemleri için internet ortamı kullanmanız ve ürünlerin sat ıldığı mağazalar ı, üretici firmalar ı, ürünlerin kullanıldığı işletmeleri gezmeniz gerekmektedir. Gittiğiniz firma ve işletmelerde bu konularda yetkili teknik personelden konu hakk ında ön bilgi edininiz.
3. TOPRAK KAÇAĞI KORUMA RÖLELER İ 3.1. Trafolarda Meydana Gelen Toprağa Kaçak Arızalarının Nedenleri
Transformatörlerin izolasyonu pamuk, ipek , ka ğıt, ve izolasyon kağıdı ile sağlanır. Yalıtkanın yı pranması
Fider iletkenlerinin kopması
Direklerin yık ılması
Aşır ı gerilim sonucu izolatör üzerinde ark oluşması
Buşing veya izolatörlerin k ır ılması veya çatlaması
Ağacın enerji nakil hattına değmesi veya yaslanması
39
Resim 3.1: Güç transformatörü üzerinde buşinglerin görünümü
3.2. Alternatörlerde Meydana Gelen Toprağa Kaçak Arızalarının Nedenleri
Statorda izolasyonun bozulması
Rotorda izolasyonun bozulması
Alternatör çık ışı bara yalıtım bozukluğu veya yetersizliği
40
3.3. Toprak Kaçağı Koruma Röleleri Çeşitleri ve Özellikleri
Faz toprak kaçağı koruma rölesi Rotor toprak kaça ğı koruma rölesi Sargı kaçağı koruma rölesi
3.3.1. Faz Toprak Kaça ğı Koruma Rölesi 3.3.1.1. Tan ımı Alternatör ve transformatörlerin yıldız bağlı ve nötr noktası, topraklı olan sekonder sargısının beslediği devrede oluşan bir faz-toprak ( gövdeye kaçak ) ar ızasında, güç transformatörünü ve alternatörü korumak amac ıyla kullanılan rölelere faz toprak kaçağı koruma rölesi denir.
Resim 3.2: Elektronik toprak rölesi
Resim 3.3: Mekanik toprak rölesi
3.3.1.2. Yap ısı Mekanik olan endüksiyon prensibine göre çal ışan toprak rölesinde ak ım bobini, disk tertibatı, kontaklar, bayrak ve bayrak kaldırma tertibatı, tep ayar vidalar ından oluşur. Elektronik toprak rölelerinde ise yardımcı iç röleler, ECU ( elektronik kontrol ünitesi) , ayar anahtarlar ından oluşur.
3.3.1.3. Çal ışma Prensibi Faz toprak k ısa devrelerinde, koruma yapılabilmesi için trafo ve alternatör y ıldız bağlantı noktalar ı, doğrudan veya omik değeri çok yüksek olan bir direnç üzerinden topraklanmalıdır.
Doğrudan topraklı devrede faz toprak kaçağı koruma rölesi nötr noktas ına yerleştirilen ak ım trafosunun sekonderinden beslenir. Fiderlerden¹ herhangi 41
birinde oluşan faz-toprak ar ızasında, güç transformatörünün sekonder sarg ısının nötr noktasından bir k ısa devre ak ımı geçer. Bu ak ım, ak ım trafosunun primer sargısından devresini tamamlar. Bu durumda ak ım trafosunun sekonder sargısına belirli oranda yansıyan ar ıza ak ımı röle kontağının kapanmasını sağlar. Ancak röle belirli değerde zaman gecikmesine ayarlı olduğu için fidertoprak korumasının görev yapmaması halinde ve ayarlandığı süre sonunda çalışır. Bu durumda:
Sesli ikaz verir (korna çalar ).
Pano üzerindeki faz-toprak kaçağı ar ıza sinyali yanar.
Transformatör çık ış kesicisi devreyi açar.
Şekil 3.1: Doğrudan topraklı devrede transformatör toprak koruması
Omik değeri çok yüksek olan bir direnç üzerinden topraklama yap ılmışsa, sargılardan biri toprağa kaçak yaptığında toprak üzerinde kapanan devrede bir ak ım ak ışı olur. Bu ak ım tehlikesiz bir değerde tutularak faz toprak kaçağı koruma rölesinin çalıştır ılmasında kullanılır. Bu durumda:
Sesli ikaz verir (korna çalar ).
Pano üzerindeki faz-toprak kaçağı ar ıza sinyali yanar.
Giriş kesicisi açar.
Genel açma rölesi çalışır.
Kapama devresi kilitlenir. 42
Şekil 3.2: Direnç üzerinden topraklı devrede transformatör koruması çalışma prensibi
Resim 3.4: Korna rölesi
3.3.1.4. Özelli ği
Elektronik ve mekanik olanlar ı vardır.
Yalnızca toprak kaçağı koruma rölesi olarak yapılan ya da birden fazla koruma yapan röle şeklinde bulunur.
Bir bayraklı ya da 2 bayraklı olanlar ı vardır.
Düz zaman röleli ya da ters zaman röleli olarak üretilir. 43
Yardımcı elemanlarla ( ak ım trafosu, kesici açma rölesi kilitleme rölesi )birlikte kullanılır.
