ELEKTRİK ENERJİ SANTRALLERİ ENERJİ SANTRALLERİNDE OLUŞAN ARIZALAR KORUMA RÖLELERİ
Orhan TAT
Santrallerde kullanılan cihazların normal değerinden büyük ve aşırı akımlara karşı korunmaları gerekir.
GENERATÖRLERDE OLUŞAN BAŞLICA ARIZALAR
İÇ ARIZALAR
DIŞ ARIZALAR
Alternatör fazları arasındaki kısa devreler
Sistemin yanlış bağlanması sonucu oluşan arızalar
Stator sargısı ile gövde arasındaki kısa devreler
Yükteki dengenin bozulması
Rotor sargısı ile gövde arasındaki kısa devreler Sipirler arası kısa devreler
Uyartım akımının kalkması
Hatlardaki kısa devreler Dış sebebler nedeni ile meydana gelen yüksek gerilimler Frekansta meydana gelen değişimler
TRANSFORMATÖRLERDE MEYDANA GELEN ARIZALAR Aşırı yüklenme sonucu oluşan sargı arızaları Faz – toprak arası meydana gelen arızalar
Yağ seviyesinin düşmesi Transformatör sargılarındaki sıcaklık artışı
Katı ve sıvı izolasyon maddelerinin alev alması
KORUMA RÖLELERİ Santraller ve enerji iletim şebekelerinde sesli ve ışıklı devre elemanları aracılığ ile bildirilirler Bildirim yapmadan ayarlandıkları büyüklüğe göre açma yapanlarda vardır. Çalışma prensiblerine göre koruma röleleri:
IM K A I IR Ş A
ı Ğ A Ç A K K A R P O T
A M U R O K
İ R E L E L Ö R
A M U R O K
I R E L E L Ö R
Sekonder aşırı akım rölesi Diferansiyel aşırı akım rölesi Toprak kaçağı koruma rölesi Sargı kaçağı koruma rölesi
A İ N M R E A U L ID R E L IS K O R Ö
E R V E D A S I K
A M U R O K
İ R E L E L Ö R
Temperatur(ısı kontrol)rölesi
Yatak ısınma rölesi
Sargı kısa devre koruma rölesi Ters akım rölesi(VATMETRİK RÖLE)
Rotor-Toprak arıza koruması Bucholz rölesi
Aşırı Akım koruma Röleleri Aşırı Akım koruma Röleleri
Sekonder aşırı akım koruma röleleri
diferansiyel aşırı akım koruma röleleri
Sekonder aşırı akım koruma röleleri
Akım trafolarının sekonder devresine bağlanarak Trafo ve alternatörlerin aşırı akımlara karşı korunmasında kullanılan rölelere sekonder röle denir.
Akım trafosu
Sekonder röle
Sekonder aşırı akım koruma röleleri Kullanım Amacı: Alternatör ve transformatörlerin aşırı yüklenmesi, ısının artmasına ve verimin düşmesine neden olur. Bu olumsuz etkileri önlemek için koruyucu eleman olarak kullanılır.
Özellikleri:
Kumandaları elektriksel olması sebebi ile etkin koruma sağlarlar Bobinin beslendiği büyüklük belirli oranda düşürüldüğünden duyarlıdırlar. Sistemde enerji varken bakım ve test gibi çalışmalar yapılabilir.
• • •
Sekonder aşırı akım koruma röleleri Yüksek gerilim ve güçler için sekonder röleler İle koruma yapılmaktadır.
Yüksek akımlarda trafonun doyuma ulaşarak yanlışlıkla devrenin Açılmaması için ikinci bir röle ara röle olarak da kullanılmaktadır.
a)Primer röle b)Sekonder röle c)ara röleli bağ.
Sekonder aşırı akım koruma röleleri Yapı bakımından iki çeşittir. Elektromekanik Röleler Statik röleler ( Elektronik ve mikrodenetleyici tabanlı)
Elektromanyetik röleler
Paletli Dönerli ir Pistonlu le ti Endüksiyon röleler ş e ç e l ö r k i n a k e m o tr k e l E Elektrodinamik röleler
tip
A:Koruma rölesi kesiciye açma kumandası verdi lambası B:Koruma rölesi sinyal silme butonu AB:Kesici açma butonu KA:Kesici bobini 52a:Kesiciaçma hareket sonu kontağı
İ S E M E L E N C İ G O L A T A K
GSI 1310 Elektronik aşırı akım rölesi
İ S E M E L E N C İ G O L A T A K
İ S E M E L E N C İ G O L A T A K
Diferansiyel aşırı akım rölesi Hava hatlarının, kabloların, transformatörlerinve alternatörlerin faz sargıları arasında bir izolasyon hatası sonucunda meydana gelen kısa devreleri en güvenilir şekilde tespit eden rölelerdir.
