TEMEL ELEKTRĠK Elektriğin Tarihçesi

Elektrik, Yunanca kehribar anlamındaki elektron sözcüğünden gelmektedir. Elektrikle ilgili ilk olarak gözlenen ve incelenen statik yüklerin oluşturduğu statik elektriklenmedir. Eski Yunanlılar kehribarın kürk parçasına sürtüldüğünde, tahta talaşı, kuş tüyü gibi küçük hafif cisimleri çektiğini gözlemlemişlerdi. Yine aynı şekilde eski insanlar doğal mıknatısın, yakınında bulunan demir parçacıklarını çektiğini ve mıknatıslanan bir demir parçasının da aynı şekilde gözle görülmeyen bir kuvvet yaratarak, çevresindeki küçük demir parçacıklarını çektiğini bulmuşlardı. Fakat kağıt, kuş tüyü, ve tahta parçacıklarının magnetik cisimler tarafından çekilmediklerini deneyler sonucu anlamışlardı.

Elektrik kavramını inceleyen ilk bilim adamı William Gilbert‟tir. 1752‟ de Franklin uçurtma deneyi ile yıldırımın elektriksel bir olgu olduğunu, artı ve eksi yüklerden oluştuğunu belirleyip adlandırmıştır. 18.yüzyılın ortalarında ise elektriklenmeler sonucu cisimlerin artı veya eksi yükle yüklendikleri ve yükler arasında ilişkiler olduğu ortaya çıkartılmıştır.

19.yüzyılın başında Volta elektrik pilini buldu. Böylece pratik bir akım kaynağı elde edildi. Bu buluştan sonra elektrik akımı ile statik elektriğin aynı olgunun farklı görünümleri olduğu anlaşıldı. 1807‟de, erimiş potastan oluşan bir elektrolitten elektrik akımı geçirilerek potasyum metali ayrıştırıldı. Bundan sonraki araştırmalar, elektrikle kaplama, elektrolitik arıtma ve elektrokimya endüstrisini geliştirdi. 1808‟de elektrik akımının ışık ya da ısı enerjisine dönüştürülebileceği ortaya kondu.

1820‟de Orsted elektrik akımının iletken çevresinde bir magnetik alan oluşturduğunu buldu. 1831‟de Faraday, bunun tersini, yani; magnetik alan içinde hareket eden bir iletken üzerinde bir gerilim indüklendiğini buldu. Bu buluş transformatör, elektrik motoru ve dinamonun gelişmesini sağladı. 1864‟de Maxwell elektrik, magnetik ve optik olguları elektromagnetizma altında birleştirdi. Elektriğin endüstriye girişi 19. yüzyılın ikinci yarısında başlar.

1873‟de elektrik enerjisinin enerji iletim hatları ile iletilebileceği ispat edildi. Selenyumun foto-elektrik etkisi de 1873‟de bulunmuştur. 1879‟da fotoğrafların sırayla iletilmesi ve hareketli görüntünün elde edilmesi düşünülmüştür.

1879‟da Edison, akkor lambayı bularak diyot lambanın esasını ortaya koydu. 1881‟de ilk elektrik üretim ve dağıtım şebekesi New-York‟ta kuruldu.

1895‟de Thomson elektron kavramını ortaya koydu. Bundan sonra elektroniğin ayrı bir bilim dalı olarak gelişimi başladı. 1907‟de triyot lamba bulundu.1923‟de ikonoskop lambasının bulunması ile TV‟nin, 1948‟ de transistorun bulunması ile bilgisayar teknolojisinin gelişmesine olanak sağlandı. 1958‟de ilk tümleşik devre yapıldı. 1970‟de birçok devre elemanı bir yonga (chip) üzerine toplanarak, elektronik devreler yapıldı. 1971‟de ise ilk mikroişlemci gerçekleştirildi.

ENERJĠ

İş yapabilme yeteneğidir. Enerjinin korunumu yasasına göre, enerji yoktan var edilemez, vardan yok edilemez, ancak birbirine dönüştürülebilir. Enerji doğada iki şekilde bulunur. A) Potansiyel (durgun) enerji, B) Kinetik (kullanılan, sarf olunan ) enerji,

Suyun yüksekte bulunan bir depoya çıkarılması Kinetik Enerji, depoda bulunması ise Potansiyel Enerjidir. Pil ve aküdeki enerji; uçlarında alıcı yoksa Potansiyel Enerji, alıcı bağlı ve devredeyken Kinetik Enerjidir.

Enerji ÇeĢitleri

A ) Mekanik enerji B ) Isı enerjisi C ) Işık enerjisi D ) Kimyasal enerji E ) Nükleer Enerji F ) Elektrik enerjisi

MEKANĠK

ENERJĠISI ENERJĠSĠ

KĠMYASAL

ENERJĠ

IġIK ENERJĠSĠ

KÖMÜR

KAZAN

ENERJĠ ĠLETĠM HATTI

ELEKTRĠK ENERJĠSĠ

FĠZYOLOJĠK

ETKĠ

MAGNETĠK

ETKĠ

KĠMYASAL

ETKĠ

ISI

ETKĠSĠ

IġIK

ETKĠSĠ

TÜRBĠN

GÜÇ

TRAFOSU

DAĞITIM

TRAFOSU

GENERATÖR

Şekil 1: Enerji dönüşümü

Elektriğin Tanımı

Elektrik kısaca serbest elektron akışıdır. Farklı enerji türlerine kolayca dönüştürülebilir. Kaliteli elektrik enerjisi; sürekli olmalı, gerilim ile frekans değerleri sabit olmalıdır. Elektrik Enerjisinin Etkileri

A) Isı etkisi B) Işık etkisi C) Magnetik (mekanik) etki D) Kimyasal etki E) Fizyolojik etki Elektrik Enerjisinin Üstünlükleri

A) Diğer enerjilere dönüşümü kolaydır. B) Dönüşüm sırasında verim yüksektir. C) İletimi kolaydır. D) İletim kayıpları azdır. E) Kullanımı kolaydır. Elektrik Enerjisini Elde Etme Metotları A) Sürtünme ile, B) Basınç ile (piezo-elektrik), C) Isı ile, D) Işık ile, E) Kimyasal etki ile, F) Magnetik etki ile, Santrallerimizde, magnetik etki ile elektrik üretilmektedir. ALTERNATĠF AKIMIN MAGNETĠK YOLLA ELDE EDĠLMESĠ 1- Magnetik Alan Ġçerisinde Ġletkenin Hareketi, Ġndüklenen EMK ve Değeri:

Şekil 2

Tüm bunlardan anlaşılacağı üzere, magnetik alan içerisinde kuvvet çizgilerini kesecek şekilde hareket eden iletkende bir Elektro Motor Kuvvet ( EMK ) meydana gelir. Eğer iletkenin uçlarına alıcı bağlanacak olursa bir akım geçişi olur. İndüklenen EMK‟nın yönü sağ el kuralı ile bulunur. Kutuplar arasında hareket eden iletkende indüklenen EMK‟nın değeri ;

e = B. l. v. Sinα . 10-8

volt

Formülü ile bulunur.

Bu formülde; e : İndüklenen emk. (Volt) B : Birim yüzeydeki kuvvet çizgisi sayısı (Magnetik akı yoğunluğu) (Maxwell/cm2) l : İletkenin boyu (cm) v : İletkenin bir saniyedeki hızı (cm/sn) Sinα : İletkenin kutuplarla yaptığı açının sinüsü dür. 2- Magnetik Alan Ġçerisinde Döndürülen Bobinde Ġndüklenen EMK ve Değeri:

Elektrik enerjisi genellikle döner makinalardan elde edilir. Alternatör adı verilen bu döner makinalarda alternatif akım üretilir. Alternatörün basit şeması şekil 3‟te gösterilmiştir.

İlk olarak iletkeni belirli bir hızla kutuplar arasına soktuğumuzda, sıfırı ortada olan voltmetre ibresinin bir yönde saptığı görülür. Bu hareketin sağa doğru olduğunu kabul edelim.

İkinci olarak iletkeni hiç hareket ettirmeyelim veya bir kutuptan diğerine doğru yani kuvvet çizgilerine paralel olarak hareket ettirelim. Bu durumlarda voltmetre ibresi sapmaz.

Üçüncü olarak iletkeni kutuplar arasında belirli bir açıyla hareket ettirirsek, ibrenin saptığı fakat bu sapmanın ilk sapmaya göre daha düşük değerli olduğunu görürüz.

Son olarak iletkeni kutuplar arasından çıkartalım. Bu sırada voltmetre ibresi sola doğru sapar.

Şekil 3: Alternatörün basit şeması Şekil 4: Alternatif akımın oluşması

Sabit magnetik alan içerisinde kalan ve hareket eden bobinde gerilim indüklenir. Bu indüklenen gerilim fırça ve bilezikler yardımıyla dış devreye alınır. Eğer bileziklere bir alıcı bağlanacak olursa bu alıcıdan zamanla yön ve şiddetini değiştiren bir akım geçer.

Bobin; 0 konumunda iken, iletkenin hareketi kuvvet çizgilerine paraleldir. Bu durumda kuvvet

çizgileri iletken tarafından kesilmeyeceğinden emk indüklenmez. 1 konumuna gelince iletkenin kuvvet çizgileri tarafından kesilmesiyle emk indüklenir. 2 konumunda kuvvet çizgilerinin iletkeni kesme açısı artacağından indüklenen emk‟nın

değeri artar. 3 konumunda kuvvet çizgileri iletkeni dik olarak keseceğinden maksimum emk

indüklenir. 3 konumundan 6 konumuna doğru gelirken magnetik kuvvet çizgilerinin kesme açısı

azalacağından emk her konumda biraz daha azalarak 6 konumunda 0 olacaktır. Çünkü 6 konumunda kuvvet çizgileri iletkeni kesmez. İndüklenen emk‟nın yönü sağ el kuralına göre bulunduğunda emk‟nın yönü bize doğrudur. 6 konumundan sonra emk‟nın yönü değişerek bizden uzaklaşır durumdadır. 6, 7, 8 konumlarını geçerken indüklenen emk artarak 9 konumunda maksimum düzeye çıkar. 10 ve 11 konumlarında emk azalarak 12 konumunda 0 olur. Açısal Hız: Birim zaman içerisinde kat edilen açı veya bir saniyede açı cinsiden kat edilen

yola “Açısal Hız” denir. (omega) ile gösterilir. Birimi (raydan/saniye) dir.

= 2. . f (r/sn) formülü ile bulunur.

Elektriksel açı ile açısal hız arasındaki ilişki ise ; α = . t formülü ile bulunur.

Bu formülde ; α : Elektriksel açı (derece veya radyan)

: Açısal hız (raydan/saniye)

t : Zaman (saniye)

Şekil 5 Şekil 6

Derece ve radyan şu formül ile birbirlerine dönüştürülebilir.

2 radyan = 3600 1 radyan = 57,30 dir. Örnek: Sinüzoidal bir gerilimin periyodu 0,04 saniyedir. Buna göre frekansı ve gerilimin sıfırdan başlayarak pozitif maksimum değeri alması için geçen zamanı bulunuz.

Hz25f04,0

1

T

1f olur.

Bilindiği gibi gerilimin sıfırdan başlayıp maksimum değere ulaşması için geçen zaman periyodun 1/4'ü dür. Buna göre ;

sn01,0t4

04,0

4

Tt olur.

ELEKTRĠKTE ÜÇ TEMEL BÜYÜKLÜK

Gerilim: Kapalı bir elektrik devresinde serbest elektron akışına sebep olan basınca (Potansiyel

farka) Gerilim denir. “U” ile gösterilir. Birimi volt (V)‟tur. Voltmetre ile ölçülür. Voltmetreler devreye paralel bağlanır. 1 Volt: 1 ohm‟luk bir direnç üzerinden 1 Amper şiddetinde akım geçmesine sebep olan gerilim değerine 1 Volt denir. Megavolt (MV) kilovolt (kV) Volt (V) milivolt (mV) mikrovolt (μV)

Akım ġiddeti: Kapalı bir elektrik devresinde birim zamanda geçen elektron miktarına akım şiddeti

denir. “I” ile gösterilir. Birimi Amper (A)‟dir Ampermetre ile ölçülür. Ampermetreler devreye seri bağlanır.

r

180

D

1 Amper: Bir devrede 1 saniyede geçen elektron miktarı 6,28 x 10-18 elektron ise akan akım 1 Amperdir. Megaamper (MA) kiloamper (kA) Amper (A) miliamper (mA) mikroamper (μA)

Direnç: Serbest elektron akışına karşı gösterilen zorluğa denir. “R” ile gösterilir. Birimi Ohm

(Ω)‟dur. Ohm metre ile ölçülür. 1 Ohm: 1 Volt gerilim uygulanan bir direnç üzerinden geçen akım 1 Amper ise o direncin değeri 1 ohm‟dur. Megaohm (MΩ) kiloohm (kΩ) Ohm (Ω) miliohm (mΩ) mikroohm (μΩ) Gerilim DüĢümü:

Hat başı ile hat sonu arasındaki gerilim farkına veya devreye uygulanan gerilimle alıcının uçları arasındaki gerilim farkına “gerilim düşümü” denir. AKIM YOĞUNLUĞU

İletken içindeki J akım yoğunluğu, birim alan başına düşen akım olarak tanımlanır. Herhangi bir iletkenden istediğimiz değerde akım geçiremeyiz. Her iletkenin bir akım taşıma kapasitesi vardır.

J=I/A

J : Akım Yoğunluğu (Amper/mm2) I : Akım Şiddeti A : İletkenin kesiti BASĠT ELEKTRĠK DEVRESĠ, ELEMANLARI ve ÇEġĠTLERĠ

Enerji kaynağından çıkan akımın sigorta, anahtar (devre kesici), alıcı ve iletkenlerden geçtikten sonra tekrar akım kaynağına dönmek için geçtiği yola elektrik devresi denir. Devre elemanları; Üreteç: Elektrik devresinde elektron akışı için gerekli potansiyel farkı meydana getiren ve devam ettiren kaynaktır.

Alıcı: Elektrik enerjisini tüketerek diğer enerji çeşitlerine çevirip, bir iş yapılmasını sağlayan makina ve cihazlardır. Sigorta: Elektrik devresinden geçen akımın istenmeyen değere yükselmesini önlemek için devreyi açmaya yarayan koruma elemanıdır. Anahtar: Açıldığı zaman alıcı tarafına giden akımı kesen, kapandığında ise alıcının çalışması için akımın geçmesini sağlayan devre elemanıdır. Ġletken: Üreteç ile alıcı arasında elektrik akımının akması için hat teşkil eden (yol oluşturan) metal tellerdir. Devre çeşitleri; Açık Devre: Herhangi iki nokta arasından akan akım ya da iletkenlik sıfır ise (direnç sonsuz ise) bu devre şekline açık devre denir. Bir başka ifadeyle anahtarın açık olduğu, akımın geçmediği ve alıcının çalışmadığı devre şeklidir. Kapalı Devre: Anahtarın kapalı olduğu, devreden akımın geçtiği ve alıcının çalıştığı devre şeklidir. Kısa Devre: Herhangi iki nokta arasındaki gerilim ya da direnç sıfır ise (iletkenlik sonsuz ise) bu devre şekline kısa devre denir. Bir başka ifadeyle akımının alıcıdan geçmeden kısa yoldan devresini tamamladığı ve alıcının çalışmadığı arızalı devre şeklidir. OHM KANUNU

Üç temel büyüklük olan akım, gerilim ve direnç arasındaki bağıntıyı verir. Kapalı bir elektrik devresinde devreden geçen akım; devreye uygulanan gerilimle doğru, devre direnciyle ters orantılıdır.

U = I . R I = U / R R = U / I ĠLETKEN VE ÇEġĠTLERĠ

Atomlarının son yörüngesinde dörtten az elektron bulunan elementlere iletken denir. Elektrik enerjisini bir yerden diğer bir yere ileten maddelerdir.

Katı iletkenlere gümüş, bakır, altın, demir, çinko, alüminyum, krom nikel; sıvı iletkenlere asit, baz ve tuzların sudaki eriyikleri ( çözeltileri ); gaz iletkenlere argon, neon, kripton örnek olarak verilebilir. SÜPER ĠLETKEN

Süper iletkenler, ısıları belli bir seviyeye düşürüldügünde elektrik akımına karşı dirençlerini tamamen kaybeden maddelerdir. Bu bize, elektrik akımının sıradan iletkenlerde dirençten doğan ve ısı olarak yayılan enerji kaybını (%3 ile %10 arasındadır) engelleme olanağı verir.

Süper iletkenlerin bir başka özelliği ise kusursuz diamanyetik olmaları. Yani süper iletkenler manyetik alanı tamamen iter. Böylece süper iletken mıknatıslar yardımıyla, örneğin bir treni raylara temas etmeden hareket ettirebilir ve sürtünmeyi azalttığımız için trenin çok daha hızlı gitmesini sağlar.

(a) (b)

Şekil 7: (a) Normal iletkenlik durumunda, (b) Süper iletkenlik durumunda manyetik kuvvet çizgileri

YARI ĠLETKEN

Atomlarının son yörüngesinde dört elektron bulunan elementlere yarı iletken denir. Yarı iletkenlerin iletkenliği sıcaklık ile değişir. Yarı iletkenler, düşük sıcaklıklarda zayıf iletkendirler. YALITKANLAR

Atomlarının son yörüngesinde dörtten fazla elektron bulunan elementlere yalıtkan denir. Elektrik akımından canlıları korumak ve akım taşıyan iletkenlerin birbirleriyle ve toprakla temasını önlemek için kullanılırlar. Kısaca elektrik enerjisini iletmeyen (yok denecek kadar az ileten) maddelerdir.

Dirençleri çok yüksektir. Bütün yalıtkanlar belirli gerilimlerden sonra delinir ve iletken hale geçerler. Bu durumda yalıtkanın direnci küçüldüğü için aşırı miktarda bir akım geçişi olur ve devre aşırı akımdan açar.

Katı yalıtkanlara cam, porselen, kağıt, fiber, pamuk, kauçuk, mika; sıvı yalıtkanlara saf su, alkol, benzin, trafo yağı; gaz yalıtkanlara kuru hava, azot, karbondioksit, hidrojen, SF6 gazı örnek olarak verilebilir. Ġzolasyon: Uygulanan gerilimde yalıtım yapabilme özelliğine izolasyon denir. İzolasyona yalıtkanlık da denilmektedir.

Ġzolasyon Seviyesi: İzolasyon özelliğinin kaybolmasına neden olan gerilim değerine denir. Kilovolt (kV) ile ifade edilir. Ġzolasyon Bozulmasının Nedenleri:

Sıcaklık Eskime Dış etkiler Aşırı gerilim

Sıcaklık: İzolasyon maddelerinin direnci sıcaklıkla ters orantılıdır, sıcaklık artıkça izolasyon değeri azalır. Her izolasyon malzemesi belirli bir sıcaklığa kadar yalıtım özelliğini korur. Bu değer aşıldığında izolasyon değeri azalacak ve nihayet yalıtım bozularak kısa devreye neden olur. Her izolasyon malzemesinin “en yüksek çalışma sıcaklığı” bellidir. Eskime: Her izolasyon maddesinin belirli bir kullanım zamanı vardır. Bu zaman aşıldığında izolasyon değeri azalmaya başlar ve kısa devre arızasının oluşmasına neden olur.

Aşırı akım, aşırı ısınma ve aşırı gerilim gibi anormal işletme koşulları ile rutubet, basınç ve kirlenme gibi dış etkiler eskime olayının hızlanmasına sebep olurlar. DıĢ Etkiler: İzolasyonun zayıflamasına neden olan vurma, çarpma, ezme, sürtünme, aşındırma ve rutubet gibi etkilerdir. Ayrıca izolasyon değerinin azalmasına en önemli etkilerden biri olan kirlenme de dış etki olarak belirtilebilir. Deniz kenarındaki tesislerde izolatörlerin üzerinin tuzla kaplanması veya sanayi bölgelerinde kurum, kimyasal gazlar ve toz, izolasyonu etkileyen kirlenme nedenleridir. AĢırı Gerilim: Her izolasyon maddesi, belirli bir gerilim değerine kadar özelliğini kaybetmeden yalıtım yapabilir. Bu değerin üzerinde bir gerilim uygulandığında aşırı gerilim sebebiyle izolasyon malzemesi delinir ve kısa devre arızası oluşur. Sistem izolasyonunu zorlayan ve delinmesine neden olabilen aşırı gerilimlerin oluşumu iki kısımda incelenebilir:

1) İç Aşırı Gerilimler 2) Dış Aşırı Gerilimler

Bir Ġletkenin Direncine Etki Eden Faktörler İletkenin direnci, uzunluğuna, kesitine, cinsine ve sıcaklığına bağlıdır.

ÖZ DĠRENÇ: 20 C ortam sıcaklığında 1metre uzunluğunda 1mm² kesitinde iletkenin gösterdiği dirence denir.

R = ρ . l / S R : Direnç (Ω) ρ : Özdirenç (Ω mm²/m) l : Uzunluk (m) S : Kesit (mm²)

Örnek: 40 metre uzunluğunda 2,5 mm² kesitindeki bakır iletkenin direnci kaç ohm‟dur? (ρ=0,0178 Ω mm²/m)

R = ρ . l / S ise R = (0,0178.40)/ 2.5 R = 0,28 Ω

Soru 1: 150 metre uzunluğunda 1,5 mm çapında bakır iletkenin direncini hesaplayınız? (ρ=0,0178 Ω mm²/m) Soru 2: Direnci 80 Ω olan 1 mm çapındaki krom-nikel telin uzunluğunu hesaplayınız? (ρ=1,1 Ω mm²/m) DĠRENCĠN SICAKLIKLA DEĞĠġĠMĠ

Sıcaklığın değişmesi ile maddenin elektrik akımına karşı gösterdiği direnç değişir.

Sıcaklık Artarsa; Metal iletkenlerin dirençleri artar. Yarı iletkenlerin direnci azalır. Yalıtkanların direnci azalır.

R2=R1 . [1+ α (t2 – t1)] α : 1 0C başına 1 ohm‟ luk dirençteki değişme miktarına direncin sıcaklıkla değişim katsayısı denir ve α ile gösterilir. R1 : Önceki sıcaklık değerindeki direnç R2 : Sonraki sıcaklık değerindeki direnç α : Direncin sıcaklıkla değişim katsayısı t1 : Önceki (düşük) sıcaklık değeri t2 : Sonraki (yüksek) sıcaklık değeri

Örnek: 20 0C ortam sıcaklığında direnci 3 olan bakır iletkenin 40 0C ortam sıcaklığındaki direnci nedir? (α=0,00393)

R2 = R1 . [1+ α (t2 – t1)]

R2 = 3. [1 + 0,00393(40-20) ]

R2 = 3,23 Ω

Zamana Bağlı Olarak Elektrik Akımının Sınıflandırılması: Doğru Akım: Zamana bağlı olarak yön ve şiddeti değişmeyen akım türüdür. DoğrultulmuĢ Dalgalı Akım: Zamana bağlı olarak yönü değişmeyen ancak şiddeti değişen akım türüdür. Alternatif Akım: Zamana bağlı olarak yön ve şiddetini periyodik olarak değiştiren akım türüdür. Alternatif Akımda Kullanılan Terimler:

Saykıl: Alternatif akım veya gerilim sıfırdan başlar maksimum değerini alır ve sıfıra döner, ters yönde de aynı işlem gerçekleşerek tekrar başlangıç noktası olan sıfıra döner. Akım ve gerilimin her iki yöndeki bütün değerleri almasına saykıl denir. Periyot: Bir saykılın tamamlanması için geçen zamana denir. “T” harfi ile gösterilir. Birimi saniyedir. Frekans: Bir saniyede oluşan periyot sayısına denir. Frekans “f” harfi ile gösterilir. Birimi periyot/saniye veya kısaca Hertz (Hz) denir.

f = 1 / T Alternans: EMK‟in sıfırdan başlayıp maksimum değere ulaşıp tekrar sıfıra ulaşmasına denir. Alternatif Akım Değerleri: Ani Değer: Alternatif akım eğrisinde herhangi bir andaki değere denir.

i = Imax . Sin ω t

e = Umax . Sin ω t Maksimum Değer (Tepe Değer): Alternatif akım eğrisinde akım veya gerilimin aldığı en büyük değere denir. Ani değerlerin en büyüğüdür. Ortalama Değer: Bir alternanstaki ani değerlerin matematiksel ortalamasına denir. Saf alternatif akımın ortalama değeri sıfırdır.

Iort = Imax . 0,636

Uort = Umax . 0,636 Etkin Değer: Alternatif akımda, doğru akımın yaptığı işe eşit iş yapan alternatif akım değerine etkin (efektif) değer denir. Ölçü aletleri etkin değerleri göstermektedir.

I = Imax . 0,707

U = Umax . 0,707 Soru: 220 Volt‟luk şebeke geriliminin maksimum ve ortalama değerlerini bulunuz?

Şekil 8: Alternatif akım değerlerinin sinüs eğrisi üzerinde gösterilmesi

ALTERNATĠF AKIM ALICILARI Omik Alıcılar: Ütü, fırın, elektrik ocağı, akkor flamanlı lamba ve elektrik sobası gibi rezistif özellikli alıcılardır.

Omik alıcılarda akım ve gerilim aynı fazdadır. Bu alıcıların kaynaktan çektiği güç aktif güçtür.

(a) (b)

Şekil 9: (a) Alternatif akımda omik alıcı devresi, (b) Omik alıcının akım ve gerilim eğrisi

Endüktif Alıcılar: Yapısında bobin ve nüve ihtiva eden alıcılardır. Asenkron ve senkron motorlar, trafolar, balastlar, kaynak makinaları, düşük uyartım akımında senkron motor olarak çalıştırılan generatörler bu tür alıcılardır. Enerji iletim hatlarının da endüktif alıcı özelliği vardır. Bu tür alıcıların devreden çektikleri akım ile gerilim aynı fazda olmayıp akım gerilimden (φ) açısı kadar geridedir.

(a) (b)

Şekil 10: (a) Alternatif akımda endüktif alıcı devresi, (b) Endüktif alıcının akım ve gerilim eğrisi

Kapasitif Alıcılar: Kondansatörler, Enerji iletim hatları (boşta enerjili), yer altı kabloları, aşırı uyartılmış senkron motorlar, bu tür alıcılardır. Bu alıcıların çektiği akım; gerilime nazaran (φ) açısı kadar ileridedir.

(a) (b)

Şekil 11: (a) Alternatif akımda kapasitif alıcı devresi, (b) Kapasitif alıcının akım ve gerilim eğrisi

PASĠF DEVRE ELEMANLARI DĠRENÇLER

Elektrik akımına karşı zorluk gösterilmesi elektriksel direnç olarak adlandırılır. Bu zorluğu belli bir elektriksel büyüklükte gösteren özel üretilmiş devre elemanlarına da direnç (resistor) denir. Elektronik devrelerde en sık kullanılan devre elemanıdır.

Şekil 12: Direnç sembolleri

Dirençlerin Kullanım Alanları:

Temel olarak iki yaygın kullanım amacı vardır. Birincisi, devrenin herhangi bir noktasından arzu edilen akımın geçmesini sağlamak, ikincisi ise devrenin herhangi bir noktasında arzu edilen gerilimin elde edilmesini sağlamaktır.

Direnç ÇeĢitleri:

1. Sabit Dirençler a) Telli Dirençler b) Karbon Dirençler c) Film Dirençler d) Entegre Dirençler e) SMD (Surface Mounted Device – Yüzey Montajlı) Dirençler

2. Ayarlı Dirençler

a) Trimpotlar b) Potansiyometreler c) Reostalar

3. Ortam Etkili Dirençler a) Işık Etkili Dirençler (LDR) b) Isı Etkili Dirençler (NTC, PTC) c) Gerilim Etkili Dirençler (VDR)

Direnç resimleri

Dirençlerin Bağlantı ġekilleri:

Seri Bağlantı: Dirençlerin art arda bağlanması ile oluşan devre şeklidir. Eşdeğer direnç değeri devreyi oluşturan dirençlerin tek tek toplamına eşittir. Bu tanım, uygulamada “Kirşof Gerilimler Kanunu” olarak anılır.

R1 R2 R3 Rn

A B

U1 U2 U3 Un

UT

Şekil 13: Dirençlerin seri bağlanması

KirĢof’un Gerilimler Kanunu: Kapalı bir elektrik devresinde, devreye uygulanan

gerilim, devre elemanları üzerinde düşen gerilimlerin toplamına eşittir.

UT = U 1 + U 2 + U 3 + . . . . . . .+ U n

Seri Devre Özellikleri:

Devredeki dirençlerden (alıcılardan) birini çıkarırsak, devre açık devre özelliği gösterir.

Seri devrede eşdeğer direnç, direnç değerlerinin cebirsel toplamına eşittir.

RT = R1 + R2 + R3 +…..+ Rn

Seri devrede dirençlerin üzerinden geçen akım aynı olup, devre akımına da eşittir.

IT = I 1 = I 2 = I 3 = ..…= I n

Seri devrede dirençlerde meydana gelen gerilim düşümü toplamları, devreye uygulanan gerilime eşittir. UT = U1 + U2 + U3 +…..+ Un

Devredeki dirençlerden birinin değerini değiştirirsek, devrenin toplam direnci değiştiği İçin devre akımı ve gerilim düşümleri de değişir.

Örnek: Şekil 14‟teki devrede dirençler üzerinde düşen gerilimleri bulunuz.

R1=3Ω R2=5Ω R3=7Ω

U=30V

U1=? U2=? U3=?

I

Şekil 14

Öncelikle eşdeğer direnç (RT) bulunur,

RT = R1 + R2 + R3 → RT = 3 + 5 + 7 = 15Ω

ve Ohm Kanunu yardımıyla devreden geçen akım bulunur.

A215

30

R

UI

T

Seri devrede tüm dirençler üzerinden geçen akım aynı olduğundan;

U1 = I . R1 = 2 . 3 = 6V

U2 = I . R2 = 2 . 5 = 10V

U3 = I . R3 = 2 . 7 = 14V

Soru: Şekil 15‟deki devrede R1, I ve U2 değerlerini bulunuz.

R1=? R3=30Ω

U=100V

U1=40V U2=?

I=?

Şekil 15

Paralel Bağlantı: Dirençlerin karşılıklı uçlarının bağlanması ile oluşan devre şeklidir.

R1

R2

R3

Rn

I2

I1

I3

In

U

IT

Şekil 16: Dirençlerin paralel bağlanması

KirĢof’un Akımlar Kanunu: Paralel devrelerde bir düğüm noktasına gelen akımların

toplamı o düğüm noktasından giden akımların toplamına eşittir. NOT: Bu toplam; alıcı türleri aynı ise matematiksel, ayrı ise vektörel olarak yapılır.

Paralel Devre Özellikleri:

Devredeki dirençlerden birini çıkarırsak diğerleri çalışmaya devam eder.

Toplam direncin tersi; dirençlerin terslerinin toplamına eşittir.

n321T R

1.....

R

1

R

1

R

1

R

1

Toplam direnç, devrede bulunan en küçük dirençten daha küçüktür Paralel devrede bulunan dirençlere tatbik edilen gerilim aynı zamanda devreye uygulanan gerilime eşittir. Paralel devredeki dirençlerin çektikleri akımlar toplamı, devre akımına eşittir.

IT = I 1 + I 2 + I 3 + . . .+ I n

Örnek: Şekil 17‟deki devrede I, I1 ve I2 akımlarını bulunuz.

R2=6ΩI2

R1=3Ω

U=15V

I1

I

Şekil 17

Paralel kollardaki gerilim kaynak gerilimine eşit olduğundan,

A53

15

R

UI

1

1 A5,26

15

R

UI

2

2

I1 ve I2 değerleri bulunduktan sonra Kirşof‟un Akımlar Kanunu‟ndan;

I = I1 + I2 = 5 + 2,5 = 7,5A

KarıĢık Bağlantı: Karışık bağlanmış dirençlerde, eşdeğer direnç hesaplanırken,

dirençler uygun gruplara ayrılır ve her grup bağlantı şekline göre hesaplanarak devre sadeleştirilir. Son olarak, sadeleştirilmiş devre bağlantı şekline göre hesaplanır ve eşdeğer direnç değeri bulunur

Bir karışık devrede alıcılardan birini çıkarırsak; devrenin tamamı ya da bir kısmı çalışmıyorsa, çıkarılan direnç çalışmayanlara SERİ, devrenin tamamı ya da bir kısmı çalışıyorsa, çıkarılan direnç çalışanlara PARALEL‟ dir. Soru: Şekil 18 (a) ve şekil 18 (b)‟deki devrelerde bilinmeyen değerleri bulunuz.

R2=10Ω

I2=?

R3=10Ω

R1=5Ω

U=100V

R1=12Ω R2=15Ω

U

Ua=?

R3=6Ω R4=5Ω R5=?

I=5A

Ia

Ib=3A

Şekil 18 (a) Şekil 18 (b)

BOBĠNLER

Bobin bir silindir üzerine sarılmış ve dışı izole edilmiş iletken telden oluşur. Devrelerde bulunan akım yollarının hepsi genel açıdan birer bobin görevi yapmaktadır. Bobin bir iletkenin üzerinden geçen akımı magnetik alan çizgilerine çevirerek yapısal olarak enerji dönüşümünü sağlar.

Şekil 19: Bobin sembolleri

Bobinler, kullanım yerine göre, sarımın içerisi boş olursa havalı bobin, demir bir nüve

üzerine sarılırsa nüveli bobin adını alır. Bobinin her bir sarımına spir adı verilir. Bilindiği gibi bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletken etrafında bir magnetik alan

oluşur. Bu alan kağıt üzerinde daireler şeklindeki kuvvet çizgileri ile sembolize edilir. Bir bobinden alternatif akım geçirildiğinde, şekil 20‟de görüldüğü gibi bobin sargılarını

çevreleyen bir magnetik alan oluşur. Akım büyüyüp küçülüşüne ve yön değiştirmesine bağlı olarak bobinden geçen kuvvet çizgileri çoğalıp azalır ve yön değiştirir.

Şekil 20

Bobine bir DC gerilim uygulanırsa, magnetik alan meydana gelmeyip bobin devrede bir

direnç özelliği gösterir. Bobin devrelerde "L" ile gösterilir ve birimi "Henry" 'dir. Ancak genellikle değerler çok küçük olduğundan askatları olan milihenry (mH) ve mikrohenry (µH) değerleri kullanılır. Henry, milihenry ve mikrohenry arasında aşağıdaki bağıntılar vardır.

1mH = 10-3 H veya 1H = 103 mh 1µH = 10-6 H veya 1H = 106 µH 'dir Endüktif Reaktans (XL): Bobinin, içinden geçen alternatif akıma karşı gösterdiği dirence endüktif reaktans denir. Endüktif reaktans “XL “ ile gösterilir. Birimi "Ohm" dur.