3.3.1.5. Kullanma Yerleri
Transformatörlerde fider-toprak k ısa devresine kar şı hattı korumak için
Transformatörlerde trafo çık ışı –toprak k ısa devresine kar şı transformatörü korumak için
Alternatör çık ışı –toprak k ısa devresinde alternatörü korumak için kullan ılır.
3.3.2. Rotor Toprak Kaça ğı Koruma Rölesi 3.3.2.1. Tan ımı Rotor toprak kaçağı koruma rölesi, büyük güçlü alternatörlerin rotor sargılar ı (uyartım devresi) ile toprak arasında oluşacak k ısa devrelere kar şı koruma yapan koruma röleleridir.
44
Resim 3.5: Alternatör rotoru
45
3.3.2.2. Yap ısı Eski modelleri elektromekanik yapıda olmasına kar şın günümüzde koruma hassasiyeti ve güvenirliliği daha yüksek olan elektronik ve mikro i şlemci tabanlı olan tipleri tercih edilmektedir.
3.3.2.3. Çal ışma Prensibi Toprak k ısa devresinin belirtisini gösteren geçmi şte kullanılan koruma düzeni, rotor sargısının üzerinden seri bağlı ve orta noktalar ı topraklanmış iki dirençten oluşmaktadır. Toprak k ısa devresini tespit eden bu tasar ı yalnızca uyarma sargısı uçlar ının yak ınındaki k ısa devreler için olumlu bir sonuç vermi ştir. Çok duyarlı şekilde toprak kaçağı ar ızasını tespit etme işlemi ise duyarlı bir röle üzerinden topraklamak için orta nokta ba ğlantısı ve lineer olmayan dirençler tekrar yerleştirilerek elde edilebilmiştir. Rotor toprak ar ızalar ının saptanması için çeşitli metotlar kullanılır. Bunlardan bazılar ı şunlardır:
Potansiyometre metodu
Alternatif ak ım enjeksiyon metodu
Doğru ak ım enjeksiyon metodu
Her metod, uyarma devresi ile toprak arasına bağlanan bir gerilim rölesinin çalışması ilkesine dayanır, rotor-toprak ar ıza noktasında kapanan bir elektriki devreyi içerir. Alternatörün rotor-toprak ar ızasının tespiti için en çok kullanılan metot doğru ak ım enjeksiyon metodudur. Bu sistemde trafo ç ık ışında köprü diyodlu redresör bulunmaktad ır. Köprünün pozitif çık ış ucu röle ve sınırlama direnci üzerinden alan sargısının pozitif ucuna irtibatlıdır. Bu metotla rotorun yataklar ı üzerinden kaçak sirkülasyon ak ımlar ı akmaz. Bir toprak ar ızası olduğunda, röleden ar ıza direncine bağlı bir ak ım ak ı p röleyi çalıştır ır. Röle kullanıcının tercihleri doğrultusunda şu işlemleri gerçekleştirir;
Sesli ikaz verir (korna çalar )
Pano üzerindeki rotor-toprak kaça ğı ar ıza sinyali yanar
Kendisine bağlı bulunan kesici ve kilitleme düzenlerini kumanda eder.
3.3.2.4. Özelli ği Alternatörlerdeki uyarma devresindeki bir toprak k ısa devresi kendi başına tehlikeli değildir; fakat mekanik bozukluk ve yalıtkan zayıflamasına sebep olur ve ikinci bir toprak k ısa devresi oluşursa sargı ak ımı artacak ve bu durum bir dengesiz hava aral ığı ak ısı oluşturarak rotorda titreşime neden olur. Bu da bölgesel ısınma ile rotorda distorsiyona sebep olur. Rotor tehlikeli bir şekilde normal eksenden kayar. Titreşim ve yataklarda hasar oluşturur. 46
Bu olumsuzluklar ı önlemek için büyük güçlü alternatörlerde kullan ılan rotor toprak kaçağı koruma rölesi harici beslemeye gerek duyan, sekonder tip bir koruma rölesidir.
3.3.2.5. Kullan ılma Yerleri Rotor toprak kaçağı koruma rölesi enerji üretim merkezlerinde büyük güçlü alternatörlerde, uyartım devresi ile toprak aras ında oluşabilecek rotor-toprak kaçaklar ına kar şı kullanılır.
3.3.3. Sarg ı Kaçağı Koruma Rölesi
Resim 3.6: Sabit zamanlı toprak rölesi
3.3.3.1. Tan ımı Büyük güçlü alternatörlerin stator izolasyonunda ki delinme ve sarg ıdan demir nüveye kaçak ak ım meydana gelmesi, bir sargı kaçağı (stator-toprak arası) olarak tanımlanır. Bu tip ar ızalara kar şı kullanılan koruma rölelerine sargı kaçağı koruma rölesi adı verilir.
47
3.3.3.2. Yap ısı
Resim 3.7: Alternatör statoru
Eski modelleri elektromekanik yapıda olmasına kar şın günümüzde koruma hassasiyeti ve güvenirliliği daha yüksek olan elektronik ve mikro i şlemci tabanlı olan tipleri tercih edilmektedir.
