konular - hayat boyu Öğrenme genel müdürlüğüralar sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı...

8. ÜNİTE

ELEKTRİK DEVRELERİNE KORUMA ELEMANLARI

KONULAR1. Sigortalar

2. Parafudlar

3. Paratonerler

4. Koruma röleleri

182

1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞIENERJİ ÜRETİMİ, İLETİMİ ve DAĞITIMI

GİRİŞYüksek gerilim şalt tesislerinde, enerji nakil hatlarında (ENH) yüksek arıza

akımlarının ve gerilimlerinin meydana getireceği ısı ve diğer olumsuz etkilere karşı koruyucu görevi yapan devre elemanlarına denir.

Bu koruma elemanları şunlardır:• Yüksek gerilim NH sigortaları• Parafudurlar• Kuşkonmazlar• İzolâtörler

8.1. SİGORTALARYG şebekelerinin herhangi bir noktasında meydana gelen arızanın o hatalı iş-

letme elemanı üzerindeki koruma elemanı tarafından ortadan kaldırılması gerekir. Sistemin diğer kısımlarının ise çalışmaya devam edecek şekilde olmasını temin et-mek amacıyla yüksek gerilim koruma elemanlarına NH sigortaları denir. YG sigorta-ları ark söndürme yöntemine göre ikiye ayırabiliriz.

8.1.1. doldurulmuş kartuşlu yüksek gerilim sigortalarıBu tip sigortalarda kartuşun içi uygun büyüklüklerdeki taneciklerden oluşan

kuvars tozu ile doldurulmuştur. Büyük kısa devre akımlarında hızla eriyen eriyici metal buhar hâline gelmekte ve bir basınç yükselmesi olmaktadır.

Kuvars tozu bu metalik buharın çabuk sıvılaşmasını sağlayarak kartuş içinde tehlikeli basınçların doğmasını önlemektir.

Şekil 8.1 doldurulmuş kartuşlu y.G. sigortası kesiti

183

1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ENERJİ ÜRETİMİ, İLETİMİ ve DAĞITIMI

8.1.2. Eriyen telli y.G sigortalarıEriyen telli yüksek gerilim NH sigortaları, sigorta gövdesi ve değiştirme ele-

manlarından oluşur. Gövde altlık, izolâtörleri bağlantı uçları ve görev karakterleri içerir. Değiştirme elemanında da eleman taşıyıcı ve kontaktör vardır.

Eriyicinin erimesine yeterli bir akım geçmeye başladığı andan, arkın oluştuğu ana kadar geçen zamana erime süresi denir. Arkın olmasından tam olarak söndüğü ana kadar geçen zamanda sigortanın çalışma süresidir.

Şekil 8.2 Eriyen telli yüksek gerilim sigortasının yapısı

8.2. PARAFUdURLARYüksek gerilim tesislerinde hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması

gibi manevralar sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı çok yüksek gerilim şoklarının etkisini önler. Ayrıca iletim hatlarında meydana gelen yürüyen dalgaların tahrip et-kisini önleyen cihazlardır.

Parafudur emniyet supabı gibi çalışır. Aşırı gerilim dalgalarını toprağa akıtır. Yüksek gerilim iletkeni ile toprak arasına bağlanır. Parafudur bir direnç ile buna seri bağlı bir ark söndürme elemanından ibarettir.

184


bir ark söndürme elemanından ibarettir. etkisini önleyen cihazlardır.

Şekil 8.3 Eriyen telli yüksek gerilim sigortaları teknik özellikleri

8.2.1. İletim ve dağıtım hatlarında oluşan yüksek gerilim-lerin oluş nedenleri

Yüksek gerilim hava hatlarında ve buna bağlı alternatör, transformatör ayırıcı ve kesici gibi işletme araçlarında meydana gelen arızaların pek çok nedenleri vardır. Bu nedenlerin başında aşırı gerilimler gelir. Aşırı gerilimler, iç ve dış aşırı gerilimler olmak üzere ikiye ayrılır.

Devre açma ve kapamada, toprak ve faz kısa devrelerinde ve rezonans olayla-rında meydana gelen aşırı gerilimlere iç aşırı gerilimler denir. Atmosfer etkisinden meydana gelen aşırı gerilimlere de dış aşırı gerilimler denir.

8.2.1.1. İç aşırı gerilimler• Alternatör yükünün kalkması• Boşta çalışan hattın sonunda gerilim yükselmesi• Kapasitif devrenin açılması• Toprak teması veya kısa devre arızaları

8.2.1.2. dış aşırı gerilimler• Yıldırımın faz hattına düşmesi• Yıldırımın direğe düşmesi• Yıldırımın koruma hattına düşmesi

185


• Tesirle elektriklenme suretiyle meydana gelen aşırı gerilimler • Elektrik yüklü bir bulutun elektrik alanı içinde bulunan bir yüksek gerilim

hattı bu alanın tesiri ile yüklenir ve hat üzerinde bir yük dalgası meydana gelir.