XL = ω.L şeklinde ifade edilir.

Bobinlerin Kullanım Alanları:

Bobinlerin elektrik ve elektronikte yaygın bir kullanım alanı vardır. Elektrikte; Doğrultucularda şok bobini, transformatör, ısıtıcı, elektromıknatıs (zil,

elektromagnetik vinç), elektrik motorları, Elektronikte; Osilatör, radyolarda ferrit anten elemanı (Uzun, orta, kısa dalga bobini), telekomünikasyonda frekans ayarı (ayarlı nüveli bobin), röle, yüksek frekans devrelerinde (havalı bobin) , özellikle radyo alıcı ve verici devrelerinde değişik frekansları (Uzun, orta, kısa dalga) alma ve göndermede aynı ferrit nüveyi kullanan değişik bobinler ve bunlara paralel bağlı kondansatörlerden yararlanır. Bobinlerin Bağlantı ġekilleri:

Seri Bağlantı: Seri bağlanmış bobinlerin toplam endüktansı aritmetik toplama ile bulunur.

L1 L2 L3 Ln

LT

Şekil 21: Bobinlerin seri bağlanması

Seri bağlantıda toplam endüktans (LT) aşağıdaki ifade ile hesaplanır.

LT = L1 + L2 + L3 + … + Ln

Paralel Bağlantı: Toplam endüktans, bobinlerin endüktans değerlerinin çarpmaya göre terslerinin toplamının yine çarpmaya göre tersi alınarak bulunur.

L1 L2 L3 LnLT

Şekil 22: Bobinlerin paralel bağlanması

Seri bağlantıda toplam endüktans (LT) aşağıdaki ifade ile hesaplanır.

n321T L

1.....

L

1

L

1

L

1

L

1

KarıĢık Bağlantı: Önce seri veya paralel bobinler kendi aralarında tek bobin haline getirilir, daha sonra toplam endüktans hesaplanır. Şekil 23‟te bobinlerin karışık bağlantısı için bir örnek verilmiştir.

L1 L2

L3

LT

L4

Şekil 23

KONDANSATÖRLER

İki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin yerleştirilmesi (Bu yalıtkan madde hava, mika, seramik, yağ, mumlu kağıt gibi maddelerden yapılır.) veya hiç bir yalıtkan kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur. Kondansatörler kullanılan yalıtkan maddenin cinsine göre adlandırılır.

Şekil 24: Kondansatörün yapısı

(a) (b)

Şekil 25: Kondansatör sembolleri (a) kutupsuz (b) elektrolitik

Kondansatör kapasitesi (Sığası): İletkenin yükünün (Q-Kulon) uygulanan potansiyel farkına (U-Volt) oranıdır ve "C" ile gösterilir. Birimi ise " Farad " (F)' tır.

U

QC = veya

d

AεC = bağıntılarından hesaplanabilir.

Farad biriminin as katları; 1 F = 103 milifarad (mF) 1 F = 106 mikrofarad (µF) 1 F = 109 nanofarad (nF) 1 F = 1012 pikofarad (pF) Kondansatörlerin Kullanım Alanları:

Alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC) devrelerinde gerilim depolamada, güç katsayısını yükseltmekte (daha çok fabrikalarda motorların çok olduğu yerlerde), filtre devrelerinde (tam DC elde etmek için) ve rezonans devrelerinde kullanılır. Kondansatör çeĢitleri:

1. Sabit Kondansatörler a) Film Kondansatörler (Sargı, metal, kağıt, plastik) b) Seramik Kondansatörler c) Mika Kondansatörler d) Elektrolitik (Kutuplu) Kondansatörler e) Tantal Kondansatörler f) SMD (Surface Mounted Device – Yüzey Montajlı) Kondansatörler

2. Ayarlanabilir Kondansatörler

a) Varyabl Kondansatörler b) Trimer Kondansatörler (Boru, disk, ince metal tabaka)

Kağıt kondansatörler Minyatür kondansatörler. Film kondansatörler

Havasız ortamlı Kon. Mika kondansatör Trimmer (Ayarlı) kondansatörler

Kondansatörlerin Bağlantı ġekilleri:

Seri Bağlantı: Bu bağlantı şeklinde, kondansatörler birer uçlarından birbirlerine eklenmiştir. Her kondansatörde ayrı gerilim düşümleri olur. Toplam kapasite (CT) kondansatör değerlerinin terslerinin toplamına eşittir ve toplam direnç (RT) ise her bir kondansatör direncinin cebirsel toplamına eşittir. Kondansatörlerin seri bağlantı hesaplamaları, direncin paralel bağlantı hesaplarıyla benzerlik gösterir.

CT

C1 C2 C3 Cn

Şekil 26: Kondansatörlerin seri bağlanması

n321T C

1.....

C

1

C

1

C

1

C

1

n321 Q...QQQQ

nn332211 U.C...U.CU.CU.CQ

n321 U...UUUU

Paralel Bağlantı: Paralel bağlantıda kondansatörlerin kapasite değerleri aritmetik

olarak toplanır. Kondansatörler üzerindeki gerilimler uygulanan gerilimle aynıdır. Paralel bağlantı yapılan kondansatörlere uygulanacak çalışma gerilimi en düşük gerilime sahip olan kondansatörün değeri kadar olabilir.

CT C1 C2 C3 Cn

Şekil 27: Kondansatörlerin paralel bağlanması

n321T C...CCCC

n321 Q...QQQQ

n321 U...UUUU

U.CQ 11 = U.CQ 22 U.CQ 33 … U.CQ nn

KarıĢık Bağlantı: Bu bağlantıda kondansatörler seri ve paralel olarak bağlanmıştır. Toplam kapasite (CT) değeri hesaplanırken, kondansatörler uygun gruplara ayrılır ve her grup bağlantı şekline göre hesaplanarak devre sadeleştirilir. Son olarak, sadeleştirilmiş devre bağlantı şekline göre hesaplanır ve eşdeğer kapasite değeri bulunur.

CT

C1 C2

C3

C4

Şekil 28

PASĠF DEVRE ELEMANLARININ BĠRLĠKTE KULLANIMI SERĠ DEVRELER SERĠ DĠRENÇ-BOBĠN (R-L) DEVRESĠ

Bir direnç ve bobinden oluşan devreye V gerilimli bir alternatif akım uygulandığında geçen akım şiddeti, bu devreye aynı V gerilimine sahip doğru akım uygulandığında geçen akım şiddetinden daha küçüktür.

Devrede akım ile gerilim arasında bir faz farkı vardır. Akım gerilimden geridedir. Akım ile gerilim arasındaki faz farkına φ dersek, akım şiddetini;

i = Im Sin (ωt - φ) şeklinde yazabiliriz. Empedans, R-L devresinin alternatif akıma karşı göstermiş olduğu dirençtir ve „‟Z‟‟ ile gösterilir.

2

L

2XRZ

(a) (b)

Şekil 29: (a) Seri R-L devresi, (b) Akım-Gerilim eğrisi

XL ve R yi birbirine dik vektörler şeklinde gösterirsek Z bunların bileşkesi olur.

(a) (b)

ZXL

R

φ

V=i.ZVL=i.XL

VR=i.R

φ

(a) (b)

Şekil 30: Seri R-L devresi vektör diyagramları (a) Empedans (b) Gerilim

Akım ile gerilim arasındaki faz farkı φ ise;

Z

Rcos dir.

SERĠ DĠRENÇ-KONDANSATÖR (R-C) DEVRESĠ

(a) (b)

Şekil 31: (a) Seri R-C devresi, (b) Akım-Gerilim eğrisi

Seri bağlı direnç ve kondansatörlü bir devrede akım ve gerilim arasında;

2

C

2XRiV bağıntısı vardır.

Buradaki Xc kondansatörün alternatif akıma karşı gösterdiği dirençtir. R-C devresinin alternatif akıma karşı gösterdiği dirence de empedans denir ve „‟Z‟‟ ile gösterilir.

Devrede akım ile gerilim arasında faz farkı vardır. Akım gerilimden 90° ilerdedir. Xc ile R yi birbirine dik vektörler şeklinde gösterirsek Z bunların bileşkesi olur.

ZXC

R

φ

V=i.ZVC=i.XC

VR=i.R

φ

(a) (b)

Şekil 32: Seri R-C devresi vektör diyagramları (a) Empedans (b) Gerilim

Akım ile gerilim arasındaki faz açısı φ ise;

Z

Rcos dir.

SERĠ DĠRENÇ-BOBĠN-KONDANSATÖR (R-L-C) DEVRESĠ

Şekil 33: Seri R-L-C devresi,

Birbirine seri bağlanmış RLC elemanlarından oluşan devreye alternatif gerilim

uygulandığında, akım ve geriliminin etkin değerleri arasında;

Z.iV → 2

CL

2XXRiV - bağıntısı vardır.

Buradaki “2

CL

2XXR - ” büyüklüğü devrenin empedansıdır ve “Z” ile gösterilir.

Akım ile gerilim arasındaki faz farkı φ;

Z

Rcos veya

R

XXtan CL -

şeklinde ifade edilir.

Bir RLC devresinin empedansı, devre elemanlarının dirençlerinin vektörel toplamıdır.

Devredeki bobin ve kondansatörden meydana gelen faz farkları birbirine zıt yöndedir. Akım ile gerilim arasındaki faz farkı XL ile XC nin birbirine göre büyüklüklerine bağlıdır.

XL > XC ise φ pozitiftir ve akım gerilimden geridedir. XL < XC ise φ negatiftir ve akım gerilimden ileridedir. XL = XC ise akım ile gerilim aynı fazdadır.

φ

Z

XC

XL

R

XC

XL - XC

V=i.Z

VC=i.XC

VL=i.XL

VR=i.R

φ

VC

VL - VC

(a) (b)

Şekil 34: Seri R-L-C devresi vektör diyagramları (a) Empedans (b) Gerilim

PARALEL DEVRELER

Paralel devrelerin özellikleri;

a) Devre elemanlarının hepsi kaynağa paralel bağlı olduğundan kaynağın gerilimi eleman uçlarında aynen görülür. Paralel devrede değişmeyen U gerilimi referans vektör olarak alınır.

b) Paralel devrede eleman uçlarındaki gerilim değişmezken kaynaktan çekilen akımlar elemanlar üzerinde çeşitli kollara bölünür. Kaynaktan çekilen akım, kollar üzerinden geçen akımların vektörel toplamına eşittir.

c) Devre empedansı, aşağıdaki gibi bulunur.

2

L

2)X/1()R/1(

Z

1

PARALEL R-L (DĠRENÇ - BOBĠN) DEVRESĠ

R-L elemanları şekil 35 (a)‟daki gibi birbirleri ile paralel bağlanarak devreye sinüzoidal alternatif gerilim uygulandığında, elemanlar üzerinden sinüzoidal bir akım geçmesi sağlanır. Kaynaktan çekilen I akımı elemanlar üzerinden kollara ayrılarak tekrar kaynakta I akımı olarak devresini tamamlar. Kaynaktan çekilen akım elemanlar üzerinden geçen akımların vektörel toplamına eşittir ve bu ifade aşağıdaki gibi yazılır.

2

L

2

R

2III

U

IIL

IR

φ

(a) (b)

I=U/ZIL=U/XL

IR=U/R

φ

Y=1/ZB=1/XL

G=1/R

φ

(c) (d)

Şekil 35: (a) Paralel R-L devresi, (b) Vektör diyagramı, (c) Akım üçgeni, (d) Admitans üçgeni

Admitans üçgeninde; İletkenlik, direncin tersidir ve G ile gösterilir. Süseptans, reaktansın tersidir ve B ile gösterilir. Admitans, empedansın tersidir ve Y ile gösterilir. PARALEL R-C (DĠRENÇ - KONDANSATÖR) DEVRESĠ

R-C elemanları şekil 36 (a)‟daki gibi birbirleri ile paralel bağlanarak devreye sinüzoidal alternatif gerilim uygulandığında, elemanlar üzerinden sinüzoidal bir akım geçmesi sağlanır. Kaynaktan çekilen I akımı elemanlar üzerinden kollara ayrılarak tekrar kaynakta I akımı olarak devresini tamamlar.

U

I

IC

IRφ

(a) (b)

I=U/Z

IC=U/XC

IR=U/R

φ

Y=1/ZB=1/XC

G=1/R

φ

(c) (d)

Şekil 36: (a) Paralel R-C devresi, (b) Vektör diyagramı, (c) Akım üçgeni, (d) Admitans üçgeni Vektör diyagramı dik üçgen olduğundan paralel R-C devresinin kaynaktan çekilen akım formülü aşağıdaki gibidir.

2

C

2

R

2III

R

UIR

C

CX

UI

Z

UI

Devre empedansı;

2

C

2)X/1()R/1(

1Z olarak yazılır.

Devrenin faz açısı ve güç katsayısı vektör diyagramından hesaplanabilir.

I

Itan C

veya CX

R/Utan

R

Z

Z/U

R/U

I

Icos

C

Paralel R-C devresinde, akım gerilimden φ kadar ileride olduğundan bu devreye ileri

güç katsayılı devre denir. PARALEL R-L-C (DĠRENÇ-BOBĠN-KONDANSATÖR) DEVRESĠ

Direnç, bobin ve kondansatör elemanları paralel bağlanıp uçlarına sinüzoidal bir gerilim uygulandığında dirençten geçen IR akımı, gerilimle aynı fazdadır. Bobinden geçen IL akımı, gerilimden 90° geri ve kondansatörden geçen IC akımı ise gerilimden 90° ileri fazdadır.

(a)

U

I

IC - IL

IR

φ

IC

IL

0

IC > IL

U

I

IL - IC

IR

φ

IL

IC

0

IC < IL

(b) (c)

U

IL

IC

0

IC = IL

IR = I

(d)

Şekil 37: (a) Paralel R-L-C devresi,

(b) XL > XC durumundaki vektör diyagramı (c) XL < XC durumundaki vektör diyagramı (d) XL = XC durumundaki vektör diyagramı

“XL>XC” durumunda bobin üzerinden geçen IL akımı, kondansatör üzerinden geçen IC

akımından daha küçük olacaktır. Kaynaktan çekilen akım aşağıdaki formül ile hesaplanır.

2

LC

2

R )II(II -

Devre empedansı;

2

LC

2)X/1X/1()R/1(

U

I

Z

1-

“XL<XC” durumunda IC akımı IL akımından küçüktür. XL>XC durumundaki formüllerde

sadece (IC - IL) yerine (IL - IC) konulması ile tüm formüler çıkartılabilir.

2

CL

2

R )II(II -

“XL=XC” durumunda ise endüktif ve kapasitif kollardan eşit akımlar geçer. Bu akımlar

arasında faz farkı 180° olduğu için, bu iki akımın farkı sıfırdır. Dolayısıyla devrenin toplam akımı, omik direncin bulunduğu koldan geçen akıma eşittir ve güç katsayısı 1‟dir. Bu devreye paralel rezonans devresi denir. ALTERNATĠF AKIMDA GÜÇ Aktif Güç:

Elektrik devrelerinde alıcılar tarafından sistemden çekilen faydalı, yani işe yarayan güçtür. Örneğin aktif güç; ısıtıcılarda ısıya, motorlarda harekete, aydınlatma araçlarında ise ışığa dönüşür.

Bir doğru akım devresinde kullanılan güç, bu devreye uygulanan gerilim ile devreden geçen akımın çarpımıdır. Alternatif akımda ise gerek devreye uygulanan gerilim gerekse devreden geçen akım zamana bağlı olarak değişir. Akım ve gerilimin çarpımı olan güç de zamana bağlı olarak değişik değerler alır. Aktif gücün birimi Watt‟tır.

φcos.I.UP = (Watt) (Tek faz için)

φcos.I.U3P = (Watt) (Üç faz için)

Reaktif Güç:

Kondansatör veya bobin içeren devrelerde, akım ve gerilimin arasında faz farkı bulunmasından kaynaklanan ve böyle durumlarda oluşan bir zahiri güç bileşenidir. Bir bakıma Elektrik şirketinin kapımıza kadar getirdiği gücün, kullanılmayıp iade ettiğimiz kısmını oluşturur. Dolayısıyla herhangi bir yararlı işe dönüştürülemediği gibi, hatların ve trafoların gereksiz yüklenmelerine neden olur. Reaktif gücün birimi VAR (Volt Amper Reaktif)‟dır.

φsin.I.UQ = (VAR) (Tek faz için)

φsin.I.U3Q = (VAR) (Üç faz için)

Görünür Güç: Aktif gücü dirençler, reaktif gücü ise endüktif ve kapasitif reaktanslar çeker. Eğer bir devrede hem direnç hem de reaktans bulunuyorsa bu devrede aktif ve reaktif güçler bir arada bulunur. Böyle bir devrede “V.I” değeri görünür gücü verir. Görünür gücün birimi VA (Volt Amper)‟dır.

I.US = (VA) (Tek faz için)

I.U3S = (VA) (Üç faz için)

S

Q

P

φ

Şekil 38: Güç bileşenlerinin Vektörel diyagramı Üç Fazlı Dengeli ve Dengesiz Sistemler:

Üç fazlı bir sistemin her üç faz hattındaki akımların büyüklükleri birbirine eşit ve aralarında 120° faz farkı varsa üç fazlı sistem dengelidir denir. Sistemin dengede olması için yüklerin eşit olması gerekir. Üç fazlı dengeli yüklere örnek olarak, üç fazlı motorları verebiliriz.

Dengesiz sistemlerin faz empedansları birbirine eşit değildir. Bunun sonucu olarak her

bir fazın veya hattın akımları farklı değerdedir. Dengesiz sistemlere örnek olarak üç fazlı ve bir fazlı alıcıların birlikte bulunduğu apartmanları, iş yerlerini ve fabrikaları verebiliriz.

Bir fazlı yükler, üç fazlı sistemin bir fazını kullanarak çalıştırılırlar.

Şekil 39: Güç bileşenlerinin Vektörel diyagramı

Üçgen bağlantı da; FAZHAT VV = FAZHAT I3I =

Yıldız bağlantı da; FAZHAT V3V = FAZHAT II =

Güç katsayısı Ve Reaktif Güç Kompanzasyonu

Günümüzde elektrik enerjisini verimli kullanmak; üretim maliyetlerini düşürmek ve enerji tüketimini azaltarak elektrik sistemlerini korumak açısından büyük önem taşır.

Aktif Güç

Reaktif Güç

Görünür Güç

Gösterimi P Q S

Birimi Watt Var VA

Elektrik şebekesine bağlanan cihazlar genellikle şebekeden aktif gücün yanında reaktif güç de çekerler.

Reaktif güç hiçbir iş yapmaz, ancak şebekeyi gereksiz yere endüktif veya kapasitif

olarak yükler ve şebekenin işletme maliyetini yükseltir. Bu nedenle büyük güçlü tüketim harcayan abonelerden reaktif güç içinde ayrıca bir ücret alınır. Çekilen reaktif gücün belirli sınırların dışında olması durumunda ise ek cezalar nedeniyle elektrik enerjisine ödenen ücret katlanarak artar. Bu nedenle her işletme şebekeden çektiği reaktif gücü kontrol etmeli, bir başka deyişle güç faktörünü belirli sınırlar içerisinde tutmalıdır.

Alternatif akım devrelerinde akımla gerilim arasındaki açısının kosinüsüne güç katsayısı denir.

S

Pcos şeklinde ifade edilir.

Bu formülde;

P: Aktif güç (Watt) S: Görünür güç (VA)

cos : Güç katsayısı

Güç kompanzasyonunun amacı cos değerinin 1‟e yaklaştırılması, dolayısıyla sistemden çekilen reaktif gücün azaltılmasıdır.

1

DOĞRU AKIM SĠSTEMLERĠ

Doğru Akım Sistemleri, elektrik enerjisi üretim ve iletim merkezlerinde her an emre amade istenen özelliklere sahip, DC elektrik enerjisini temin eden teçhizatlardır. Koruma ve kumanda kontrol sistemlerinde devamlılığı sağlamak için DC‟ kaynağa ihtiyaç duyulmaktadır. Alternatif akımı; Generatör üretim merkezlerinden, enterkonnekte sistemden ve yardımcı sistemlerden temin edebiliriz. Alternatif akımı; uzun süre ve istenilen miktarda depolamak bugün için mümkün değildir. Depo olarak düşüneceğimiz kondansatörler de istenilen miktarlarda depo edebilme kapasitelerine sahip değildirler. Ancak pil ve akümatörlerde belirli bir zaman depolamak mümkün olmaktadır. Bazı arızalar nedeni ile sistem enerjisi kesilebilmekte ve redresörler enerjisiz kalmakta, AC den besleme sağlanamadığı için kumanda imkanı kalmamaktadır. Çalışmakta olan AC ile beslenen sistemlerin durması sonucunda, acilen devreğe alınması gereken tüm devreler enerjisiz kalmaktadır. Bunun için enerjinin sürekli olarak kesilmesi istenmeyen tüm tesislerde, Trafo Merkezlerinde, Telekom, elektrik santralleri, Hava alanları. Metro v.b gibi yerlerde DC‟kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır. DC sitemler başlıca üç kısımdan meydana gelmiştir. 1.Doğru akım üreten teçhizatlar. Bunlar redresör veya dinamo gruplarıdır. 2.Elektrik enerjisini depo eden teçhizatlar. Bunlar akümülatör ve pillerdir. 3.Doğru akımı istenen iş yerine nakleden kablolar, irtibatlayan terminaller, emniyeti sağlayan şalter, sigorta, röle, ölçü aleti v.s gibi yardımcı teçhizatlardır.

Depo edilen DC enerji kaynağı

ġarj edilen gerilim kademeleri

AC / DC çeviriciler Kullanılan yerler

Pil 1.5 volt Adaptör Teyp, fener radyo

Batarya 9,12 volt Adaptör, şarj cihazı Cep telefonu, seyyar lambalar, ölçü aletleri

Akü 24 volt 48 volt

Redresör Termik santraller, Hidroelektrik santraller, kranportörler

2.1-DOĞRU AKIMIN KULLANILDIĞI YERLER

İŞLETMEMİZDE KULLANILAN YERLER GENEL KULLANILAN YERLER

Alarm sistemleri Koruma sistemleri Kontrol cihazları Telefon santralleri Haberleşme cihazları Kesintisiz güç kaynakları Yangın emniyet sistemleri Acil aydınlatma sistemleri

Tibbi cihazlar Kontrol cihazları Elektronik cihazlar Denizcilik ekipmanları Elektronik yazar kasalar Taşınabilir tv ve videolar ATM‟ler Taşınabilir ışıklar Güneş enerjisi sistemi

2

DOĞRU AKIM ÜRETEN TEÇHĠZATLAR

1- Dinamo grupları

Doğru akım dinamosu, alternatif akım motoru veya dizel motoru tarafından tahrik edilen,

doğru akım üreten cihazlardır. Bunlar fazla bakım istedikleri gibi gürültülü çalıştıkları için mecbur kalmadıkça kullanılmaz.

2- Redresör AC akımı DC akıma çeviren doğrultuculardır. Çeşitli tiplerde redresör mevcuttur. Günümüzde doğrultucu eleman olarak tristörler kullanılmaktadır. Doğrultucu olarak kullanılan yarı iletken elemanlara tristör denir.

TRĠSTÖRLER (THYRISTOR)

1960 Yılından bu yana AC ve DC her türlü güç kontrollerinde meydana gelen gelişmelerin en önemlisi güç ayarlayıcısı olarak kullanılan tristörlerdir. Sonsuz denilebilecek kadar uygulama yönü bulunan tristörlerin en ilginç yönü büyük güçlü santral, türbin – generatör gruplarında ikaz sisteminde alternatif akımın doğru akıma çevrilmesinde yarı iletkenlerden yapılmış köprü tristör kuru doğrultmaçlar kullanılmaktadır. Bu doğrultmaçlar sayesinde generatör çıkış gerilimini kontrol altına alınmasında önemli kolaylık sağladığı gibi bütün uygulamalarda da kayıpsız olarak tam ve sürekli bir şekilde kolaylık sağlarlar. Tristörlerin özeliklerini şu şekilde sıralayabiliriz. 1. Fiziki boyutları kontrol ettikleri güce oranla yok denecek kadar küçüktür. Dolayısıyla hafiftirler ve montajları da kolaydır. 2. Ömrü teorik olarak sonsuzdur. Dolayısıyla devamlı işletmeye dayanıklıdırlar. 3. Her an işletmeye hazırdır. 4. Soğutma problemi az ve basittir. 5. Ateşleme için Geyt uçlarına uygulanan çok küçük gerilimler ( ± % 2 - 5 V.) yeterlidir. 6. Mekaniki darbe ve gerilmelere karşı hassas değildir. Mekanik dayanımları fazladır. 7. Rejime girmesi için herhangi bir ön ısıtmaya ihtiyacı yoktur. Dolayısıyla kısa süre için aşırı yüklenebilirler. 8. Kayıpları azdır. 9. Randımanı yüksektir. 10. Güvenilirliği yüksektir. 11. Bakımları yok denecek kadar kolay veya çok azdır. 12. Devreyi açma süresi frekansa ve açma anındaki akım durumuna bağlı olarak t/2 sn.dir. 13. Kapama süresi 2/3 μsn. dir.

Tristörlerin Yapısı ve Çalışma Prensibi

Tristörler silikon teknolojisi ile yapılmış P ve N tipi elemanların ikişer ikişer

birleştirilmesinden P-N-P-N tipi dört katlı yarı iletken bir elemandır. Normal üç katlı bir güç transistörün de yüksek akım kazancı elde edebilmek için hFE (transistor tipinin emitter akım kazancı) mümkün olduğu kadar yüksek olması istenir. Halbuki birçok silikon transistorlerin de ise yüksek hFE çok ince taban alanları kullanılarak elde olunmaktadır. Bu iki düşük dirençli bölge arasındaki ince taban (baz) yüksek gerilime uygun değildir.

3

Tristörlerde düşük hFE elde etmek ve yüksek gerilime karşı dayanım sağlayabilmek için geniş taban bölgeleri kullanılır. Ayrıca geniş taban bölgesinin kullanılması imalattaki kolaylık yönünden bir avantajdır.

Tristör thyratron ve ingitronun yerine doğrultmaç olarak kullanılmaktadır. Çok az

ısınması, küçük yapıda olması, yapımının ucuzluğu, denetlenebilir doğrultucu ve kumanda kolaylığı gibi üstünlükleri vardır. Aşağıdaki şekil de bir tristörün yapısı ve uç işaretleri ile sembolik şekli görülmektedir.

Tristörün iç yapısı Tristörün sembolik gösterimi

Tristörün uçlarında (1) nolu uç Anot (kolektör), (2) nolu uç Katod (emitter), (3) nolu uç

ise kumanda elektronunu (Geyt) göstermektedir. Kumanda ucu (gate)daima içteki P elemanından alınır. Kumanda gerilimi olarak katotla gate arasında (0) (+3) V. kadar bir gerilim uygulanması yeterli olabilir. Bir tristörün Katotu ile Gate arasına 0,25 V. gerilim uygulandığında tristörden akım geçmeye başlar.

Her tristör için gerekli anot ve kontrol geriliminin katotlardan belirlenmesi en uygun bir

yoldur. Aksi halde yapılacak yanlışlıklar büyük zararlara neden olabilir. Diyotlar gibi tristörlerde yalnız bir yönde akım geçirirler. Ters yönde ise yalıtkan olur.

Tetiklendikten (ateşlendikten) sonra ise bir diyot gibi çalışır. Tristörün anodu ve katodu arasına alternatif bir gerilim uygulandığında tristörden

akım geçmez. Akım geçmesi için kapı (Geyt) ucu ile katot arasına küçük bir gerilim yani ateşleme gerilimi uygulamak gerekir. Anot ile katot arasına uygulanan gerilim belirli bir değeri aştıktan sonra da tristörden akım geçmeye başlar.

Tristörler doğru ve alternatif akım makinalarının devir sayılarının ayarlanmasında,

nokta kaynak makinalarında elektronik şalter olarak; elektrikli tren ve tramvay gibi büyük miktarda doğru akımı gereken yerlerle benzeri birçok alanlarda kullanılmaktadır. Son zamanlarda büyük güçlü santral generatör uyartım sistemlerinde DC elde etmek için 3 fazlı köprü tristör devreleri kullanılarak 500 V, 1200 A. DC elde edilip, kutupların uyartılmasında kullanılmaya başlanmıştır.

Bir tristörden istenilen özellikler şunlar olmalıdır. 1- VR (İletim voltajı) yüksek olmalı 2- VD (Yalıtım voltajı) yüksek olmalı 3- IR (İletim akımı) çok küçük olmalı 4- ID (Yalıtım akımı) çok küçük olmalı 5- du/dt (İletime geçme geriliminin kritik yükselme hızı) çok büyük olmalı 6- di/dt (Yalıtıma geçme geriliminin kritik yükselme hızı) çok büyük olmalı 7- Küçük akımlarda Geyt çalışabilmeli

4

Çeşitli işletmelerde kullanılan redresörler tristörlü ve diyotlu tiplerdir. yapı ve montaj şekline göre el ve otomatik çalışma şekilleri vardır.

Enerji beslemeleri 380 V. A.C dır.Kullanılacağı yerlere göre çıkış gerilimleri DC ( 24 V. ,48 V. 110 V.125 V. 220 V.) gerilim değerinde ve 30 A ,50 A , 63 A , 75 A , 100 A, 125 A , 400 A kapasitelerinde olabilirler.

Redresörün Görevi:

1- AC akımını DC akıma dönüştürür. 2- Bağlı bulunduğu akü grubunu tampon şarj yapar.

Redresörler dönüştürme işlemine göre 4 tipe ayrılır. Bunlar;

a-Kontrolsüz tip redresör

Bir trafo ve köprü diyottan oluşan bu tip redresörler çok ucuz olduklarından yaygın olarak kullanılmaktadır. Çıkış gerilimi kontrol edilemediğinden, bağlanacak cihazlar ve aküler için risklidir.

b-Kademeli tip redresör:

Kontrolsüz tip redresörler‟e göre, daha güvenilir olup çıkış gerilimi kullanıcı tarafından kontrol edildiğinden, cihazlar için risklidir.

c-Varyak kontrollü redresör:

Çıkış geriliminin kontrolü varyak yardımıyla yapıldığından çıkış gerilimi kararlıdır. Ancak çok ağır ve hantal redresörlerdir.

d- Tristör Kontrollü Redresör

Diğer tip redresörlere göre daha kaliteli bir DC verdiklerinden, çok tercih edilen redresörlerdir. Bu tip redresöre bağlanan aküler daha uzun ömürlü olurlar. Aynı şekilde bu tip redresörlere bağlanan cihazlar uzun ömürlü ve daha verimli çalışırlar. Elektronik kontrol kartı çıkış gerilimini ve akımını sürekli kontrol ederek, tristörlerin uygun açıyla tetiklenmesi sağlanıp, istenen DC gerilim elde edilir. Böylece şebeke gerilimindeki değişimlerde ve yüklerde tetikleme açısını değiştirerek çıkış geriliminin sabit kalması sağlanır. Çıkışta kullanılan filtre devreleri ile de daha kaliteli bir DC elde edilir.

e- Tristör Kontrollü Redresörde Kullanılan Parçalar:

1. Trafo

2. Soğutma ünitesi

3. Tristör

4. Şok bobini

5. Kondansatör

6. Kontrol kartı

7. Şönt

8. Snubber (RC filtre)

9. Termostat

10. Sigorta

5

Redresörlerin Peryodik Bakımları:

Redresörler hangi tipte imal edilmiş olurlarsa olsun üretici firmanın tavsiye ettiği ve etiketinde belirtilen akım, gerilim ve sıcaklık değerlerinin üzerinde çalıştırılmaması koruyucu olarak seçilmiş sigorta röle v.s emniyet teçhizatını devamlı olarak kontrol edip çalışmalarını sağlamak gerekir.

Aşırı voltaj redresör elemanının delinmesine atlamalara sebep olabileceği gibi aşırı akım da elemanların ısınıp direnç değerlerinin azalması dolayısıyla delinmelere ve kısa devrelere sebep olabilir.

1-Redresör elemanları, soğutucular, diğer yardımcı tesisatlar toz ve kirlerden temizlenmelidir.

2-Redresör boşta çalıştırılarak çıkışında azami ve asgari voltaj değerleri kontrol edilmelidir.

3-Redresör panosunda bulunan anahtarlar, kontaktörler, dirençler, ampermetre ve voltmetreler, sigortalar, terminaller, kablo ve kablo bağlantıları kontrol edilmelidir.

ĠNVERTÖRLER

Şebeke gerilimin olmadığı zamanlarda AC ile beslenen elektrikli aletlerin çalışmasını sağlayan güç kaynaklarıdır. Enerji kaynağı olarak DC besleme akımı kullanıldığından endüstriyel tesislerde, Telekom santrelleri, Enerji üretim tesisleri gibi yerlerde şebeke olmadığı zamanlarda aküden besleme yapılarak uzun süre AC üretirler.

Küçük güçlerde hafif ve taşınabilir yapıları vardır. Çeşitli besleme gerilimlerde çalışabilmeleri, 50 VA den 2400 VA „a kadar standart güç seçenekleri, sessiz çalışmaları ve yüksek verimleri ile her türlü teknik ihtiyaçları karşılarlar.

KESĠNTĠSĠZ GÜÇ KAYNAKLARI (UPS)

Sürekli besleme gerektiren uygulamalar arasında bilgisayar sistemleri, elektronik hız ve gerilim regulatörleri, tıbbi cihazlar, haberleşme sistemleri, aydınlatma sistemleri, önemli kayıt cihazlarına (UPS) kesintisiz güç kaynaklarına ihtiyaç vardır. Bu sistemlere genel olarak „kritik yükler‟ denilmektedir. Şebekedeki kritik yükleri besleyen, kesinti ve anormal yükleri aktarmayıp, sürekli temiz ve kaliteli enerji sağlarlar.

6

Kesintisiz güç kaynaklarının önemi gün geçtikçe artmaktadır. Yapılan

araştırmalarda; üretim kalitesi, hızı ve elektronik eleman kullanımı arttıkça direk şebekeden

enerji alarak beslemenin zor olduğu anlaşılmıştır. Her gün ortalama 10 saniyeden daha

uzun süren elektrik kesintileri oluşmaktadır. Bu kesintiler özellikle bilgi işlem merkezleri için

önemli tehlikeler doğurmaktadır. Bu gerçekler UPS' in günümüz için ne kadar önemli

olduğunu göstermektedir.