GSD-1220 elektronik diferansiyel röle
L E Y İ S N A R E F İ D
A M Ş I L A Ç N İ N E L Ö R
° Akım transformatörlerinin sekonder polarite uçları birbirine ters bağlanarak 180 faz farklı akımların oluşumu sağlanır. •
İ B İ S N E R P
Bu sayede güç trafolarının primer ve sekonder akımlarının karşılaştırılması sağlanmış olur. •
Akımlar arsındaki fark diferansiyel rölenin ayarlanan değerinden yüksekolması halinde röle açar •
Diferansiyel aşırı akım rölesi
Diferansiyel rölenin trafoya bağlantısı
İ S E M E L E N C İ G O L A T A K
GSD-1220 elektronik diferansiyel röle bağlantısı
AŞIRI AKIM KORUMA RÖLELERİNİN BAĞLANTISI
Bağlantı İletkenleri Özellikleri İletkenler
TSE standardında en az 2,5 mm2 tek damarlı çok telli olmalıdır. Koruma devresi iletkenleri ile alarm devresinin iletkenleri ayrı olmalıdır.
Bağlantı Yöntem İşlem Sırası Montajı
yapılmış elemanların konumuna göre kablo kanallarını panoya yerleştiriniz. Akım trafosundan gelen uçları rölenin bobin uçlarına bağlayınız. Alarm rölesinin bobin uçları AA koruma devresinin alarm
Bağlantıda Dikkat
kontaklarına bağlayınız. Kesici açma rölesinin bobin uçları akım koruma rölesindeki kesici açma kontaklarına bağlayınız.
Edilecek Hususlar Emniyet ve güvenlik tedbirlerine uyunuz. Kablo
uçlarını klemense uygun ölçüde açınız. vidalarını iletkene zarar vermeyecek ölçüde sıkınız. Bağlantı yapılırken iletkenin izolasyonuna zarar vermeyiniz. Bağlantı sırasında ilgili firmanın katalogu incelenerek uygun terminallere bağlantılar yapılmalıdır. Özellikle röle besleme uçlarının giriş ve çıkışına ( - ve + ) dikkat edilmelidir. Bağlantı
Montajda Dikkat Edilecek Hususlar Pano montajı ile ilgili
yönetmelik ve şartnameler incelenmelidir. yapılacak bölgenin enerjisi kesilmelidir. Montaj yapılacak yerin ve bölgenin keşfi yapılıp gerekli krokiler çizilmelidir. Röle ve kumanda merkezi arasındaki iletim hattı yollarının yönetmelik ve emniyet tedbirlerine uygun şekilde tasarlanmalıdır. Kişisel iş güvenliği ve emniyet tedbirleri alınmalıdır. Montajda kullanılacak araç gereçlerin sağlamlık ve güvenirlilik kontrolü yapılmalıdır. Standartlara ve şartnamelere uygun montaj yapılmalıdır. Montaj
TOPRAK KAÇAĞI KORUMA RÖLELERI Toprak Kaçağı Koruma Röleleri Çeşitleri
Faz toprak kaçağı koruma rölesi
Rotor toprak kaçağı koruma rölesi
Sargı kaçağı koruma rölesi
Faz-Toprak kaçağı koruma rölesi Kullanım Amacı: Alternatör ve transformatörün yıldız bağlı Ve nötr noktası topraklı olan sekonder Sargısının beslediği devrede, toprak-faz arası oluşabilecek kaçak durumlarından alternatörüve transformatörü korumak amacı ile
Doğrudan topraklı devrede toprak koruması
kullanılırlar. Rölenin çalışması: Toprak kaçağı koruma rölesi yıldız noktası ile Toprak arasına bağlanan bir akım trafosunun Sekonderinden beslenir. Toprağa kaçak durumunda Kısa devre akımı akım trafosunun primerinden devresini tamamlar. Trafonun sekonderinde belirli oranda küçültülen arıza akımı röle kontağının kapanmasını sağlar. Direnç üzerinden topraklı devrede toprak koruması
İ S E M E L E N C İ G O L A T A K
İ S E M E L E N C İ G O L A T A K
Rotor-Toprak kaçağı koruma rölesi Kullanım amacı: Alternatörlerdeki uyarma devresindeki bir toprak kısa devresi dengesiz hava aralığı akısı oluşturarak rotorda titreşime neden olur. Titreşim ve yataklarda hasar oluşturur.