Aşırı gerilimler yüksek gerilim izolâtörlerinde atlamalara sıvı ve katı yalıtkan maddelerde de delinmelere neden olabilir. Dolayısıyla hatlarda toprak veya faz kısa devreleri, transformatör sargılarında da sarım kısa devreleri meydana gelebilir.

8.2.2. Kullanma gerilimlerine göre parafudur çeşitleriParafudurlardan uzun süre faydalanabilmek için kullanıldığı devrenin özel-

liklerine göre seçilmesi gerekir. Bu konuda daha çok parafudur nominal akım ve gerilim değerlerinin bilinmesi önemlidir. Bir parafudurun anma gerilimi, parafudur üzerinde yazılı olan ve bunun hat ucu ile toprak ucu arasında bulunmasına müsaa-de edilen en yüksek alternatif gerilimin etkin değeridir.

YG tesislerinde parafudurlar tesisatın özelliğine göre üçe ayrılırlar: • Faz parafudurlar: Faz iletkeni ile toprak arasına yerleştirilen parafudurlardır. • Yıldız noktası parafudurları: Yıldız noktası ile toprak arasına yerleştirilen

parafudurlardır.• Özel amaçlı parafudurlar: Özel hallerde kullanılan parafudurlardır.

8.2.3. yapılışlarına göre parafudur çeşitleriİşletmecilikte faz toprak arasındaki arkı meydana getiren, aşırı gerilim etkisini

kaybettikten sonra, iletme gerilimi nedeni ile devam eden arkın kesilmesi önemli-dir. Parafudur bu işlevi sağlayan bir koruma tertibatı olması nedeniyle koruma ele-manı olarak kullanılır. Yapılarına göre parafudurlar dört çeşittir.

8.2.3.1. değişken dirençli parafudurlarParafudurun izolasyon seviyesini aşan bir gerilimde değişken direncin değeri

düşer. Aynı zamanda seri atlama aralıkları arasındaki izolasyon delinerek ark başlar. Boşalma anında aşırı gerilim değeri azaldıkça değişken direncin değeri yükselir ve akan akımı sınırlar. Bu nedenle birkaç mikro saniye sonunda seri atlama aralıkları arasındaki ark sönerek parafudur işlemini tamamlamış olur.

8.2.3.2. Metal oksit parafudurlarMetal oksit parafudurlarda aktif eleman olarak değişken direnç yerine yarı

iletken malzeme, çinko oksit (ZnO) bloklar kullanılır. Bunlarda seri eklatör yoktur. Dolayısıyla bunlar değişken dirençli parafudurlara göre daha basit ve güvenli çalışır.

186


Şekil 8.4 değişken dirençli parafudur kesiti

Metal oksit parafudurların ana elemanı olan metal oksit dirençler başta çinko oksit (ZnO) olmak üzere az miktarda bizmut oksit (Bi2O3) mangan oksit (MnO2)ve antimon oksit (Sb2O3) ihtiva eder.

Şekil 8.5 Metal oksit parafudurun yapısı ve resmi

8.2.3.3. Borulu parafudurlarAşırı gerilimleri bir ark üzerinden dirençsiz bir bağlantı yardımı ile topraklaya-

rak sınırlar. Ark akımı boru içinde meydana gelen basınçlı gaz ile kesilir. Ark akımı:TS 460/1983’e göre izleme akımı boşalma akımının geçişini izleyen ve şebeke gerilimi altında parafudurdan geçen akımdır.

187


8.2.3.4. Koruma elektrotları ve deşarj tüplü parafudurlarAşırı gerilimleri bir ark üzerinden ve dirençsiz bir bağlantı ile topraklamak sü-

reti ile sınırlar. Fakat bunlarda ark akımının kesilmesi şebeke gerilimine bağlıdır.

Şekil 8.6 Hava hatlarında parafudur bağlantısı

8.2.4. Parafudurların koruma görevleriYüksek gerilim hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması gibi manev-

ralar sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı çok yüksek gerilim şoklarının ve enerji iletim hatlarında meydana gelen yürüyen dalgaların tahrip etkisini önler.

• Tesisat ve transformatörleri aşırı gerilimlere karşı korur. • Bir hava hattının devamı olan 30 metreye kadar olan kablolar her iki

ucunda parafudurlar ile korunmalıdır. • Geçit izolâtörlü transformatörlerin yüksek gerilim ve alçak gerilim uçları ile

toprak arasına yerleştirilen parafudurlar ile koruma sağlanır.• Yıldız noktası yalıtılmış veya toprak kısa devre söndürmeli şebekelerde

besleme transformatörlerinin yıldız noktaları parafudur ile korunmalıdır.