UPS sistemlerinin genel olarak kullanıldığı yerler:

a- Güç kesintisinin mal ve insan hayatını tehlikeye soktuğu durumlar (hastane yoğun bakım servisleri, endüstri proses kontrolü, itfaiye ve polis alarm ihbar servisleri),

b- Güç kesintisinin zaman ve para kaybına yol açtığı yerler (bilgisayar kompleksleri enstrümantasyon merkezleri ),

c- Güç kesintisinin kritik olduğu durumlarda (uydu haberleşmeleri, füze hedef merkezleri,

boru hattı ve elektrik üretim ve dağıtım sistem monitörleri gibi).

Kesinti ve şebeke bozuklukları çok tehlikeli ve beklenmeyen sonuçlar doğurabilir.

ġebekede meydana gelebilecek bozukluklar Ģöyle sıralanabilir;

Kısa kesintiler

Şebeke kesintileri

Frekans değişimleri

Pikler

Harmonikler

Aşağıda belirtilen yüklerden dolayı oluşabilecek bozukluklarda, UPS sistemleri çok

önemlidir.

Lineer olmayan yük

Yük değişimleri

Dengesiz yükler

Aşırı yüklenme

Pik akımları

Kısa-devre

Şebekenin tekrar gelişi

BĠR UPS’DEN BEKLENEN ÖZELLĠKLER

Kesintisiz bir güç kaynağında bulunması arzu edilen en önemli özellikler şöyle

sıralanabilir;

Gerilim Regülâsyonu

Frekans Kararlılığı

7

Normal çalışma durumunda şebeke frekansının normal sınırlar içinde olduğu

durumda UPS sisteminin frekansı ile aynı olmalıdır ve aynı devreye kilitlenmiş olmalıdır.

ÇıkıĢ Geriliminin Dalga ġekli

Çıkış geriliminin dalga şekli ideal sinüs eğrisine mümkün olduğunca yakın olmalıdır.

Yani UPS çıkışında şebeke frekansının temel harmoniğinin dışında yüksek harmoniklerin

bulunmaması önemle istenen bir özelliktir.

Verim

Verimin düşük olması toplam çekilen enerjinin bir kısmının ısı enerjisi olarak

tüketilmesi anlamına gelmektedir. Hatta, bu taktirde gereksiz enerji tüketimi bir tarafa,

sistem bulunduğu ortamı ısıtacağından ek soğutma önlemleri dahi gerekebilir. Günümüzde

üretilen cihazlarda verim % 65 – 90 arasında değişmektedir.

Ani Yük DeğiĢikliklerine Gösterilen Tepki

Bu konuda bir standart olmamakla beraber büyük üretici firmalarca, sistemin % 50‟lik

yük değişikliklerine karşılık (±) %10 Vpp gerilim değişikliği göstererek, 50 milisaniye içinde

(±) %2 Vpp değerine inmesi istenmektedir.

AĢırı Yüklenebilme Yeteneği

Yine bu konuda da bir standart olmamakla birlikte sistemin %120 yükte yaklaşık 10

dakika, %150 yük altında ise 10 saniye çalışması beklenmektedir.

UPS SĠSTEM ve ÇEġĠTLERĠ

UPS sistemleri çalışma şekillerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılır.

KESĠNTĠSĠZ GÜÇ KAYNAKLARININ YAPILARINA GÖRE ĠNCELENMESĠ

UPS‟ler yapısal olarak 7 temel bölüme ayrılabilirler.

1. Doğrultucu ve Şarj Ünitesi

2. İnverter Ünitesi

3. Filtre Ünitesi

4. Statik ve Manuel By-Pass Şalter

5. Haberleşme Ünitesi

6. Trafolar

7. Aküler

8

HĠDROJEN YAKIT PĠLLERĠ Yakıt pilleri ilk olarak 1839 yılında William Growe tarafından bulunmuş ve yaklaşık olarak 120 yıl ilgi görmeden kalmıştır. Ancak uzay programları çerçevesinde tekrar ele alınmış ve geliştirilmiştir. Yakıt pillerini çalışma özelliklerine göre birçok çeşitleri olmakla birlikte en çok kullanılan tipi PEMFC ( proton exchange membranı) tipidir. Sistem üç ana parçadan meydana gelir. Anot, membranı ve katot. Anot‟a gelen hidrojen molükülleri önce proton ve elektronlarına ayrılır. Proton ortada bulunan membran tarafından çekilir ve membranı geçerek katotta bulunan havanın içindeki oksijen ile birleşir. Anotta biriken elektronlar, anot ile katot arasında dışarıdan kurulan bir kapalı devre teşkil edildiğinde, bu devre üzerinden akarak, katotta birleşip saf su meydana getirerek bu çevrimde, ısı, saf su ve elektrik enerjisi elde edilerek çevrim tamamlanır. Yakıt pilinin plaka yüzeyi akım şiddetini, plakaların seri bağlanması ise voltajı oluşturur. Birçok plakanın yanyana bağlanması ile elde edilen sisteme stak adı verilir. Staklar kendi aralarında seri ve paralel bağlanmaları ile istenilen voltaj doğru akım olarak elde edilir, sonra konventörler ile alternatif akıma çevrilir. Uzay programları çerçevesinde geliştirilen yakıt pillerine en büyük talep otomotiv sektöründen gelmiştir. Bu uygulamalarda süratle mesafe kat edilmiş ortalama olarak tüm üretici firmalar proto tiplerini bitirmiş ve seri üretim aşamasına gelmişlerdir. Bundan başka yakıt pilleri cep telefonunda bilgisayara, bisikletten toplu taşıma araçlarına, gemilerden uçaklara, iş merkezlerinden konutlara kadar birçok alanda kullanım imkânı bulmuştur. Yakıt pillerinin konutlarda kullanımı birçok avantajı da beraberinde getirmektedir. Ulusal şebekeden gelen elektrik kesintilerinden etkilenme diye bir olay yotur. Konutların elektrik ihtiyaçları yanında ısınma ve sıcak su ihtiyaçlarınıda ekonomik olarak karşılamaktadır. Bunun neticesi olarak ulusal elektrik şebekelerin yükleri azalacak yeni üretim merkezlerine gerek duyulmayacaktır. Hidrojen enerjisinin geleceği çok parlaktır. Zaman petrolün aleyhine hidrojenin lehine işlemektedir. AKÜLER VE SĠSTEMDEKĠ GÖREVLERĠ Akümülatör elektro - kimyasal olaylardan yararlanılarak elektriğin depo edilmesini ve gerektiğinde doğru akım halinde kullanılmasını sağlayan bir enerji kaynağıdır. Endüstri ve sanayi iş yerlerinde; çeşitli marka ve ebatlarda sabit tesis kurşun – asit akümülatörleri bulunmaktadır. Bunlar kullanım süresince yeri değiştirilmemek üzere kurulan akümülatörlerdir. Bir redresör vasıtasıyla devamlı tampon şarjda tutulurlar. AKÜLERĠN SĠSTEMDEKĠ GÖREVĠ AC kesildiği zaman Gerekli hallerde sisteme DC „ı sağlar.

9

AKÜNÜN PARÇALARI Bir akü hücresi aşağıdaki ana elemanlardan oluşur. 1-Akü Kabı: Çoğunlukla ebonit veya plastik malzemeden yapılır. Transparant denen akü kapları, akü elemanlarıdır. 2-Akü Kapağı: Akü kabı malzemesinden yapılan ve hücrenin üstünü kapatan kısımdır. Akü kabininin üstünü, hava sızdırmaz bir biçimde preslenerek veya yapıştırılarak kapatılır. 3-Hücre BuĢonu (Tapa): Akü kapağındaki dişli deliğe takılan, plastik malzemeden yapılmış küçük bir kapaktır. Üç ana işlevi vardır.

a)Yerinden çıkarılarak, elektrolitin yoğunluğunu ölçmek veya saf su ilave etmek, b)Buşon kapalı iken, akü içinde oluşan gazların, içindeki küçük delik yoluyla dışarı

çıkmasını sağlamak. c)Özel tip buşonlarda, hücre içinde oluşan gazı, buşon içinde yoğunlaşarak tekrar

elektrolite dönmesini sağlamak, böylece akünün saf su kaybını azaltmış olur. 4-Elektrolit: Sülfürit asit, saf su karışımı olan bir sıvıdır. Akünün tipine, imalatçının veya kullanıcının tercihine bağlı olarak, sülfürit asit miktarı ve su oranı değiştirilerek çeşitli aküler imal edilmektedir. Elektrolit Sülfürit asit’in faydaları: a)Akü iç direncini arttırmak, b)Seperatörleri mikro gözenekli yaparak, plakalar arasında elektrolit temasını azaltmamak, c)Plakaları, özellikle nakliye esnasında eğilme ve kırılmalarını önceliyecek şekilde sıkıştırmak 5-Plakalar: Bir akü hücresi içinde, pozitif ve negatif olmak üzere iki ayrı plaka grubu vardır. a)Negatif Plaka: Saf kurşundan ızgara biçiminde, dökülerek elde edilir. Kurşun ızgaranın mekanik direncini arttırmak için kullanılır. Kurşun içine antimuan katılır. Izgaranın profili, imalat tekniğine bağlı olarak çeşitli olabilir. Ancak, nakliye ve kullanımda eğilip kırılmıyacak kadar sağlam ve üzerine sıvanacak olan aktif madde denen pastayı iyi muhafaza edilecek şekilde imal edilmelidir. b)Pozitif Plaka: Kurşun-Asit akülerin pozitif plakaları üç çeşittir. AKÜ HÜCRESİ Bir akü hücresi, yukarıda açıklanan elemanların, akü kabı içirisine tekniğine uygun bir şekilde yerleştirilmesi ile oluşturulur. Akü hücresi içindeki negatif plaka sayısı, pozitif plaka sayısından bir fazladır. Böylece pozitif plakanın iki yüzeyide aktif durumda tutularak bükülmesi önlenir. Şemada görüldüğü gibi bütün pozitif plakalar ve negatif plakalar ayrı ayrı hücre içinde kurşun köprülerle birbirine kaynak edilerek, her bir cins plaka grubunun müşterek kutupları hücre kapağından dışarı çıkarılır. Akü grupları, hücrelerin (+) ve (-)kutupların birbirlerine harici köprülerle bağlanması suretiyle elde edilir. Harici köprülerin hücre kutuplarına bağlantısı, imalatçı tekniğine bağlı bir husustur. Bununla birlikte çoğunlukla civatalı veya kaynak yapmak suretiyle bağlanır.

10

AKÜLERĠN YAPISI ve YAPI ELEMANLARI:

11

Akümülatörlerin Arızaları ve Giderme Yöntemleri 1-Akü kutupları ve bağlantıları paslı:

Nedenleri: Kutuplara ve bağlantılara asit sıçraması. Çareleri: a- Kutupları ve bağlantıları sert diş fırçası ile temizleyiniz. b- Akü kutusunun üstünü amonyaklı bezle siliniz. c- Akü kutuplarına, bağlantılarına ve kutunun üst tarafına gres veya vazelin sürünüz. 2.Akü içinde elektrolit yok:

Nedenleri 1: Aküye saf su konulmamış Çareleri : a- Aküye saf su koyunuz. b- Az akımla şarj ediniz.

Nedenleri 2: Akümülatörün kazaen suları dökülmüş. Çareleri : a- Aküye saf su ekleyiniz. b- Az akımla şarj ediniz. c- Elektroliti yenileyiniz.

Nedenleri 3: Akü kutusunda sızıntı var. Çareleri : a- Akü kutusunu değiştiriniz. b- Elektroliti yenileyiniz 3. Akü kutusu ıslak:

Nedenleri: Normalden fazla su konulmuş ve elektrolit taşmış. Çareleri : a- Elektrolit seviyesini kontrol ediniz. b- Islak yerleri amonyaklı bezle siliniz. 4.Elektrolitin yoğunluğu çok düĢük:

Nedenleri 1: Akü tamamen deşarj olmuş veya tam olarak şarj edilmemiş. Çareleri : a- Aküyü şarj ediniz.

Nedenleri 2: Akü plakaları aşırı derecede sülfatlanmış Çareleri : a- Aküyü şarj ediniz. b- Elektroliti yenileyiniz. Nedenleri 3: Akü plakaları arasında kısa devre var. Çareleri : a- Separatörleri kontrol ediniz gerekirse değiştiriniz.

Nedenleri 4: Şarj techizatları iyi şarj etmiyor. Çareleri : a- Kablo başlıklarını ve bağlantıları kontrol ediniz gevşekse sıkıştırınız. b- Şarj techizatlarını kontrol ediniz. c- Konjektörün çalışıp çalışmadığına bakınız.

Nedenleri 5: Kablolarda ve elektrik donanımında kısa devre var. Çareleri : a- Araba üzerinde düzeneğin anahtarlarını kapatarak kontrol ediniz.

Nedenleri 6 : Akü hiç şarj olmuyor. Çareleri : a- Elektroliti yenileyiniz ve şarj ediniz.

12

5.Akü bir gün Ģarj ediliyor ertesi gün boĢalıyor.

Nedenleri 1: Akü eskimiş. Çareleri : a- Aküyü tamirciye götürün. b- Akünün yenisini takınız.

Nedenleri 2: Akü içinde kısa devre var. Çareleri : a- Aküyü açınız separatörleri değiştiriniz. 6.IĢıklar yanıp bir süre sonra sönüyor.

Nedenleri: Kablo başlıkları ve diğer bağlantıları gevşek. Çareleri: a- Kablo başlıkları ve diğer bağlantıları muayene ediniz gevşek olanları sıkıştırınız. Paslı olanları temizleyiniz. 7. Akü Ģarj edilemiyor.

Nedenleri 1: Şarj dinamosu arızalı. Çareleri : a- Şarj dinamosunu muayene ediniz. b- Konjektörü muayene ediniz. c- Aküyü dinamoya bağlayan devreleri kontrol ediniz.

Nedenleri 2: Akü tamamen bozulmuş. Çareleri : a- Akünün yenisini alınız. b- Aküyü tamirciye veriniz.

Nedenleri 3: Akü plakaları tamamen sülfatlanmış. Çareleri : a- Elektroliti yenileyiniz, aküyü şarj ediniz. TEMEL KAVRAMLAR VE ĠġLEMLER 1-ġARJ: Aküye, bir DC güç kaynağından akım verme işlemine veya elektrik enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümüne şarj denir ve akü bu işlemle enerji depolar. Bir akü şarj oldukça göz elemanlarında aşağıdaki değişimler olur. a)Pozitif plakalar kurşun sülfattan kurşun perokside dönüşür. b)Negatif plakalar kurşun sülfattan, sünger kurşuna dönüşür. c)Pozitif ve negatif plakalardaki sülfatlar elektrolite geçtiği için elektrolit yoğunluğu yükselir. d)Şarj boyunca akü voltajı artar. e)Şarj boyunca elektrolitte gazlanma oluşur.

2-DEġARJ: Akünün bir alıcıya akım vermesi işlemine veya kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüşmesine deşarj denir. Bir akü akım verirken elemanlarında şu değişmeler olur. a)Pozitif plakalar, kurşun peroksitten, kurşun sülfata dönüşür. b)Negatif plakalar, sünger kurşundan, kurşun sülfata dönüşür. c)Elektrolitteki sülfat, plakalara gittiğinden elektrolitin yoğunluğu azalır. d)Akü voltajı deşarj boyunca düşer.

13

3-VOLTAJ: Bir akü hücresinin(+) ve (-) kutupları arasında ölçülen potansiyel farkıdır. Bu voltajın değeri akünün şarj seviyesine bağlı olarak değişir. Sözü edilen voltaj değerlerinin bazıları aşağıdaki gibi ifade edilir. a)Anma Voltajı (Nominal voltaj): Tam şarjlı bir akü hücresinin kutupları arasında ölçülen voltaj değeridir. Aküler bu voltaj değeri ile anılırlar. Satılırken, alınırken ve üzerindeki etiketlerde, bu voltaj değeri ile belirlenir. Kurşun – Asit türü bir akü hücresinin anma voltajı 2 volttur. b)Yavaş Şarj Voltajı: Aküyü tam şarjlı plarak tutmak için, bir DC Enerji Kaynağı ile yapılan şarjdaki voltaj değeridir. Bir akü hücresinin yavaş şarj voltajı 2,2 ile 2,23 V arasındadır. Yavaş şarj “Tanpon Şarj”,”Zayıf Şarj”,”Float Şarj”gibi sözcüklerlede ifade edilebilir. c)Deşarj Sonu Voltaj: Bir aküden akım çekilirken düşmesine izin verilen en küçük voltaj değeridir. Kurşun-Asit akülerde bu değer 1.8 volttur. 4-ĠÇ DĠRENÇ: Bir akü hücresinin içinde, akım yolunda bulunan plaka, seperatör ve elektrolit gibi elemanların toplam direncidir. l-Akünün Yapısı: Aküyü oluşturan elemanların cins, özellik ve yapısı.(Akünün imalatı tamamlandığında yapısal iç direnç takriben sabittir) ll-Akünün ġarj Seviyesi: Bir akü şarj oldukça iç direnci azalır. Diğer bir ifadeyle deşarj oldukça iç direnci artar. Tam şarjlı bir akü hücresinin iç direnci takriben 0.003 ohm‟ dur. Tam deşarj akünün iç direnci ise şarjlı durumun takriben iki katıdır.

5-SELF DEġARJ: Servis dışı durumdaki bir akünün kendi kendine deşarj olmasıdır. Sebebi, elektrolitin, plakalara temas ettiği noktalarda, suyun, oksijen ve hidrojene ayrışmasıdır. Self DeĢarj Miktarı: Kendi kendini oluşan deşarjın değeri iki etkene bağlıdır. 1-Elektrolit sıcaklığı arttıkça fazlalaşır. 2-Kurşun plaka içindeki antimuan oranı arttıkça artar. NOT. Antimuan orana%1–2 gibi düĢük olursa, deĢarj ayda, anma kapasitesinin takribinden % 3 kadarıdır. Antimuan oranı % 3–6 gibi daha yüksekse kayıp ayda, anma kapasitesinin %5’ine ulaĢır. Akü yaĢlı ise bu değerler dahada artar. 6-YOĞUNLUK: Elektrolit, sülfürit asit saf su karışımı bir sıvıdır. Belli miktardaki elektrolitin içinde, saf su miktarına göre sülfirik asit miktarı ne kadar çoksa,o elektrolitin yoğunluğu o kadar çok demektir.Diğer bir ifadeyle yoğunluğu belli,bir elektrolitin içine,sülfürik asit ilave edilirse,yoğunluğu fazlalaşır,buna karşın saf su ilave edilirse yoğunluğu azalır. Yoğunluğun Birimi: Yoğunluğun en çok kullanılan birimi “gr/cm küp”veya “kg/lt”dir. Birimlerden de anlaşılacağı gibi, yoğunluk, bir birim hacmindeki elektrolitin ağırlığıdır. Örneğin bir akü hücresinde, 1 cm‟lik hacim işgal eden elektrolitin ağırlığı 1.220 gr.ise,o akünün elektrolit yoğunluğu 1.220 gr/cm‟tür denir. Yoğunluğun DeğiĢimi: Servise verilmiş olan bir akünün işletme esnasında yoğunluğu iki durumda değişim gösterir. a)Elektrolit içindeki sülfürik asitin elektrolitten ayrılarak plakalara gitmesiyle (deşarjda) b)Sıcaklığın artmasıyla, elektrolitin genleşmesi sonucu birim hacimdeki (1cm),asit miktarının azalmasıyla,

14

Yoğunluğun Ölçülmesi: Elektrolit yoğunluğu, çoğunlukla Hidrometre denilen aletle ölçülür. Alet ölçekli bir cam şamandıranın sıvı içinde yüzmesi esasına göre çalışır. Şamandıra, yoğunluğu düşük elektrolite daha çok dalar, yoğunluğu yüksek elektrolitte ise yüzeye yakın seviyede yüzer. Yoğunluk ölçümünde hidrometre, üst tarafına bir lastik top, alt ucuna ince bir lastik hortum takılmış cam bir tüptür, içinde ise ölçekli bir şamandıra vardır. Lastik top elle sıkılarak lastik hortum elektrolit içine daldırılır. Top yavaş yavaş bıralılarak cam tüp içine elektrolit çekilir. Ölçekli şamandıra elektrolitte yüzerken, sıvının yüzeyi hizasındaki ölçekte, yoğunluk değeri okunur. Elektrolit yoğunluğu “Bome Derecesi” olarak da ifade edilebilir. Bu birimle, yoğunluk ölçen alet, hidrometreye benzer ve Bomemetre olarak tanımlanır. Yoğunluğun, gr / cm3 veya Bome Derece olarak ifade edilmesi, akünün işletmesinde ve ilgi hesaplama metodlarında bir değişikliği gerektirmez, değişen yalnızca birim ve rakamsal değerlerdir. Aşağıda, gr / cm ve Bome Derece olarak yoğunluk değerleri gösterilmiştir

gr/cm Bome Derece

1,100 13

1,110 14,2

1,120 15,4

1,130 16,5

1,140 17,7

1,160 19,8

1,170 20,9

1,180 22

1,190 23

1,200 24

1,210 25

1,220 26

1,230 26,9

1,240 27,9

1,260 29,7

1,270 30,6

1,280 31,5

Hidrometrenin Kullanılması: Elektrolit yoğunluğunun ölçümünde şu hususlara özen gösterilmelidir. a-Lastik top elle sıkılı iken, hidrometre hortumu, akü hücresi içinde elektrolite girecek şekilde tutulmalıdır. b-Lastik top, parmaklar arasında yavaş yavaş bırakılarak hidrometrenin içine elektrolit girmesi sağlanmalıdır. Çekilen elektrolit tekrar hücre içine bırakılmalı böylece ölçümlere başlamadan önce hidrometre içinin ıslak hale gelmesi sağlanmalıdır. c-Lastik top tekrar sıkılıp yavaş yavaş bırakılarak hidrometre içine bu kez ölçüm için elektrolit çekilmelidir. d-Hidrometre sürekli dik tutulmalı, elektrolit çekilirken ve hücreye tekrar bırakılırken hidrometreden, hücre dışına elektrolit dökülmemelidir. e)Hidrometre içine, şamandıra serbest olarak yüzecek miktarda elektrolik çekilmelidir. f)Ölçüm yapılırken, skalaya, elektrolit yüzeyi hizasında bakılarak değer okunmalı bu işlem yapılırken lastik topa elle basınç yapılmamalı ve şamandıranın cam tüpün hiçbir tarafına temas etmeksizin dik ve serbest olarak yüzdüğünden emin olunmalıdır. g)Ölçümler bittikten sonra, hidrometre içine temiz su çekilip tekrar dökülerek, elektrolit kalıntıları giderilmelidir.

15

7-KAPASĠTE Bir akünün, şarj işlemiyle kazandığı, esas olarak, deşarj işleminde verilebildiği enerjiye akünün kapasitesi denir. Kapasitenin birimi “Amper Saat”tir. Kısaca “Ah”harfleri ile ifade edilir. Akünün etiket değerine anma kapasitesi denir. Bir akünün kapasitesi şu etkenlere bağlıdır. a)Bir hücredeki plakaların adedine ve boyutlarına, b)Elektrolitin yoğunluğu, c)Elektrolitin sıcaklığı. Elektrolitin sıcaklığı 7-VERĠM: Bir aküden, deşrjda çekilen enerjinin, şarlda verilen enerjiye bölümünden elde edilen değere akünün verimi denir. Diğer bir ifadeyle, deşajda aküden alınan kapasitenin, şarjda aküye verilen kapasiteye oranıdır. Verimin belirlenmesinde şu husular sağlanmalır. a)Akü, anma kapasitesinin 10 saatte bölümünden elde edilen akımla, şarj ve deşarj edilmelidir. b)Deşarjda, hücre voltajı,1,8 volta düşünce son verilmelidir. Akülerde iki çeşit verim vardır. 1-Amper Saat Verimi:(p.Ah) harfleri ile ifade edilir. Kurşun asit türü akülerin Amper-Saat verimi takriben %90‟dır.Formülleştirilirse: (pAh)= Deşarj akımı x Deşarj süresi / Şarj akımı x şarj süresi 2-Watt. Saat Verimi: p.Wh harfleri ile ifade edilir. Kurşun asit akülerin Watt – Saat verimi takriben %75‟tir.

AKÜLERĠN BAĞLANTI ġEKĠLLERĠ

Akülerden istediğimiz akım, gerilim ve gücü alabilmemiz için aküleri gruplar haline getirmek zorunluluğu vardır.

Seri bağlama

+ -

Akülerde gerilimi yükselmek için seri bağlama Yapılır. Gerilim yükselir akım ve kapasite sabit Kalır.

Paralel Bağlama

Kapasite ve akım yükselir Gerilim sabit kalır.

16

KarıĢık bağlama Her türlü bağlamada akülerin ( + ) ve (- ) kutupları mutlaka tespit edilip işaretlendikten sonra istenilen şekilde bağlanmalıdır. Yanlış bağlamalar kısa devreler ve tehlikeler doğar. AKÜLERDEKĠ KĠMYASAL OLAYLAR Akü şarjlı iken pozitif plakalar kurşun peroksit negatif plakalar kurşundur elektrolit ise sülfirik asitle zenginleştirilmiş saf sudur. DeĢarj esnasında: Elektrik akımı pozitif plakalar üzerindeki aktif materyal olan kurşun peroksidi kurşun sülfata dönüştürür ve bu kimyevi değişiklikte elektrolitte sülfürik asit kullanıldığından deşarj sonunda elektrolit sülfürik asit yoğunluğu bakımından zayıf kalır. Teşekkül eden kurşun sülfat beyazdır fakat eleman aşırı deşarja maruz kalmadıkça gözle görülmez. Aşırı deşarj aşırı sülfatlaşma doğurur. Aşırı sülfatlaşma önce plakaların renklerinin açıklaşması şeklinde görülür sonra beyaz benekler başlar nihayet plakalar tamamen beyazlaşır ġarj esnasında: Yukarıdaki kimyevi olayın yönü değişir ve plakalardaki kurşun sülfat kurşun peroksit ve sünger formunda kurşun olur. Hasıl olan sülfürik asit elektrolitteki asit miktarını artıracak elektrolitin yoğunluğunu normale getirir. DeĢarj durumu ġarj durumu + Plaka - Plaka + Plaka - Plaka Pb4SO +PbS4O 2H2 O = Pb2O +Pb2+2H S4O

Yüksüz bir akü grubundaki şarjın kaybolmaması için redresörlerle ve üretici firmanın tavsiye ettiği tampon şarj voltajı ile devamlı şarj edilmelidir.

24 Volt için = 26.70 volt. Akü sayısı x 2.23 volt 220 Volt için = 245 volt.

Kapasite ,Gerilim Akım bu bağlantı şekli ile istenen seviyeye çıkarılır.

17

AKÜLERDE ĠġLETME ÇEġĠTLERĠ Aküler sadece elektrik enerjisi depolayıcısı olarak kullanılmaz aynı zamanda kısa zamanla şarj veya deşarj pikleri esnasında gerilimi sabit tutmak içinde kullanılır. a- Yalnız batarya ile çalıĢan: Bu halde batarya direk olarak yüke bağlıdır. Ve yük akımı

yalnız bataryadan çekilir batarya yükten ayrılınca şarj cihazına bağlanarak şarj edilir. b-Tampon çalıĢma veya devamlı Ģarjda çalıĢma:

Bu şekildeki çalışmada batarya ve şarj cihazı paralel olarak yüke bağlıdır. Yük az akım çekerken şarj cihazı hem bataryanın şarj akımını hem de yük akımını temin eder. Yük akımı belirli bir değerin üzerine çıkınca, bataryada şarj cihazı ile paralel olarak yükü beslemeye başlar.

c-Emre Hazır çalıĢma: Bu çalışmada yalnız şarj cihazı servis harici olduğu zaman batarya yükü besler. Diğer hallerde yük akımını şarj cihazı verir

AKÜLERDE PERYODĠK BAKIM Bir akünün bakım ve işletilmesinde dikkat edilecek en mühim nokta imalatcı firma tarafından verilmiş olan bakım ve işletme talimatlarının uygulanmasıdır.

1.Akülerin belli aralıklarda yoğunluk ölçümü yapılmalı her birhücrenin bome yoğunluğu ortalama 1,24 olmalıdır.

2.Akülerin elektrolit seviyesinin kontrolü yapılmalı elektrolit seviyesi düşük olduğu zamanlarda maksimum seviyeye kadar saf su ilavesi yapılmalıdır.

3.Akülerin bulunduğu yer senede 1 kez temizlenmelidir.

4.Akülerin bulunduğu yerdeki havalandırma elemanlarının çalışıp çalışmadığı kontrol edilmelidir çünkü şarj esnasında akülerden patlayıcı gazlar çıkar.

5.Akülerin bir birlerine olan bağlantıları kontrol edilmeli gevşeklik varsa sıkılmalıdır.

6.Oksitlenmeye karşı bağlantı yerleri vazalin ile yağlanmalı. 7.Akülerin üzerinde toplanabilecek toz ve rutubet birleşerek iletken bir tabaka meydana getirebilir bu tabaka kaçak akımlara sebep olabilir, bunun için akülerin üzeri temiz olması gerekir.

AKÜ ODALARINDA ÇALIġMA YAPARKEN KULLANILAN KĠġĠSEL KORUYUCU MALZEMELER

1-Kimyasal koruyucu elbise 2-Aside dayanıklı eldiven 3-Yalıtkan baret 4-Ayakkabı 5-Gözlük 6-Gaz maskesi

18

AKÜ ODASININ DÜZENLENMESĠ Akü odasının belirlenmesi ve düzenlenmesine, aşağıdakı hususlar dikkate alınmalıdır. 1-Akü odası nemsiz olmalıdır, 2- Akü odası sürekli güneş ışınlarına maruz bulunmamalıdır, 3- Akü odası yeterli derecede aydınlatılmalıdır. Aydınlatma tesisatı gaz sizdirmaz özellikte olmalı, böylece yangın olma ihtimalı ortadan kaldırilir, 4- Akü odasının duvarları açık renk, asite dayanıklı yağlı boya ile veya benzeri özellikte inşaat malzemeleri ile kaplanmalıdır. 5- Akü odasının tabanı kaymayacak kadar düz olmalı ve asite dayanıklı herhangi bir malzeme ile kaplanmalıdır, 6- Elektrik anahtarları akü odasının dışında bulundurulmalıdır, 7-Akü odası çıkış yolu üzerinde göz duşu lavabosu bulunmalıdır, 8- Akü odasını havalandırmak için aspilatör bulunmalıdır.

0

YÜKSEK GERĠLĠM TEÇHĠZATLARI

GENERATÖRLER Günümüzde orta ve büyük güçte imal edilen senkron makinalarda kutuplar

rotor üzerine ve alternatif akım sargıları da stator üzerindeki oluklara yerleştirilmiştir. Bu tip senkron makinalarda dönen kısma kutup tekerleği (rotor), duran kısma da endüvi (stator) denir. Alçak devirli senkron makinalarda kutup tekerleği çıkık kutuplu, yüksek devirli senkron makinalarda ise dolu kutuplu olarak yapılır. Dolu kutuplu rotorlara yuvarlak rotor da denir. Yuvarlak rotorlu senkron generatöre Turbo Alternatör denir.

Alçak devirli senkron makinalarda kutup sayısı çok ve kutup tekerleği çapı büyüktür. Su santrali generatörü, dizel veya pistonlu buhar makinaları ile tahrik edilen senkron generatörler çıkık kutupludur. Yuvarlak rotorlu senkron makinalarda kutup sayısı 2 veya 4 nadir olarak ta 6 olup kutup tekerleği çapı küçük fakat rotor boyu uzundur. Alçak veya orta su düşüş yüksekliklerinde su türbinlerinde tahrik olunan generatörlerde dik milli tertipler tercih edilir. Böyle bir tertipte milin üst kısmına yerleştirilen bir taşıyıcı yatak bütün grup ağırlığı ile birlikte su basıncını da üzerine almak zorundadır. Generatörün bundan başka iki adet boyuna yani aksiyal yatağı bulunur. Bu yataklar milin hareket ekseninde dönmesini sağlarlar ve bu yataklar radyal yüklere maruz kalırlar. Taşıyıcı yatağa aynı zamanda enine yatak da denir. Taşıyıcı yatağa yerleştirilmiş bulunan segmanlar üzerine bütün ağırlık biner. Dönüş sırasında yataktaki yağ dönen taşıyıcı halka ile eğik yüzeyli segmanlar arasına çakılırcasına girer ve bu suretle milin yukarıya doğru itilmesi sonucunda yataktaki sürtünme azaltılır. Yataktaki yağ ise soğutucu sistemdeki su ile soğutulur. Çok büyük güçlerde taşıyıcı yatak üzerindeki yükü manyetik olarak da azaltmak mümkündür. Bunun için milin üst kısmına çekici elektomağnetler yerleştirilir. Bu suretle taşıyıcı yatağın yükü çok azaltılmış olur Senkron makina ister motor olarak çalışsın ister generatör olarak her iki durumda da kutup tekerleğindeki uyarma(ikaz) bobinleri doğru akımla beslenir. ve bu doğru akım bobinlerinin meydana getireceği manyetik alan senkron generatörün (Ns) senkron devir sayısı ile tahrik edilmesi sonucu endüvi (stator) çevresinde bir senkron hız ile döner. Dışardan tahrik edilmek suretiyle döndürülen bu magnetik alan stator sargısında muhtelif fazlarda gerilimleri indükleyecektir. Bu gerilim frekansına (f) diyecek olursak makinanin kutup sayısı ve dakikadaki devir sayısı cinsinden bulunan değeri Generator durumunda : f = (P*Ns)/120 şeklindedir.

1

1. ENERJĠ ĠLETĠM HATLARI

1.1. Elektrik Enerjisinin Alçak Gerilim ve Yüksek Gerilim ile Ġletilmesi:

Elektrik enerjisi generatörlerden elde edilen çıkış gerilimi ile iletildiğinde; iletim akımı, iletken kesiti ve çapı yüksek gerilimle iletime kıyasla daha büyük olmak zorundadır. Dolayısıyla iletim maliyeti artar.

Bu nedenle yüksek gerilimle iletim yapıldığında; Devreden az akım geçeceğinden güç kaybı az olur. Enerji nakil hattı sonunda gerilim düşümü az olur. İletken kesiti daha küçük olduğundan iletimde kullanılan direkler ve diğer

yüksek gerilim teçhizatı hacim bakımından daha küçük ve hafif olur. Sonuçta da elektrik enerjisinin iletimi daha ucuza mal olur.

1.2. Enerji Ġletim Hatlarındaki Kayıplar:

1.2.1. Kapasitif Kayıplar: Enerji nakil hatlarında kapasitif özellik, iletkenlerin birbirleriyle ve toprakla olan

pozisyonlarından kaynaklanan kondansatör yapısından oluşmaktadır. Kapasitenin büyüklüğü iletim akımına, İletkenler arası mesafeye ve iletkenlerin toprakla olan uzaklıklarına bağlıdır.