Rotor toprak kaçağı koruma rölesi enerji üretim merkezlerinde büyük güçlü alternatörlerde, uyartım devresi ile toprak arasında Oluşabilecek rotor-toprak kaçaklarına karşı kullanılır
Rotor toprak arızalarının tespitinde kullanılan metotlar :
Potansiyometre metodu Alternatif akım enjeksiyon metodu Doğru akım enjeksiyon metodu
• • •
Rotor-Toprak kaçağı koruma rölesi En çok kullanılan metot doğru akım enjeksiyon metodudur. uyarma devresi ile toprak arasına bağlanan bir gerilim rölesi bağlanır. Bu sistemde trafo çıkışında köprüdiyodlu redresör bulunmaktadır. Köprünün pozitif çıkış ucu röle ve sınırlama
direnci üzerinden alan sargısının pozitif ucuna . irtibatlıdır Bir toprak arızası olduğunda, röleden arıza direncine bağlı bir akım akıp röleyi çalıştırır.
Röle kullanıcının tercihleri doğrultusunda şu işlemleri gerçekleştirir; Sesli ikaz verir (korna çalar ) Pano üzerindeki rotor-toprak kaçağı arıza sinyali yanar Kendisine bağlı bulunan kesici ve kilitleme düzenlerini kumanda eder. • •
•
Doğru akım enjeksiyon metodu
Sargı kaçağı koruma rölesi Büyük güçlü alternatörlerin stator izolasyonunda ki delinme ve sargıdan demir nüveye kaçak akım meydana gelmesi, bir sargı kaçağı (stator-toprak arası) olarak tanımlanır. Bu tip arızalara karşı kullanılan koruma rölelerine sargı kaçağı koruma rölesi adı verilir.
sargı kaçağı koruma rölesi, sargıdan gövdeye kaçak olması durumunda hem hata akımının hem de kayma geriliminin ölçülmesi prensibi ile koruma yapar.
ISIDAN KORUMA RÖLELERİ Trafolarda Meydana Gelen Aşırı Isıların Nedenleri
Trafoların yağ ve sargı sıcaklıklarının belirli bir sınırı aşmayacak şekilde yükselmesini sağlamak için termik koruma kullanılır. Trafolardaki ısınma nedenleri şunlardır:
Alternatörlerde Meydana Gelen Aşırı Isıların Nedenleri
Ortam sıcaklığı Aşırı akımlar Aşırı gerilimler Mekanik bozulmalar
Alternatörlerde Aşırı Alternatörlerde rulmana yakın özel bir cebe, Aşırıakım(Kısa yüklenmedevre akımları) PTC algılayıcı sondasıyla yerleştirilir. Aşırı gerilim(Faz toprak kısa devresi,Yıldırım..) Röle ise kumanda panosu üzerindedir. Röle ile Trafolarda bağlantı mekanik çalışanlarda özel borularla Trafolarda yağ sıcaklığını, sargı sıcaklığını sağlanır. Elektronik olan rölelerde ise PTC algılayan eleman trafo gövdesi üzerine monte algılayıcısı ile röle arasındaki irtibat kablolarla edilir. Ayrıca bu sistemin çalışmasını sağlayan sağlanır yardımcı röleler ise kumanda panosunda bulunur. • •
ISIDAN KORUMA RÖLELERİ
Isıdan Koruma Rölelerinin Çeşitleri
Temperatür ( Isı Kontrol ) Koruma Rölesi
Yatak Isınma Koruma Rölesi
TEMPERATÜR ( ISI KONTROL ) KORUMA RÖLESI
Transformatör ve alternatörlerde sargı sıcaklığının belirlenmesi ve belirli bir değerde Tutulması amacı ile kullanılancihazlara Temperatür Röle denir.
Sargıların içerisine yerleştirilen ısı algılayıcı sensörler (örnğ termistörler…) sargı sıcaklığı hakkında bilgiyi dışarı aktarırlar, bu bilgi rölede değerlendirilip gerekli işlemler yaptırılır.
YATAK ISINMA KORUMA RÖLESI Görevi ve tanımı: Alternatörün yatak sıcaklığının belli bir sınırı aşmayacak şekilde korunmasını sağlamak için kullanılan termik korumayaYatak Isınma Koruma Rölesi denir.
çalışması Yapı olarak sonda, sonda yuvası, cep ve kontrol
ünitesinden oluşmuştur. Kontrolyerleştirilmiş iki ünitesinde, DC gerilim uçlarına adet kontak vardır. Sonda yuvasında ise soğutucu gaz olarak hidrojen gazı bulunur. DC gerilimini taşıyan ibreye iki kontak yerleştirilmiştir. Bu kontaklardan biri alarm kontağına, diğeri açma kontağına temasedebilecek seviyededir. Soğutucu gazın sıcaklığı 70°C değerine ulaşması halinde alarm yardımcı rölesi çalışır. Zil çalar, pano üzerinde termik alarm ışıklı sinyal yanar.Sıcaklığın 85°C sıcaklık değerine ulaşması halinde açma yardımcı rölesi çalışır ve alternatör devre dışı bırakılarak kapama devrelerini kilitler.