8.3. PARATONERLERGökyüzünde yılda 3 milyar şimşek veya yıldırım oluşmaktadır. Bir diğer de-

yişle yılın herhangi bir zamanında dünyanın üstünde 2000 yıldırım bulutu vardır ve dünyamıza her saniyede 100 yıldırım düşmektedir. Güçlü bir fırtına, Hiroşima’ya atılan atom bombasından 100 kat daha fazla enerji açığa çıkarmaktadır. Kim bilir? Belki bir gün gelecek yıldırımları da enerji kaynağı olarak kullanmayı öğreneceğiz. Bu gök olayı insanlığın ilk tarihinden itibaren ilahi bir işaret olarak görülmüştür. Yıl-dırım düşmesi insanlar için tehlikeli olmasına rağmen insan yaşamına faydası da vardır. Yıldırımlar yeryüzündeki bitkiler için faydalı maddeler olan azot, nitratlar ve oksijenin de yeryüzüne inmesine neden olurlar.

188


Her şey güneş ışıkları ile yeryüzünde ısınan havanın yükselmesi ile başlıyor. Tabii içinde buharlaşan suyu da yukarı taşıyarak, bu yükselen hava yaklaşık 2-3 kilo-metreye ulaşınca havanın soğuk katmanlarına rast geliyor. Soğuk havalarda nefes verince nefesimiz nasıl buharlaşıyorsa aynen o şekilde buharlaşıyor ve gördüğümüz bulutu oluşturuyor. Bu bulutlar daha sonra hava akımları ile 20000 metreye kadar tırmanabiliyorlar.

Aslı tam bilinememesine rağmen bulutların bu yükselişleri sırasında içlerinde oluşan buz kristallerinin birbirlerine sürtünerek bir statik elektrik enerjisi açığa çı-kardıkları öne sürülüyor. Bu elektrik enerjisi bulutların üst katmanlarında pozitif (+), alt katmanlarında ise negatif (-) yüklü olarak birikiyor. Bulutun içindeki yük havayı iyonize edecek güce ulaştığında şimşek oluşuyor.

Yağmur bulutlarının alt yüzeylerindeki büyük negatif yük içindeki elektronları iterek orayı da pozitif yüklü hale getiriyor ve bu yük saniyede 1000 kilometre hızla toprağa iniyor, yani kısa devre yapıyor. Yıldırımın bu andaki ısısı 30.000 derece olup güneşin yüzeyindeki ısının 5 katı kadardır.

Yıldırım düşerken çok şaşırtıcı bir şey oluyor. Yerden de buluta doğru bir bo-şalma oluyor. Yerden 100 metre yükseklikte bu iki akım birleşiyor ve iletkenliği çok fazla olan bir koridor oluşuyor. Ġşte bundan sonra yıldırımı hiçbir şey durduramaz, pozitif yük hızla buluta doğru onu nötr hale getirmek için yükselir, işte yıldırımın havadan yere mi, yoksa yerden havaya mı oluştuğunu yaratan soru budur.

Bu koridordan yerden göğe doğru neredeyse ışık hızının üçte biri hızla yük-selen akını yıldırımın göze gelen şiddetli ışığını da yaratır. Ardından yine yukarıdan yere iner ve iki taraf arasındaki potansiyel farkı sıfırlanana kadar bu olay 10-12 kez tekrarlanabilir.

Resim 8.1 yıldırım deşarjı oluşumu

189


Şekil 8.7 yıldırım oluşumu ( + ve – yüklerin oluşumu)

şekil 8.6 daki gösterilen aşamalar aşağıdaki gibidir.

• Eksi yüklü elektronlar aşağı doğru zikzak yapmaya başlarlar.• Artı yüklü parçacıklar da bulutun tabanında toplanır.• Bulut yeryüzüne iyice yaklaşınca gözle görülemeyen öncü eksi yükler yere

inerek bir yol açarlar ve sonra da yerden buluta doğru elektrik akımı başlar. • Artı yükler saniyede 100 000 kilometreyi aşan bir hızla buluta akar.

8.3.1. Tanımı ve GöreviYıldırımın zararsız olarak toprağa iletilmesinde paratoner tesislerinden yarar-

lanılır. Elektrikli boşalmaların en az dirençli yoldan çevresine zarar vermeden topra-ğa iletilmesi bu tesislerin yapım amacıdır.

8.3.2. yapıldığı yerlerYıldırımın oluşumunu hızlandıran etkenlerin başında; sivri uçlar, bayrak direk-

leri, kuleler, yüksek binalar, (Tv, Telsiz, GSM, Radyo vericileri) anten direkleri, trafo tesisleri vs. sayılabilir. Bunlara ilave olarak askerî tesisler, cami ve minareler, okullar, hapishaneler, hastaneler, stadyumlar, gaz dolum tesisleri, petrol ofisleri, rafineriler, havaalanları, köprüler, fabrikalar, depolar ve tüm binalarda paratoner ve toprakla-ma tesisleri yapılması mecburidir.