E.N.H.’da oluşan kapasitif yükler hattın uzunluğuna, iletim gerilimine ve direk tipine bağlıdır. Kapasitif kayıplar sistemde bulunan reaktörlerle yok edilmektedir. Ayrıca fazlar arasındaki kapasitif yükleri dengelemek için E.N.H. güzergâhında transpozisyon işlemi yapılır.

Faz sıralarının hat başı ile hat sonunda aynı olması için güzergâh boyunca uygun yerlerde üç veya üç’ün katları kadar transpozisyon işlemi yapılır.

A

B

C

A

B

C

Transpozisyon işlemi

1.2.2. Endüktif Kayıplar:

Endüktif özellik E.N.H’ da kullanılan çelik alüminyum (St-Al) iletkeninin yapısından kaynaklanmakta ve Endüktif (Reaktif) yük olarak karşımıza çıkmaktadır.

Alüminyum damarların her birinden geçen iletim akımı her damar iletkeni etrafında bir magnetik alan meydana getirir ve bu magnetik alan diğer damarlar tarafından kesilir. Bu olay Lenz Kanunu’na göre (Kendisini meydana getiren

şebekeye karşı koyma) damarlar üzerinde bir zıt E.M.K’ nın oluşumunu sağlar. Bu olay iletkenin direncinin artmasına neden olur. Bu direnç Endüktif reaktans olarak tanımlanır.

2

E.N.H’ daki Endüktif kayıplar; Sistemin faz sayısına, İletkenlerin direk üzerindeki pozisyonlarına, İletken çapına ve iletkenler arası mesafeyle orantılıdır. Bu kayıpların şebekemizdeki mahsurları şönt kapasitörlerle önlenmektedir.

Korona Kayıpları: Nemli ve sisli havalarda çok yüksek gerilim ileten hatların hemen

yakınlarındaki hava iyonize olur ve bu nedenle hattın etrafında oluşan ışıklı tabaka karanlıkta görülebilir. Bu sırada ıslık sesine benzer ses titreşimleri duyulabilir. Bu oluşuma korona olayı denir. Korona olayının nedeni hattın hemen yanındaki bir noktada elektrik alan şiddetinin, havanın dielektrik dayanımından daha büyük olmasıdır. Ancak teller arasındaki her noktada alan şiddeti bu kadar büyük olmadığından bir elektrik arkı oluşmamaktadır.

Korona olayı ısı, ses ve kimyasal reaksiyonlar şeklinde kendini gösteren bir enerji kaybıdır. Korona olayı sonucu meydana gelen kayıplara işletme gerilimi, frekansı, iletkenin yarıçapı, faz iletkenleri arasındaki uzaklık etki eder. Ayrıca havanın nemli, sisli, yağmurlu ve karlı oluşu da kaybı artırır. İletkenin yüzeyinin düzgün olmaması da korona olayı sonucunda meydana gelen kayıpları artırır.

Korona Gerilimine Tesir Eden Faktörler:

İletkenlerin yarıçapları, İletkenler arası açıklık, Hava şartları ( sıcaklık, basınç, rutubet, yağmur, kar, sis v.s.) İletkenlerin pürüzlülüğü,

Korona olayını azaltmak için, demet iletkenler ve korona çemberi (halkası)

kullanılır.

DĠREKLER VE DONANIMLARI

DĠREKLER İletim ve dağıtım hatlarında kullanılan ve iletkenleri birbirinden belirli uzaklıkta havada tutmaya yarayan ve hat boyunca uygun aralık ve yükseklikte yerleştirilen şebeke donanımına direk denir.

3

DĠREK ÇEġĠTLERĠ • Demir Direkler • Betonarme Direkler • Ağaç Direkler

DEMĠR DĠREKLER

• Boru Direkler • A Ve Kafes Direkler • Putrel Direkler(Pilon Veya Çatal)

BETONARME DĠREKLER

• Gerilmesiz Beton Direkler A.Santrifüj Betonarme Direkler B.Vibre Betonarme Direkler

• Ön Gerilmeli Betonarme Direkler A.Ön Gerilmeli Santrifüj Betonarme

Direkler B.Ön Gerilmeli Vibre Betonarme

Direkler

AĞAÇ DĠREKLER

• Tek Ağaç Direkler • Çift Ağaç Direkler (İkiz Veya H Tipi) • A Direkler • Payandalı Direkler • Kirişli Direkler • Lenteli Direkler

KULLANILDIĞI YERLERE GÖRE DĠREK ÇEġĠTLERĠ

4

• Durdurucu Direkler • Köşede Durdurucu Direkler • Taşıyıcı Direkler • Köşede Taşıyıcı Direkler • Nihayet (Son) Direkler • Branşman Direkler • Tevzi ( Dağıtım) Direkleri

DĠREK DONANIMLARINDA YER ALAN MALZEMELER

• İZOLATÖRLER • KORUMA TELLERİ • TOPRAKLAMA LEVHALARI • DAMPER • CAMPER • ARK BOYNUZLARI • İLETKENLER

ĠZOLATÖRLER İletkenleri direğe tespit eden, fakat elektriki olarak izole eden elemanlardır.

Yüksek gerilimli hatlarda özellikle zincir tip izolatörler kullanılır. Eleman sayısı hattın gerilim değerine göre seçilir. Durdurucu direklerde zincir izolatörler hattın gerilme kuvvetine ve ağırlığına karşı zorlanırlar, taşıyıcı direklerde ise zincir izolatörler askı izolatörü olarak görev yaparlar ve hattın durdurucular arasında ileri geri kaymasını sağlarlar.

5

ĠZOLATÖRLERĠN KORUNMASI İzolatörler hava hattı iletkenlerini direklere tespit etmeye yarar. Yüksek gerilim

hava hatlarında kullanılan izolatörler zincirinde koruma elemanları yoksa gerilim dağılımı düzgün değildir. Genel olarak yüksek gerilim hattının bağlandığı izolatör elemanına en büyük gerilim, ortadaki elemana en küçük gerilim ve topraklı uca bağlı olan elemana da biraz daha fazla gerilim düşer. Yüksek gerilim izolatörlerinin korunmasında kullanılan koruma elemanları şunlardır:

KUŞKONMAZLAR

Yüksek gerilim ENH’ nı taşıyan direklerde bulunan traverslerdeki izolatörlerin bağlantı yerinin üst kısmına kuşların konması veya yuva yapması istenmez. Bu nedenle traverslerin bu kısmına kuşların konmaması için bir kuşkonmaz malzemesi montaj edilir ve arası çapraz şekilde galvanizli ince bir bağlama teli ile bağlanır.

a. Ark koruma halkası

Yüksek gerilim tesislerinde izolatör zincirinin iletken tarafına izolatörü saracak şekilde bir koruma halkası konur. Bu halka iletkeni izolatöre bağlama parçasına tespit edilir. Bu halkalar konsola veya traverslere tespit edilmiş olan ark boynuzları ile birlikte kullanılır. Bu sistem izolatörler üzerinde meydana gelen yüzeysel atlamanın ark boynuzu ile koruma halkası arsında devam etmesini sağlar. Böylece izolatörün atlama gerilimini biraz düşürür. Fakat zincir izolatör üzerinde

gerilim dağılımını düzenlediği için tercih edilir. b. Ark boynuzları

Yıldırım düşmesi ve sistem arızalarından dolayı meydana gelen gerilim yükselmelerinde yüksek enerjili bir arkın belli bir noktada buluşmasını temin etmek ve toprağa akmasını sağlamak amacı ile kullanılırlar. Bu şekilde izolatör veya izolatör zinciri üzerinden yüksek gerilim atlamalarının akmasına engel olunarak hasar görmeleri önlenmiş olur.

Yüksek gerilim zincir izolatörlerinde ark atlaması neticesinde porselen kısım genellikle kırılır ve dökülür. Arkın izolatör üzerinden atlamasına engel olmak için hava hatlarında kullanılan zincir tipi izolatörlerde ark boynuzları kullanılır. Bu boynuzlardan birisi zincir izolatörün üst kısmında olacak şekilde konsolda veya traverste bulunur ve iletkenin izolatöre bağlama parçasına tespit edilir. Boynuzlar sayesinde ark, izolatörlerden uzakta tutulur. Bu şekilde izolatörün zarar görmesi önlenmiş olur.

6

c. Ark çemberi

Zincir izolatörün herhangi bir noktasında ark meydana gelebilir. Rüzgârın geldiği tarafta meydana gelen bir ark rüzgâr tarafından çember üzerinden yanlara doğru itilir ve izolatöre bir zarar gelmez. Çembersiz izolatörlerde arkın rüzgâr tarafında izolatörün altına doğru itilme ihtimali vardır.

KORUMA TELLERĠ Örgülü çelik iletkenler olup, E.N.H’na düşecek olan yıldırımları toprağa iletir. Direklerin en üst noktasından çekilir. TOPRAKLAMA LEVHALARI Koruma teline gelen yıldırımın topraklama iletkeni vasıtasıyla toprağa kolayca geçişini sağlayan elemanlardır. Koruma teli ile toprak arasında 20 Ohm’u geçmeyen bir direnç olmalıdır.

DAMPER E.N.H’nı rüzgarlardan dolayı meydana gelen darbe ve titreşimlere karşı koruyan amortisman görevi yapan ağırlıklardır.

CAMPER Durdurucu direklerde E.N.H’nı birbirine irtibatlamaya yarar.

ĠLETKENLER Elektrik enerjisinin üretim merkezlerinden tüketim merkezlerine taşınması için kullanılan ve iletkenlik özelliği yüksek olan metallerden yapılmış tellere iletken denir.

7

Orta ve yüksek gerilim iletim hatlarında kullanılırlar. Alüminyum tellerden ve çinko kaplı çelik tellerden imal edilirler. İletkenler yedi veya daha fazla tellerden eş merkez tabakalı olarak örülürler. Eğer iletken birden fazla tabakadan oluşuyorsa bitişik tabakalar birbirine ters adım yönünde örülür.

ORTASI BOġ ÖRGÜLÜ ĠLETKENLER İletim geriliminin çok yüksek olması durumunda enerjinin, iletkenin dış civarından kaçması şeklinde oluşan ve korona olayı diye adlandırdığımız olayın neden olduğu kayıpları azaltmak için, tel çapını zahiri olarak büyütmek amacıyla yapılan iletkenlerdir. DEMET ġEKLĠNDEKĠ ĠLETKENLER Korona kayıplarının oluşacağı, çok yüksek iletim gerilimi bulunan nakil hatlarında, diğer hat kayıplarını da en aza indirmek amacıyla her fazın iletkeni, aralarında belli bir mesafe bulunmak şartı ile iki veya daha fazla sayıda yapılır. Bu şekilde her faz nakili, birden fazla sayıda demet şeklindeki iletkenlerden oluşur. Aralarına ara tutucu adı verilen elemanlar konur.

ġALT SAHASI

Genel olarak; ayırıcılar, kesiciler, baralar, transformatör ve yardımcı teçhizatların bir araya toplandığı, enerjiyi dağıtmaya yarayan tesistir. Şalt sahaları çeşitleri: Harici tip Şalt Tesisleri Dahili tip Şalt Tesisleri

TRAFO ĠSTASYONU Genel olarak ; bir veya birden fazla yüksek gerilim E.N.H.’dan enerji alan ve bu enerjiyi genellikle orta ve alçak gerilim ile müşteri fiderlerine dağıtan cihaz topluluğunun bulunduğu yerdir.

8

HARĠCĠ TĠP ġALT SAHASI ÇEġĠTLERĠ Cihaz tipi şalt sahası Kiriş tipi şalt sahası Toprak üstü şalt sahası

CĠHAZ TĠPĠ ġALT SAHASI Cihaz tipi şalt sahaları, genellikle arazinin düz olmadığı yerlerde kurulur. Bu tipte hafif olan teçhizat çelik çerçeveler üzerine oturtulur.(Ölçü transformatörleri gibi) Baralar, A tipi çelik direklere bağlanan zincir izolatörler arasına gerilerek yerleştirilir. Tesis masrafları ucuzdur ve gerekli her türlü konstrüksiyon değişiklikleri kolaylıkla yapılabilir. KĠRĠġ TĠPĠ ġALT SAHASI

Kiriş tipi şalt sahaları; dikey, yatay ve kafes kirişlerden yapılır. Baralar, zincir veya dikey tip mesnet izolatör yardımıyla kirişler arasına gergin bir şekilde yerleştirilir. Ayırıcılar ve diğer hafif teçhizat kirişler üzerine monte edilirler. Bu tip yapı; cihaz tipi yapıdan daha pahalıdır. Fakat daha küçük yerde kurulabilir ve konstrüksiyon birbirini desteklediği için daha sağlamdır.

TOPRAK ÜSTÜ TĠPĠ ġALT SAHASI Toprak üstü tipi şalt sahası; pratik olarak bütün cihazlar beton sütunlar üzerine oturtulur. Baralar betonarme kaideye ve zincir izolatörler arasına gerilerek yerleştirilir. Tesisin iyi bir görünümü vardır. Teçhizatın alçak seviyede montajı nedeniyle maliyet bakımından ekonomiktir. Tesis için genellikle düz ve geniş bir sahaya ihtiyaç vardır. Bu tip yapı; zelzele ve toprak kayması olan yerler için elverişli değildir.

9

DAHĠLĠ TĠP (KAPALI) ġALT SAHASI

Genellikle 36 Kv luk tesislerde dağıtım fiderleri olan ve içerisinde kesici, ayırıcı, lama bakır bara teçhizatları bulunan fider hücre odalarıdır.

SF6 GAZ ĠZOLELĠ ġALT SAHALARI

Minimum alanda maksimum gerilim 72,5 ile 800 kV arasındaki gaz yalıtımlı şaltın ana özellikleri ekonomik maliyeti, güvenilirliği ve müşteri desteğidir. Bunların kompak tasarımı ister yüksek bir binanın bodrum katı, bir departmanlı mağaza, bir endüstriyel tesis ister tarihi bir binanın birinci katı veya bir mobil konteynır yer sıkıntısı çekilen mekanlarda kullanılmalarına olanak sağlar. Modern alüminyum döküm muhafazaları, şalt ürünüyle teması güvenli hale getirmekte ve çevre koşullarına direnci sağlamaktadır. Yüksek kaliteye sahip şalt ürünün pratikte herhangi bir bakım gerektirmez.

Elektromanyetik uyumluluk, çalışma personeli ve çevre için güvenli koruma sağlar. Şaltın modüler yapısı esnek tasarımlara ve sorunsuz genişletmeye olanak verir. Dünyanın her yerinde yüksek düzeyde kaliteyi ve ekonomik maliyeti sağlamaktadır. Gaz yalıtımlı şaltın yanısıra, uzun mesafeler arasında yüksek güç kapasitelerinin iletimine yönelik gaz yalıtımlı hatlar da vardır.

Yerden tasarruf sağlayan tasarım Hafiflik Uzun hizmet ömrü Minimum işletme masrafları Ekonomik randıman Yüksek güvenilirlik Güvenli muhafaza Düşük masraf Erişim kolaylığı Yüksek kullanılırlık oranı

Gürültü ve saha emisyonu düzeyleri son derece düşük olduğundan, bunların

duyarlı ortamlarda, konut bölgelerinde ve şehir merkezlerinde bile entegre şekilde kullanılmalarına olanak vermektedir. Bu özellikleri sayesinde, çevreye uyumlu bir yüksek gerilim şaltından beklenen her şeyi karşılamaktadır.

10

GAZ ĠZOLELĠ ĠLETĠM HATLARI

Kanıtlanmış temellere oturan yeni teknoloji, Havai güç iletim hatları kullanılamadığında, hatlar size ekonomik, çevre dostu ve bakım gerektirmeyen alternatif sunacaktır.

Gaz yalıtımlı iletim hatları Tüneller içine kurulur ve yeraltı veya yer üstünden geçirilmeye uygundur. Harici ortama karşı koruma sağlayan kılıflı konstrüksiyonu nedeniyle, son derece güvenlidir. Ayrıca, bakım gerektirmemeleri uzun hizmet ömrüne sahip olmalarını sağlarken, otomatik bağlantı sistemi bütün sistemin gaz geçirmez olarak kalmasını sağlar. Gaz izoleli iletim hatlarının en önemli özelliklerinden biri düşük çalışma kaybıdır; bir başka deyişle, ortama daha az ısı yayılır ve işletme maliyetleri son derece düşüktür. Gaz izoleli iletim hatları, aynı zamanda, elektromanyetik alanlara duyarlı

ortamlar için de idealdirler; çünkü bunların konstrüksiyonu, diğer bütün güç iletim yöntemlerine çok daha az elektromanyetik alan meydana getirir. Sadece maksimum ekonomik ve çevresel uyumluluğa değil, aynı zamanda onlarca yıl güvenilir ve bakım gerektirmeyen bir hizmet sağlar.

BARALAR VE BARA MALZEMESĠ

Baralar elektrik enerjisinin kontrol ve kumanda edilmesinde kullanılan teçhizat ve malzemelerin birbirleri ile irtibatlarını sağlayan iletkenlerdir. Bara malzemeleri işletme gerilimine, akımına ve bulunduğu yere göre seçilirler. Çeşitli bara sistemleri içinde en uygun olanının seçiminde şu faktörlere dikkat etmek gerekmektedir.

11

Yükün cinsi ve miktarı Kullanılacağı yerin özelliği Besleme kaynaklarının sayısı Beslemenin sürekliliği Ekonomik durum Emniyet

Bara malzemeleri bakır ve alüminyumdan olmak üzere aşağıdaki şekillerde yapılırlar.

Bakır veya Alüminyum Lama, Bakır veya Alüminyum Boru, Çelik – Alüminyum İletken,

Lama şeklindeki baralar genelde dahili tesislerde, boru ve İletken baralar ise harici tesislerde kullanılırlar.

Dahili baralar; faz sıralarını belirlemek, malzemenin oksitlenmesini önlemek ve

akım yoğunluğunu arttırıp soğutmayı sağlamak amacıyla değişik renklerde boyanırlar.

Çelik-Alüminyum iletkenli baralarda,

bara seğiminin sıcaklık değişimlerinde aynı kalması için bara uçlarına ağırlık bağlanır.

AYIRICI: AYIRICININ TANIMI Yüksüz devreleri gerilim altında açıp kapatmaya yarayan teçhizatlardır. AYIRICILARIN YAPISAL BÖLÜMÜ

Ayırıcılar hangi tip ve marka olurlarsa olsunlar

genel olarak aşağıdaki yapısal bölümlerden oluşurlar;

1. Sabit kontak ve sabit kontağı taşıyan mesnet izolatörü,

12

2. Hareketli kontak ve hareketli kontağı taşıyan mesnet izolatörü, 3. İşletme mekanizması ve hareketi ileten kollar. ĠġLETME MEKANĠZMALARINA GÖRE (Kumanda Ģekline göre)

Elle kumandalı ayırıcılar Mekaniki kumandalı ayırıcılar (Dişli hareket ileten sistemli veya boru kollu) Elektrik motoru ile kumandalı ayırıcılar Basınçlı hava ile kumandalı ayırıcılar

MONTE EDĠLDĠKLERĠ YERE GÖRE AYIRICILAR

Dahili tip (kapalı hücre ve şalt sahalarında) Harici tip (Direk üzerinde ve açık hava şalt sahalarında)

YAPILARINA GÖRE AYIRICILAR

BIÇAKLI AYIRICILAR

Bıçaklı ayırıcıların hareketli kontağı aynı zamanda açılır ve kapatılır. Bina içinde veya bina dışında kumanda düzeni emniyet mesafesi dışında açma ve kapama yapılır.

Ayırıcıların enerjisiz olan madeni kısımları topraklanır. Bıçaklı ayırıcılarda, hat ayırıcısı ile toprak bıçağı arasında kilitleme tertibatı vardır.

13

BIÇAKLI AYIRICILAR YAPI ĠTĠBARĠYLE

• Dahili bıçaklı ayırıcılar (Sigortalı olanları da vardır) • Harici bıçaklı ayırıcılar (Sigortalı olanları da vardır) • Toprak bıçağı

DAHĠLĠ BIÇAKLI AYIRICILAR Dahili tip bıçaklı ayırıcılar bina içersinde kullanılacakları yerlere göre duvar veya saç hücreler üzerine monte edilir. Ayrıca mekanik kumanda koluyla kumanda hücre dışında yapılır. Hücrelerde enerjili kısımlar tel fensle emniyet altına alınır.

HARĠCĠ TĠP BIÇAKLI AYIRICILAR Harici ayırıcılar açık hava şartlarında çalışacağı göz önüne alınarak imal edilir. Kumanda mekanizması, ayakta duran bir insanın rahatça açıp kapayacağı şekilde monte edilir.

TOPRAK BIÇAĞI

Toprak bıçağı bina içinde ve bina dışında kullanılabilir. Enerji iletim hatları giriş ve çıkışlarında kullanılır. Bakım ve onarım için hattın enerjisi kesildiği zaman toprak bıçağı kapatılır. Hat emniyete alınmış olur. Bu ayırıcılar özel mesnetler, direk üzerlerinde veya bina içinde hat çıkışlarında kullanılır.

SĠGORTALI AYIRICILAR

Sigortalı ayırıcılar bina içinde ve bina dışında

36 kV. kadar kullanılır. Sistemde meydana gelen arızaların diğer müşteriye yansımaması ve teçhizatı

14

koruma amacı ile dağıtım hatları ve çok küçük enerji çeken müşteri çıkışlarında kullanılır.

DÖNER ĠZOLATÖRLÜ AYIRICILAR

Hareketli kontaklara bağlı izolatörler kendi ekseni etrafında istenen açılarda dönebilen ayırıcılardır. Dahili ve harici tipleri vardır. En çok harici tipleri kullanılır. Döner izolatörlü ayırıcılar iki tipte yapılırlar

• Tek döner izolatörlü ayırıcılar • Çift döner izolatörlü ayırıcılar.

TEK DÖNER ĠZALATÖRLÜ AYIRICI

Bu tip ayırıcılarda ortada döner izolatör üzerinde sabit bir erkek kontak bulunur. Döner izolatör kendi etrafında 90 derecelik acı ile mekanik düzen vasıtası ile döndürülerek kenarda bulunan sabit izolatör dişi kontaklarına kenetlenerek ayırıcı kapanmış olur.

Tek döner izolatörlü ayırıcılar iki çeşittir.

• Döner izolatörü ortada ayırıcı • Döner izolatörü kenarda ayırıcı

DÖNER ĠZOLATÖRÜ ORTADA OLAN AYIRICILAR

Bu tip ayırıcıların döner izolatörü ortadadır.

ÇĠFT DÖNER ĠZOLATÖRLÜ AYIRICILAR

Çift döner izolatörlü ayırıcılarda ayırıcının her iki izolatörü 90 derece kendi ekseni etrafında mekaniki bir düzenle dönerek ayırıcının kapanmasını ve açılmasını sağlar.

Bu tip ayırıcılar kış mevsiminin çok sert geçtiği yerlerde kontakları kaplayan buzun kırılarak açılmasını sağlar.

Ayırıcılara elle mekaniki kumanda verildiği gibi yakından veya uzaktan elektrikli motor ile de açma ve kapama kumandaları verilebilir.

15

DÖNER ĠZOLATÖRÜ KENARDA OLAN AYIRICILAR

Bu çeşit ayırıcılar 110 KV. dan 800 KV. a kadar yapılmaktadır. Ülkemizde 154 ve 380 KV trafo merkezlerinde kullanılmaktadır. Döner izolatörü kenarda olan ayırıcılar kendi aralarında iki ye ayrılır.

• Mafsalsız düşey kapanan ayırıcı • Pantoğraf ayırıcı

MAFSALSIZ DÜġEY KAPAMALI AYIRICI

Döner izolatörü kenarda olan ayırıcının hareketli kontağı yekpare olup, ayırıcı açıkken yere dik durumdadır. Kapalı iken yere yatay durumdadır. Ayırıcı yakından ve uzaktan kumanda edilir.

PANTOĞRAF AYIRICI

Pantograf ayırıcılar hareketli kontağın ve bu kontağın çalışma düzenine göre muhtelif şekilleri vardır. Pantograf ayırıcılarda, ayırıcının açılıp kapanmasını sağlayan döner izolatörler kenardadır. Hareket düzeni yakından elle ve mekaniki olarak çalıştırıldığı gibi hareket düzeni motor ile yakından ve uzaktan çalıştırılabilir. Pantograf ayırıcı kendi arasında ikiye ayrılır.

• Hareketli kontakları yatay pantograf ayırıcısı • Hareketli kontakları dikey pantograf ayırıcı

Hareketli kontakları yatay pantograf ayırıcısı

16

Hareketli kontakları dikey pantograf ayırıcı

AYIRICILARIN GERĠLĠM KESMEDE KONTAKLARINI KORUYAN TEDBĠRLER

1. Yardımcı Kontaklar 2. Ark Boynuzları 3. Boynuzlu Kontak Elemanları,

Ayırıcıların kullanılması esnasında kontaklar arasında meydana gelen arkın etkilerinden ayırıcı kontaklarını korumak amacıyla yukarıdaki tertipler kullanılır. Bunlardan amaç, meydana gelecek arkın yolunu uzatıp tutuşma gerilim değerini arttırıp, arkın sönümlemesini ve kontakların arktan dolayı tahrip olmasını önlemektir.

AYIRICI KONTAKLARINDA TEMAS Ayırıcılarda İyi teması sabit ve hareketli kontakların kontak geçiş direncini minimuma indirir, aksinde ise kontak direncinin artması ise ısı kayıplarına neden olur. İYİ TEMAS KÖTÜ TEMAS Kontak direnci :0,1 Ohm 1 Ohm Geçen akım :400 Amp. 400 Amp.

17

Süre :1 Sn. 1 Sn Kaybolan Isı :3840 Cal. 38400 Cal. Q = 0,24 . I² .R . t

AYIRICI KONTAKLARINDA KÖTÜ TEMAS SONUCU MEYDANA GELEN OLAYLAR • Küçük arklar başlar, • Bu arklardan dolayı kontaklar oksitlenir ve buna bağımlı olarak kontak direnci

artar, • Kontak direncinin artmasıyla arkın şiddeti büyür, • Aşırı ısınmadan dolayı kontak baskı yayları gevşer, • Kontakların gevşemesi arkı arttırır ve ayırıcısının harap olmasına neden olur.

KESĠCĠ KESĠCĠNĠN TANIMI Kısa devre dahil olmak üzere, her türlü yük altında açma ve kapama yapan sistem elemanlarına KESĠCĠ denir. Yüksek Gerilim Kesicilerin çalıĢma prensipleri

Devre kesiciler, her şalt tesisinin ana elemanıdır. Kesiciler, son derece güvenilir olmalarının yanı sıra, düşük işletme maliyeti ve uzun servis ömrü de sağlayabilmelidirler. Dolayısıyla, bunlarla ilgili teknolojik beklentiler oldukça yüksektir. İletim yolunun güvenilir şekilde kapatılması ve kesilmesi tüm servis ömürleri

boyunca kısa devrelerde sabit ark-sönümlendirme kapasitesi güçlü, bakım gerektirmeyen, çalışma mekanizmaları yüksek gerilim devre kesicileri her ihtiyaca yönelik olması beklenir. Uygulama alanına ve söz konusu gerilim düzeyine bağlı olarak, çeşitli tiplerde çalışma mekanizmalarıyla Yay mekanizması, hidrolik mekanizma ve ark sönümlendirme sistemleriyle kendinden sıkıştırma uygulaması ve tampon ilkesi ile donatılırlar. Hem harici tipi devre kesiciler hem de gaz izole şaltlardaki kesiciler benzer bileşenlere sahiptirler.

18

1 Terminal plakası

2 Kontak desteği

3 Nozıl

4 Ana kontak

5 Ark kontağı

6 Kontak silindiri

7 Taban

8 Terminal plakası

Akım yolu Akım yolu, terminal plakalarından [(1) ve (8)], kontak desteğinden (2), tabandan

(7) ve hareketli kontak silindirinden (6) oluşur. Kapalı durumda, çalışma akımı ana kontak (4) içinden akar. Bir ark kontağı (5) buna paralel hareket eder. ÇalıĢma akımlarının kesilmesi...

Açma işlemi sırasında, önce ana kontak (4) açılır ve akım halen kapalı ark kontağı üzerinde komuta eder. Eğer bu kontak daha sonar açılırsa, kontaklar (5) arasında bir ark çekilir. Aynı zamanda, kontak silindiri (6) tabana (7) hareket eder ve orada gazı sıkıştırır. Daha sonra, gaz ters yönde kontak silindirinin (6) içinden ark kontağına (5) doğru akar ve arkı orada sönümlendirir. Arıza akımlarının kesilmesi... Yüksek kısa devre akımları olduğunda, ark kontağı üzerindeki sönümlendirme gazı ark enerjisiyle önemli ölçüde ısıtılır. Bu işlem, gazın kontak silindirinde basınç altında yükselmesine yol açar. Bu durumda, gerekli sönümlendirme basıncının yaratılması için gerekli olan enerjinin çalışma mekanizması tarafından üretilmesi gerekmemektedir. Daha sonra, sabit ark kontağı nozıl (3) vasıtasıyla dışarı akışı serbest bırakır. Gaz, kontak silindirinden dışarıya nozıla geri akar ve arkı sönümlendirir. Yay Mekanizması...

Yüksek gerilim devre kesicilerin çalışma mekanizmasının tasarımı potansiyel enerjili yay ilkesine dayanır. Daha düşük gerilim düzeyleri için bu tip çalışma mekanizmasının kullanılması, sadece az miktarda çalışma enerjisi gerektiren bir

kendinden-sıkıştırmalı ark odacığının geliştirilmesiyle mümkün olmuştur.

Çalışma modu: 1- Kapatma bobini

2 -Kam plakası

19

3- Köşe dişlisi

4 -Akuple çubuğu

5- Bağlantı çubuğu (kapatma yayı için)

6 -Bağlantı çubuğu (açma yayı için)

7 -Çalışma yuvası

8 -Kapatma yayı

9- Açma yayı

10- Acil el krankı

11 -Şarj dişlisi

12 -Şarj şaftı

13 -Çalışma şaftı

14 -Manivela

15 -Damper (kapatmak için)

16 -Damper (açmak için)

Önemli özellikleri · Hareket eden birkaç parçayla karmaşık olmayan, sağlam konstrüksiyon · Bakım gerektirmez · Titreşim-yalıtımlı mandallar · Şarj mekanizmasının yüksüz ayrılması · Erişim kolaylığı · 10,000 açma kapama çevrimi KULLANILMA AMAÇLARI Alçak gerilimin üstündeki gerilim kademelerinde elektrik devreleri kesildiğinde (açıldığında) meydana gelen, ark’ın çok kısa sürede söndürülmesi dolayısıyla devrenin enerjisiz hale getirilmesi gerekmektedir. Bunu sağlamak için kesiciler geliştirilmiştir. Kesiciler hem ark söndürme özelliğine hem de çok hızlı hareket etme özelliklerine sahiptir. KESĠCĠLERĠN YAPISI

Sabit ve hareketli kontaklar Ark söndürme bölümü (hücresi), İşletme mekanizması,

SABĠT VE HAREKETLĠ KONTAKLAR Kesici tiplerine göre farklılık gösteren ancak görev olarak kesicinin akımını taşırlar.

20

ARK SÖNDÜRME BÖLÜMÜ (Hücresi),

Kontakların birbirinden ayrıldığı ark’ın meydana geldiği ve söndürüldüğü bölümdür. Ebatları kesici tiplerine göre değişir. Görevleri ark’ın söndürülmesini kolaylaştırmak, etkilerini azaltmak ve hızlandırmaktır.

ĠġLETME MEKANĠZMASI

Kesici işletme mekanizmaları ayırıcılara kıyasla çok daha hızlıdır. Başlıca çeşitleri;

1. Elle Kumandalı Yaylı, 2. Motorla Kurmalı Yaylı, 3. Basınçlı Havalı, 4. Basınçlı Yağlı.

Bu çeşitleri tümünde uzaktan kumanda ile kesiciyi açmak-kapamak mümkündür.

(Elle kurmalı tipte sınırlıdır) KESĠCĠLERDE ARANAN ÖZELLĠKLER

1. Açma anında meydana gelen arkı süratle söndürmeli, 2. Peşpeşe açma ve kapama yapmalı, 3. Hızlı olarak açma kapama yapmalı, 4. Kontakları nominal akımları ısınmadan, kısa devre akımlarını ise kısa bir süre

taşıyabilmeli.

KESĠCĠLERĠN ARK SÖNDÜRME PRENSĠPLERĠNE GÖRE SINIFLANDIRILMASI

Magnetik Üflemeli Kesiciler

21

Basınçlı Havalı Kesiciler Yağlı Kesiciler

A- Çok Yağlı Kesiciler a- Hücresiz Tip b- Hücreli Tip B- Az Yağlı Kesiciler

SF 6 Gazlı Kesiciler Vakumlu Kesiciler

MAGNETĠK ÜFLEMELĠ KESĠCĠLER

Bir magnetik alan içerisinde bulunan iletkenden akım geçirilecek olursa, bu iletken magnetik alan tarafından itilir ve ya çekilir. Bu prensipten istifade edilerek geliştirilen kesicilere Magnetik Üflemeli Kesiciler adı verilmiştir.

Kontaklar

Ark

Bobin

10 kV Bara

BASINÇLI HAVALI KESĠCĠLER Kesicinin açması esnasında meydana gelen arkın, hücrede veya serbest olarak açıkta basınçlı hava püskürtülmesi prensibine göre çalışır. Pahalı kesicilerdir. Ayrıca basınçlı havanın temini için; hava kompresörleri, yüksek basınçlı havanın depolanması ve dağıtımı için hava tankı ve boru tesisatına ihtiyaç vardır. Kesicinin açma ve kapama sırasında yangın tehlikesi yoktur. Kesici içinde yağ ve diğer sıvılar bulunmadığından yanıcı gazlar bulunmaz. Kesicinin her açma kapamasında temiz hava kullanılır. Açma ve kapama süratli olduğundan kontaklarda ısınma ve yanma olmaz; fazla bakım gerektirmez ve basit yapılıdır. Bütün avantajlarına rağmen pahalı olması, basınçlı havanın temini için

kompresör, hava tankı ve hava tesisatına ihtiyaç duyulur.

22

TAM YAĞLI KESĠCĠLER

İlk kullanılan yüksek gerilim güç kesicileri yağlı kesici olarak yapılmışlardır. Yağ gerek izolasyonu gerekse açma sırasında meydana gelen arkı söndürmeye yarar. Bu tip kesiciler hantal, çok fazla izolasyon yağına ihtiyaç duyulduğundan artık kullanılmamaktadır.