3.3.3.3. Çal ışma Prensibi Alternatör stator sargılar ı demir gövde içine açılmış oluklar içine yerleştirilmiştir. Stator sargısının bir izolasyon hatası sonucu gövde ile temas etmesi sargı kaçağı oluşturur. Alternatörlerde en sık rastlanan ar ızalar bu tip ar ızalar olup, bunlar iç ar ızalar ın yaklaşık %70 ‘ini oluşturur. Zarar ın boyutu sargılar ın yıldız noktasının durumuna bağlıdır.
Yıldız noktası yalıtılmış ise bu kaçak durumunda herhangi bir ak ım akmayabilir ve bir tehlike oluşmaz. Ancak başka bir faz sargısında da gövdeye kaçak oluşursa bu durumda sarg ı k ısa devresi oluşur ve sargılar yüksek k ısa devre ak ımlar ından zarar görür. Farkl ı bir faz sargısı değil de yine aynı faz sargısının bir başka noktasından da gövdeye kaçak olması ise sar ım k ısa devre ar ızasına neden olur.
48
Yıldız noktası topraklanmış ise bu durumda sarg ı kaçağı toprağa akacağı için faz toprak k ısa devresi oluşturur ki bundan ve zararlar ından önceki konularda bahsedilmiştir.
Sargı kaçağının birçok belirtisi vardır. Hatalı sargının gövde ile temas etmesi diğer faz sargılar ının gerilimini yükseltir. Bu gerilim yükselmesi gene izolasyon delinmesine sebep olur. Ayr ıca hatalı faz sargısının geriliminde bir kayma oluşur. Alternatörün yıldız noktasında oluşan bu kayma gerilimi tespit edilerek koruma yapılabilir. Kaçağın sargı başında olması halinde kayma gerilimi maksimum değerini alır. Sargı sonuna doğru gidildikçe kayma gerilimi azalır, kaçağın sargı sonunda (yıldız noktasında) olması halinde ise kayma gerilimi sıf ır olur. Yani yıldız noktasında bir gövdeye kaçak olması hiçbir soruna yol açmaz. Bu durumda sadece yıldız noktası topraklanmış olur. Ancak bu durumda da yine ar ıza (kaçak) giderilmelidir. Alternatörlerin yıldız noktası genelde direkt topraklanır. Bu durumda hatalar açık olarak ortaya çıkar. Yalıtılmış yıldız noktası ise hatayı gizler. Yıldız noktasının direkt topraklandığı durumda hatanın sargı başında olması halinde kayma gerilimi maksimum değerde olup faz gerilimine eşit olduğu için hata ak ımı çok büyük değerde olur. Bu durumda alternatör sarg ılar ı yanabilir. Bu nedenle yıldız noktası bir direnç üzerinden topraklanır. Bu direnç genellikle lineer olmayan bir dirençtir. Bu sayede ak ım sınırlandır ılır. Özetle sargı kaçağı koruma rölesi, sarg ıdan gövdeye kaçak olması durumunda hem hata ak ımının hem de kayma geriliminin ölçülmesi prensibi ile koruma yapar. Kullan ıcının tercihleri doğrultusunda şu işlemleri gerçekleştirir:
Sesli ikaz verir (korna çalar).
Pano üzerindeki sargı kaçağı ar ıza sinyali yanar.
Kendisine bağlı bulunan kesici ve kilitleme düzenlerini kumanda eder.
3.3.3.4. Özelli ği
Elektronik ve mekanik olanlar ı vardır.
Yalnızca toprak kaçağı koruma rölesi olarak yapılan yada birden fazla koruma yapan röle şeklinde bulunur.
Bir bayraklı yapılır.
Baraya direk kumanda etmesi durumunda kullan ılacak sargı –toprak ar ızası rölesi ters zaman karakteristikli röle olarak seçilmelidir.
49
Yardımcı elemanlarla (ak ım trafosu, kesici açma rölesi kilitleme rölesi) birlikte kullanılır.
Sargı kaçağı rölesi olarak kullanılacak aşır ı ak ım rölesi ani çalışmalı olabilir.
3.3.3.5. Kullan ılma Yerleri Sargı kaçağı koruma rölesi enerji üretim merkezlerinde büyük güçlü alternatörlerde, stator faz sargılar ı ile gövde arasında oluşabilecek stator-toprak kaçaklar ına kar şı kullanılır.
50
UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ İşlem Basamakları
Toprağa kaçak nedenlerini seçiniz.
Toprak kaçağı koruma rölelerini seçiniz.
Öneriler
Öğrenme
faaliyeti
bulabildiğiniz
diğer
transformatör
ve
toprağa
kaçak
içerisinde
ve
kaynaklarda, alternatörlerdeki
nedenleri
konusunu
gözden geçiriniz.
51
Toprak kaçağı koruma röle çeşitlerinin alternatör ve transformatörlerde hangi amaçla kullanıldıklar ını ve arlar ındaki farklar ı araştır ınız.