190


8.3.3. ÇeşitleriGelen bir yıldırımın etkisine karşı korunması gereken binalar üç şekilde koru-

nabilir.

Şekil 8.8 Paratöner sistem çeşitleri

8.3.3.1. Faraday KafesiFaraday kafesi ile korunması istenen bina en yüksek yerlerinden toprağa ka-

dar devamlı ve kesiksiz iletkenlerle(yatay ve düşey) sarılmaktadır. Faraday kafesi yönteminin yeterli olması için korunacak cismin birçok yerinden paket bağlar gibi iletken tellerle sarılması gerekmektedir.

8.3.3.2. Franklin Çubuğu Franklin çubuğu korunacak yerin en yüksek noktasına sivri bir çubuk yerleştir-

me prensibine dayanan koruma sistemidir. Bu çubuk en kısa yoldan indirme iletkeni ile topraklama tesisatına bağlanmaktadır. Bu yöntemle geniş alanları hatta binaları korumak mümkün değildir.

Günümüzde özellikle cami minareleri, kuleler, deniz feneri ve bacalar gibi kü-çük boyutlu alanlarda kullanılmaktadır. Franklin çubuğu veya yakalama ucu sistem-

191


leri olarak bilinen bu yöntem basit bir metal uç, iniş iletkeni ve topraklama bölüm-lerinden oluşan bir yıldırımdan korunma yöntemidir.

Şekil 8.9 Faraday kafesi

Şekil 8.10 Franklin çubuğu

8.3.3.3. Aktif paratonerler Radyoaktif paratönerlerin yasaklanmasıyla, bu paratonerlerin yerini E.S.E. (Ak-

tif ) Paratonerler almıştır. E.S.E. (Aktif ) Paratonerler çeşitleri iki tiptir ;

Piezo elektrik kristalli franklin france aktif paratoneri:

Franklin France aktif paratoneri birçok yönden üstündür. Piezoelektrik kristal, ta-biatta doğal olarak bulunan bazı madenlerden üretilirler. Bu nedenle de yıldırım

192


deşarjlarından etkilenmezler ve dolayısıyla da bakım gerektirmezler. Hem pozitif hem de negatif yıldırım deşarjına karşı korunmalıdır. Montajsız veya montajlı test edebilme imkanı vardır.

Fransız Atom Enerjisi Kurumu tarafından tasarımı gerçekleştirilmiş ve bu ku-rumdan patentlidir. 25 yıl çalışırlık ve paslanmazlık garantisinin yanında en önemli özelliği, yağmur ve elektrik deşarjından hiç etki görmemesi ve dolayısıyla bozulma-masıdır.

Elektrostatik E.S.E. aktif paratonerler:

Elektrostatik Aktif Paratonerler değişik tip ve çeşitlerde olabilirler. Değişik test ra-porları, standartlara (ISO ve kendi ülkelerinin standartları) ve 25 yıl gibi bir garantiye sahiptirler. Yıldırıma karşı etkili bir koruma alanı oluştururlar. Bu tip aktif paratoner-ler farklı yapılış tekniklerine sahip olmakla birlikte etkin bir koruma alanına sahiptir-ler.

Resim 8.2 Aktif paratöner başlıkları

Radyoaktif Paratonerler: Radyoaktif paratonerlerde radyoaktif kaynak kulla-nıldığından günümüzde yeni tesislerde kullanılmamaktadır. Eski tesislerdekiler de sökülecektir. Radyoaktif paratonerlerin demontajı, muhafazası, nakli ve ilgili depoya teslimi Türkiye Atom Enerjisi Kurumunca lisanslı firmalar tarafından yapılması şart koşulmuştur. Demontaj yapacak personel, TAEK „ dan eğitim almış ve sertifika sahibi olmalıdır.

Personel, kalibre edilmiş dozimetreye ve nakil esnasında muhafaza amacıyla aracında kurşun kaba sahip olmalıdır. Lisans Belgesi bayi adı altında hiçbir kişi veya kuruluşa devredilemez. Hiçbir şirket lisans sahibi firma adına söküm yapamaz.

193


8.3.4. Paratoner Elemanları Paratoner tesisatı yapımında iniş iletkenleri, yakalama çubuğu, direk, bağlantı

parçaları ve topraklama elemanları kullanılır.

Şekil 8.11 Paratoner Montajı ve Paratoner Tesisatına Örnek

Topraklama ve Paratoner Tesisat Malzemeleri

1 - Yakalama Ucu veua Aktif Paratonerler 2 - Duvar kroşesi, 3 - İniş İletkenleri, 4 - Test klemensi, 5 - Muhafaza Borusu, 6 - Logar, 7 - Çevre Topraklaması, 8 - Toprak-lama Elektrodu,

8.3.4.1. İniş iletkenleri 2 x 30 veya 2 x 50 mm dolu daire kesitli bakır iniş iletkeni kullanılacaktır. Bu

iletken uygun aralıklarla kroşeler kullanılarak montaj yüzeyine tutturulur.