Hücreli tipHücresiz tip AZ YAĞLI KESĠCĠLER

Tam yağlı kesicilerin geliştirilmiş şeklidir. Burada yağın görevi izolasyon olmayıp açma esnasında meydana gelen arkı söndürmektir. Az yağlı kesiciler ucuz ve montajı kolaydır. Kesici birkaç kısa devre açmasından sonra yağın değişmesi gerekir. Bu bakımdan fazla bakıma ihtiyaç vardır. Artık yerini daha modern kesiciler almıştır.

SF6 Gazlı Kesiciler

SF6 gazının özelliklerinden yararlanılarak geliştirilen kesicilerdir. Kesicinin çalışma prensibi sabit basınçta (4-6 bar)SF6 (Sülfür hegza florür) hareketli kontaklardaki piston vasıtası ile sıkıştırılarak ark üzerine üflenmesi ve arkın koparılmasıdır.

SF6 gazının zehirsiz olması, kesme hücrelerine az miktarda gaz basılması, zamanla bozulmaması ve arktan az etkilenmesi nedeniyle bakımı uzun aralıklarla yapılır

Bu özelliğinden dolayı orta ve yüksek gerilimlerde kullanılır. Dahili ve harici tipleri vardır.

SF6 GAZIN ÖZELLĠKLERĠ

Çok yüksek dielektrik (yalıtkanlık) katsayısına sahiptir. Isısal dağılımı düzgündür. Basıncı arttırılınca, yalıtkanlığı da artar. Tekrar birleşme özelliğine sahiptir.

23

Bulunduğu ortamda yer alan diğer malzeme ve maddeler ile kimyasal reaksiyona girmez

Renksizdir Kokusuzdur Yanıcı değildir Gaz halinde (SF6 iken) zehirsizdir. Havadan ağır bir gazdır.

SF6 GAZLI KESĠCĠLERĠN DEZAVANTAJLARI Boğucu etkisi vardır. Kesicilerde kullanıldıkça aşağıdaki şekillere dönüşür.

SF4 ve SF5 konumunda ciltte tahriş edici etkisi vardır.

Toz ve atıkları elektrik süpürgesi ile temizlenirken muhakkak maske takılmalıdır.

Solunum ve sindirim sistemine zarar vermemesi için gerekli iş güvenliği önlemleri alınır.

Yalıtım gazı olarak neden SF6 ?

Orta ve yüksek gerilim enerji üretim, iletim ve dağıtımında kullanılan sistem ve cihazların yalıtımları için seçilen gaz malzemelerinin, güvenilir bir çalışma ortamı oluşturması daima aranan bir özelliktir. Birçok gaz yalıtım malzemeleri içersinden kükürt- hekzaflorür (sulphur hexafluoride- SF6) orta ve yüksek gerilimli enerji sistemlerindeki taşıma kablolarında, kesicilerde, transformatör istasyonlarında oldukça geniş uygulama alanı bulmuştur. Çünkü SF6 gazı normalde durgun ve kimyasal yapısı itibarı ile de kararlı bir gaz olduğu gibi saf halde zehirli de değildir. Bunun yanı sıra SF6'nın dielektrik dayanımı, 1 bar basınç altında 89 kV/ cm. dir. Bu da havaya nazaran yaklaşık üç kat daha fazla dielektrik dayanım özelliğine sahip olduğunu gösterir. Üstelik SF6 mükemmel bir ısı transfer özelliğine sahip olup aynı zamanda yanmaz bir gazdır. Bu özellikleri SF6'nın elektrik cihazlarında geniş bir kullanım alanına sahip olmasına neden olmuştur. SF6 gazlı kesicinin kesme prensibi ve özellikleri

SF6 Gazlı Kesicide yük akımının kesme ve açma işlevi sıkıştırılan gazın ark üzerindeki etkisiyle gerçekleşir. Kesme sırasında yüksek ısıdan dolayı ayrışan flor ve kükürt iyonları soğuma sırasında tekrar birleşirler. Ortalama basınç 6 bar dır. Yüksek akımların yönetilmesi

Aşırı gerilimlerin yaratılmaması SF6 kesme teknolojisinin sağladığı sayısız avantajlardan biri olup anahtarlama sırasındaki dalgalanmaların azaltılması için parafudur gibi cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırmaktadır.

Gazın ark oluşması sırasında patlaması sonucunda Oksijenle birleşmesi sonucu gaz toz haline dönüşür. Toz hali sağlık açısından zararlı bileşenler içerebilir.

SSFFOO22 SSFFOO44

24

Kapasitif akımlar SF6 gazlı kesiciler ardışık tekrar tutuşmaları tahrik etmez. Bu nedenle, kapasitif

akımlar (hatlar, yüksüz kablolar, kondansatör bankları), şebekeye bağlı cihazlara hasar verebilen aşırı gerilimler meydana gelmeden kesilebilir. DüĢük Endüktif akımlar

SF6 kesme teknolojisini kullanarak, düşük akımlarda ark dengesizliğinden kaynaklanan kesik akımlar çok düşük seviyelere getirilebilir. Bu nedenle, buna karşılık gelen aşırı gerilim, cihazlara zarar vermeyecek bir seviyeye düşürülebilir. Ulusal ve uluslar arası laboratuarlarda gerçekleştirilen çok sayıdaki testler sonucunda, SF6 gazlı kesici kullanıldığında ardışık tekrar tutuşmaların (açma) veya ön tutuşmaların (kapama) meydana gelmediği görülmüştür. SF6 gazlı kesici darbesiz kesme sağlayarak sonuçta ortaya çıkan yalıtım delinmeleri ve parafudur gibi cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Öngörülen kullanım ömrü: 30 yıldan fazla

Orta gerilim kesicilerde Kesme sistemi uzun yıllar boyunca bakım gerektirmeden çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve: SF6 gazının kesme sonrası özelliğini koruması sayesinde cihazın kullanım ömrü boyunca tekrar SF6 gazı doldurmaya gerek yoktur, sürekli basınç izlemeye gerek yoktur.

Çevreyi etkilemez

Kesme için olan aktif parçalara ek olarak, sızdırmaz muhafaza mekanik iletim için en önemli mekanik parçaları içermektedir. Sonuçta sistem tam olarak yalıtımlıdır. Ayrıca, yalıtımlı muhafazaların kaçak yolu mesafesinin uzun olması, dış ortamı etkilememesine büyük katkı sağlamaktadır.

Çok az bakım gerektirir

Sızdırmaz muhafaza içinde bulunan elektrik kontakları özel bir bakım gerektirmez. İşletme mekanizması için sadece kullanım koşullarına bağlı olarak değişen aralıklarla çok az bakım yapılması gerekir. Normal çalışma koşullarında 10.000 işlem veya 10 kullanım yılından önce önleyici bakım yapılması gerekmez.

Orta gerilim kesicisi epoksiden yapılır. Güneş görmemesi için kapalı yerde dahili

tip olarak kullanılır. Yüksek Gerilim olanları porselenden yapılır. şalt sahalarında harici tip olarak kullanılır.

25

SF6 YÜK AYIRICISI

Yük ayırıcısı ve topraklama anahtarı Üç faza ait döner kontaklar 1,5 bar basınçta SF6 gazı ile dolu epoksi hazne içerisindedir. Bu sistem maksimum işletme güvenliği sağlar. Gaz sızdırmazlığı Epoksi hücre “mühürlü basınç sistemi”ne uygun olarak SF6 gazı ile doldurulmuştur ve gaz sızdırmazlığı fabrikada kontrol edilmiştir.

ĠĢletme güvenliği Yük ayırıcısının üç konumu vardır: “kapalı”, “açık” veya “topraklanmış”. Bu sayede doğal kilitleme (yani yük ayırıcısı hem kapalı hem de topraklanmış konumda olamaz) sağlanmış ve yanlış manevralar önlenmiş olur. Kontak hareket hızı özel bir mekanizma ile operatör hareketinden bağımsız kılınmıştır. Bu sistem ile kesme ve ayırma işlevleri bağlanır. SF6 gazı içerisindeki topraklama anahtarı standartlara uygun olarak kısa devre üzerine kapama yeteneğine sahiptir. Kazara oluşacak basınçlar güvenlik zarının açılması ile giderilmiştir ve her

durumda gaz, hücrenin arka kısmına doğru gönderilir. Böylece hücrenin ön kısmında oluşabilecek tehlikeli durumlar önlenmiş olur. Kesme prensibi SF6 gazı kabul edilir kalitesi sayesinde elektriksel ark söndürülmesinde kullanılır. Arkın soğutulmasını arttırmak üzere ark ve gaz arasında rölatif bir hareket yaratılır.

26

Kontaklar ayrılmaya başladığında ark oluşur. Daimi mıknatısın oluşturduğu manyetik alan ve akım birleşimi, sabit kontak çevresinde bir ark rotasyonu oluşturur. Bu rotasyon sayesinde hem ark boyu uzar hem de soğurken, akım doğal sıfırında söndürülür. Sabit ve hareketli kontaklar arasındaki mesafe toparlanma gerilimine yetecek büyüklüktedir. Bu basit ve güvenli sistemin ayrıca kontaklar üzerinde çok az bir etki yaratması sayesinde elektriksel dayanımı oldukça iyidir. VAKUMLU KESĠCĠLER

Kesicinin her kutbu devreyi bir vakum kesicisi hücresi veya tüpü içinde açar veya kapatır. Havası boşaltılmış vakum hücresinin içinde vakum altında bulunmasından dolayı hareketli kontağı sabit kontaklardan ayırması ile kontaklar arasında bir metal buharı arkı oluşur. Bu metal buharı ark sönünceye kadar devam eder. Akım sıfır değerine ulaşınca ark söner. Kondense olan metal zerrecikleri tekrar kontaklara döner ve kontak malzemesi aşınmamış olur.

VAKUMLU KESĠCĠLERĠN ÖZELLĠKLERĠ

Uzun ömürlü ve güvenilir kesicilerdir. Mekanik açıdan dayanıklı kesicidir. Elektriksel ömrü yüksektir. Kısa devrede 100; anma akımında ise 20.000 açma

yapabilir. Az bakım gerektirir. 7.2 KV dan 40,5 KV a kadar Hermetik Yapı (Contasız, kaynaklı, metal körüklü) Hızlı ark söndürme ve Arkın tekrar tutuşmama özelliği Çok Yüksek performans (10.000–40.000 Açma-kapama), Arıza ihtimali en az, Patlama riski yok, Güvenli ve istenildiği kadar sık tekrar kapama (re-close) Çevre dostu

VAKUMLU KESİCİLERİN AVANTAJLARI

Yüksek güvenirlilik Bakım ihtiyacı yok Kompakt izalatör dizaynı İşletme mekanizmasının modülerliği

27

Çevre dostu Elektriksel özelliklerin ömür boyunca değişmemesi Her türlü açma kapama için uygun

Neden Vakum Kesici?

• Şalt Merkezleri, Endüstriyel Tesisleri ve Enerji Üretim Merkezlerinde sayısız miktarda kullanılmış olması

• Bütün anahtarlama ihtiyaçlarında güvenilir çalışma • Tüm mekanik ve elektriksel problemlerde güvenilir ürün • Elektriksel ve mekanik hizmet süresi çok uzun • Küçük kontak geçiş direnci • Düşük ark enerjisinden dolayı düşük kontak erozyonu sayesinde 8000 A- 6000

defa ve 12000 A- 3000 defa anahtarlama • Küçük kontak mesafesi ve özel hareketli kontak yapısı ile işletme

mekanizması için gerekli minimum enerjiye ihtiyaç duyması • Kompakt dizaynından dolayı eski sistemlerin modernizasyonunda yer

kazanımda en iyi çözüm • Bakımsız

Herhangi bir potansiyel toksik veya korozif madde barındırmaması

Vakum ve SF6

Kesiciler arasında ark söndürme prensipleri karşılaştırması Kriterler SF6 Vakum

Yangın ve Patlama Riski

Söndürme Ortamının Denetimi

Sızıntı Durumunda Güvenilirlik

Ömür

Kesme Kapasitesinde Çeşitlilik

Anahtarlama Anında Dalgalılık

Ebatlar

Bakım Masrafı

28

o Zayıf İyi Çok İyi Mükemmel TRANSFORMATÖRLER Herhangi bir alternatif akım veya” gerilim seviyesini belirli bir oranda düşürme veya yükseltme işlevini indüksiyon yoluyla yapan statik cihazlardır.

. TRAFO ÇEġĠTLERĠ

1. Fiziksel yapılarına göre a…Yağlı tip trafolar b…Kuru tip trafolar (epoksi-reçine) 2 görevlerine göre trafo çeĢitleri

a.. Güç trafosu b…Dağıtım trafosu c…Ölçü trafoları GÜÇ TRANSFORMATÖRLERĠ TRAFOYU OLUġTURAN ANA ELEMANLAR

Sargılar Çekirdek (Nüve) Yalıtım ve destek aksamı Ana ve Genleşme tankı, borular İzolatörler Kademe Şalterleri

- Yük altında - Boşta

Soğutma ekipmanı - Radyatörler - Fanlar, Pompa

Koruma ve Yardımcı ekipmanlar -Bucholz Rölesi, sıcaklık Göstergeleri (Yağ/Sargı), Yağ seviye Göstergesi,

Basınç emniyet Vanası, Nem Alıcılar, Kontrol Bobini Yağ

TRAFO KADEME TERTĠBATI Trafo kademe değiştiricisi trafonun Y.G. Sargısına konur. Trafo kademe sargısından çıkan uçlar kademe değiştiricisine bağlanır. Kademe değiştirildiğinde gerilim yükselir veya düşer. Bara geriliminin düşük veya yüksek olması durumunda kademe değişimi yapılır. Bu işlem elle veya otomatik olarak yapılır. Yük altında: Trafonun etiketine bakılarak alınması gereken kademe tespit edilip uzaktan kumanda butonu ile veya el ile alınması gereken kademeye getirilerek yapılır.

29

Yük Altında Kademe değiştiricisi ile yapılan regülasyon işlemlerinde gerilim ayar regülatörleri kullanılmaktadır.

Gerilim regülâtöründen gelen kademe alçaltma ve yükseltme bilgileri Yük Altında Kademe değiştiricisi motor sürücü ünitesine bağlı bulunan şaft ile trafo kademe kontaklarına iletilir.

Gerilimsiz durumda: Trafo enerjisiz durumda iken, trafo etiketine bakılır ve kademenin hangi değeri alacağı tespit edilir. Kademe uygun değere alınır. TRAFOLARDA SOĞUTMA ġEKĠLLERĠ Güç transformatörleri çalışma sırasında ısınırlar. Bu Isınma belli bir değeri aştığında izolasyonun zarara görmemesi için transformatörün soğutulması gerekir. Sıcaklık sınır değeri trafo etiketinde belirtilmiştir. Trafolarda baĢlıca soğutma Ģekilleri

Yağ dolaĢımı iki kısma ayrılır. 1-Doğal: a) Doğal hava (ONAN) Isınan yağın normal sirkülasyon yoluyla soğutulması b) Cebri hava soğutma (ONAF) Isınan yağın hava fanlarıyla soğutulması 2- Cebri: a) Cebri hava soğutma (OFAF):Isınan yağın; yağ pompası ve hava fanı sirkülasyonu ile soğutulması. b) Su soğutma ( OFWF) :Isınan yağın; yağ pompası ve su sirkülasyonu ile soğutulması.

30

Trafo etiketleri Bir trafo etiketinde aĢağıdaki parametreler bulunur. Markası: Transformatörü imal eden firmanın adıdır Seri no: Transformatörün seri numarasıdır Ġmal yılı: imal edildiği yıldır TS: Hangi standarda göre imal edildiğini gösterir Güç: Nominal gücü ifade eder. Frekans: Trafonun çalışma frekansını gösterir Kadem etiketi: Bulunduğu kademedeki gerilim değerinin gösterir Bağlantı grubu: Trafonun primer ve sekonderinin hangi bağlantı grubunda sarıldığını belirtir. Ġzole seviyesi: test edilen YG ve AG izolasyon seviyesidir. Nominal kısa devre gerilimi: bir trafonun sekonder tarafı kısa devre edilmiş iken primer tarafta nominal frekansta nominal akımı akıtan gerilimdir. Bu gerilim (Un) nominal gerilimi yüzdesi olarak verilir ve Uk ile ifade edilir. Maksimum kısa devre süresi: trafonun en fazla kısa devreye dayanma süresidir. Soğutma Ģekli: trafonun gücüne göre değişiklik gösterir Nominal akım: primer ve sekonderden devamlı çekilebilecek akımı belirtir. BoĢta akım: I0 yüksüz iken çekilebileceği yüzde olarak akım değeridir. Ġzalosyon direnci test değeri tablosu: trafonun fabrikada yapılan test değeridir. Toplam ağırlık: trafonun aksesuarları ile birlikte toplam ağılığıdır Yağ ağırlığı: trafonun toplam yağ ağılığıdır. Yağ cinsi: trafonun kullanıldığı yağın markasını ve cinsini belirtir. Kazandan çıkarılan kısmın ağılığı: nüve ve sargıların ağırlığıdır. TRANSFORMATÖR BAĞLANTI ġEKĠLLERĠ: YILDIZ BAĞLAMA: Sargıların birer uçları (x-y-z) kısa devre edilir. Diğer uçlar serbest bırakılır. Yıldız bağlamanın faydaları, üç fazlı şebeke dağıtımı sistemi için sıfır Hattı veya topraklama bobinleri irtibat uçları elde edilmesini sağlar. Şayet transformatör sargıları yıldız bağlanmış ise yıldız noktası ile herhangi bir faz arasındaki yüklenme diğer fazlara

31

nazaran uygun olmayacağından üçgen bağlanmış bir tersiyer sargının transformatöre eklenmesi gerekir. Fazlara gelebilecek dengesiz yüklenmelerden doğacak sakıncalar, kısmen giderilmiş olur. Bu tersiyer sargı gerektiğinde yük sargısı olarak da kullanılır.

ÜÇGEN BAĞLAMA: Her faza ait sargılar birbirleriyle kapalı bir devre oluştururlar.

ZĠKZAK BAĞLAMA: Her fazın sargısı iki parçadır. Fazların dengeli yüklenmesini sağlar. Kullanılan iletken miktarı diğer bağlantı şekillerinden fazladır. Yıldız bağlantıların tüm özelliklerini taşır. Bu bağlantı tipi transformatörlerin sekonder sargılarında uygulanılır.

32

33

TĠP TESTLERĠ Isınma Testleri Yalıtkanlık Testleri

ÖZEL TESTLER Özel yalıtkanlık testleri Kapasite ve kayıp açısının ölçülmesi Sıfır bileşen empedansının ölçülmesi Gürültü seviyesinin ölçülmesi İzolasyon direncinin ölçülmesi (meger) Boştaki akımın harmonilerinin ölçülmesi Kısa devreye mekanik dayanım deneyi Yağ testleri Koruma ve kontrol cihazlarının fonksiyon testleri Basınç testi Vakum testi YERĠNDE TRAFO TESTLERĠ Trafo koruma ekipmanı ve kalibrasyon testleri Trafo ve buşing izolasyon varsa (Meger, Kayıp faktörü) Trafo ikaz akımı testi Trafo ve buşing kapasite testleri Çevirme oranı Sargı direnç ölçümü Trafo yağı elektriki veya kimyasal testleri Trafo yağı gaz analizi

ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠ ÖLÇME: Bilinmeyen bir büyüklüğün aynı birim cinsinden bilinen bir büyüklük ile karşılaştırma işlemine ÖLÇME denir.

ÖLÇMENĠN ÖNEMĠ

Günlük yaşamda birçok alanda ölçme ile karşılaşılmaktadır. Bu ölçmelerin yapılmadığı veya yapılamadığı zaman konular hakkında doğru karar verilemez. Elektrik enerjisinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve tüketimi aşamalarında ölçme işlemi hassasiyet gerektirir. Örneğin bir santralde generatör çıkış gerilimi, frekansı ve akım şiddeti ölçülemezse santral işletilmesinde çok önemli sorunlar çıkabilir. Üretilen ve tüketilen enerjinin miktarı, mali değerinin hesaplanması, iletimde ise izolasyon seviyelerinin ve enerji kalitesinin sürekli kontrolü yapılarak tüketicilere sunulması sırasında sürekli olarak ölçme yapılması zorunludur.

ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠ

Ölçü transformatörleri büyük akım veya yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren; ölçü aletlerini ve röleleri besleyen cihazlardır.

ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠNĠN KULLANMA AMAÇLARI

Ölçü aletlerinin, ölçme sınırlarının büyütülmesi sağlanır. Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer devre geriliminden izole ederek güvenli

çalışma imkânı sağlar. Ölçü transformatörleri ile değişik primer değerlere karşılık, standart sekonder

değerler elde edilir. Örnek 1 A - 5 A - 100 V Koruma rölelerinin, ölçü aletlerinin ve sayaçların akım ve gerilim devrelerinde çeşitli

bağlantılarının yapılması sağlanır. Ölçü aletlerinin ve koruma rölelerinin küçük boyutlu ve hassas olarak imal edilmesini

sağlar.

AKIM TRANSFORMATÖRLERĠ

Akım transformatörü; normal kullanma şartlarında primer akımı belirli bir oran dahilinde düşüren ve uygun bağlanması halinde primer akım ile sekonder akım arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür. Akım transformatörleri genelde tek faz olarak üretilir ve kullanılır. Bu nedenle üç fazlı bir sistemde faz akımlarının ölçülebilmesi için üç adet kullanılması gerekir.

AKIM TRANSFORMATÖRÜNÜN YAPISI SARGILAR

PRĠMER SARGI: Kalın kesitli iletkenlerden az sipirli olarak sarılmıştır. Devreye seri olarak bağlanır.

SEKONDER SARGI: İnce kesitli iletkenlerden çok

sipirli olarak sarılmıştır. Sekonder sargıya akımla çalışan ölçü aletleri ve koruma röleleri seri olarak bağlanır.

.

MAGNETĠK NÜVE: İnce silisli saçlar paketlenip preslenerek gücüne uygun kesitte yapılırlar. ĠZOLASYON MALZEMESĠ: Yağlı tiplerde izolasyon yağ ile kuru tiplerinde ise sentetik (epoksi) reçine ile yapılır. İzolasyon, 1-36 kV akım transformatörlerinde sentetik (epoksi) reçine ile yapılır. 154 ve 380 kV akım transformatörlerinde ise yağ ile yapılır.

ÇALIġMA PRENSĠBĠ: Primer sargıdan geçen alternatif akım nüvede değişken bir (Fi)

mağnetik akısını oluşturur. Bu değişken (Fi) akısı mağnetik nüve üzerinden devresini tamamlar. Bu akının etkisinde kalan sekonder sargıda bir gerilim indüklenir. AKIM TRANSFORMATÖRLERĠNĠN SEKONDER SARGI UÇLARININ AÇIK KALMASI Akım transformatörlerinin sekonder devreleri; primer devresinden akım geçerken açık kalmamalıdır. Akım transformatörünün primerinden akım geçerken sekonderi açık kalırsa;

Sekonder akımın meydana getirdiği zıt mağnetik akı ( 2) ortadan kalkar.

Primerden geçen akıma bağlı olarak nüvedeki mağnetik akı ( ) önemli ölçüde

artar. ( = 1 olur.) Sekonder uçlarda fazla bir gerilim oluşur. İnsan hayatı için hayati tehlike söz

konusu olabilir. Transformatörün nüvesi ısınır. Nüvenin ısınması sargı izolasyonlarını bozar.

Akım transformatörünün primerinden akım geçerken sekonderi açık kalırsa;

Nüve aşırı ısınarak bir daha doğru çalışmayacak şekilde mağnetik özellikleri değişebilir.

Bağlı bulunduğu faz geriliminde de düşme görülür. Yağlı tiplerde yağ ısınır. Transformatör hasar görerek patlayabilir.

Type of structure

Yagli tip AT

Porselen tipiKafa tipi Kazan tipi

Yukarida gösterilen her üç tip de prensip olarak yüksek akimlari emniyetli bir sekilde düsürmek için kullanilmaktadir. Bununla birlikte bu tiplerin

karakteristik özellikleri seçim yaparken gözönüne alinmalidir.

Porcelen TipiKafa TipiKazan Tipi

Type of structure

Akım transformatörlerinde bunların meydana gelmemesi için;

Akım transformatörlerinin; sekonder sargı uçları kesinlikle açık bırakılmaz ve sigorta konmaz.

Eğer bu uçlar kullanılmayacaksa uygun iletkenler kullanılarak kısa devre edilmelidir. Birden fazla sekonder sargısı bulunan akım transformatörlerinin kullanılmayan sargı uçlarının da kısa devre edilmesi gerekir. Ayrıca akım transformatörlerinin sekonderlerinde, direnç artırıcı kötü temaslardan, gevşek bağlantılardan, oksit veya bağlantıları farklı metallerden kaçınılmalıdır. AKIM TRANSFORMATÖRÜNÜN SEKONDERLERĠNĠN TOPRAKLANMASI Akım transformatörlerinin sekonder sargılarının bir ucu emniyet açısından mutlaka topraklanmalıdır. Bu topraklama; primer ile sekonder akımları arasında faz farkı oluşturmaması için sekonder sargının polarite olmayan (S2) ucundan yapılır. Akım transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargıları arasında oluşacak bir kısa devrede, primer devre gerilimi topraklanan sekonder uçtan beslendiği güç transformatörünün yıldız noktası ile devresini tamamlar. Akım transformatörünün sekonder sargı uçlarının topraklanması halinde söz konusu arızada primer devre gerilimi, sekonderde bağlı olan ölçme ve koruma devrelerine uygulanmış olur. Bu durumda; sekonder sargıda yüksek bir gerilim oluşacağından bu sekonder sargıya bağlı bulunan ölçme ve koruma elemanlarının izolasyonları delinerek arızalanır ve bu gerilim insan hayatı için tehlike oluşturur. Akım transformatörünün sekonder bir ucunun topraklanması ayrı olarak yapıldığı gibi transformatörün gövdesi ile birliktede yapılabilir.

Polarite tayini: Akım transformatörlerinin sekonderine bağlanan bazı ölçü aletleri (aktif sayaç, kilovatmetre vb.) ve röleler için akım yönü önemli bir faktördür. Akım transformatörünün giriş - çıkış uçları bilinmeden ölçü aletleri ve röleler bağlanamaz. Bu uçların mutlaka doğru tespit edilmesi gerekir. Akım transformatörünün primer akım giriş ucu ile bu ucun karşılığı sekonder akım çıkış ucuna polarite uçlar denir. Bu uçların bulunması işlemine de polarite tayini denir. Polarite muayenesi için birçok usuller mevcut

olmasına rağmen biz burada en çok kullanılan basit bir usulden bahsedeceğiz. Polarite ucu bilinmeyen bir akım transformatörünün polarite uçlarını bulmak için şekil‟de görüldüğü gibi primer sargı uçlarına bir pil veya akü, bir anahtar ile seri bağlanır. Sekonder sargı uçlarına ise 100 mA. Kademeli bir DC ampermetre bağlanır. Test işlemi yapılırken anahtarı birkaç saniye süreyle kapalı tutup, kapama sırasında ampermetre ibresinin sapma yönünün gözlenmesi gerekir. Önemli Not: Anahtarın kapatılması ve tekrar açılması esnasında ibrenin sapma yönü birbirine göre ters olacağından, anahtarın birkaç saniye süreyle kapalı tutulması gerekmektedir. Anahtarın kapatılması anında, Ampermetre doğru yönde saparsa polarite uçları doğru bağlanmıştır.

AKIM TRANSFORMATÖRLERĠNDE ETĠKET DEĞERLERĠ Akım transformatörleri üzerinde bir etiket bulunur. Bu etiket akım transformatörünün teknik özelliklerini belirtir. PRĠMER ANMA (NOMĠNAL) AKIMI: Primer anma akımı, transformatörün imalatında esas olarak alınan ve nominal çalışma şartlarını belirten akım değeridir. Akım transformatörleri primer anma akımı 1,2 katına sürekli olarak dayanabilmelidir. Akım transformatörlerinin primer anma akımları; 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 – 100 sayılarının 5 veya 10 katıdır. SEKONDER ANMA AKIMI: Akım transformatörlerinin imalatında esas olarak alınan ve transformatörün nominal çalışma şartlarını belirten sekonder akım değeridir. Akım transformatörlerinin sekonder akım değerleri: 1 – 2 – 5 A olarak çeşitli standartlarda belirtilmiştir. Akım transformatörlerinin sekonderine bağlanması istenilen ölçü aletlerinin (Ampermetre, Watmetre akım bobini, sayaç akım bobini vb) akım değerleri akım transformatörünün sekonder akım değerlerine göre seçilirler. DÖNÜġTÜRME ORANLARI Akım Oranı Akım transformatörünün primer sargısından geçen akım ile sekonder sargısından geçen akım arasındaki orandır. Buna göre; Akım Oranı = Primer Anma Akımı / Sekonder Anma akımı

n = I1 / I2 olarak da yazılır. Burada; n = Akım Oranı (Dönüştürme Oranı) I1 = Primer Anma Akımı I2 = Sekonder Anma Akımı

Örneğin; Etiketinde 100 / 5A yazan bir akım transformatörünün dönüştürme oranı 20 çıkar. Başka bir ifade ile bu akım transformatörü, primer sargısından geçen akımı 20 kat küçültmüş olur. 20 A de 1 Amper veya 40 A de 2 Amper gibi… Sargı Oranı

İdeal bir akım transformatöründe akım oranı ile sargı oranı birbirine eşittir. Bu sonuca göre;

Sargı Oranı = Sekonder sipir sayısı / Primer sipir sayısı ns = N2 / N1 ns = Sargı Oranı (Dönüştürme Oranı) N1 = Primer sipir sayısı N2 = Sekonder sipir sayısı

Termik Anma Akımı: Akım transformatörlerinde primer sargı, sekonder sargı ve manyetik nüvede oluşacak ısı önemlidir. Çünkü Akım transformatörü, devreye seri olarak bağlandığından sürekli olarak normal akımı taşıdıkları gibi kimi zamanda sistemde meydana gelebilecek aşırı yüklenmelere veya faz-toprak ve faz-faz kısa devre akımlarının etkilerine dayanabilecek şekilde yapılmalıdır. Bu nedenlerle aşırı ısınmaları önlemek amacıyla özellikle bu etkilere direkt maruz kalan primer sargılar uygun kesitte yapılmalıdır. Bu etkiler akımın termik ve dinamik etkileridir.

Kısa Süreli Termik Anma Akımı: Sistemimizde oluşacak kısa devreler sırasında ilgili kesiciler açıncaya kadar bu aşırı akımların etkisinden kurtulma olanağı olmadığına göre akım transformatörleri için röle gecikme zamanları ile kesici açma zamanlarının toplamına eşit kısa süreli anma akım değerlerinin saptanması gerekir. Türk Standartlarında kısa süreli termik etki için bu değer 1 (bir) saniye olarak belirtilmiştir. Bir akım transformatörünün sekonderi kısa devre durumunda iken, herhangi bir hasara uğramadan bir saniye süre ile dayanabileceği primer akımın etkin değerine denir. Kısa süreli termik anma akım değerleri ise nominal akımın 40-60-80-100 katı olarak etikette belirtilmektedir. Sürekli Termik Anma Akımı: Akım transformatörünün, sekonder yükü anma yüküne eşit iken, sıcaklık artışları belirli sınırları aşmadan, primerinden sürekli olarak geçirebilecek akım değerini belirtir. Sürekli termik anma akımı akım transformatörünün nominal akımının 1,2 katı olarak uygulanır DĠNAMĠK ANMA AKIMI (Idyn):Termik anma akımında belirttiğimiz kısa devrelerin akım transformatörlerine olan diğer bir önemli etkisi ise özellikle sargı tipi olanlarda primer sargıları ile sekonder sargıları arasında ortaya çıkan dinamik kuvvetlerdir. Termik etkilerin aksine dinamik kuvvetler zamandan bağımsız olup kısa devrenin ardından oluşan ilk periyodun tepe değeriyle orantılıdır. Akım Transformatörünün sekonderi kısa devre durumunda iken; oluşan elektromanyetik kuvvetler nedeniyle, herhangi elektriksel veya mekanik hasara uğramadan dayanabileceği primer akımın tepe değerine dinamik anma akımı denir. Dinamik anma akımı, normal olarak kısa süreli termik anma akımının 2,5 katına eşit olmalıdır. Bu değerden farklı olduğunda akım transformatörünün etiketinde belirtilmelidir. GÖRÜNÜR GÜÇ: Akım transformatörü hata sınıfının normal sınırlarını aşmadan sekonderine bağlanabilecek Volt-Amper cinsinden toplam yük miktarıdır. Akım transformatörleri 30 VA‟ e kadar, gücü Volt-Amper olarak belirtilmek üzere 2,5-5-10-15-30 gibi standart değerlerinden birine uygun olmalıdır. Akım transformatörünün sekonderine bağlanan ölçü aletlerinin ve koruma rölelerin toplam güç kaybı, transformatörün etiketinde yazılı olan değeri geçmemelidir. ĠĢletme ġartları (Hata Sınıfı Ġçin)

Akım transformatörlerinin normal işletmede; 1-Primer akımın %50 ile % 120 si arasındaki değerlerinde 2-Etiketinde belirtilen görünür gücün %25 ile %100 ü arasındaki sekonder yüklerde yapacağı hatayı bildirir.

0,1 ve 0,2 sınıfı ölçü transformatörleri çok hassas olduklarından genellikle diğer cihazları etalon etmek için kullanılan laboratuar tipidir.

0,2-0,5 sınıfı ölçü aletleri hassas ölçmelerde. ( Özellikle digital sayaç devrelerinde kullanılması zorunludur.)

1sınıfı ölçü transformatörleri devresinde sayaç bulunmayan endüstriyel ölçmelerde(Ticari ölçü aletlerin beslenmesi)

3 ve 5 sınıfı ölçü transformatörleri fazla hassasiyet gerektirmeyen ölçmeler ve koruma devrelerinde kullanılır.