ÖLÇMEVE VEDE DE ERLEND İRME ÖLÇME ERLEND ĞĞ İRME ÖLÇME SORULARI Aşağıdaki cümleleri doğru veya yanlış olarak değerlendiriniz.
1.
Transformatörlerin sargılar ı birbirlerinden, magnetik devreden ve transformatör gövdesinden çeşitli tedbirlerle (vernik, özel kağıt, izolasyon yağı, vb.) etkin bir şekilde yalıtılmıştır. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
2.
Alternatörlerin stator sargılar ından magnetik devreye ve gövdeye kar şı, çeşitli nedenlerle bir izolasyon hatası sonucu elektriki temas oluşsa bile bu durum stator sargılar ından toprağa kaçak oluşturmaz. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
3.
Buşingler, alternatörlerin sargı uçlar ının dış devreye bağlanması için kullanılan silindirik porselen elemanlardır. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
4.
Toprak kaçağı koruma rölelerinde, elektronik ve mikro işlemci tabanlı sistemler geliştirilmesine rağmen; elektromekanik yapıda olan tipleri günümüzde koruma hassasiyeti ve güvenirliliği daha yüksek olduğu için tercih edilmektedir. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
5.
Faz toprak k ısa devrelerinde, koruma yapılabilmesi için trafo ve alternatör y ıldız bağlantı noktalar ı, doğrudan veya omik değeri çok yüksek olan bir direnç üzerinden topraklanmalıdır. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
6.
Faz toprak kaçağı koruma rölesi çalışma sınıf ı bak ımından sekonder koruma röleleri sınıf ına girmesine rağmen, güç transformatörünün sekonder sarg ısının veya alternatörün stator sargılar ının nötr noktasından direkt beslenir. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
7.
Alternatörün rotor-toprak ar ızasının tespiti için en çok kullanılan metod doğru ak ım enjeksiyon metodudur. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
8.
Alternatörlerin uyarma devresindeki toprak k ısa devresi, rotoru eksenden kayd ır ır, titreşim ve yataklarda hasar oluşturur. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
9.
Büyük güçlü transformatörlerin, sargı izolasyonundaki delinme ve sargıdan demir nüveye kaçak ak ım meydana gelmesi, bir sargı kaçağı olarak tanımlanır ve bu tip ar ızalara kar şı sargı kaçağı koruma rölesi kullanılır. DOĞRU( ) YANLIŞ ( ) 52
10.
Sargı kaçağı koruma rölesi, sarg ıdan gövdeye kaçak olması durumunda hem hata ak ımının hem de kayma geriliminin ölçülmesi prensibi ile koruma yapar. DOĞRU( ) YANLIŞ ( )
DEĞERLENDİRME Cevaplar ınızı cevap anahtar ı ile kar şılaştır ınız. Doğru cevap sayınızı belirleyerek kendinizi değerlendiriniz. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konular ı faaliyete dönerek tekrar inceleyiniz. Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz diğer faaliyete geçiniz.
53
ÖĞRENME FAALİYETİ –4 ÖĞRENME FAALİYETİ-4 AMAÇ Bu öğrenme faaliyetinde toprak kaçağı koruma rölelerinin montaj yerlerini, bağlantı şemalar ını tanıyacak, uygun ortam sağlandığında toprak kaçağı koruma rölelerinin montajını hatasız yapabileceksiniz.
ARAŞTIRMA Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken öncelikli araştırmalar şunlardır:
Toprak kaçağı koruma rölelerinin kullanılma yerlerini araştır ınız.
Toprak kaçağı koruma rölelerinin bağlantı şemalar ını ve montaj özelliklerini araştır ınız.
Araştırma işlemleri için internet ortamı kullanmanız ve ürünlerin sat ıldığı mağazalar ı, üretici firmalar ı, ürünlerin kullanıldığı işletmeleri gezmeniz gerekmektedir. Gittiğiniz firma ve işletmelerde bu konularda yetkili teknik personelden konu hakk ında ön bilgi edininiz.
4. TOPRAK KAÇAĞI KORUMA RÖLELER İ MONTAJ VE BAĞLANTILARI 4.1. Toprak Kaçağı Koruma Röle Montaj (Kullanılma) Yerleri 4.1.1. Trafolarda Büyük güçlü transformatörlerde, faz sarg ılar ı ile gövde dolayısı ile toprak arasında oluşan faz-toprak kaçaklar ında sistemin korunması amacıyla faz toprak kaçağı koruma rölesi kullanılır.
4.1.2. Alternatörlerde Büyük güçlü alternatörlerde, faz sargılar ı ile gövde dolayısı ile toprak arasında oluşan faz-toprak kaçaklar ında sistemin korunması amacıyla faz toprak kaçağı koruma rölesi kullanılır .
54
Yine enerji üretim merkezlerinde büyük güçlü alternatörlerde, stator faz sarg ılar ı ile gövde arasında oluşabilecek stator-toprak kaçaklar ına kar şı sargı kaçağı koruma rölesi kullanılır. Uyartım devresi ile toprak arasında oluşabilecek rotor-toprak kaçaklar ına kar şı ise rotor toprak kaçağı koruma rölesi kullanılır.