194


8.3.4.2. yakalama Çubukları Çubuklar ucu sivriltilmiş en az 16 mm2 kesitli paslanmaz çelikten en az 50 cm

boyundadır. Tesisin en yüksek bölümlerine konur. Çatı aynı düzlemde ise özellikle köşelerden başlanarak en çok 15 m aralıklı yakalama çubukları konur.

8.3.4.3. direk 6 metre boyunda galvanizli bir borudur. Bu direk duvara ya da çatıya altlık,

gergi telleri, kelepçeler v.s. ile monte edilir.

8.3.4.4. Bağlantı Parçaları Paratoner sistemlerin montajında ve bağlantılarında kroşeler, bağlantı kle-

mensleri gibi bağlantı parçaları kullanılır.

8.3.5. Paratoner Sistemi Montaj ve Bağlantıları • Aktif paratoner, korunması istenilen bölgedeki en yüksek noktadan 1,5 m

daha yükseğe monte edilecektir. • Tesiste kullanılacak bakır iletkenler %99,5 saflıkta elektrolitik bakır

olacaktır. • Kurulacak tesisatın topraklama direnci ölçülecek ve 5 Ohm'dan az

olacaktır, fazla ise ilave bakır çubuk ile düşürülecektir. • Toprak altında kalan tüm bağlantı noktaları ziftlenecektir. • Paratoner monte edilecek çatılarda Tv antenleri - Telsiz vs. mevcut ise

Paratoner tesisatına bağlanacaktır (TS 622). • Telefon, Yangın ihbar ve kumanda tesisatı, kablolarının geçtiği

güzergahlarda yapılması gereken topraklamalar, bu kabloların en az 5 m uzağına yapılacaktır.

• Aktif paratonerde toprak altında kalan tüm bağlantı noktaları ziftlenecektir.

Yıldırımlı havalarda; Telefon fişlerini ve televizyon anten fişlerini çekiniz.

8.4. KORUMA RÖLELERİSantrallar ve enerji iletim ve dağıtım şebekelerinde bildirim sistemleri, arızala-

rı, sesli veya ışıklı devre elemanları aracılığı ile bildirirler. Bazıları da bildirim yapma-dan ayarlandıkları büyüklüklere göre devreleri açarlar. şebekelerde oluşan arızala-

195


rın etkili ve ekonomik bir şekilde önlenebilmesi için röleler, devre açıcı elemanlar ve bildirim sistemleri ile beraber kullanılır.

Röleler çalışma prensiplerine göre şu şekilde gruplandırılır:• Sekonder aşırı akım rölesi• Diferansiyel aşırı akım rölesi• Toprak kaçağı koruma rölesi• Sargı kaçağı koruma rölesi• Sargı kısa devresi koruma rölesi• Ters akım rölesi ( vatmetrik röle)• Yatak ısınma rölesi• Bucholz (bukoz) rölesi• Temperatur (ısı kontrol) rölesi• Rotor-toprak arıza koruması

8.4.1. Sekonder aşırı akım rölesi ve çalışmasıTanım: Akım trafolarının sekonder devresine bağlanan rölelere sekonder röle

denir. Yüksek gerilimler ve güçler için sekonder röleler ile koruma yapılmalıdır. Yük-sek akımlarda trafonun doyuma ulaşarak yanlışlıkla devre açmaması için ikinci bir röle, ara röle olarak kullanılabilir.

Alternatör ve transformatörlerin aşırı yüklenmesi, ısının artmasına ve verimin düşmesine neden olur. Bu olumsuz etkileri önlemek için sekonder aşırı akım rölesi kullanılır.

Aşağıda belirtilen özellikler sebebiyle sekonder röleler çok kullanılır.• Açma kumandalarının elektriksel olması nedeniyle koruma etkilidir.• Röle bobininin beslediği büyüklük belirli oranda düşürüldüğünden

sekonder röleler duyarlıdır.• Devre gerilimli iken röle üzerinde ayar, bakım ve test gibi çalışmalar

yapılabilir.

8.4.2. diferansiyel koruma rölesi ve çalışmasıHava hatlarının, kabloların, transformatörlerin ve alternatörlerin faz sargıları

arasında bir izolâsyon hatası sonucunda meydana gelen kısa devreler en emin bir şekilde diferansiyel röle tarafından tespit edilir.

196


Diferansiyel röleler, normal durumda akım geçmeyen röle devresinden arıza sonucu meydana gelen yüksek akımlar sebebiyle farklılık doğması ve akım geçmesi prensibine dayanır.

Prensibi şekil 8.12’te görülen diferansiyel rölenin koruma bölgesi iki taraftaki akım trafoları arasında kalan bölgedir.