ĠZOLASYON GERĠLĠMLERĠ: Akım transformatörleri; hangi gerilim kademesinde kullanılacağını ve kullandıkları sistemdeki manevra veya yıldırım darbe gerilimlerine izolasyonlarının bozulmadan dayanabilecekleri gerilim sınırlarını belirtir. Ayrıca etikette belirtilen bu değerler imalatçı firmanın akım transformatörlerini test yaptığı gerilim değerlerini de belirler. Örneğin; 0,6/ 3 kV etiketteki bu değerle ifade edilmek istenen; 0,6: Bağlanacağı işletme gerilimidir. 3 kV: İzolasyon test gerilimidir. Akım transformatörünün bağlı olduğu devrenin gerilimi, frekans değişmeden bir dakika süre ile yükselebileceği ve bu değerde akım transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargısı arasında izolasyonun bozulmayacağı değeri belirtir. Doyma Katsayısı: Akım transformatörlerinin primer sargısından geçen akım arttıkça, sekonderinde akım değeri aynı oranda artar. Bu arıza akımları da aynı oranda sekondere yansıyacak olursa sekonderden büyük bir akım geçecek demektir. Bu durumda sekonderdeki ölçü aletleri ve röleler zarar görür. Bunu önlemek için sekonder akımın belli bir değerde sınırlandırılması gerekir. Akım transformatörlerinin sekonderlerindeki akım artışının sınırlandığı noktaya doyma noktası veya bu akım, primer ile sekonder akımın katsayısı şeklinde belirtiliyorsa doyma katsayısı olarak ifade edilir. Ölçme devrelerinde kullanılacak Akım transformatörlerinin nüveleri sekonder akımın maksimum beş katından önce doyuma ulaşacak şekilde imal edilir. Akım transformatörlerinin etiketinde n < 5 , FS 5 veya M5 (Emniyet Katsayısı) olarak ifade edilir. Koruma devrelerinde kullanılacak olan Akım transformatörlerinin nüvesi ise sekonder anma akımının en az on katından sonra doyuma ulaşacak şekilde imal edilirler. Akım transformatörlerinin etiketinde n > 10 şeklinde yazılmıştır. Doyma katsayısının değeri koruma amaçlı akım trafolarında minimum değer olarak verilir. Ölçme amaçlı akım trafolarında ise bu değer maksimum değer olarak verilir ve sadece anma yüklerinde geçerlidir. Frekans: Akım transformatörlerinin hatasız olarak çalışabileceği frekans değerini belirtir. Ülkemiz de bu değer 50 Hz dir. Bazı Akım transformatörlerinde 40-60 Hz yazabilir. Bu durum Akım transformatörlerinin bu frekans aralığın da hatasız çalışabileceğini belirtir. Ġzolasyon Tipi: Akım transformatörlerinin etiketindeki izolasyon tipi "K" yazıyor ise bu akım transformatörünün kuru tip olduğu ve izolasyonun epoksi reçine ile yapıldığı anlaşılır. "Y" yazıyor ise akım transformatörünün yağlı tip olduğu ve izolasyonun yağ ile yapıldığı anlaşılır. Gazlı tipleride (SF6) mevcuttur. Kuru tip akım transformatörleri dahili tesislerde, yağlı tip akım transformatörleri ise dahili ve harici tesislerde kullanılabileceğini belirtir. Akım transformatörlerinde sargı çeĢitleri 1) Primeri tek sekonderi kademeli akım transformatörleri 2) Primeri tek sekonderi çift sargılı akım transformatörleri 3) Çift primerli çift sekonderli akım transformatörleri 4) Çok primerli çok sekonderli akım transformatörleri 5) Primerli çok sekonderli ve sekonderi kademeli akım transformatörleri Toplayıcı akım transformatörleri: Aynı baradan ve aynı müşteriye ait birden fazla fîderin tek sayaç üzerinde toplanması amacıyla kullanılır. Dolayısıyla sayaç hatalarını veya okuma hatalarını en aza indirerek birden fazla sayaç kullanılmamasını sağlar.

Toplayıcı akım transformatörleri primer devrede kullanılan akım transformatörlerinin sekonder akımlarıyla beslenir. Bu nedenle primer devrede kullanılan akım transformatörlerinin dönüştürme oranları aynı olmalıdır. Toplayıcı akım transformatörlerinin genel yapıları primeri çok sargılı akım transformatörlerine benzer. Bir adet toplayıcı akım transformatörü fîderlerdeki aynı fazları (A fazı) toplar. Bu nedenle ölçme yapılabilmesi için en az iki veya üç adet toplayıcı akım transformatörünün kullanılması gerekir. Toplayıcı akım transformatörlerinde kullanılmayan primer sargı uçları kısa devre edilmeyip boş bırakılacaktır. Toplayıcı akım transformatörlerinde, sayaç çarpanı hesaplanırken, çarpan hesabına ait kurallar aynen uygulanır. Sonuç ayrıca toplayıcı akım transformatörü oranı ile çarpılmalıdır GERĠLĠM TRANSFORMATÖRLERĠ Yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren ve uygun bağlandığında primer ile sekonder gerilimleri arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür.

Gerilim Transformatörlerinin ÇeĢitleri

Faz - Faz gerilim trafoları. Faz - Toprak gerilim transformatörleri.

a- Endüktif tip gerilim transformatörleri, b- Kapasitif (gerilim bölücü) tip gerilim transformatörleri

GERĠLĠM TRANSFORMATÖRLERĠNĠN YAPISI SARGILAR Primer sargı: İnce kesitli çok sipirli iletkenlerden sarılmıştır. Devreye paralel olarak bağlanır. Sekonder sargı: Kalın kesitli az sipirli iletkenlerden sarılmıştır. Sekonder sargıya gerilimle çalışan ölçü aletleri ve koruma röleleri paralel olarak bağlanır. MAGNETĠK NÜVE: İnce silisli saçlar paketlenip preslenerek, gücüne uygun kesitte yapılmıştır. ĠZOLASYON MALZEMESĠ: Yağlı tip gerilim transformatörlerinde izolasyon yağ ile, kuru tiplerinde ise sentetik (epoksi) reçine ile sağlanmıştır. ÇalıĢma Prensibi: Primer sargıya uygulanan alternatif gerilim, primer sargıdan bir akım

geçecektir. Bu akımın mağnetik etkisi, nüvede değişken bir manyetik akısını oluşturur. Bu akı nüve üzerinden devresini tamamlar."DeğiĢken bir mağnetik akının etkisi altında kalan sekonder sargıda bir gerilim indüklenir." prensibinden sekonder sargı uçlarında bir gerilim oluşacaktır. Sekonderlerinin Korunması ve Topraklanması: Gerilim transformatörlerinin sekonder sargılarının bir ucu emniyet açısından mutlaka topraklanmalıdır. Bu topraklama; primer ile sekonder gerilimleri arasında faz farkı oluşturmamak için sekonder sargının polarite olmayan ucundan yapılır. Gerilim transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargılan arasında oluşacak bir kısa devrede, primer devre gerilimi, topraklanan sekonder uçtan beslendiği güç transformatörünün yıldız noktası ile devresini tamamlar. Gerilim transformatörünün sekonder sargı uçlarının topraklanmaması halinde söz konusu arızada primer devre gerilimi, sekondere bağlı olan ölçme ve koruma devrelerine uygulanır. Bu durumda; sekonder sargıda yüksek bir gerilim oluşacağından bu sekonder sargıya bağlı bulunan ölçme ve koruma elemanlarının izolasyonları delinerek arızalanmasına ve dolaysıyla insan hayatı için tehlike oluşturmasına neden olur. Gerilim transformatörünün sekonder bir ucunun topraklanması ayrı olarak yapıldığı gibi transformatörün gövdesi ile birlikte „de yapılabilir. Gerilim transformatörlerindeki diğer bir tehlikeli durum ise, sekonder devresinin kısa devre oluşumudur. Sekonder devrede bir kısa devre meydana gelirse sekonderdeki akım büyük ölçüde artar. Bu esnada sekonder sargı çok ısınır, izolasyonu bozulur ve gerilim transformatörü hasar görür. Gerilim transformatörünün hasar görmesini önlemek için sekonder devredeki polarite ucuna (Sı) mutlaka uygun sigorta konulması gerekir. FAZ – FAZ GERĠLĠM TRAFOSU: Bu tip gerilim transformatörleri maksimum 36 kV'a kadar kullanılır. Faz - faz arasına bağlandıklarından iki adet buşingi vardır. Üç fazlı sistemde ölçme yapmak için en az iki adet kullanılır. Sadece fazlar arası gerilim değerlerini ölçebiliriz. Faz - toprak gerilimlerini ölçemeyiz. Üç faz üç telli ölçme sistemlerinde kullanılır.

FAZ-TOPRAK GERĠLĠM TRANSFORMATÖRÜ 1)ENDÜKTĠF TĠP GERĠLĠM TRAFOLARI: Bu tip gerilim transformatörleri Endüktif tip olarak adlandırılır. 1000 Volt‟un üzerindeki her gerilim kademesinde kullanılabilir. Faz-toprak arasına bağlanır. Üç fazlı sistemlerde ölçme yapmak için en az üç adet kullanılır. Faz-faz ve faz-toprak gerilimlerini ölçebiliriz. 154 ve 380 kV sistemlerde kullanılan gerilim transformatörlerin primer girişlerine sigorta konulmaz 2)KAPASĠTĠF TĠP GERĠLĠM TRANSFORMATÖRLERĠ: Kapasitif Gerilim Transformatörleri, genellikle 154 veya 380 kV gibi yüksek gerilimlerde kullanılır. Kapasitif gerilim transformatöründeki 1500 ile 45000 pf arasındaki kondansatörler, bağlandığı devre gerilimini düşürerek primer sargısında 3-20 kV arasında bir gerilim düşümü sağlar. Aynı zamanda bu kondansatörler üzerinden radyo frekansı geçirilerek iletim hatlarından, iletişim ve koruma sistemlerinde kullanılmasını sağlar. Bu tip gerilim transformatörlerine kaplin kapasitörlü gerilim transformatörü de denir.

Gerilim Transformatörlerinde Etiket Değerleri Gerilim transformatörleri üzerinde bulunan etiket, gerilim transformatörünün teknik özelliklerini belirtir. Primer Anma (nominal) Gerilimi: Primer anma gerilimi, transformatörün imalatında esas olarak alınan ve nominal çalışma şartlarını belirten gerilim değeridir. Gerilim transformatörlerinin primer anma gerilimleri: 3,3 - 6,3 - 10,5 - 15,8 - 31,5 - 33 - 34,5 veya bu gerilimlerin √3' e bölümüdür. Bu gerilimlerin üstündeki gerilim değerlerinde faz -toprak gerilim transformatörü olarak imal edildikleri için; primer anma gerilimleri 154 / √3 ve 380/√3 kV tur. Gerilim transformatörleri primer anma geriliminin 1,2 katına sürekli olarak dayanabilmelidir. Gerilim transformatörlerinin gerilim yükseltme katsayıları bağlama şekline ve bağlandığı şebekenin topraklama durumuna göre değişir. Sekonder Anma Gerilimi: Gerilim transformatörlerinin imalatında esas olarak alınan ve trafonun nominal çalışma şartlarını belirten sekonder gerilim değeridir. Gerilim transformatörlerinin sekonder anma gerilim değerleri; 100 - 110 - 115 - 120 - 200 V veya bu gerilimlerin √3'e bölümüdür. Gerilim transformatörlerinin sekonderine bağlanması istenilen ölçü aletlerinin (Voltmetre, Vat metre gerilim bobini, sayaç gerilim bobini vb ) değerleri de gerilim transformatörünün sekonder gerilim değerlerine göre imal edilir.

Yüksek gerilim sistemlerinde kullanılan sekonder gerilim değeri genelde 100 V tur. Faz - toprak arası bağlanan gerilim transformatörlerinde faz - toprak gerilimleri ise bu değerlerin √3‟e bölümüdür. Sekonder sargının 100/3 oranı ise, izole sistemlerde toprak koruma amacı için kullanılır. DÖNÜġTÜRME ORANLARI Gerilim Oranı Gerilim Transformatörünün primer sargısına uygulanan gerilim ile, sekonder sargısından alınan gerilim arasındaki orandır. Buna göre; Gerilim Oranı = Primer Gerilim / Sekonder Gerilim, Nu= Uı / U2 olarak da yazılır.

Burada;

Nu = Gerilim Oranı ( Dönüştürme Oranı ) Uı = Primer Anma Gerilimi U2 = Sekonder Anma Gerilimi

Örneğin; Etiketinde 33000/100 V yazan bir gerilim transformatörünün dönüştürme oranı 330 çıkar. Başka bir ifade ile bu gerilim transformatörü, primer sargısına uygulanan gerilim, sekonderde 330 kat küçültülmüş olur. 330 volta 1 volt veya primer sargıya 660 volt uygulanırsa sekonderde de 2 volt okunur. Sargı Oranı İdeal bir gerilim transformatöründe gerilim oram ile sargı oranı birbirine eşittir. Bu sonuca göre; Sargı Oranı = Primer sipir sayısı / Sekonder sipir sayısı, ns = N1 / N2 olarak da verilir.

ns = Sargı Oranı (Dönüştürme Oranı) N1 = Primer Sipir Sayısı N2 = Sekonder Sipir Sayısı

Görünür Güç: Gerilim transformatörünün hata sınıfının normal sınırlarını aşmadan sekonderine bağlanabilecek toplam yüküdür. Gerilim transformatörünün etiketinde görünür güç (VA) cinsinden verilir. Gerilim transformatörünün sekonderine bağlanan ölçü aletlerinin ve koruma rölelerinin toplam gücü transformatörün etiketinde yazılı olan değeri geçmemelidir. Gerilim transformatörünün gücü seçilirken gerçek yük değerine göre seçim yapılmalıdır. Gerilim transformatörleri anma yüküne göre kalibre edildiğinden küçük yüklerde oran hatası büyüyecektir. Oran hatası anma yüküne yakın yüklerde minimumdur. Hata Sınıfı (Oranı):Primer gerilim, nüvedeki mıknatıslanma akımını ve demir kayıplarını da kapsadığından, primer gerilimin sekonder gerilime oranı tam olarak dönüştürme oranına eşit değildir. Aradaki bu fark oran hatası olarak belirtilir. Gerilim transformatörlerinin hata sınıfı, primer anma gerilimi ve anma yükünde yüzde olarak gerilim yanılgısının (oran hatası) üst sınırına eşit olan ve sınıf indisi denilen bir sayı ile ifade edilir. Standartlarda hata sınıfları; 0,1-0,2-0,5-1-3-5 olarak belirtilmiştir.

ĠĢletme ġartları (Hata Sınıfı Ġçin):Ölçme amaçlı gerilim transformatörleri için doğruluk sınıfları, anma geriliminin % 80 - 120' si ve anma yükünün % 25 - 100'ü arasında geçerlidir. Koruma amaçlı gerilim transformatörleri için doğruluk sınıfları ise, anma geriliminin % 5'i - % 120' si ve anma yükünün % 25 -100'ü değerleri arasında geçerlidir. Gerilim transformatörlerinin etiketinde bu değerler Cl, SN, 3P, 6P şeklinde yazılmıştır. Etiketinde 3P ve 6P yazan gerilim transformatörleri koruma amaçlı kullanılacağını belirtir. Ġzolasyon (Anma Yalıtım) Gerilimleri:Gerilim transformatörleri, hangi gerilim kademesinde kullanılacağını ve kullanıldıkları sistemdeki manevra veya yıldırım darbe gerilimlerine izolasyonlarının bozulmadan dayanabilecekleri gerilim sınırlarını belirtir. Ayrıca etikette belirtilen bu değerler imalatçı firmanın gerilim transformatörlerini test yaptığı gerilim değerlerini de belirtir. Örneğin; 0,6 / 3 kV etiketteki bu değerlerle ifade edilmek istenen; 0,6 kV : Bağlanacağı işletme gerilimidir. 3 Kv : Gerilim testi Transformatörün bağlı olduğu devrenin gerilimi, frekans değişmeden bir dakika süre ile dayanabileceği ve bu değerde gerilim transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargısı arasında izolasyonun bozulmayacağı değeri belirtir.

Orta ve yüksek gerilim de bu değerler en az üç tane olur. Örneğin; 36-70-170 kV gibi burada;

36 kV : Bağlanacağı işletme gerilimidir. 70 kV : Gerilim transformatörünün bağlı olduğu devrenin gerilimi frekans

değişmeden bir dakika süre ile yükselebileceği ve bu değerde gerilim transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargısı arasında izolasyonunun bozulmayacağı gerilim değeridir.

170 kV : Darbe dayanım veya darbe delinme gerilimini belirtir. Gerilim transformatörünün bağlı olduğu devrenin herhangi bir noktasına yıldırım düştüğünde, devrenin gerilimi 170 kV ve üzerine çıktığında izolasyonun bozulduğu noktayı belirtir.

DOYMA KATSAYISI: İşletme şartlarında gerilim transformatörlerinin sekonderlerinde, bazen nominal gerilimden daha büyük değerde, çevirme oranı ile ilgisiz gerilimler görülebilir. Bu durum, gerilim transformatörünün mağnetik nüvesinin doymaya gitmesi ve mevcut kapasitelerin rezonans şartını oluşturması sonucu ortaya çıkmaktadır. Gerilim transformatörünün rezistif yükle yüklendiği veya fiderin devreye alınması gibi primer şartlar değiştiği takdirde bu durum ortadan kalkar. Frekans: Gerilim transformatörlerinin hatasız olarak çalışabileceği frekans değerini belirtir. Ülkemiz de bu değer 50 Hz dir. Bazı gerilim transformatörlerinde 40 - 60 Hz yazabilir. Bu durum gerilim transformatörlerinin bu frekans aralığın da hatasız çalışabileceğini belirtir. Ġzolasyon Tipi: Gerilim transformatörlerinin etiketindeki izolasyon tipi "K" yazıyor ise bu gerilim transformatörünün kuru tip olduğu ve izolasyonun epoksi reçine ile yapıldığı anlaşılır. "Y" yazıyor ise gerilim transformatörünün yağlı tip olduğu ve izolasyonun yağ ile yapıldığı anlaşılır. Kuru tip gerilim transformatörleri dahili tesislerde, yağlı tip gerilim transformatörleri ise dahili ve harici tesislerde kullanılabileceğini belirtir.

Gerilim Transformatörlerinde Polarite: Gerilim transformatörlerinin sekonderine bağlanan bazı ölçü aletleri (aktif sayaç, kilovatmetre vb.) ve röleler için akım yönü önemli bir faktördür. Gerilim transformatörünün giriş - çıkış uçları bilinmeden bu ölçü aletleri ve röleler bağlanamaz. Bu uçların mutlaka doğru tespit edilmesi gerekir.

Gerilim transformatörünün primer giriş ucu ile bu ucun sekonder karşılığına polarite uçlar denir. Bu uçların bulunması işlemine de polarite tayini denir.

DĠGĠTAL SAYAÇLAR: Primer sayaçlarda enerji ve güç değerleri “Kilo” yada “Mega” birimi ile gösterilebilir. EKRAN MODLARI 1 no’lu sütun: Otomatik ekran modu: Kalın puntolarla yazılmış bilgiler ekran butonuna basılmadığı müddetçe 10 saniyede bir otomatik olarak değişerek ekranda gözükecektir. Faturalama için gerekli olan bilgileri içerir. 2 no’lu sütun: GeniĢletilmiĢ ekran modu: Ekran butonuna basıldığında 2.sütunda işaretlenmiş bilgiler sırayla gözükecektir. MM ibaresi bulunan satırlarda bir önceki faturalama dönemine ait kayıtta ekranlanacaktır. 3 no’lu sütun: Servis ekran modu: Daha detaylı bilgilerin alınabileceği, tüm bilgilerin ekranlandığı, saat ve tarih ayarının yapılabildiği ekran modudur. MM ibaresi bulunan satırlarda geçmiş faturalama dönemlerine ait tüm kayıtlar ekranlanacaktır. Genişletilmiş ekran moduna geçmek için Otomatik ekran modunda “Ekran” butonuna basılır ve ekranın tüm dijitlerinin aktif olduğu LCD test ekranda belirir.Bu anda Ekran butonuna tekrar basılarak Genişletilmiş ekran moduna geçiş sağlanır. Servis ekran moduna ise ekran LCD test durumunda iken “Reset” butonuna basılarak geçilebilir. SAYAÇ EKRANINDAKĠ SEMBOLLER VE ANLAMLARI

:Rezerv güç aşıldı uyarısı; çekilen gücün anlaşmalı rezerv güç değerini aştığını belirtir.

: Hata uyarısı veya Durum ikazı.

: Pil ikazı (Pil çıkarıldığında veya bittiğinde ekranda belirir).

: Aktif ve reaktif enerjinin o anki yönünü gösterir.

: Sayaçta gerilim uygulanan fazları gösterir. Ekranda görünmeyen numaralı faz yada fazlar kesik demektir.

DEMANTIN SIFIRLANMASI 1- Demant sıfırlama işlemini gerçekleştiren “Reset” butonu ön yüzde “Ekran” butonunun altında yer alır ve normalde mühürlü halde bulunması gerekir. Mühürü sökülen “Reset” butonuna bir defa basıldığında sayaç tarafından sıfırlama isteği algılanır ve ekranda "RESET" yazısı görünür. Bu Reset işleminin teyit edilmesi gerekliliğini belirtir ve “Reset” butonuna bir defa daha basılırsa Demant sıfırlama işlemi gerçekleştirilmiş olur. 2- Resetleme işleminden sonra sayaç ekranındaki demant sıfırlanma sayısı bir artar ve maximum demant kayıtları sıfırlanır. Resetleme işlemi ile birlikte tüm enerji ve demant değerleri hafızaya kaydedilir. 3- Reset butonu mühürlenir ve işlem tamamlanmış olur. TARĠH VE SAAT AYARI

“Ekran” butonuna basıldıktan sonra “Reset” butonuna bir defa basılarak set moduna geçilir.“Ekran” butonuyla ayarlamak istediğiniz tarih ve saatin bulunduğu koda geçiniz. “Reset” butonuna basıldığında dijital ekranda sayıların yanıp sönmeye başladığını göreceksiniz. “Ekran” butonu ile basamaklarda bulunan değerler, istenen değerlere ayarlanır. Bir basamaktan diğerine “Reset” butonu ile geçilir. Tüm basamaklar ayarlandığında “Reset” butonuna iki defa basılarak ayarlanmış bilgi aktif duruma getirilmiş olur. MONTAJ ġEMASI 3 Faz – 4 telli bağlantı Ģeması

3 Faz – 3 telli bağlantı Ģeması

Kontrol ve Pals giriĢleri-ÇıkıĢları (Opsiyonel)

HaberleĢme GiriĢleri (Opsiyonel)

KORUMA VE RÖLELER

Rölenin tarihsel gelişim aşamasına bakıldığında Önceki bütün kuşaklarda, şaltın ihtiyaç duyduğu tüm fonksiyonlar, fonksiyona özel cihazlar tarafından ayrı ayrı gerçekleştiriliyordu.

Birbirinden bağımsız şekilde kullanılan koruma ve kumanda ekipmanları, çok sayıda farklı sistemler meydana getirmekteydiler. Bu karmaşıklık, modern tümleşik devrelerin ekonomik olarak kullanılmasını zorlaştırmakta ve enerji otomasyonu sistemleri için adreslemelerde sorunlara neden olmaktaydı.

Ancak koruma, kumanda ve ölçüm fonksiyonların tek bir cihaza aktarılmasıyla, bağımsız tasarımların uygulanması ve üretilmesi kayda değer bir ölçüde sınırlandırılmıştır. Böylelikle dünya çapında standart uygulamalar oluşmuş ve kalitenin artması sağlanmıştır.

Koruma- kumanda sistemleri gelişim süreçleri

Elektro-mekanik röleler

1910

Analog röleler

1970

nümerik (sayısal) röleler

1985

Tümleşik koruma cihazları koruma, ölçüm, denetimsel kontrol, fider mimik ekranı ve eğer gerekirse fiderler arası kilitleme gibi tüm ihtiyaç duyulabilecek fider fonksiyonlarını kapsarlar.

TümleĢik koruma ve kontrol paneli

TümleĢik devre ana fonksiyonların kapsamı

ÇeĢitli sayısal röleler

Kısaltmalar:

52 kesici

50N/51N IDMT & DT toprak arıza rölesi

67N opsiyonel yönlü toprak arızası koruması

21 mesafe koruma

27/59 aşırı ve düşük gerilim

79 opsiyonel tekrar kapama

85 tele-koruma arabirimi

FL arıza yeri tespit fonksiyonu

FR arıza/dalga şekli kayıt fonksiyonu

LM hat yükü monitörü

RÖLELER Röle: Ayarlandığı çalışma büyüklüğünde istenen görevi gerçekleştiren kontrol cihazıdır. Çalışma prensipleri, çalışma zamanı, çalışma büyüklüğü ve bağlandığı devreye göre çeşitlilik gösterirler. 1) ÇalıĢma prensiplerine göre -Elektromekanik Röle -Statik Röle -Dijital Röle 2) ÇalıĢma zamanına göre Ani açmalı ve kapamalı röle Ayarlandığı büyüklükte kontaklarını ani olarak açan veya kapatan rölelere denir. Kısa devre akımlarında veya arızalı kısmın anında servis dışı olması gereken durumlarda kullanılır. ani çalışmalı rölelerde bir zaman ayarı söz konusu değildir. Zaman gecikmeli röle Ayarlandığı çalışma büyüklüğünde kontaklarını gecikmeli olarak açan veya kapatan rölelerdir. Sistemlerde oluşan arızalar genellikle geçici arıza olması nedeniyle arızalı kısmın anında servis dışı olması istenmez. Bu nedenle zaman gecikmeli röleler kullanılır. -Sabit zamanlı röle Çalışma büyüklüğünün değerine bağlı kalmaksızın , ayarlandığı zaman sonunda görev yapan röledir.

açma zamanı (Sn)

çalışma büyüklüğü ayar katları

-Ters zamanlı röle Çalışma büyüklüğünün değerine göre çalışma zamanı değişen rölelerdir. Çalışma büyüklüğünün değeri ile çalışma zamanı ters orantılıdır.

3) ÇalıĢma büyüklüğüne göre Röleler beslendiği çalışma büyüklüğünün adını alır. Örneğin akımla besleniyorsa akım rölesi, gerilim ile besleniyorsa gerilim rölesi, güç ile besleniyorsa güç rölesi adı verilir.

4) Bağlandığı devreye göre -Primer Röleler Devreye doğrudan bağlanan röleye primer röle denir. Primer röleler ucuz ve basit olmaları nedeniyle alçak gerilimde yoğun olarak kullanılmalarına karşın, orta gerilimde sınırlı bir şekilde sadece aşırı akım rölesi olarak kullanılırlar. Primer röleler elektro manyetik çekme ve itme prensibine göre çalışır. Bir bobin, ters kuvvet yayı ve itme veya çekme işlemini yapan hareketli koldan meydana gelir. Bobinden geçen akımın meydana getirdiği manyetik alanın çekme kuvvetiyle oluşan hareketi ile çalışır. Primer röleler ucuz olmalarına karşın aşağıdaki özellikleri nedeniyle günümüzde yerlerini sekonder rölelere bırakmıştır.

- Açma kumanda ve mekanizmalarının mekanik olması nedeniyle arızalanma olasılıkları daha fazla ve bakımları zordur. - Bağlı olduğu devre, gerilimsiz bırakılmadan ayar, bakım ve test gibi çalışmalar yapılamaz. - Genel yapısı nedeniyle duyarlı bir koruma elamanı olmadığından tam bir seçicilik sağlamaz.

Orta gerilimde kullanılan primer röleler genellikle Elektromanyetik çalışma prensibine göre yapılmaktadırlar ve dolayısıyla ani çalışmalıdırlar. Ancak açma mekanizmalarına elektrik veya mekanik bir zaman elemanı yerleştirmekle, ters zamanlı röle şekline dönüştürülebilirler.

Sekonder Röleler Ölçü trafolarının Sekonder devresine bağlanan rölelere sekonder röleler denir. Alçak ve Orta gerilim devrelerinde kullanıldığı gibi özellikle yüksek gerilim devrelerinde bu tip rölelerle koruma yapılmaktadır. Sekonder Rölelerin tesis maliyeti, primer rölelere göre çok daha yüksektir. Ancak aşağıda belirtilen özellikleri nedeniyle sekonder röleler daha çok kullanılırlar.

Açma kumandalarının elektriki olması nedeniyle korumanın başarısızlığa uğrama olasılığı çok azdır.

Röle bobinin beslediği büyüklük belirli oranda düşürüldüğünden, bu röleler daha

duyarlıdır. Devre gerilimli durumda iken röle üzerinde ayar, bakım ve test gibi çalışmalar yapılabilir. Akım, gerilim, güç ve frekans gibi büyüklüklerle çalışabilirler Yön elemanı olarak kullanılabilirler.

Çeşitli çalışma prensiplerine göre yapılabilirler

KORUMA SĠSTEMĠNĠN GENEL PRENSĠPLERĠ Genel özellikler Generatör, Transformatör, kablo, hat gibi şebeke elemanlarının birinde kısa devre veya izolasyon hatası sonucunda ark veya arıza akımlarının ve aşırı gerilimlerin yol açabileceği zararları sınırlandırmak veya en aza indirmek ve sürekli bir kısa devrenin şebekenin genel işletmesi ve özellikle kararlılığı üzerindeki etkileri ortadan kaldırmak için hatalı elemanın olabildiğince çabuk devre dışı edilmesi gerekmektedir. Hatalı elemanın otomatik olarak devre dışı etmek işlemi koruma sistemleri vasıtasıyla gerçekleştirilir.Söz konusu koruma sistemleri başlıca şebekenin hat ,kablo ,generatör veya transformatör gibi şebekenin bir bölümünü devamlı olarak gözeten ve şebekedeki akım tarafından beslenmekte olan röleler topluluğunu kapsamaktadır.Gözetilen kısımda hata oluştuğunda ayarlanan değerlerin üstünde röleler işletmeye girer ve bu durumda düzenlenmesi göz önüne alınan sisteme bağlı kontaklar dizisi açılıp veya kapanarak hatalı bölümün devre dışı olması sağlanır. Koruma sistemlerinin iletim dağıtım şebekesinde olduğu gibi endüstriyel şebekelerin güvenilir bir şekilde işletilip korunmasında da çok önemli bir yeri vardır. Koruma sisteminde olması gereken Ģartlar 1-Güvenilir şekilde yapılmış bir koruma sistemi, hatanın meydana geldiği bölümünü devreden çıkarmalı, hatalı bölümden başka şebekenin diğer bölümleride devrede kalarak işletmeye devam etmelidir. Kısaca diğer bölümlere ait anahtarlar kapalı olarak devrede kalma şartıyla sadece hatalı cihazı veya bölümü çevreleyen anahtarlar açılmalıdır. Şekilde sadece L11 ve L12 hatlarında kısa devre olursa L11 ve L12 anahtarlarının (kesicilerin) açılması gerekir. Koruma sistemindeki diğer anahtarlardaki açılma gereksiz açma olacaktır. Koruma sistemi sadece hatalı elemanı seçmeyi başarırsa bu sisteme seçici koruma sistemi denir. Bir koruma sistemi güvenilir olmalı yani gerekli olan durumların hepsinde çalışabilmeli ve aynı zamanda seçici nitelikte olmalıdır.

Genel Güç üretim, iletim ve dağıtım sistemi

2. Koruma sistemi en kısa süre içinde çalışması gerekir. Oluşabilecek zararların en aza indirilmesi için arklı kısa devrelerin açılma süreleri olabildiğince azaltılmalıdır. Bundan başka çoğu kez faz - toprak arasında başlayan arkın gelişerek başka fazlara da geçmeye zaman bulmasını önlemek gerekir. Özellikle kısa devrelerin çabuk giderilmesi iletim şebekelerinde kararlılığı sağlamada en etkin yol olmaktadır. 3.Bir koruma sisteminin davranışı, şebekenin yapısından olabildiğince bağımsız kalmalı, manevra serbestliği sağlamalı ve ayar değişiklikleri gerektirmeden blokajlara, paralel bağlamalara besleme değişikliklerine uygun olmalıdır. 4. Koruma sistemlerinin şebeke yapısının değişimlerine olabildiğince duyarsız yapmaya özen gösterilmelidir. Sistemlerin belirlenen değerlerden ve sürelerden fazla olmamak kaydıyla aşırı yüklere duyarsız kalması istenir. Eğer aşırı yüklenme süresi uzar ve cihazlarda tahribatlara yol açabilecek termik ısınmalar meydana gelirse, bu durumda ısınma ani açmalı röleler ile değil de, termik koruma röleler tarafından izletilmeli ve açma kumandası verdirilmelidir. 5. Koruma sistemi kısa devre akımlarının şiddetleri, cinsi ve hata yeri nerede olursa olsun çalışmak zorundadır. Bazı durumlarda kısa devre akımının değeri normal akım değerinden daha düşük olabilmektedir. Hata yeri nerede olursa olsun şebekenin her türlü işletme şartları altında hatanın giderilmesini sağlamak için sistemin duyarlılığının yeterli seviyede olması gerekmektedir. Bununla beraber röleleri minimum kısa devre altında duyarlı yapmak verimsiz ve üstelik çok az yarar sağlamaktadır. 6. İşletmenin devreye alınmasını uzatan, güç kılan ve hiç bir fayda sağlamayan bir şebeke parçalanmasına yol açmamak için senkronlama dışındaki bir işlem sırasında gerilimler, akımlar ve güçlerde kendini gösteren salınımlara duyarsız kalınması gerekir. Sistem Arızalarında korumanın önemi Seçici bir koruma olmadan günümüzde bir güç sisteminin işletilmesi düşünülemez. Sistemlerde gerek koruma gerekse kumanda amacıyla röleler kullanılır. Röleler düşük akımlarla büyük güçlerin kontrolünü sağlayan elektromanyetik cihazlardır. Koruma rölelerinin uygulanmasıyla, güç sisteminin herhangi bir noktasında oluşan arıza tespit edilir ve arızalı bölüm sistemden ayrılır. Arızalı bölüm sisteme bağlı kalırsa, aşağıda belirtilen üç ana etken nedeniyle sistemin bir bölümü yada tümü tehlikeye düşer. - Generatörlerin senkronizasyon koşullarını kaybetmeleri ve sistemden ayrılmaları. - Arızalı bölümün hasar görme ihtimali. - Arızasız bölümün hasar görme ihtimali. Koruma rölelerin genel özellikleri 1. Basit ve sağlam olmalı. 2. Hızlı olmalı. 3.Oldukça az bir tüketimi olmalıdır. Bu özelliğin rölenin şebekeye bağlantısını sağlayan transformatörler üzerinde büyük etkileri vardır. 4. Bir kısa devre anında ortaya çıkabilen en küçük akımlar ve en düşük gerilimler etkisinde bile doğru çalışmak için yeterli duyarlılığa sahip olmalı. 5. Açtırma işlemlerini tehlikeden uzak kontaklarla gerçekleştirmeli.

Koruma rölelerinin genel amacı, güç sistemini koruma bölümlerine ayırmak ve arızalarda en az miktarda diğer sistemlerden ayırıp uygun korumayı sağlamaktır. Koruma bölümleri Ģunlardır.