KISA DEVRE KORUMA RÖLELERİ
Kısa Devre Koruma Röleleri Çeşitleri
Sargı kısa devre koruma rölesi Ters akım rölesi
SARGI KISA DEVRE KORUMA RÖLESI Görevi ve tanımı: Bir izolasyon hatası sonucu alternatörlerin
faz sargıları arasında oluşan kısa devreler veya bir fazın kendi sargıları arasındaki kısa devreleri önlemek için kullanılır. çalışması
alternatör çıkışına bir gerilim trafosu bağlanmıştır. Alternatör yıldız noktası ile transformatör yıldız noktası birbirine bağlanmıştır. Normal devrede 3 faza ait gerilimlerin vektörel toplamları sıfır olacağından röle çalışmaz. Sargılardan birinde meydana gelen sargı- sargı veya sargı içi kısa devre arızasında vektörel toplam sıfır olmayacağı için röle enerjilenir. Röle, kesiciyi açar. Alternatörlerde kesici alternatörü devre dışına alsa da alternatörün uyartımı devam ettiği için stator sargılarında indükleme devam
TERS AKIM RÖLESI Görevi ve tanımı: Alternatörlerde ve transformatörlerde faztoprak kısa devre, sarım kısa devre arızalarında transformatör ve alternatörü koruyan koruma rölesidir.
Çalışması:
Sarım kısa devresi ikenvatmetrik röle içerisindeki seriarızası bağlı yok sekonder bobinlerde gerilimlerin vektörel toplamı sıfırdır, gerilim oluşmaz. Sargı kısa devresi meydana geldiğinde bu denge bozulur ve paleti çekerek kontakların konum değişmesi sağlanır. Arıza sonucu sıralama: Uyarı kornası çalışır. Kumanda panosu üzerindeki “sarım kısa devre ” veya “sargı t–oprak kısa devre” uyarı lambasının yanmasını sağlar. Kesiciyi açar. Uyartım sargısı ayarlanan süre sonunda enerjisiz kalır.
BUCHOLZ RÖLESI Tanımı: Güç trafolarında meydana gelen iç arızalar sonucu yağın ısınarak genleşmesi ve ortaya çıkan gazın etkisiyle çalışarak koruma yapan rölelere Buchholz rölesi denir. Trafo kazanıyla genleşme kabı arasına monte edilir. Bu montaj sırasında ek yönünün kaba doğru olmasına dikkat edilir. Normal işletme şartlarında trafo tankı ve buchholz elemanı tamamen yağla doludur Rölede açma ve alarm için iki adet bağımsız kontak vardır. Bunlar; 5 A, 250 V AC veya 0.2 A, 250 V DC' dir. . Buchholz rölesi içindeki alt ve üst kontaklar açıktır. Üst kontak kapandığında alarm, alt kontak kapandığında ise açma yaptıracak şekilde elektriki bağlantılar yapılır.
BUCHOLZ RÖLESI buchholz rölesinin üst kısmı cam kap içine alınır veya bu kısma, gözetleme penceresi yerleştirilir Bu pencereden bakılarak gazın miktarı ve renginin belirlenmesi sonucu, arıza hakkında bilgiye sahip olmak mümkündür.
Bucholz rölesi ile arıza tespiti: Toplanan
gazın miktarı, arızanın önemi hakkında bilgi verir. Toplanan gazın rengi, aşağıda belirtilen hususların öğrenilmesini sağlar. Beyaz renkli gaz, kâğıt izolasyonun yandığını, Siyah veya gri renkli gaz, izolasyon yağının yandığını, Sarı renkli gaz, ağaç kısımların hasara uğradığını, Renksiz olan gaz ise, hava olduğunu belirtir.
Rölenin üstündeki gaz boşaltma musluğu açılır ve musluktan çıkan gaza kibrit alevi yaklaştırılarak yanıcı olup olmadığı kontrol edilir. Gazın yanıcı olması, transformatörde iç arızanın oluştuğunu ifade eder. Bu durumda güç transformatörü, gerekli test ve bakım yapılmadan servise alınmamalıdır. Gaz yanıcı değilse, musluktan çıkan gaz havadır ve boşaldıktan sonratransformatör servise alınabilir.
Endüksiyon yapı tipi elektromekanik röle
Geri dön
Pistonlu tip yapıdaki Elektromanyetik röle
Geri dön
Paletli tip Elektromanyetik röle
Geri dön
Dönerli tip Elektromanyetik röle
Geri dön