Şekil 8.12 a) Primer röle b) Sekonder röle c) Ara röleli kesici bağlantıları

Şekil 8.13 diferansiyel koruma rölesi prensip şekli

197


Diferansiyel röleler, herhangi bir kısa devre sonucu kesiciler devreyi açma-dıkları zaman görev yapar. Gereksiz yere devre açmalarını önlemek için röleye bir zaman rölesi eklenmiştir. Kısa devre durumu uzun süre devam ederse alternatör devre dışı kalır. Bu anda röle, kesiciye kumanda eder, uyartımı keser ve haber verme işlemini yerine getirir

Şekil 8.14 diferansiyel rölenin trafoya bağlanışı

8.4.3. Toprak kaçağı (faz-toprak kısa devresi) koruma rö-lesi ve çalışması

Alternatör ve transformatörün yıldız bağlı ve nötr noktası, topraklı olan sekon-der sargısının beslediği devrede oluşan bir faz-toprak (gövdeye kaçak) arızasında güç transformatörünü ve alternatörü korumak amacıyla kullanılır. Arızalı kısmın ser-vis dışı bırakılması veya arıza akımının sınırlandırılması esas alınır. Faz-toprak arıza-larına karşı koruma, nötr hattının topraklanmasına göre seçilir.

8.4.3.1. doğrudan topraklı devrede transformatör veya alternatörün korunmasıToprak rölesi güç transformatörünün sekonder sargısının nötr noktasına yer-

leştirilen akım trafosunun sekonderinden beslenir.

Fiderlerden herhangi birinde oluşan faz-toprak arızasında, güç transformatö-rünün sekonder sargısının nötr noktasından bir kısa devre akımı geçer. Bu akım, akım trafosunun primer sargısından devresini tamamlar.

198


Bu durumda akım trafosunun sekonder sargısına belirli oranda yansıyan arı-za akımı röle kontağının kapanmasını sağlar. Ancak röle belirli değerde zaman ge-çikmesine ayarlı olduğu için fider5-toprak korumanın görev yapmaması halinde ve ayarlandığı zaman sonunda çalışır. Bu sırada korna çalar pano üzerine ışıklı sinyal çıkar ve transformatör çıkış kesicisi devreyi açar.

Şekil 8.15 doğrudan topraklı devrede transformatör veya alternatör toprak koruması

8.4.3.2. direnç üzerinden topraklı devrede transformatör veya alternatörün korunmasıFaz-toprak kısa devreleri için yapılan koruma bağlantıları alternatörün veya

transformatörün yıldız noktası, omik direnci çok büyük olan bir direnç üzerinden topraklanır. Sargılardan biri toprağa kaçak yaptığında toprak üzerinden kapanan devrede bir akım akışı olur. Bu akım tehlikesiz bir değerde tutularak faz-toprak kısa devresi rölesinin çalıştırılmasında kullanılır.

Bu durum sonucunda korna çalar pano üzerinde ışıklı sinyal çıkar giriş kesicisi açar ve genel açma rölesi çalışır. Kapama devresi kilitlenir.

8.4.4. Sargı kaçağı koruma rölesi ve çalışmasıStator izolâsyonundaki delinme ve sargıdan demir nüveye kaçak akımın mey-

dana gelmesi, bir sargı kaçağı (stator-toprak arası) olarak tanımlanır. Bu arıza şekli alternatörlerde en çok rastlanan arıza tipidir. Nötr hattı izole olan bir alternatörde bu tür bir arıza küçük derecede kaçak akımlara sebep olmasına rağmen zamanla hasar büyüyüp fazlar arası kısa devreye ve dolayısıyla çok daha tehlikeli bir duruma dönüşebilir.

199


Aşağıda örnek olarak verilen sistemde dağıtım trafosu üzerinden nötr toprak-lanmıştır. Sistemde alternatör nötrü (stator-toprak arızalarını tespit etmek maksa-dıyla) sekonderinde takriben 1,1 ohm bir direnç bulunan bir dağıtım trafosu üzerin-den topraklanmıştır (şekil 8.16).

Şekil 8.16 direnç üzerinden topraklı devrede transformatör veya alternatör toprak koruması

Şekil 8.17 Sargı kaçağı koruma rölesi bağlantısı

200


Şekil 8.18 Sargı kısa devresi koruma rölesi bağlantısı

8.4.5. Sargı kısa devresi koruma rölesi ve çalışmasıBu tip koruma röleleri büyük güçlü alternatör ve transformatörler için kullanı-

lır. Bir izolâsyon hatası sonucu alternatörün faz sargıları arasında oluşan kısa devre-ler veya bir fazın kendi sargıları arasındaki kısa devreleri önlemek için kullanılır.