Generatörler Transformatör ve fiderler Baralar Enerji nakil hatları

Şebekelerde oluşan arızaların etkili ve ekonomik bir şekilde önlenebilmesi için röleler ve bildirim sistemleri birlikte kullanılır. Şebekelerde görülen başlıca arızalar şunlardır:

Kısa devreler, Gerilim yükselmeleri, Dengesiz yüklenmeler, Salınımlar, Toprak ve gövde kaçakları, Ters güç, Düşük gerilim

Röleler çoğu zaman devre açıcı elemanlarla birlikte kullanılır. Örneğin, devre kesicilerle (disjonktörlerle) birlikte kullanılırlar. Kısaca korumanın amacı, kesicilerle birlikte güç sisteminin her tip arızadan hızla temizlenmesini sağlamaktır. ANALOG VE SAYISAL (DĠJĠTAL) KAVRAMLAR Günümüz Elektroniği Analog ve Sayısal olmak üzere iki temel türde incelenebilir. Analog büyüklükler sonsuz sayıda değeri içermesine rağmen Sayısal büyüklükler sadece iki değer alabilirler. Analog büyüklüklere örnek olarak Basınç, Sıcaklık gibi birçok fiziksel büyüklüğü örnek olarak verebiliriz. Şekil (a) „ da görülen Elektrik devresinde çıkış gerilimi ayarlı direncin değiştirilmesi ile birlikte 0 ile 12 Volt arasında değer alabilir. Şekil (b) „de ise devrenin çıkış gerilimi sadece iki gerilim seviyesinde tanımlanabilir. Eğer anahtar açıksa 0 Volt, anahtar kapalı ise 12 Volt devrenin çıkışı geriliminin alabileceği değerlerdir.

ġekil (a) ġekil (b)

MANTIK (LOJĠK) DEVRE ELAMANLARI VE TANITIMI Mantık devrelerinde çıkış sinyali mevcutsa (1) değilse (0) sembolleri ile gösterilir. Örneğin bir rölenin kontağının bir ucunda bekleyen pozitif kontağın açık olması halinde öbür tarafa geçemeyeceği için bu rölenin kontak çıkışı yoktur ve (0) ile gösterilir. Kontak kapandığı takdirde ise pozitif geçeceğinden röle çıkış verecektir ve bu işlemin yapıldığı (1) ile gösterilir. Belli başlı temel mantık devreleri ile bunların elektrik eşdeğer devreleri aşağıdaki gibidir. VE (AND) DEVRESĠ Bir AND kapısının çalışmasını elektrik eşdeğer devresi yardımı ile açıklayalım. A ve B anahtarları açık ise (A=0, B=0) lamba yanmayacaktır (Q=0).

Mantık tablosunda, her sütundaki 0 işareti kontağın açık olduğunu 1 işareti kapalı olduğunu gösterir. VEYA (OR ) DEVRESĠ

OR kapısının çalışmasını elektrik eşdeğer devresi yardımı ile açıklayalım. A ve B anahtarları açık ise (A=0, B=0) lamba yanmayacaktır (Q=0).

DEĞĠL (NOT) DEVRESĠ Buna aynı zamanda tersleme kapısı da denilir.

TERS VE (NAND) DEVRESĠ Bu kapı devresi VE kapısı ile TERS devrenin toplamına eşdeğerdir.

TERS VEYA (NOR) DEVRESĠ Bu kapı devresi ise VEYA kapısı ile TERS devrenin toplamına eşdeğerdir.

Örnek: Bir kimyasal reaktördeki aşırı basıncın incelenmesi için üç kontak bulunduğunu ve bir oy çoğunluk devresi oluşturmak istediğimizi varsayalım. Eğer bu kumanda anahtarına A,B,C ve oy çoğunluğuna da Z denilirse bu olay şu doğruluk tablosu ile ifade edilir

Kontak planı ve programlama tekniği ile yazılan programlar biçim olarak birbirine benzemekte, sadece giriş – çıkış sembollerinin (kodlarının) ve PLC için adreslerin (sayıcı, zamanlayıcı gibi) kodları değişmektedir. Lojik diyagram programlama tekniği ile programlamada biçim olarak benzerlik vardır. Programlamada genellikle aynı tip semboller kullanılmaktadır. En çok kullanılan ortak semboller aşağıdaki şekillerde verilmiştir:

A B C Z

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

KORUMA VE KUMANDA SĠSTEMLERĠ

(CPU) Sistem

- Röleli sistem PLC’li sistem

“VE” (AND) kapısı “VEYA” (OR) kapısı

“DEĞİL” (NOT) kapısı

Buton

Anahtar

Sensör

Giriş

Algılama

Elemanları

Giriş

ModülüMerkezi İşlem Birimi

Çıkış

Modülü

MÇıkış (yük)

Elemanları

Programlama Birimi

KORUMA DÜZENLERĠ A) AġIRI GERĠLĠME (YILDIRIM) KARġI KORUMA Yıldırım, basit olarak; toprakla, elektrik yüklü bir bulut arasındaki elektriksel deşarj olarak tanımlanabilir. Söz konusu bu deşarj sadece bulutla yer arasında olmayabilir. Gerekli şartlar sağlanmış ise iki bulut arasında da olur ki, biz buna şimşek diyoruz. Her iki olayda oldukça belirgin bir kıvılcım atlaması görülür ve gök gürültüsü işitilebilir. Bütün bunlara meteoroloji dilinde oraj denilmektedir. 1. Eksi yüklü elektronlar aşağı doğru zigzag yapmaya başlarlar 2. Artı yüklü parçacıklar da yerde bulut tabanın altında toplanır 3. Bulut yeryüzüne iyice yaklaşınca öncü eksi yükler yere inerek bir yol açarlar (bunlar görülmez) ve sonra da yerden buluta doğru elektrik akımı başlar. 4. Artı yükler saniyede 100 000 km yi aşan bir hızla buluta akar.

Fırtına bulutları büytür ve bu bulutların içinde elektrik yükleri oluşur. Artı ve eksi yüklü parçacıkların çekim gücü havanın direncini kırdıkları zaman elektrik boşalması meydana gelir ve devre tamamlanmış olur. Bir şimşeğin içindeki ısı 30000 dereceye kadar çıkabilir ve süresi ortalama 30 mikro saniyedir. Yeryüzünde günün her dakikası ortalama 1800 şimşek çakar ya da yıldırım düşer. Bir kişiye yıldırım çarpması olasılığı 700000 de birdir ancak, olasılığı dikkate almak gerekir.

Aşırı gerili

Elektrik akımı havanın direncinin en az olduğu yada iletkenliğin en fazla olduğu yerde başlar. İnsan iyi bir iletkendir. Teller, metaller, nemli toprak, ağaçlar, ağaç kökleri, vb. bir kaç örnektir. Yıldırım çarpması ile elektrik çarpması aynı şey değildir. Elektrik çarpmasında voltaj (yüksek gerilimlerde) 20 000 volt ile en fazla 63 000 volt arasında değişir. Yıldırım çarpmasında ise voltaj 300 000 volttur. Elektrik çarpması nadiren yarım saniyeden (500 mili saniye) fazla sürer çünkü ya devre otomatik olarak kesilir yada çarpma kişiyi fırlatır. Yıldırım çarpmasında ise süre çok kısadır (bir kaç mili saniye). Hemen her ikisinde de çarpılan kişi ya kalp problemlerinden yada fırlatılma ile meydana gelen yaralanmalardan hayatını kaybeder.

min etkisinden orta ve yüksek gerilim devrelerindeki izolasyon maddelerini koruyabilmek için genel olarak üç koruma tertibinden (Koruma Teli, Ark Boynuzu ve Parafudr) faydalanılmaktadır. 1-KORUMA TELĠ İzolasyon maddelerini yıldırım darbe geriliminden korumak amacıyla yapılan bir koruma tertibidir. Özellikle 154 kV‟ un üstündeki enerji nakil hatlarında ve şalt sahalarında kullanılır. Koruma teli ile yapılan uygulamada esas olan, buluttaki elektrik yükü ile toprak arasındaki boşalma yolunu, sistem izolasyonuna zarar vermiyecek şekilde değiştirmektir. Koruma telleri, çelik konstrüksiyon (pilon) direklerin üst kısımlarına bağlanarak hat boyunca devam eder, (Şekil-2). Dolayısıyla enerji nakil hattına yıldırım düştüğünde, elektrik yükü koruma teli üzerinden toprağa aktarılarak hattın izolasyonu büyük oranda korunmuş olur.

Orta gerilim dağıtım hatlarında koruma teli kullanılması sakıncalıdır. Yıldırım darbe gerilimi sonucu elektrik yükünün boşalması anında, koruma teli toprak arasında oluşan gerilim düşümü, izolatörlerin yalıtım özelliklerinin bozulmasına neden olmaktadır. Koruma telleri, çelik iletkenlere takviye edilerek, direklerin tepe kuvvetlerinin artırılmasına yardımcı olurlar. Günümüzde E.İ.Hatlarında koruma teli iletkeninin içinde yer alan fiber optik kablo ile de haberleşme sağlanmaktadır.

2-ARK BOYNUZU Aşırı gerilimin etkisinden izolasyon maddelerini koruyabilmek için, izolasyon seviyesi düşük yapay bir devre oluşturmak yeterlidir. Ark boynuzu bu prensipten faydalanılarak uygulanan çok basit bir koruma tertibidir. Ark boynuzunun yapısı, izolatör ve buşinglerin hat ve toprak taraflarına monte edilen uçları kıvrık madeni çubuklardan oluşur. Madeni çubuklar arasındaki boşluğa, ark boynuzları atlama aralığı denir. Bu aradaki izolasyon seviyesi hava ile sağlanır. Ark boynuzu atlama aralığındaki izolasyon seviyesi, buşing veya izolatörün izolasyon seviyesinden daha düşüktür. Dolayısıyla aşırı gerilim oluşumundaki boşalma (atlama), ark boynuzları arasında başlayarak sistemin izolasyonu korunmuş olur.

Ark boynuzları arasındaki boşalma, hava ile sağlanan faz toprak izolasyonunun aşırı gerilim sonucu delinerek bir ark‟ın oluşması şeklinde olur. 3-PARAFUDR Yüksek 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 etkisini önleyen cihazlardır. Parafudr emniyet supabı gibi çalışır. Aşırı gerilim dalgalarını toprağa akıtır. Yüksek gerilim iletkeni ile toprak arasına bağlanır. Parafudr bir direnç ile buna seri bağlı bir ark söndürme elemanından ibarettir. YG tesislerinde parafudrlar tesisatın özelliğine göre üçe ayrılırlar:

• Faz parafudrlar: faz iletkeni ile toprak arasına yerleştirilen parafudr‟dur.

• Yıldız noktası parafudrlar: Yıldız noktası ile toprak arasına yerleştirilen parafudr‟dur.

• Özel amaçlı parafudurlar: özel hallerde kullanılan parafudr‟dur.

YapılıĢlarına göre parafudr çeĢitleri İşletmecilikte faz toprak arasındaki arkı meydana getiren, aşırı gerilim etkisini kaybettikten sonra, işletme gerilimi nedeniyle devam eden arkın kesilmesi önemlidir. Parafudr bu işlevi sağlayan bir koruma tertibatı olması nedeniyle koruma elemanı olarak kullanılır. Yapılarına göre parafudurlar dört çeşittir.

a. DeğiĢken Dirençli Parafudurlar Parafudr izolasyon seviyesini aşan bir gerilimde değişken direncin değeri düşer. Aynı zamanda seri atlama aralıkları arsındaki 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 parafudr işlemini tamamlamış olur.

b. Metal Oksit Parafudrlar Metal oksit parafudrlarda aktif eleman olarak değişken direnç yerine yarı iletken malzeme, çinko oksit (Zn0) bloklar kullanılır. Bunlarda seri eklatör yoktur. Dolayısıyla bunlar değişken dirençli parafudrlara göre daha basit ve güvenli çalışır. Metal oksit parafudrların ana elemanı olan metal oksit dirençler başta çinko oksit (Zn0) olmak üzere az miktarda bizmut oksit (Bi2O3) mangan oksit (MnO2) ve antimon oksit (Sb2O3) ihtiva eder.

c.Borulu Parafudrlar Aşırı gerilimleri bir ark üzerinden dirençsiz bir bağlantı yardımıyla topraklayarak sınırlar. Ark akımı boru içinde meydana gelen basınçlı gaz ile kesilir. Ark akımı: TSE’ye göre izleme akımı boşalma akımının geçişini izleyen ve şebeke gerilimi altında parafudr’ dan geçen akımdır. d. Koruma Elektrotları ve DeĢarj Tüplü Parafudrlar Aşırı gerilimleri bir ark üzerinden ve dirençsiz bir bağlantı ile topraklamak sureti ile sınırlar. Fakat bunlarda ark akımının kesilmesi şebeke gerilimine bağlıdır.

Parafudrların koruma görevleri Yüksek gerilim hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması gibi manevralar 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 parafudrlar ile korunmalıdır.

Geçit izolatörlü transformatörlerin yüksek gerilim ve alçak gerilim uçları ile toprak arasına

yerleştirilen parafudrlar ile korunması sağlanır.

Yıldız noktası yalıtılmış veya toprak kısa devre söndürmeli şebekelerde beslenme transformatörlerinin yıldız noktaları parafudr ile korunmalıdır

B) FĠDER KORUMA

FĠDER KORUMA TANIMI

Türkçe karşılığı Enerji hattı olan Feeder, İngilizce bir kelimedir ve teknik terim olarak sistemimizde

kullanılmaktadır. Çıkış olarak ifade edilen fider, bir transformatör merkezi barasından bir veya birkaç

tüketiciye enerji taşımaya yarayan hat veya kablo donanımıdır. Orta gerilim devrelerinde fider koruma, bir transformatör sargısının beslediği barada birden fazla alıcı çıkışı olması halinde uygulanır. Amacı iki şekilde özetlenebilir.

A-Yalnızca arızalı olan fideri devre dışı bırakmak

B-Beslediği güç transformatörünü korumak

FĠDER AġIRI AKIM KORUMA Bağlı olduğu şebekenin fazlarında veya nötründe oluşan aşırı akımı tespit edip elektrik

teçhizatını buna karşı korumak aşırı akım korumanın görevidir. Primer röleler kesici üzerinde bir koruma elemanı olup hat akımı primer rölenin bobinindende geçer.

Sekonder aşırı akım rölelerine kısaca aşırı akım (a.a.) röleleri denir. Her aşırı akım rölesi bir

akım bobini ve bu akım bobininin kumanda ettiği bir kontaktan oluşur. Hattaki bir kısa devre durumunda aşırı akım rölesi kontağını kapatarak, kesici mekanizması içindeki açma bobinini enerjiler ve kesiciyi açtırır.

FĠDER TOPRAK KORUMA Orta Gerilim Fider devrelerinde oluşan faz-toprak kısa devre arızalarına karşı yapılan bir koruma şeklidir. AC bağlantı devresi, çalışma prensibi ve uygulama alanları beslendiği güç transformatörünün topraklı veya izole oluşuna göre değişir. Bu nedenle fider koruma iki şekilde yapılır.

1. Topraklı Devrede Fider Toprak Koruma Toprak Koruma Rölesi, akım trafosunun sekonder sargısının nötr noktasına bağlı bulunmaktadır. normal işletme koşullarında, nötr noktasındaki akımların toplamı sıfırdır. Bu nedenle nötr noktasına bağlı olan akım rölesinden akım akmaz. Ancak bir faz-toprak arızasında arızalı fazdan geçen kısa devre akımı belli bir oranda akım trafosunun sekonder devresine yansır. bu durumda nötr noktasına gelen faz akımları arasında farklı değer oluşur.bu akımların vektörel toplamları alındığında nötr noktasında bir akım akışı söz konusu olur. bu akıma SIFIR BİLEŞEN AKIMI denir. Akım trafosunun sekonder sargısının nötr noktasına bağlanan akım rölesine TOPRAK RÖLESİ adı verilir ve sıfır bileşen akım ile beslenir. sıfır bileşen akımı dengesiz yüklenme halinde de oluşur. ancak dengesiz yüklenme nedeniyle toprak rölesinin çalışma olasılığı son derece azdır. Toprak Koruma Rölesinin aşırı akım rölesinden farkı, çalışma akımının daha küçük değerde olmasıdır. Ayrıca toprak koruma sisteminde çalışma zamanı son derece kısa veya ani açmalıdır.

Topraklı Devrede Fider Toprak Koruma A.C bağlantı şeması Topraklı devrede fider aşırı akım koruma ile fider toprak koruma AC. bağlantı devreleri, aynı devre üzerindedir. bu uygulama daha çok iki aşırı akım ve bir toprak rölesi ile gerçekleştirilir.

2. Ġzole devrede fider toprak koruma

Üçgen bağlı veya yıldız noktası topraklanmamış devrelere izole yada yalıtılmış devre denir. izole devrenin özelikleri iki şekildedir.

1) Bu tip devrede meydana gelen bir faz-toprak kısa devresinde, akım akışını sağlayan bir kapalı devre oluşmadığı için kısa devre akımı söz konusu değildir.ancak diğer fazlarda devresini tamamlayan bir kapasitif akım meydana gelir ki; buda oldukça küçük değerdedir. arıza noktasından toprağa akan söz konusu kapasitif arıza akımına REZİDÜEL AKIM denir. Rezidüel akım , normal işletme koşullarında fazlardan biri ile toprak arasında akan kapasitif akımın üç katına eşittir. Ancak bu akım oldukça küçük değerdedir.

arıza sırasında aynı devrenin fazlarından toprağa akan akımlar

2) İzole devrede, normal işletme koşullarında her fazın faz-toprak gerilim değerleri eşit olmasına rağmen bir faz- toprak arasında fazların toprağa göre gerilimleri büyük ölçüde değişir. bu nedenle izole devrelerde gerilim değişiminden faydalanılarak faz toprak arızaları belirlenir. bu özellikten istifade edilerek yapılan koruma şekline HOMOPOLER TOPRAK KORUMA Yada REZĠDÜEL TOPRAK KORUMA denir. Homopoler toprak korumayı gerçekleştirebilmek için primeri yıldız bağlı ve nötr noktası topraklı, sekonderi açık üçgen bağlı gerilim trafolarından faydalanılır.

Rezidüel toprak koruma a.c bağlantı devresi

Gerilim trafosunun her bir primer sargısına faz-toprak gerilimi uygulanmaktadır. yandaki şekilde görüldüğü gibi C fazı toprak kısa devresinde, gerilim trafosunun primer sargısının nötr noktasına C fazı gerilimi uygulanmış olmaktadır. Bu nedenle C sargısı uçlarındaki potansiyel farkı sıfır, diğer sargılardaki potansiyel fark ise fazlar arasındaki gerilim değerine ulaşır.

AġIRI AKIM YÖNLÜ KORUMA

Her iki taraftan beslenen bir şebekede eğer 2 ve 3 no‟lu aşırı akım röleleri, yönsüz olursa A1 noktasındaki bir arızada 1 no‟lu röle ile birlikte 2 ve 3 no‟lu rölelerde çalışıp kesicilerini açtırır. Bu yüzden B barasının enerjisi gereksiz yere her iki taraftan kesilir. Eğer 2 ve 3 no‟lu rölelere B barasından hatlara doğru yönlendirilmiş birer yön elemanı ilave edilirse A1 arızasında 3 no‟lu röle çalışmaz. Böylece B barasının enerjisi kesilmez. 3 ve 4

no‟lu röleler çalışmayacağından B barası GII generatöründen beslenmeye devam eder. C) MESAFE KORUMA Mesafe koruma röleleri özellikle dağıtım şebekelerinde özellikle 10 km ve üzeri hatlarda tercih edilmektedirler. Mesafe koruma, hattın sağlıklı çalışma koşullarındaki empedansı ile arıza durumundaki empedansın birbirinden farklı olması gerçeğine dayalı olarak çalışır. Bu nedenle empedans koruma olarak da adlandırılır. Mesafe koruma rölesi, bir noktadaki akım ve gerilimi kıyaslar. Röle; Z= V/I oranını ölçer. Hattın herhangi bir P noktasında oluşan bir arızada (faz-toprak veya faz-faz) geçen kısa devre akımı Ik, kısa devre gerilimi Vk ile gösterilirse röle Zk=Vk/Ik kısa devre empedansını ölçer. Genel olarak kısa devre akımı yük akımından büyük, kısa devre gerilimi, işletme geriliminden küçüktür. Dolayısıyla kısa devre empedansı yük empedansından küçüktür. L uzunluğu, arıza noktası ile röle noktası arasındaki uzaklığı, k ise sabit bir sayıyı göstermek üzere hattın arıza noktasına kadar olan bölümün empedansı : Zk=k.l dir. Yani empedans uzunlukla orantılıdır. Empedansın ölçümü arıza mesafesinin ölçümü ile aynı anlama gelir. Bu nedenle empedans rölelerine mesafe koruma rölesi de denir.

D) TRANSFORMATÖR KORUMALARI Enerji sistemlerinde en temel, en pahalı ve önemli donanımlardan biri trafolardır. Meydana gelecek bir arızanın çevreye ve sisteme verebileceği zararlar, trafoların pahalı olması, onarımları veya değiştirilmeleri süresince enerjide olacak kesintiler göz önüne alındığında trafo arızalarının hem işletme hem de müşteri açısından önemli kayıplara neden olacağı anlaşılmaktadır. Trafoların arızalanması; yıldırım, koruyucu ekipmanların yetersizliği, aşırı yükleme, kısa devre arızaları, yağ kaçakları, aşırı sıcak gibi olumsuz hava şartları,kağıdın ve yağın yaşlanması sonucu dielektrik dayanımlarının zayıflaması gibi nedenlerden olmaktadır. Dolayısıyla trafolara ait arızaların önceden veya başlangıç aşamasında belirlenmesi; - Enerji kesintisinin önlenmesi, - Büyük hasarların önlenmesi, - Arızanın ilerlemesinin önlenmesi, - Ekonomik kayıpların azaltılması, -. Tamirat süresinin kısaltılması açısından oldukça önemlidir. TRAFO AġIRI AKIM KORUMA

Trafo aşırı akım rölelerinin çalışma akımları transformatör nominal akımına göre seçilir. çoğunlukla sargı nominal akımının %120 „si esas alınır. Zaman ayarı transformatörün dayanma süresine bağlı olarak hesaplanır.

TRAFO TOPRAK KORUMA

Trafo yıldız nötr noktaları empedans üzerinden topraklanarak yapılır. Bu topraklama genel olarak bir direnç veya reaktans bobini üzerinden yapılır. Yukarıdaki şekillerde görüldüğü gibi topraklama daha çok yük tarafındadır.

YAĞ SEVĠYE KORUMA Trafonun genleşme tankında bulunan bir şamandıra ile yağ seviyesinin minimum olması durumunda alarm alınır. TERMĠK KORUMA Güç trafolarında nominal güç, izin verilen maksimum izolasyon sıcaklığında trafonun yüküyle tanımlanır. Trafonun yağ ve sargı sıcaklığının belli bir sınırı aşmayacak şekilde yükselmesini sağlamak için termik koruma kullanılır. Termik koruma ile belli sıcaklık değerlerinde önce alarm sonra açma verilir. İki bölüme ayrılır. a. Yağ sıcaklığı koruma : Trafo tankının üst kısmındaki bir cep, trafo yağı ile doldurulur. sonda

yuvasına (cebe) monte edilen sonda, bir kılcal tüp ve spiral vasıtası ile trafonun termostat göstergesine bağlanır. Cepteki yağın sıcaklığının değişimi, genleşen bir sıvı ile dolu kılcal tüple, gösterge üzerindeki 1 nolu ibrenin belirli sıcaklık değerini göstermesini sağlar. Diğer bir deyişle yağ sıcaklığına bağlı olarak hareket eden 1 nolu ibre, kadran üzerinde yağ sıcaklığını gösterir. 2 ve 3 nolu ibreler uygun sıcaklık derecelerinde sabit dururlar. Yağın ısınmasıyla hareket eden 1 nolu ibre önce 2 nolu ibreye değerek alarm verdirir. Sıcaklık yükselmeye devam ederse, 1 nolu ibre 3 nolu ibreye değer ve bu anda kapanan kontak üzerinden kesiciye açma kumandası gider.

b. Sargı sıcaklığı koruma: Yağ sıcaklığı ölçümüne ek olarak sargı sıcaklığı da ölçülür. Bunun

için trafodaki ayrı bir cepte, sargı sıcaklığı temsil edilir. Trafonun buşinglerinden birine yerleştirilen uygun oranlı bir akım trafosunda yükle orantılı olarak elde edilen akım, cepteki ısıtıcı elemanı besler. Isıtıcı eleman, sargıların yükü ile orantılı olarak, cepteki yağ sıcaklığını artırır. Bu sıcaklığın ölçülmesi ve koruma, yağ sıcaklığında anlatıldığı gibi termostatla yapılır.

Trafonun primer buşinglerinden birine yerleştirilen uygun oranlı bir akım trafosunun sekonderinden beslenen küçük bir ısıtıcı, trafo tankının üst kısmında sıcak yağ içinde, küçük bir cebe konulmuştur. Isıtıcı genel yağ sıcaklığına ek olarak sargılarınkiyle orantılı bir sıcaklık artışı meydana getirir. Cebe konulan sıcaklığa duyarlı bir direnç, sıcaklık değişimine paralel olarak çok hızlı bir şekilde değer değiştirir. D.C. kaynağının R direncinden geçirdiği akımla orantılı olarak, göstergede sargı sıcaklığını temsil eden değer okunur. BUCHOLZ KORUMA Bucholz rölesi trafonun ana tankı ile genleşme tankını birleştiren borunun yatay olan kısmına konur. Bir arıza durumunda gaz kabarcıkları rölenin üst kısmındaki haznede toplanarak buradaki yağı aşağı iter. Yağla birlikte hareket eden alarm şamandırası yatay konuma gelerek civanın kontaklarını kapatmasını dolayısıyla alarm vermesini sağlar. Arıza büyükse ısınan ve genleşen yağ hızla genleşme tankına doğru hareket eder. Bu sırada açtırma şamandırasının bağlı olduğu paleti yatay konuma getirerek cam tüp içindeki civanın kontakları kapamasına neden olur. Kesiciye açma kumandası gider.

Ana güç trafosu ve Bucholz rölesi

Bucholz Rölesinin iç yapısı

Bucholz rölesinin prensip şeması, alarm ve açtırma devreleri TANK KORUMA

Tank korumanın prensibi, trafonun tankından toprağa akan arıza akımını ölçmeye dayanır. Tank ile toprak arasındaki iletkene bir akım trafosu yerleştirilir ve bunun sekonderinden ani çalışmalı tank koruma rölesi beslenir. Rölenin sağlıklı çalışması için toprak iletkeni dışında, tankla toprak arasında, başka hiçbir elektriki bağlantı olmamalıdır.

Bu durum, trafonun üzerinde durduğu zeminden izole edilmesini gerektirir. İdeal olarak sonsuz olması gereken bu direnci, uygulamada 10 ohm‟dan büyük seçmek yeterlidir. DĠFERANSĠYEL KORUMA Adını “küçük değişim” veya “fark” anlamına gelen diferansiyel kelimesinden alan röleler, sınırları belirli bir bölgede koruma yaparlar. Trafoların diferansiyel korumasında, primer ve sekonder tarafta bulunan akım trafoları arasında kalan bölgeye diferansiyel koruma bölgesi denir. Röle bu bölge içinde kalan arızalarda koruma yapar. Röle, trafonun her iki tarafındaki akım büyüklüklerinin kıyaslanması esasına göre çalışır. Bunun için normal işletme koşullarında her iki taraftan röleye gelen akımların eşit ve 180 derece faz farklı olması sağlanır.

Şekilde diferansiyel koruma prensip şeması görülmektedir. Akım trafolarının oranı, her iki taraftan röleye gelen akımları eşitleyecek şekilde seçilir. Akım trafolarının bağlantıları da şekilde olduğu gibi bir tarafta polarite uca diğer tarafta polarite olmayan uca yapılarak, aynı fazın sekonder akımları röleye bir taraftan girerken diğer taraftan çıkacak şekilde bağlanır. Böylece röle çalıştırma bobininden geçen fark akımı diferansiyel röleyi çalıştırır. E) GENERATÖR KORUMA RÖLELERĠ

Diferansiyel Koruma (87G)

Generatörlerin faz-faz, faz-toprak ve faz sipir arızalarında en etkin korumadır. Stator sargıları arasında bir izolasyon hatası sonucunda meydana gelen kısa devreler, en hızlı bir şekilde diferansiyel röle ve diferansiyel koruma tertibi tarafından tespit edilir ve gerekli koruma kumandası verilir.

Şayet sargılar arasında bir kısa devre yoksa işletme elemanının yani generatörün faz sargısının veya faz iletkeninin giriş çıkış noktalarındaki I1 ve I2 akımları birbirine eşittir. Veya bunların farkı sıfırdır.

21 III veya 021 III

Faz sargıları veya faz iletkenleri arasındaki izolasyon herhangi bir nedenle zarara uğrayıp bunlar arasında bir kısa devreye olursa generatörün giriş ve çıkışındaki akımlar artık bir birine eşit olmaz. Statorun bir tarafından gelen akımın bir kısmı kısa devre noktasından diğer faza geçer veya bu noktada diğer fazdan diğer faza bir miktar akım gelir böylece işletme elemanlarının çıkışındaki akım azalır veya çoğalır ve netice itibariyle arızalı fazın başındaki ve sonundaki akımlar arasında bir fark meydana gelir. Buna fark veya diferansiyel akım denir.

21 III

Uygulamada diferansiyel koruma için kullanılacak akım trafolarının benzer karakteristiklerde olması istenir. Sekonderlerin dengesiz yüklenmemesi için akım devresinde başka bir cihaz çalıştırılmaz. Ancak generatör diferansiyel korumada sağlanamaz.

Generatör çıkış tarafındaki akım trafoları ve nötr tarafındaki akım trafolarından farklı

karakteristiğe haiz olurlar. Çalıştırma bobininden nispeten büyükçe akımlar akıtırlar. Bu sebeple yüzdeli (tutucu bobinli) diferansiyel röleler kullanılır.

AĢırı Gerilim Koruma (59G)

Aşırı gerilim koruma, bütün hidrolik ve gaz türbiniyle çalışan generatörler için önerilmektedir. Çünkü bu tip gruplarda yük kaybı halinde ambalman (aşırı hızlanmalar) nedeniyle aşırı gerilim yükselmeleri meydana gelebilir. Turbo generatörlerinde genellikle bu tür koruma gerekmez. Ancak uygulamada Turbo generatörlerde zaman gecikmeli aşırı gerilim koruması görülebilir. Özellikle hidrolik gruplarda hem ani çalışmalı hem de zaman gecikmeli aşırı gerilim koruması kullanılır.

14.4/0.100 kV

Stator Toprak Arızası Koruması (64 G) Generatör büyük bir empedans üzerinden topraklanırsa, toprak arızalarında diferansiyel röleler etkinliklerini büyük ölçüde yitirirler. Bu nedenle artçı bir koruma olarak stator toprak arızası korumasına gerek vardır. Topraklama bir dağıtım trafosu ya da bir gerilim trafosu üzerinden yapılmışsa bu trafoların sekonderleri kullanılarak basit bir toprak-arıza koruması elde edilir.

Stator izolasyonundaki delinme ve sargıdan demir nüveye kaçak akımın meydana gelmesi, bir stator-toprak arızası olarak tanımlanır. Arıza istatistiklerine göre bu en sık Rastlanan arıza tipidir. Nötrü izole bir generatörde, bu tür bir arıza küçük mertebede kaçak akımlara sebep olmasına rağmen zamanla hasar büyüyüp fazlar arası kısa devreye ve dolayısıyla çok daha tehlikeli bir duruma dönüşebilir

Rotor-Toprak (Ġkaz Toprak) Arızası

Koruma (64 F)

Rotor sargılarında veya ikaz DC bara sisteminde meydana gelecek direkt toprak arızalarında çalışan bir koruma rölesidir. Rotor sargıları toprak arızası veya açık devre ile hasara uğrarlar. Rotor sargılarında bir noktada meydana gelen toprak arızasında herhangi bir hasar olmaz. Fakat ikinci bir toprak arızasında, kutupların bir kısmı kısa devre olup servis harici olacağından sargı akımı artar ve dengesiz hava aralığı akısı meydana gelir. Bu da vibrasyona neden olur, rotoru ısıtır.

Vibrasyon nedeniyle yataklarda tahribatlar meydana gelir. Bu nedenle de rotor statora

sürterek, statorda tahribatlar yapar. Rotor toprak kaçağı açtırmaya bağlı değilse şafta vibrasyon koruma yapmak gerekir.

Termik santrallerde meydana gelebilecek toprak kaçağı yataklarda ark meydana getirerek

yatakların tahribatına neden olur. Bu durumu önlemek için, şafta bilezik ve kömür fırçalar konarak direkt toprakla irtibatlandırılır.

Hidrolik santrallerde ise böyle bir sorun yoktur. Zira şaft su ile irtibatlandığı için, meydana

gelebilecek bir toprak kaçağında, kaçak akım doğrudan doğruya toprağa akar. Rotor sargılarında oluşan kapasitif akımlar toprağa doğru akmaya çalışır. Bu nedenle röle

çalışabilir. Rölenin çalışmasını önlemek için DC bara ile röle arasına seri filtre devresi konması gerekir.

Ġkaz (Alan) Kaybı Koruma (40)

Senkron generatörler sistem ile paralel çalışırken, ikaz sisteminde meydana gelen bir arıza nedeniyle ikaz (uyarma alanı) kaybedilince veya kararlılık limitlerini aşacak şekilde düşük ikazla çalışırsa, tahrik sisteminin o andaki yüküne bağlı olarak asenkron generatör veya motor olarak çalışır. Böyle bir çalışmada asenkron generatör olarak sistemden aktif gücün 2 ila 4 katı arasında fazla miktarda reaktif güç çeker ve dolayısıyla stator akımları çok yükselir ve bunun neticesi olarak da generatörde ısınmalar meydana gelir. Sistemdeki diğer generatörler otomatik olarak bu ek yükü üzerlerine alamazlarsa sistem stabilitesi bozulabilir.

Stator sargı akımlarının fazla miktarda yükselmesi neticesinde, makinenin şebekeden

görülen reaktansı senkron reaktansının altına düşer. Bu düşüşten faydalanarak generatör mho modeli bir empedans rölesi ile korunmuştur. İkaz (Alan kaybı) korunması için birkaç metot vardır.

a) Düşük akım rölesi b) Düşük güç rölesi c) Empedans rölesi

Küçük güçlü generatörlerde düşük akım ve düşük güç röleleri kullanılır. Büyük güçlü

gruplarda ise empedans rölesi kullanılır. Ters Güç (Geri Besleme) Koruma (32 G)

Aktif bir şebekeyle paralel çalışan generatörü tahrik eden gücün kaybolması veya kesilmesi veya kayıpları karşılamayacak kadar az olması halinde generatör senkron motor olarak çalışır ve sistemden güç çeker. Çekilen güç miktarı generatörün nominal gücünün % 2-3 den fazla olursa bu röle vasıtasıyla generatör servis harici olur.