4.2. Toprak Kaçağı Koruma Röle Yerine Montajı 4.2.1. Montaj Araç, Gereçleri
Elektrikçi tak ım çantası (izoleli pense, yankeski, kargaburun, kontrol kalemi, düz tornavida, yıldız tornavida, elektrikçi bandı, kablo soyma pensi, avometre, demir testeresi, falçata)
Açık ağız anahtar tak ımı
Emniyet ve güvenlik elemanlar ı ( önlük, eldiven, baret)
Bağlantı cıvatalar ı ve kelebekleri
Koruma role yardımcı elemanlar ı
Ak ım trafosu
Sinyal –alarm rölesi
Kesiciyi açtırma rölesi
4.2.2. Koruma Röle Yard ımcı Elemanları Toprak kaçağı koruma rölelerinin montajında kullanılan en önemli yardımcı elemanlar ak ım ve gerilim trafolar ıdır. Koruma rölelerinde sekonder ba ğlantı tipi, üstünlüklerinden dolayı primer bağlantıya tercih edilir. Bunun için röleler ana hat üzerine yerleştirilen uygun değerlerde trafolarla sisteme monte edilir. Rölelerde harici besleme ünitesi olarak akü veya kondansatör gruplar ının kullanımı da yaygındır. Bunlar ın dışında kullanılan rölenin tipi ve modeline göre ek donan ımlar da bulunabilir.
4.2.3. Montaj Yapma Yöntem İşlem Sırası Montaj esnasında uyulması gereken işlem sırası şöyle sıralanabilir:
Çalışılacak devrenin enerjisi kesilir.
Devrede çalışma yapıldığına dair gerekli uyar ı ve ikaz tedbirleri alınır.
Gerekli güvenlik topraklamalar ı gerçekleştirilir. 55
Çalışma ortamının gerilim seviyesine uygun güvenli çalışma tedbirleri alınır.
Röle ve yardımcı elemanlar ı daha önceden belirlenmiş olan montaj yerlerine uygun araç ve gereçler kullanılarak monte edilir.
4.2.4. Montajda Dikkat Edilecek Hususlar
Rahat hareket edilecek ortamlarda çalışınız.
Emniyet ve güvenlik tedbirlerini alınız.
Röleleri mekanik darbelerden koruyunuz.
Röle ve yardımcı röleleri uygun şekilde yerleştiriniz
Kablo kanallar ının röle ve yard ımcı rölelere simetrik olarak montajının yapılmasına dikkat ediniz.
Kablo kanalı ile klemens arası mesafenin rahat çalışmayı sağlayacak şekilde olmasına dikkat ediniz.
4.3. Toprak Kaçağı Koruma Röle Bağlantı Şemaları
Şekil 4.1: Doğrudan topraklı devrede, transformatör ve alternatör faz toprak koruma rölesi
56
Şekil 4.2: Direnç üzerinden toprakl ı devrede, transformatör veya alternatör faz toprak koruma rölesi
Şekil 4.3: Faz toprak kaça ğı koruma rölesi ve jeneratör korumas ındaki bağlantısı
57
Şekil 4.4: Doğrudan topraklı, faz toprak kaçağı koruma rölesi
4.4. Toprak Kaçağı Koruma Röle Bağlantıları 4.4.1. Bağlantı İletkenleri Özellikleri
İletkenler TSE standardına uygun olmalıdır.
En az 2,5 mm2 tek damarlı çok telli olmalıdır.(NVA)
Koruma devresi iletkenleri ile alarm devresi iletkenleri ayr ı renkli olmalıdır.
4.4.2. Bağlantı Yöntem İşlem Sırası Yerlerine montajı yapılmış röle ve yardımcı donanımlar ının iletken bağlantılar ı esnasında uyulması gereken işlem sırası şöyle sıralanabilir:
Öncelikle, bağlantılarda kullanılmak üzere, röle ve yardımcı donanımlar ının açık ve anlaşılır bir şekilde hazırlanmış bağlantı şeması temin edilir.
Röle ve yardımcı donanımlar ının gerektirdiği kesit ve özelliklerde iletkenler seçilir.
Mümkünse renk kodlamalar ı veya farklı bir yöntemle kablo kodlaması yapılır.
Bağlantı mesafeleri ölçülerek iletkenler uygun uzunlukta kesilir.
İletkenlerin uçlar ı dikkatli bir şekilde soyulur ve ideal bir ba ğlantı için kablo pabucu veya lehimleme yöntemi ile bağlantı klemensleri için hazırlanır.
İletkenlerin bağlantılar esnasında geçecekleri yollar ın güvenli olması için kablo kanalı ve benzeri gibi gerekli tedbirler alınır. 58
Bağlantı şemalar ına sadık kalınarak belirli bir düzen dahilinde iletken bağlantılar ı gerçekleştirilir.
Bağlantılardaki gevşeklik, temassızlık gibi sorunlar son kez elle, gözle ve gerekiyorsa ölçü aletleri ile kontrol edilerek bağlantılar tamamlanır.