Alternatörün uyartımı kesilmediği sürece stator sargılarında gerilim indüklen-meye devam edeceği için arıza devam eder. Alternatör (jeneratör) ile yükseltici trafo arasında çoğu zaman kesici bulunmaz. Bu nedenle arıza akımının kesilmesi için bazı tip sargı kısa devresi koruma sisteminde uyartımı kaldırma görevi de bulunur.

şekil 8.17’de görüldüğü gibi alternatör çıkışına bir transformatör bağlanmıştır. Bu transformatörün yıldız noktası genaratörün yıldız noktası ile bağlanmıştır. Nor-mal işletmede üç faza ait gerilimlerin vektörel toplamı sıfır olacağından röle çalış-maz. Fazlardan birinde meydana gelen kısa devre sebebiyle üç fazın gerilimlerinin vektörel toplamı sıfır olmaz. Bir fark gerilimi oluşur. Bu gerilim röleyi çalıştırmaya yeterlidir. Geçici olaylar nedeniyle meydana gelen arızalardan rölenin gereksiz yere çalışmaması için zaman rölesi de bulunabilir.

8.4.6. Ters akım rölesi (vatmetrik röle) ve çalışmasıAlternatörlerde faz-toprak kısa devresine karşı topraklama akımının yanında

topraklama geriliminin de dikkate alınması gerekir. Bu durumda vatmetrik koruma röleleri kullanılır. Birden fazla alternatörün bağlı olduğu bara sisteminde vatmetrik korumada toprağa kaçak söz konusu ise, toprak kaçağı akımları birbirlerine ilâve olarak arıza yerini fazlaca zorlar. Bu sakıncayı önlemek için aynı bara sistemine alter-natörler için ayrı bir topraklama akımı veren bağlantılar meydana getirilir.

201


Şekil 8.19 Vatmetrik röle bağlantısı

8.4.7. yatak ısınma rölesi ve çalışmasıAlternatörün yatak sıcaklığının belli bir sınırı aşmayacak şekilde korunmasını

sağlamak için termik koruma kullanılır. Termik koruma ile belli sıcaklık değerleri üze-rinde yataklarda bir ısınma söz konusu olursa önce alârm çalar sonra devreyi açar. Çayırhan Termik Santrali’nde bulunan alternatörlerin yataklarının soğutulma işle-ri hidrojen gazının sirkülasyonu ile sağlanmaktadır. Alternatörün yatakları normal işletme koşullarında aşırı ısınmayacağına göre ısınmanın nedenleri araştırılır. Eğer ısınma devam ediyorsa alternatörün devre dışı bırakılması gerekir.

Yataklardaki ısının artışı çevre sıcaklığından, soğutucu hidrojen gazı devresin-deki bir arızadan veya yataklardaki yağlanma sisteminden kaynaklanabilir.

Yukarıdaki şekilde yatak ısınmasına ait koruma sistemi görülmektedir. DC ge-rilimini taşıyan ibreye iki kontak yerleştirilmiştir. Bu kontaklardan biri alârm kontağı-na diğeri ise açma kontağına temas edebilecek seviyededir.

Soğutucu gazın sıcaklığı 700C değerine ulaşması hâlinde alârm yardımcı rölesi çalışır. Zil çalar pano üzerinde termik alârm ışıklı sinyali yanar. Sıcaklığın 85 0C sıcak-lık değerine ulaşması halinde açma yardımcı rölesi çalışır ve alternatör devre dışı edilerek kapama devrelerini kilitler.

202


Şekil 8.20 yatak ısınma rölesi bağlantısı

8.4.8. Bucholz (bukoz) rölesi ve çalışmasıTransformatör iç arızalarında gaz oluşumunun etkilerini araştıran Bucholz

kendi adı ile anılan röle sistemini gerçekleştirmiştir. İç arızada oldukça süratli bir koruma elemanıdır. Arıza anından itibaren 50-100 msn içinde çalışabilir.

şekil 8.20’de verilen prensip şemada arıza önemli değilse rölenin içinde bulu-nan üst şamandıra çalışarak alârm verir. Eğer arıza önemli ise hem üst hemde alt şa-mandıra çalışır. Sonunda alârm ve kesicinin açması sağlanarak trafo devreden çıkar.

Bucholz rölesinin çalışmasından sonra rölenin üst kısmında toplanan gazın incelenmesi halinde arızanın oluşumu hakkında bilgi edinmek mümkündür. Bu ne-denle Bucholz rölesinin üst kısmına kontrol penceresi yerleştirilir. Kontrol pencere-sinde oluşan gazın miktarı ve renginin belirlenmesi sonucu arıza hakkında belirli bir bilgiye sahip olunabilir.

203


Biriken gazın durumuna göre arıza şekli şu şekilde tespit edilebilir:• Toplanan gazın miktarı arızanın büyüklüğü hakkında bilgi verir. • Toplanan gazın renginden de arızanın nedeni anlaşılabilir.

• Beyaz renkli gaz, kağıt izolâsyonun yandığını • Siyah veya gri renkli gaz, yağın yandığını • Sarı renkli gaz, ağaç kısımların hasara uğradığını • Renksiz olan gaz ise hava olduğunu belirtir.

Numune alma musluğundan alınan gazın yanıcı olup olmadığını kontrol et-meliyiz. Yanıcı ise transformatörde iç arızanın olduğu anlaşılır. Bu durumda transfor-matörün bakımı yapılmadan devreye alınmamalıdır.

Şekil 8.21 BUCHOLz rölesi ve bağlantısı

8.4.9. Temperatür (ısı kontrol) rölesiTransformatörler ve alternatörler yüklendikçe sargılarının ısınmaması gerekir.

Nominal güçleri, maksimum çevre sıcaklığına ek olarak izolâsyon sıcaklığı artışıyla tanımlanır.

204


İzolâsyonu A sınıfı yağ, hidrojen gazı veya hava soğutmalı transformatörlerde ve alternatörlerde nominal gücün 24 saatlik günlük ortalaması 30 C0’yi ve en yüksek değer 40 C0’yi aşmayan çevre sıcaklığına ek olarak 55 C0 sıcaklık artışına dayanabilir. Maksimum sıcaklıkta devamlı ısı artışına izin verilmez. Isı kontrol rölesinde sargılar-dan birine yerleştirilen uygun oranlı bir akım trafosunun sekonderinden beslenen küçük bir ısıtıcı gövdenin içinde küçük bir cebe konulmuştur.

Isıtıcı çevre sıcaklığına ek olarak sargılarınki ile orantılı bir sıcaklık artışı meyda-na getirir. Cebe konulan sıcaklığa duyarlı bir direnç sıcaklık değişimine bağlı olarak çok hızlı bir şekilde değer değiştirir. DC kaynağının R direncinden geçirdiği akımla orantılı olarak göstergede sargı sıcaklığını temsil eden değer okunur.

Şekil 8.22 Temperatür (ısı kontrol) rölesi bağlantısı

8.4.10. Rotor-toprak arıza korumasıAlternatörün rotor sargıları toprak arızası veya açık devre ile hasara uğrayabi-

lir. Dengesiz stator akımları, rotordan akıttıkları ilave akımlarla onu ısıtarak da hasa-ra neden olabilir. Alternatörün rotor-stator arızasında sargı akımı artar ve dengesiz hava aralığı akısı meydana gelir bu da vibrasyona neden olur.

Rotor-toprak arızalarının tespiti için şu metotlar kullanılır: • Potansiyometre metodu• Alternatif enjeksiyon metodu• Doğru akım enjeksiyon metodu

205


Her metot rotor-toprak arıza noktasında kapanan bir elektriki devreyi içerir. Koruma rölesi bu devrenin bir kolu üzerindedir.

Alternatörün rotor-toprak arızasının tespiti için en çok kullanılan metot doğ-ru akım enjeksiyon metodudur. Bu sistemde trafo çıkışında köprü diyotlu redresör bulunmaktadır. Köprünün pozitif çıkış ucu röle ve sınırlama direnci üzerinden alan sargısının pozitif ucuna irtibatlıdır.

Bu metotla rotorun yatakları üzerinden kaçak sirkülasyon akımları akmaz. Bir toprak arızası olduğunda, röleden arıza direncine bağlı bir akım akıp röleyi çalıştırır.

Şekil 8.23: Rotor-toprak arızasının tespiti (dA enjeksiyon metodu)

206


dEĞERLENdİRME SORULARI

Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.

1. Aşağıdakilerden hangisi Y.G. şalt tesislerinde koruyucu görevi yapan devre elemanlarından değildir?

a. Parafudurlarb. Otomatik sigortalarc. İzolotarlörd. Kuş konmazlar

2. Aşağıdakilerden hangisi doldurulmuş kartuşlu Y.G sigortasını oluşturan elemanlardan değildir?

a. Eriyicib. Seramik kartuşc. Metal kapakd. Değişken direnç

3. Aşağıdakilerden hangisi yapılarına göre parafudur çeşitlerinden değildir?

a. Sabit dirençli parafudurb. Değişken dirençli parafudurc. Metal oksit parafudurlard. Borulu parafudurlar

4. Aşağıdakilerden hangisi alternatörlerde meydana gelen dış arızalardan değildir?

a. Yüksekteki dengenin bozulmasıb. Hatlardaki çeşitli kısa devrelerc. Sipirler arası kısa devrelerd. Frekansta meydana gelen değişmeler

5. Aşağıdakilerden hangisi çalışma prensiplerine göre koruma rölelerinden değildir?

a. Sekonder aşırı akım rölesib. Bucholz (bukoz) rölesic. Yatak ısınma rölesid. Primer aşırı akım rölesi

konular - hayat boyu Öğrenme genel müdürlüğüralar sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı...

Documents