4.4.3. Bağlantıda Dikkat Edilecek Hususlar
Kablo uçlar ı klemense uygun ölçüde açılır.
Bağlantı vidalar ını iletkene zarar vermeyecek ölçüde sık ılır.
İletkenler kablo kanalına düzenli olarak yerleştirilir.
Bağlantı yapılırken iletkenin izolasyonuna zarar verilmemelidir.
4.5. Kuvvetli Ak ım Tesisleri Yönetmeliği 30 Kasım 2000 Tarihi’nde 24246 Say ılı Resmi Gazete’de yay ımlanarak yürürlüğe giren bu yönetmelik, elektrik kuvvetli ak ım tesislerinin kurulmasının, işletilmesinin ve bak ımının can ( insan hayat ı ) ve mal emniyeti bak ımından güvenlikle yapılmasına ilişkin yönetmelik hükümlerini kapsar. Bu yönetmelik yeni kurulacak tesislere ve kurulu tesislerde de ğişikliğe uğrayacak k ısımlara uygulanır.
4.6. Topraklamalar Yönetmeliği 21 Ağustos 2001 Tarihi’nde 24500 Say ılı Resmi Gazete’de yayımlanarak yürürlüğe giren bu yönetmelik esas itibari ile, frekans ı 100 Hz ‘in alt ındaki alternatif ak ım (a.a.) ve doğru ak ım (d.a.) elektrik tesislerine ili şkin topraklama tesislerinin kurulması, işletilmesi, denetlenmesi, can ve mal güvenliği bak ımından güvenlikle yapılmasına ilişkin yönetmelik hükümlerini kapsar. Özelliklerinin farklı olması nedeniyle, yüksek gerilimli elektrik kuvvetli ak ım tesislerine ve alçak gerilimli elektrik tesislerine ilişkin topraklama kurallar ı ile bilgi işlem ve iletişim donanımlar ının topraklamasına ilişkin kurallar ayr ı bölümler halinde verilmiştir. Bu yönetmelik, yeni kurulacak tesislere ve büyük değişikliğe uğrayacak kurulu tesislere uygulanır.
59
İYETİ UYGULAMA İYETİ UYGULAMAFAAL FAAL .
İşlem Basamaklar ı
Toprak
kaçağı
koruma
Öneriler rölelerinin Toprak kaçağı koruma röle çeşitlerinin
kullanılma yerlerini seçiniz.
alternatör ve transformatörlerde hangi
Toprak kaçağı koruma röle bağlantı
şemalar ını okuyunuz.
Toprak
kaçağı
koruma
röle
kitaplarda yer alan bağlantı şemalar ını
Toprak kaçağı koruma röle bağlantılar ını yapınız.
Toprak kaçağı koruma rölelerinin öğrenme faaliyeti içerisinde, kataloglarda, kaynak
yerine
montajını yapınız.
amaçla kullanıldıklar ını araştır ınız.
inceleyiniz. Uygun atölye veya i şletme ortamında, gerekli iş güvenliği ve montaj tedbirlerini aldıktan sonra röleye ait katalog bilgileri doğrultusunda montajı işlem basamaklar ı sırasıyla gerçekleştiriniz.
Montajını
bitirdiğiniz
toprak
kaçağı
koruma rölesinin iletken bağlantılar ını yine röleye ait bağlantı şeması doğrultusunda, işlem
basamaklar ını
gerçekleştiriniz.
60
atlamadan
ÖLÇMEVE VEDE DE ERLEND İRME ĞĞ İRME ÖLÇME ERLEND ÖLÇME SORULARI Bu faaliyet kapsamında aşağıdaki cümlelerdeki boşluklar ı doğru kelimelerle tamamlayınız.
1.
Toprak kaçağı koruma röleleri Trafolarda sekonder sargı ........ ak ım trafosu üzerinden orta faza bağlanır.
2.
Toprak kaçağı koruma röleleri alternatör .......... ak ım trafosu üzerinden bağlanır.
3.
Klemens bağlantı vidalar ını ............ ........... .......... ölçüde s ık ılır.
4.
Koruma devresi iletkenleri ile alarm devresi iletkenleri ............ renkli olmalıdır.
5.
Bu yönetmelik, elektrik kuvvetli ak ım tesislerinin kurulmasının , işletilmesinin ve bak ımının can ( insan hayat ı) mal emniyeti bak ımından güvenlikle yapılmasına ilişkin hükümleri kapsayan yönetmeliğe ................ ............... ......................... ................... denir.
6.
Her koruma elemanı hemen önündeki işletme elemanının korunmasını sağlayacak şekilde, bu elemanın .......... değerlerine göre ayarlanmalıdır.
7.
Koruma rölelerinin toplam kademe zamanlar ı kullanılan işletme elemanlar ının tip deneyleri ile kanıtlanmış anma k ısa devre ak ımına dayanma sürelerinin üzerinde ......................... .
8.
Ana otomatik aygıtlar ı yardımcı bir ak ımla çalıştıran açma elektro mıknatıslar ı röleler vb. yardımcı aygıtlar ın ak ım devrelerine genel kural olarak sigorta .................... .
9.
Frekansı 100 Hz alternatif ak ım (aa) ve doğru ak ımda(da) elektrik tesislerine ilişkin topraklama tesislerinin kurulması , işletilmesi, denetlenmesi , can ve mal güvenliği bak ımından güvenlikle yapılmasına ilişkin hükümleri kapsayan yönetmeliğe ..................... ..................................... .denir.
10.
Yüzeysel topraklayıcılar .... m ile .... metre aras ında bir derinliğe yerleştirilmelidir
DEĞERLENDİRME Cevaplar ınızı cevap anahtar ı ile kar şılaştır ınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap verirken tereddüt yaşadığınız sorularla ilgili konular ı faaliyete dönerek tekrarlayınız. Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz modülün ölçme ve değerlendirmesine geçiniz. 61
ĞERLENDİRME PERFORMANS PERFORMANSDE DE ĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLER İ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Evet Hayır
Koruma özelliğine göre toprak kaçağı koruma rölesini seçtiniz mi? Rölelerin montaj yerlerini belirlediniz mi? Bağlantı şemasının okunmasına tamamen hakimisiniz? Röle ve yardımcı rölelerin montajını uygun standartlarda yaptınız mı? Kablo kanalını uygun standartlarda montajını yaptınız mı? Bağlantı iletkenini seçtiniz mi ? İletken uçlar ını uygun şekilde açı p röle klemensine ve ak ım trafosu uçlar ına bağladınız mı? Röle kontaklar ını uyar ı-ikaz yardımcı rölesine ve kesici açma rölesine iletken yardımıyla bağladınız mı? Röleyi k ısa devre ak ım değerine uygun ayarladınız mı? K ısa devreyi gerçekleştirdiniz mi? Gözlem sonucu, amacınıza uygun mu? Planlanan sürede uygulamayı bitirdiniz mi?
Uygulama faaliyetinde yapmış olduğunuz çalışmayı kendiniz ya da arkadaşınızla değiştirerek değerlendiriniz.
62
MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME PERFORMANS TESTİ (YETERLİK ÖLÇME) Aşağıdaki şemada alternatörlerde sargı k ısa devre koruma rölesi ve dü şük empedansı sargı kaçağı koruma rölesi uygulaması görülmektedir. Uygulamasını yapınız. (Alternatör koruması yerine trafo koruması yapabilirsiniz)
63
MODÜL DEĞERLENDİRME ÖLÇEĞİ Yapmış olduğunuz çalışmayı kendiniz ya da arkadaşınızla değişerek değerlendiriniz.
DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLER İ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Bağlantı şemasının okunmasına tamamen hakim misiniz? Koruma özelliğine göre sargı k ısa devre koruma rölesi seçtiniz mi? Koruma özelliğine göre toprak kaçağı koruma rölesini seçtiniz mi? Koruma özelliğine göre ak ım trafosu dönüştürme oranı uygun mu? Koruma özelliğine göre gerilim trafosu özelliği sargı kaçağı koruma rölesine uygun mu? Koruma rölelerin montaj yerlerini belirlediniz mi? Yardımcı röleler için montaj k ızaklar ını monte ettiniz mi? Koruma rölelerin montajını uygun standartlarda yaptınız mı? Yardımcı rölelerin montajını uygun standartlarda yaptınız mı? Kablo kanalını uygun standartlarda montajını yaptınız mı? Bağlantı iletkenini seçtiniz mi ? İletken uçlar ını uygun şekilde açı p toprak rölesi klemensine ve ak ım trafosu uçlar ına bağladınız mı? İletken uçlar ını uygun şekilde açı p sargı k ısa devresi rölesi klemensine ve gerilim trafosu uçlar ına bağladınız mı? Toprak rölesindeki uyar ı- ikaz kontaklar ını uyar ı-ikaz yardımcı rölesine iletken yardımıyla bağladınız mı? Toprak rölesindeki kesici açma kontaklar ını kesici açma yardımcı rölesine iletken yardımıyla bağladınız mı? Sargı k ısa devre koruma Rölesindeki uyar ı ikaz kontaklar ını uyar ı-ikaz yardımcı rölesine iletken yardımıyla bağladınız mı? Sargı k ısa devre koruma rölesindeki kesici açma kontaklar ını kesici açma yardımcı rölesine iletken yardımıyla bağladınız mı? Kablo kanalında iletkenler düzgün ve anlaşılır mı? Toprak koruma rölesini k ısa devre ak ım değerine uygun ayarladınız mı? Sargı k ısa devre koruma rölesini k ısa devre ak ım değerine uygun ayarladınız mı? Sargı K ısa devresini gerçekleştirdiniz mi? Gözlem sonucu, amacınıza uygun mu? 64
Evet
Hayır
23 24 25
Toprak kaçağını gerçekleştirdiniz mi? Gözlem sonucu, amacınıza uygun mu? Planlanan zamanda uygulamayı bitirdiniz mi?
DEĞERLENDİRME Yapmış olduğunuz değerlendirme sonunda eksik ve hatalar ınız varsa ilgili uygulama faaliyetlerine dönerek işlemi tekrarlayınız. Bütün cevaplar ınız “evet” ise modülü tamamladınız, tebrik ederiz. Öğretmeniniz size çeşitli ölçme araçlar ı uygulayacaktır. Öğretmeninizle iletişime geçiniz.
65
CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ –1 CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D C C A C B D D B C
ÖĞRENME FAALİYETİ-2 CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D Y D Y Y D D Y D D
ÖĞRENME FAALİYETİ-3 CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D Y D Y D Y D D Y D
66
ÖĞRENME FALİYETİ –4 CEVAP ANAHTARI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Çık ışına Çık ışına İletkene zarara vermeyecek Ayrı Kuvvetli Ak ım Tesisleri Yönetmeliği Anma Ayarlanmamalıdır Konulmamalıdır Topraklamalar Yönetmeliği 0,5-1
67
ÖNER İLEN KAYNAKLAR ÖNER İLEN KAYNAKLAR
K ısa Devre Koruma Röleleri Kataloglar ı
Toprak Kaçağı Koruma Röleleri Kataloglar ı
Endüstriyel Elektrik Kaynak Kitaplar ı
Kuvvetli Ak ım Tesisleri Yönetmeliği
Topraklamalar Yönetmeliği
İnternette Koruma Röleleri Satışı ve Tanıtımı yapan Firmalar ın Siteleri
Çevrenizdeki Şalt Sahası Veya Santrallerden
Bu Tür Malzemelerin Satılabileceği İşyerlerinden
Bu Tür Malzemelerin Kullanıldığı Üretim Yerlerinden ( trafo fabrikas ı gibi)
Enerji İletim ve Dağıtım Hatlar ı Kitabı
Endüstriyel Elektrik Kitabı
KÜLTÜR, Deniz, Şebekelerde Primer Teçhizatın Özellikleri Kitlemeler Koruma ve Ölçme, İzmir, 2005.
www.teias.gov.tr
www.gazi.edu.tr
www. erciyes.edu.tr
www.selcuk.edu.tr
www.entes.com.tr
TEDAŞ Genel Müdürlüğü, Koruma Kumanda /11
68
KAYNAKÇA KAYNAKÇA
PEŞİ NT Adnan, Elektrik Santrallar ı Enerji İletimi ve Dağıtımı M.E.B. Basımevi, İstanbul, 1995.
BADUR Özemir, Çetin Başoğlu, Temel Şener, Endüstriyel Elektrik M.E.B. Yayınlar ı G.Ü.Teknik Eğitim Fakültesi Matbaası, Ankara, 1992.
ÜSTÜNEL Mustafa, Mahir Altın, Mehmet K ızılgedik, Endüstriyel Elektrik M.E.B. Yayınlar ı OSTİM Mesleki Eğitim Merkezi, Ankara, 2001.
PEŞİ NT Adnan, Özdemir Badur, Necmettin Tirben, Elektrik Bölümü İş Ve
İşlem Yaprakları Sınıf 3 M.E.B. Basımevi, İstanbul, 1990.
KILINÇ Eyüp, Endüstriyel Elektrik As Ofset Matbaacılık, Kahramanmaraş, 2000.
Prof. Dr. BAYRAM Mustafa, Elektrik Tesisleri Laboratuvar Deneyleri Birsen Yayınevi, İstanbul, 1999.
Prof. Dr. BAYRAM Mustafa, Elektrik Tesisleri İle İlgili Sorular ve
Çözümler Birsen Yayınevi, İstanbul, 1999.
KAK İLLİ Adnan, Enerji Sistemlerinde Bilgisayar Destekli Röle Koordinasyonu M.Ü.F.B.E. Doktora Tezi, İstanbul, 1999.
TMMOB EMO, Orta Gerilim Transformatör Merkezlerinin Tasar ımı EMO Yayınlar ı, İzmir, 1988.
TMMOB EMO, Elektrik Yüksek Gerilim Tesislerinde İşletme Sorumluluğu Eğitimi Seminer Notlar ı EMO Yayınlar ı, İzmir, 2002.
YILDIZ Bülent, Elektrik Enerji Sistemlerindeki Üretim Elemanlar ının Korunma Tekniğindeki Gelişmeler İ.T.Ü.F.B.E. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 1989.
Şentürk Ayşe, Yüksek Gerilimli Enerji İletim Hatlar ında Ar ızalar Ve Devre Kesicilerin Etkinlikleri M.Ü.F.B.E. Yüksek Lisans Tezi , İstanbul, 1990.
ÇALIŞKAN Kemal, Hulki Pak, Kemal Y ıldır, Fikret Kök, Orta Gerilim
Elektrik Tesislerinde Koruma Ve Kontrol T.E.K. Eğitim Dairesi Başkanlığı.
www.entes.com.tr, Ocak 2006.
www.demarelay.com, Ocak 2006.
www.aktifmuhendislik.com.tr, Ocak 2006. 69
www.endustriotomasyon.com , Şubat 2006.
www.etmd.org.tr , Şubat 2006.
70
71
72