ANSI KOD SĠSTEMĠ 21G : FAZ ARTÇI KORUMA 32G : TERS GÜÇ GERĠ BESLEME KORUMA 40 : MANYETĠK ALAN KAYIP KORUMA (ĠKAZ KAYIP ) 46G : NEGATĠF BĠLEġEN KORUMA RÖLESĠ 50 : AġIRI AKIM KORUMA RÖLESĠ 51TN: ARTÇI TOPRAK KORUMA RÖLESĠ 59G: GENERATÖR AġIRI GERĠLĠM KORUMA RÖLESĠ 60: GERĠLĠM ARIZA RÖLE KORUMA 64F: ROTOR-TOPRAK(Ġkaz Toprak) Arızası Koruma 64G: STATOR- TOPRAK 81G: SĠPĠR KISA DEVRE KORUMA RÖLESĠ 87G: GENERATÖR DĠFERANSĠYEL KORUMA RÖLESĠ 87GT: GENERATOR - TRAFO DĠFERANSĠYEL RÖLESĠ

Ünite röle fonksiyon şeması (I)

Ünite röle fonksiyon şeması (II)

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

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

A- Zaman Karakteristikli Seçicilik

Şekilde görüldüğü gibi güç sistemi boyunca aşırı akım koruma ünitelerinin açma sürelerini, gereken şekilde farklı değerlere ayarlama esasına dayanır.

ĠĢletme Tarzı: Şekilde görülen hata A-B-C-D aşırı akım koruma üniteleri tarafından aynı anda algılanır. Ancak koruma ünitelerinin harekete geçme süreleri sistemde aşağıdan yukarıya doğru geciktirerek ayarlandığından en önce D ünitesi açma yaptırır ve A-B-C üniteleri stand-by pozisyonuna geri döner.

Zaman karakteristikli seçici sistemin avantajları: Koruma sistemi kendi kendini yedekler. Koruma sistemi arızadan dolayı aktif hale geçemeyip açtırma yapamazsa bir süre sonra C ünitesi aktif hale geçerek arızalı bölümü devreden çıkartır. Sakıncaları: Kademe sayısı fazla olduğunda en üst kademedeki koruma ünitesi en uzun süreye sahip olacağından arıza temizleme süresi ekipmanın kısa devre dayanımı açısından uygun olmayabilir. Uygulama: Zaman karakteristikli, seçici sistemde sistemden geçen akım, rölenin ayarlanan akım eşik değerini aştığında zaman rölesinin zaman mekanizması aktif hale geçer. İki tip zaman karakteristikli röle vardır. Sabit zamanlı ve ters zamanlı.

B) Akım Karakteristikli Seçicilik Akım karakteristikli seçicilik; güç sistemi içinde kaynaktan uzaktaki hatada yani kaynakla hata yeri arasında hata akımının değerini ayarlanabilir bir şekilde azaltacak empedansların (transformatör, uzun enerji taşıma hatları gibi.) bulunması durumunda uygulanır.

ĠĢletme tarzı

Akım koruma üniteleri her bir bölümün başlangıcına yerleştirilir, Açtırma akım eşik değeri izlenen bölümün yanı üst bölümün minimum kısa devre akımından büyük değere alt bölümde meydana gelen maksimum kısa devre akımından büyük değere ayarlanır.

Avantajları Ayarlanan açtırma akım eşik değerlerinde her bir koruma cihazı kendi koruduğu bölümde hata meydana geldiğinde aktif hale geçer .Koruduğu bölümün dışında meydana hatalara karşı duyarlı değildir. Transformatör tarafından ayrılmış hatların bölümleri için bu sistemi kullanmak basitliği yanında ,hızlı açmayı sağladığı gibi maliyetlerinde düşük olmasını sağlar

Sakıncaları Üstteki A ünitesi altta bulunan B ünitesi için yedek koruma sağlamaz. Alt ünitenin koruma sistemi çalışmadığı durumlarda A ünitesi söz konusu bölüm için koruma yapmaz. Pratikte seri bağlı iki ünite için ayar değerleri belirlemek zordur. Arada transformatörün bulunmadığı orta gerilim sistemlerinde kullanılması çok zordur. Uygulama

Aşırı akım değerleri ayarlaması için şartının sağlanması iki ünite arasında seçici ayırmayı gerçekleştirebilir.

minmax .8,0.25.1 SCASAScB III

Akım karakteristikli seçicilik eğrileri

C) Lojik Seçicilik Bu sistem zaman karakteristikli seçici sistemin sakıncalarını ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir.Bu

metot hata giderilme süresi ne kadar olacağı belirlendikten sonra kullanılır

Hata nedeniyle aktif hale gelen kesici aşağıda belirtilen kontrol sinyallerini gönderir. Kendisinden üst seviyede bulunan kesiciye açtırma süresini bu kesicinin açtırma süresini artırmak için blokaj sinyali gönderir. Alt seviyedeki kesiciden blokaj sinyali almamışsa ilgili kesiciye açtırma kumandası gönderir.

İşletme tarzı

Koruma üniteleri arasındaki lojik dataların düzenlenmesi seçici zaman aralıklarına ihtiyaç duyulmasını ortadan kaldırır. böylece kaynağa yakın kesicinin açma süresinde dikkate değer bir azalma olur. Radyal güç sistemlerinde, sadece hata yerinin üst tarafına yani besleme tarafına yerleştirilen kesici aktif hale gelir. hata yerinin altındaki kesici aktif hale gelmez.

Lojik seçici açtırma çalışması

AAvvaannttaajjllaarrıı

Açtırma süreleri seçicilik zinciri içinde hatanın yeri ile ilgili değildir. Bunun anlamı şudur ; seçiciliğin sağlanması kısa süre gecikmeli üst taraftaki koruma ünitesi ile uzun süre gecikmeli alt taraftaki koruma ünitesi arasında gerçekleştirebilir. Sistem destek yani artcı koruma yapar

SSaakkıınnccaallaarrıı

Koruma ünitelerinin farklı seviyeleri arasında lojik sinyallerin gönderilmesi gerektiğinden ilave bağlantı hatları tesis edilmelidir, Bu ise kontrol üniteleri birbirinden uzaksa dikkate değer zorluklar meydana gelir.

B alt tarafta hata meydana geldiğinde B deki koruma ünitesi A daki koruma ünitesini bloke eder. Sadece B deki koruma ünitesi TB gecikmesini müteakip açtırmayı tetikler. Aradaki açtırma ünitesi için blokaj sinyalinin süresi TB+T3 ile sınırlandırılmıştır.T3 zamanı; B kesicisine ait çalışma ve ark sönme süresi olup tipik olarak 200 milisaniyedir. Eğer B kesicisi herhangi bir nedenle açtırma yaptırmazsa A kesicisi TA süresi sonunda ait olduğu kesicide açtırma yaptırır. A ve B arasında hata meydana geldiğinde A kesicisi TA süresi sonunda açtırma yapar.

UUyygguullaammaa

Bu prensip birden fazla seçicilik seviyeli ve radyal branşmanlara haiz orta gerilim güç sistemlerinde çokça kullanılır. D) Yönlü Seçicilik Gözlü güç sistemlerinde , her iki taraftan beslenen hatalarda hata akımının akış yönüne duyarlı olan bir

koruma ünitesi gereklidir.hata yerini seçici olarak belirleme ve hatalı kısmı ayırmak için yönlü aşırı akım

koruma üniteleri kullanılır.

Şekilde görüldüğü gibi akım yönüne göre rölenin hareketleri farklıdır

Yönlü koruma sisteminin çalışması

D1 ve D2 kesicileri baradan kabloya akım akışı halinde aktif hale gelen yönlü koruma üniteleri ile donatılmıştır. 1 noktasında hata meydana geldiğinde sadece D1 ünitesi aktif hale gelir. D2 ünitesi akım yönünü algıladığından D2 ünitesi hatayı algılamaz.Sadece D1 ünitesi açtırma yaptırır. 2 noktasında hata meydana gelmesi durumunda her iki durumda hata algılanmaz ve D1 ,D2 kesicileri kapalı kalır. Diğer koruma üniteleri baraya koruma açtırması yaparlar

E) Diferansiyel Koruma Seçiciliği Bu koruma üniteleri aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi güç sisteminin her iki ucundaki giriş ve çıkış akımlarının karşılaştırılma esasına dayanır

Korunan bölgede hata meydana geldiğinde giriş ve çıkış akımları arasında farklılıklar görülür.Bu akım farkından dolayı diferansiyel koruma ünitesi harekete geçer ve bu koruma ünitesi korunana bölgenin dışında meydana gelen hatalara karşı hassas olmadığından diferansiyel koruma yapısı itibarıyla seçici bir korumadır Diferansiyel korumanın düzgün çalışması ve dış hatalardan dolayı yanlış açmama yapmaması ve şebeke davranışından etkilenmemesi için her iki uçtaki akım transformatörleri özel boyutlandırılır Diferansiyel koruma sisteminde ani açma Olduğunda meydana gelir AĢağıda belirtilen nedenlerden dolayı diferansiyel koruma sistemi hata olmadığı halde yanlıĢ açma yapar. Transformatörün mıknatıslama akımı; Özellikle transformatörü devreye alırken akım darbeleri meydana getirir. Hat kapasitif akımları; Özellikle nötrü yalıtılmış veya yüksek direnç üzerinden topraklanmış şebekelerde şebekenin herhangi bir yerinde toprak hatası oluştuğunda ortaya çıkar. Akım transformatörlerinin farklı doyuma uğraması sonucu ortaya çıkan durumdur. AAvvaannttaajjllaarrıı

Hata akımı koruma hassasiyeti korunan akımın nominal değerinden küçüktür. Rölenin açtırma akım eşik değeri korunan ekipmanın nominal akımının değerinden düşük değere ayarlanır. Koruma ani açma olarak gerçekleştirilebilir.

SSaakkıınnccaallaarrıı

Tesis edilme maliyeti yüksektir. Aşırı akım koruması tarafından desteklenmelidir

UUyygguullaammaa

Yüksek güç değerlerine sahip önemli motorlar, generatörler, transformatörler, baralar, kablolar ve hatlar için kullanılırlar.

0BA II

TRANSFORMATÖRLER

Herhangi bir alternatif akım veya” gerilim seviyesini belirli bir oranda düşürme veya yükseltme işlevini indüksiyon yoluyla yapan statik cihazlardır.

Transformatör ÇeĢitleri: 1. Fiziksel yapılarına göre trafo çeĢitleri

a) Yağlı tip trafolar b) Kuru tip trafolar (epoksi-reçine)

2. Görevlerine göre trafo çeĢitleri

a) Güç trafosu b) Dağıtım trafosu c) Ölçü trafoları

GÜÇ TRANSFORMATÖRLERĠ TRAFOYU OLUġTURAN ANA ELEMANLAR

Sargılar Çekirdek (Nüve) Yalıtım ve destek aksamı Ana ve Genleşme tankı, borular İzolatörler Kademe Şalterleri

- Yük altında - Boşta

Soğutma ekipmanı - Radyatörler - Fanlar, Pompa

Koruma ve Yardımcı ekipmanlar -Bucholz Rölesi, sıcaklık Göstergeleri (Yağ/Sargı), Yağ seviye Göstergesi, Basınç

emniyet Vanası, Nem Alıcılar, Kontrol Bobini Yağ

TRAFO KADEME TERTĠBATI Trafo kademe değiştiricisi trafonun Y.G. Sargısına konur. Trafo kademe sargısından çıkan uçlar kademe değiştiricisine bağlanır. Kademe değiştirildiğinde gerilim yükselir veya düşer. Bara geriliminin düşük veya yüksek olması durumunda kademe değişimi yapılır. Bu işlem elle veya otomatik olarak yapılır. Yük altında: Trafonun etiketine bakılarak alınması gereken kademe tespit edilip uzaktan kumanda butonu ile veya el ile alınması gereken kademeye getirilerek yapılır. Yük Altında Kademe değiştiricisi ile yapılan regülasyon işlemlerinde gerilim ayar regülatörleri kullanılmaktadır.

Gerilim regülâtöründen gelen kademe alçaltma ve yükseltme bilgileri Yük Altında Kademe değiştiricisi motor sürücü ünitesine bağlı bulunan şaft ile trafo kademe kontaklarına iletilir.

Gerilimsiz durumda: Trafo enerjisiz durumda iken, trafo etiketine bakılır ve kademenin hangi değeri alacağı tespit edilir. Kademe uygun değere alınır. TRAFOLARDA SOĞUTMA ġEKĠLLERĠ Güç transformatörleri çalışma sırasında ısınırlar. Bu Isınma belli bir değeri aştığında izolasyonun zarara görmemesi için transformatörün soğutulması gerekir. Sıcaklık sınır değeri trafo etiketinde belirtilmiştir. Trafolarda baĢlıca soğutma Ģekilleri

Yağ dolaĢımı iki kısma ayrılır. 1-Doğal: a) Doğal hava (ONAN) Isınan yağın normal sirkülasyon yoluyla soğutulması b) Cebri hava soğutma (ONAF) Isınan yağın hava fanlarıyla soğutulması 2- Cebri: a) Cebri hava soğutma (OFAF):Isınan yağın; yağ pompası ve hava fanı sirkülasyonu ile soğutulması. b) Su soğutma ( OFWF) :Isınan yağın; yağ pompası ve su sirkülasyonu ile soğutulması.

Trafo etiketleri Bir trafo etiketinde aĢağıdaki parametreler bulunur. Markası: Transformatörü imal eden firmanın adıdır Seri no: Transformatörün seri numarasıdır Ġmal yılı: imal edildiği yıldır TS: Hangi standarda göre imal edildiğini gösterir Güç: Nominal gücü ifade eder. Frekans: Trafonun çalışma frekansını gösterir Kadem etiketi: Bulunduğu kademedeki gerilim değerinin gösterir Bağlantı grubu: Trafonun primer ve sekonderinin hangi bağlantı grubunda sarıldığını belirtir. Ġzole seviyesi: test edilen YG ve AG izolasyon seviyesidir. Nominal kısa devre gerilimi: bir trafonun sekonder tarafı kısa devre edilmiş iken primer tarafta nominal frekansta nominal akımı akıtan gerilimdir. Bu gerilim (Un) nominal gerilimi yüzdesi olarak verilir ve Uk ile ifade edilir. Maksimum kısa devre süresi: trafonun en fazla kısa devreye dayanma süresidir. Soğutma Ģekli: trafonun gücüne göre değişiklik gösterir Nominal akım: primer ve sekonderden devamlı çekilebilecek akımı belirtir. BoĢta akım: I0 yüksüz iken çekilebileceği yüzde olarak akım değeridir. Ġzalosyon direnci test değeri tablosu: trafonun fabrikada yapılan test değeridir. Toplam ağırlık: trafonun aksesuarları ile birlikte toplam ağılığıdır Yağ ağırlığı: trafonun toplam yağ ağılığıdır. Yağ cinsi: trafonun kullanıldığı yağın markasını ve cinsini belirtir. Kazandan çıkarılan kısmın ağılığı: nüve ve sargıların ağırlığıdır. TRANSFORMATÖR BAĞLANTI ġEKĠLLERĠ: YILDIZ BAĞLAMA: Sargıların birer uçları (x-y-z) kısa devre edilir. Diğer uçlar serbest bırakılır. Yıldız bağlamanın faydaları, üç fazlı şebeke dağıtımı sistemi için sıfır Hattı veya topraklama bobinleri irtibat uçları elde edilmesini sağlar. Şayet transformatör sargıları yıldız bağlanmış ise yıldız noktası ile herhangi bir faz arasındaki yüklenme diğer fazlara nazaran uygun olmayacağından üçgen bağlanmış bir tersiyer sargının transformatöre eklenmesi gerekir. Fazlara gelebilecek dengesiz yüklenmelerden doğacak sakıncalar, kısmen giderilmiş olur. Bu tersiyer sargı gerektiğinde yük sargısı olarak da kullanılır.

ÜÇGEN BAĞLAMA: Her faza ait sargılar birbirleriyle kapalı bir devre oluştururlar.

ZĠKZAK BAĞLAMA: Her fazın sargısı iki parçadır. Fazların dengeli yüklenmesini sağlar. Kullanılan iletken miktarı diğer bağlantı şekillerinden fazladır. Yıldız bağlantıların tüm özelliklerini taşır. Bu bağlantı tipi transformatörlerin sekonder sargılarında uygulanılır.

TĠP TESTLERĠ Isınma Testleri Yalıtkanlık Testleri

ÖZEL TESTLER Özel yalıtkanlık testleri Kapasite ve kayıp açısının ölçülmesi Sıfır bileşen empedansının ölçülmesi Gürültü seviyesinin ölçülmesi İzolasyon direncinin ölçülmesi (meger) Boştaki akımın harmonilerinin ölçülmesi Kısa devreye mekanik dayanım deneyi Yağ testleri Koruma ve kontrol cihazlarının fonksiyon testleri Basınç testi Vakum testi YERĠNDE TRAFO TESTLERĠ Trafo koruma ekipmanı ve kalibrasyon testleri Trafo ve buşing izolasyon varsa (Meger, Kayıp faktörü) Trafo ikaz akımı testi Trafo ve buşing kapasite testleri Çevirme oranı Sargı direnç ölçümü Trafo yağı elektriki veya kimyasal testleri Trafo yağı gaz analizi

SENKRON JENARATÖRLER SENKRON MAKİNA; elektromıknatıslı bir endüktör (rotor) ile bir veya çok fazla alternatif akım

sargılı endüvisi bulunan, sabit bir hızla dönen, motor veya jeneratör olarak çalışabilen bir alternatif akım

makinasıdır.

Alternatörler genel olarak iki tipte yapılırlar. 1. Endüvisi (statoru)dönen, endüktörü (rotoru) sabit olan alternatörler .

2. Endüvisi (statoru) sabit, endüktörü(rotoru) dönen alternatörler.

Statoru dönen tip alternatörler küçük güçle yapılırlar. Çünkü dönen statorlar akım bileziklerine

sürtünen fırçalarla alındığından, büyük akımlar için bilezikleri ve fırçaları büyütmek gerekir. Yüksek

gerilimli olarak da yapılamazlar çünkü dönen statoru ve bilezikleri izole etmek zordur.

Statoru sabit, rotoru dönen alternatörler 6,3 -24kv arasında çıkış gerilimli olarak imal edilirler.

SENKRON JENERATÖRLERİN UYARILMASI Jeneratörde gerilim elde edebilmek için bir elektro motor kuvvet endüklenebilmesi gerekir. Bunun için

dönen bir ф magnetik alanına ihtiyaç vardır. ф magnetik alanı rotor sargılarına uygulanan doğru akımla

elde edilir.

Uyartım gerilimleri 125-25V veya 300V seviyesindedir. Generatörlerde uyartım devresi, kutuplar

üzerine sarılan sargılardan oluşur. Kutuplar hareketli olduğundan bu sargılara doğru akımın uygulanması

rotor mili üzerinde bulunan iki adet bilezik ve bu bileziklere sürtünen fırçalar yardımıyla gerçekleşir.

Boşta çalışan bir alternatörden normal uç gerilimini alabilmek için verilen uyartım akımı Io ise ,

jeneratör tam yüklendiğinde uçlarından normal gerilimi alabilmek için gerekli olan uyartım akımı, boştaki

uyartım akımının iki üç katı olabilir (2Io , 3Io).

Aşırı uyartılmış senkron jeneratörler hattın endüktif yükünü aldıklarında kendileri bir kapasitör gibi

çalışır. Az uyartılmış senkron jeneratörler ise, hattın kapasitif yükünü maske ettiklerinden kendileri bir

endütör gibi çalışırlar. Senkron motorlarda bu durum tersine işler.

SENKRONİZASYON ŞARTLARI 1. Gerilimler eşitlenir.

2. Frekanslar eşitlenir.

3. Gerilimler arasındaki faz farkı sıfırlanır.

4. Faz sırası aynı olmalı

1. YÜKSEK GERĠLĠM ENERJĠ ĠLETĠM HATLARI:

380 -154- 66- 34,5 Kv ENERJĠ ĠLETĠM HATLARI Bu hatlarda kullanılan sırasıyla: 477 – 2x477- 795 -2x795- 954-1272 MCM olarak tel çapları vardır.

YG Şebekesinde Kullanılan (St-AL) Çelik Özlü Alüminyum iletkenler

Swallow iletken: Kesiti 31,14 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 125A, 1km'sinin ağırlığı

109,96 kğ dır.

Raven iletken (1/0): Kesiti 62,44 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 230A, 1km'sinin

ağırlığı 216 kğ dır.

Pigeon iletken (3/0): Kesiti 99,3 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 300A,

1km'sinin ağırlığı 343,9 kğ dır.

Partriage iletken (266.800 MCM): Kesiti 156,86 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi

460A, 1km'sinin ağırlığı 543,8 kğ dır.

Hawk iletken (477.000 MCM) : Kesiti 280,84 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 670A,

1km'sinin ağırlığı 972,8 kg dır.

Galvanizli Çelik İletkenler: YG Hatlarında koruma teli ve direk topraklamalarında

topraklama iletkeni olarak kullanılır.

2. ĠLETKENLERĠ ĠġLEV VE ÇEġĠTLERĠ:

Bir hava hattı güzergahı boyunca çekilen ve bir baĢka yük merkezinden bir başka

yük merkezine veya müşterilere enerji taşıyan, çıplak ya da yalıtılmış. metal elemanlardır.

yapıldığı metallere göre:

• Bakır iletkenler

• Alüminyum iletkenler

• Çelik özlü Alüminyum iletkenler

• Galvanizli çelik iletkenler olarak isimlendirilir.

Bakir Ġletkenler: AG ve YG şebekelerinde kullanılan iletkenlerdir. 1980 yılından önceki

yıllarda bakir iletkenle yapılmış havai hat şebekeleri mevcuttur. Bakir iletkenin

geçirgenliği Alüminyum iletkenlere göre daha iyi olmasına rağmen, ekonomik

olmadığından havai hatlarda kullanımdan vazgeçilmiştir.

Alüminyum iletkenler: AG şebekesinde örgülü tam Alüminyum, YG Şebekesinde

ise çelik özlü Alüminyum iletkenler kullanılmaktadır. Ağaçlar ve yapılara yatay ve dikey

yaklaşım emniyet mesafesi kurtarmayan yerlerdeki AG şebekelerinde nötr’ü askı telli

fazları izoleli AER(özel alışımlı Alüminyum kablolar) Alüminyum kablolar kullanılır.

a) AG Ģebekesinde Yoğun Olarak Kullanılan Tam Alüminyum iletkenler

• 1- Rose iletken: Kesiti 21,14 mm2, akim taşıma kapasitesi 110A,

1Km'sinin ağırlığı 59.15 kg dir.

• Pansy iletken: Kesiti 42,37 mm2, akim tasıma kapasitesi 165A,

1km'sinin ağırlığı 118,32 kg dir.

• Aster iletken: Kesiti 67,45 mm2'dir, akim tas. ima kapasitesi 225A,

1km' sinin ağırlığı 187.68 kg dir. 3. ĠLETKEN EK MALZEMELERĠ:

Klemensler

Ek maşonlarıdır

Ek maşonlar, bükmeli ve preslemeli olarak iki çeşittir.

Klemensler: a - Alüminyum Klemensler : Braşman ve durdurucu olmak üzere iki

çeşittir. Braşman Klemensler fiziki bağlantılarda kullanılmakta, durdurucu Klemensler

ise durdurucu direklerde iletkenlerin izolatörlere topbaşı yapılmasında

kullanılmaktadır.

b- Bakır-Alüminyum Klemensler (AL-CU) : Şebekedeki alüminyum iletkenlere

abonenin bakır iletkenli kablolarının bağlanması, Ayırıcı ve trafolarda 08 mm bakır

boruların alüminyum İletkenlere irtibatlarında, bir tarafı alüminyum bir tarafı bakır

dolgu Klemensler kullanılmaktadır.

4. YER ALTI KABLO TANIMI

Yeraltında özellikleri olan bir kanaldan, elektrik enerjisini iletmek veya iki elektrik cihazını birbirine elektriksel olarak bağlayan, elektriksel olarak yalıtılmış, bir veya birden fazla damardan meydana gelen bir malzemedir. Kablo Kullanımı önemi: İnsanlar daha rahat ve daha kolay yaşamaları için günden güne geliştirilen teknolojinin getirdiği rahatlık ve konforun yanı sura doğada çeşitli tahribatlar oluşmaktadır. Yaşam şartlarının gereği, kalabalık şehirlerde yaşayanlara elektrik enerjisinin getirdiği rahatlık yanında çevre ve yolların estetiği ile doğal güzelliğinin bozulmaması gerekmektedir. Oysa hatların taşıma gücü arttıkça direk boylarıca artacağından durum dahada önem taşımaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisinin dağıtımı, her zaman ve her yerde havai hat olarak yapılması mümkün değildir. Meskun kesimlerin yoğun olduğu yerlerde doğal güzellikle korumak amacıyla ve özel durumlarda, havai hatlara daha güvenli ve estetik bir yapısı olan yer altı kablo hatları kullanılır. Ancak bu şekilde yapılan tesislerin maliyet açısından oldukça pahalı olması ve işletme güçlüklerinin bulunması yüzünden her yerde uygulama imkanı yoktur. Bununla beraber yeraltı kablo hatlarının havai hatlara göre sıralayacak olursak;

5. YERALTI KABLOLARININ HAVAĠ HAT KABLOLARINA GÖRE ÜSTÜNLÜKLERĠ

1-Hava yol, cadde ve meydanların estetiğini bozulmamaktadır. 2-Yeraltı kabloları ile yapılan iletim ve dağıtım hatlarında, direklere ve bunun gerektirdiği donanıma ihtiyaç yoktur. 3-Fırtına, yıldırım düşmesi gibi atmosferik tesislere maruz kalmaz. 4-Yerleşim sahaları için havai hatlara nazaran daha çok emniyetlidir. 5-Yeraltı kablolarının yol, cadde ve meydanlarının durumuna uyacak şekilde düz veya kavis yaptırarak döşemek mümkündür. 6-Bakım ve onarım kolaydır. Yer altı kablolarının dezavantajları 1-Montaj maliyeti havai hat kablolara göre daha pahalıdır.

6. KABLO SINIFLANDILRIMASI:

KULLANIM AMACINA GÖRE

Havai Hat Kabloları Yer altı kabloları

GERĠLĠM DEĞERĠNE GÖRE

Tesisat Kabloları (V<0.6 kV) Alçak Gerile Kabloları (0.6/1 kV) Orta Gerilim Kabloları(1-45 kV) Yüksek Gerilim Kabloları(V>45 kV)

ĠLETKEN MALZEME TĠPĠNE GÖRE

7. KABLO YAPISI VE YAPI ELEMANLARI Damar:Damar kablonun yalıtılmış olan iletkendir. Tel :Tel tüm uzunluk boyunca çapı sabit kalacak veya önceden belirlenen tolerans sınırları içinde değişme gösterecek biçimde dairesel kesitli olarak çekilmiş ince,uzun ve son bir metal mamulüdür. Ġletken:İletken,elektrik enerjisini iletmeye yarayan tel veya tel demetidir

1. Dairesel çok telli sıkıştınlmış bakır iletken (Boylamasına su girmesine karşı korunmuş)

2. Yan iletken su durdurucu band 3. Yan iletken band 4. İç yarı iletken tabaka 5. XLPE izole 6. Dış yan. iletken tabaka 7. Yan iletken su durdurucu band 8. Kurşun alaşımı kılıf 9. PVC dış kılıf, grafit kaplama

Enerji (Güç) Kabloları:Yerine getirecekleri işlevlere göre çeşitli yapılarda da olsalar enerji kabloları benzer yapı elemanlarından oluşur. Bunlar;

Akım taĢıyan ĠLETKEN Ġletkeni potansiyel farkına karĢı koruyan YALITKAN Ġletkenin üzerinden akım geçmesi ile oluĢacak elektriki alanı

sınırlayan, kısmi deĢarj, yük ve hat akımlarını taĢıyan konsantrik yapıda EKRAN

Metal veya Metal olmayan koruyucu KILIF

8. KABLOLARIN SU ALMA NEDENLERĠ VE ZARARLARI: Kabloların su alma nedenleri; kablo dış yüzey izolasyonunda yarılma olması ve

kabloların eskimesi nedeniyle meydana gelir. Bunun sonucunda kablonun iletkenlik özelliği kaybolur. İş kazası meydana gelir. Bu kablolar yeraltına HDPE borular veya büz benzeri malzemeler içerisinde döşenirler. Öncelikle fiberler yapılacak kablonun fiber sayısına ve yapısına göre boyanır. Boyanan bu fiberler buffer izolasyon hattında tüp içerisine yerleştirilirler. Bu tüplerin içerisi tiksotropik jel ile doldurulur.

Bu jel fiberin tüp çeperlerine sürterek zarar görmesini önlediği gibi su sızdırmazlık

için de gereklidir. Daha sonra üretilen bu tüpler yine kablo yapısına göre çelik veya FRP malzeme etrafında SZ büküm makinelerinde bükülerek öz oluşturulur. Bu öz boylamasına mukavemetini artırmak için aramid iplikle sarılır. Ayrıca öz su sızdırmazlığa karşı petro jel ile doldurulur. Daha sonra oluşan bu öz HDPE veya MDPE ile kılıflanır

9. KABLOLARIN DÖġENME KURALLARI

Enerji açık hava hatları ile iletilmediği yerlerde elektrik enerjisini iletme ve dağıtmak amacı ile yer altı kabloları kullanılır.Hava hattının kullanma imkanı olmayan yerlere nehir,göl ve deniz geçimlerinde zorunlu kullanılır. AçılmıĢ Bir Kanala Bir ve Birden Fazla Kablo DöĢemesinde Dikkat Edilecek Hususlar Kanal Derinlikleri : 0-1 KV Yükseklik :40-50 cm 1-10 KV Yükseklik :60-70 cm 10-35 KV Yükseklik :90-100 cm Kanal Boyutları Kanalın ağız genişliği: 49 cm olacaktır.Birden fazla kablo döşendiğinde her kablo için 10 cm arttırılır.Kablolar herhangi bir kısa devre esnasında bir birinden etkilenmemesi için aralara tuğla konulur. DöĢenecek Kabloların Diğer Tesislerden Uzaklığı 1-Haberlime kablolarına.: 50 cm 2-Kanalizasyon su ve havagazı borularına: 50 cm 3-Yapı duvarlarına ve diğer tesislere 70 cm (OG kabloları duvara uzaklığı: 70 cm) 4-Demiryolu geçimlerinde derinlik en az 150 cm büz içinde olacak ve bir yedek geçim bulundurulmalıdır. 5-Direğe çıkışlar borularla olacak ve toprak üstü boyu 1,5 m den az olmalı, kroşelerle üç yerden monte edilmelidir. 6-Yüksek gerilim kablolarının beton kanal içerisine döşenmesi durumunda kanal derinliği: 30 cm genişliğinde ise D=(2n+1) cm olmalıdır. Ancak genişlik sınırı 20 -100 cm sınırında olmalıdır. D=Kablo Çapı N=Kablo Sayısı 7-Kablolar birbirine ek kutularında bağlantı yapılmalıdır. 8-Ek yerlerinde herhangi bir arıza, tesislerinde, yerel dağıtım şebekelerinde, evlerde, aydınlatma, maden ocaklarında, gemilerde vs.)veya kumanda, ölçüm gibi amaçlar için kontrol kablosu olarak kullanılan kablolardır. Pek çok yapısal tipi bulunan ENERJİ(Güç) kablolarının seçiminde yapı, yatırım, tesis, güç kayıpları bedelleri dikkate alınarak optimal bir kesit tespiti, kullanımın ekonomik olması için gereklidir.

Tiksotropik jel

Fiberler Merkez elemanı (FRP)

PE dış kılıf

Petro jel

Aramid iplik Buffer tüp

Kablo seçimini etkileyen başlıca yapısal etkenler aşağıya kısaca özetlenmiştir.

En yüksek işletme gerilimi,

Yalıtım seviyesi,

Taşınacak yük,

Günlük yük eğrisi, Oluşabilecek aşırı yüklerin süre ve büyüklüğü,

Kısa devre akımlarının süre ve büyüklüğü,

Kablonun hava hattı ile bağlantısı,

Gerilim düşümü,

Hattın uzunluğu,

Hattın profili,

Tesis edilme şekli(doğrudan toprak içi veya kanal, havada, tünel içinde v.s.)

Toprağın kimyasal ve fiziksel özellikleri (taş, kum, kur, nemli, korozif v.s.)

Havanın ve toprağın en az ve en çok çere sıcaklığı,

Uyulması gereken yönetmelik ve şartnameler. 10. BAŞLIK YAPMA NEDENLERİ VE BAŞLIK ÇEŞİTLERİ

Tek parçadan oluşan dahili ve harici silikon kablo başlıkları montaj kolaylığı ve uygulama güvenliği sağlamaktadır.

Hidrofobik yüzeyi sayesinde su tutmaz ve suyolu oluşturmaz.

Ultraviole ışınlarına karşı dayanıklıdır. Yüksek ve düşük ısılarda bile özelliğini kaybetmez. ( -500C / +2500C )

Kısa devrelerde meydana gelecek termik ve manyetik zorlamalara çok kolaylıkla dayanabilecek bir yapıdadır.

Özel yapısı sayesinde elektriki alan kontrolü sağlar. 25mm/kV kaçak mesafesi ile zor atmosferik şartlarda bile rahatlıkla uygulanabilir.

Maksimum işletme sıcaklığında damar yalıtkan malzemesini sıkıca sarar.

Her başlıkta elektrik alanın dağılımını düzenleyici, yarı iletken ve özel silikondan yapılmış bir deflektör bulunmaktadır.

11. KABLOLARDA AġIRI AKIMIN NEDEN OLDUĞU TERMAL ETKĠLER:

Ġletkenlerin Doğru Akım Dirençleri Ġletkenlerin Doğru Akım Dirençleri, özdirençleri ve uzunluğu ile doğru, kesiti ile ters orantılıdır. Ġletkenler ısındıkça dirençleri sıcaklık sabitleri ø’ya bağlı olarak artar. Bu bakımdan iletkenlerin doğru akım dirençlerinin standartlarda tarifinde bir kilometre uzunluğunda 20°C’da geçerli olan değer esas alınır.

R= qlp /.

R = Doğru akım direnci (Ohm/km) p= Özdirenç (Ohm.mm²/m) q= Kesit (mm²) l= uzunluk (m)

VDE Standartlarına Göre Kablo Kodları

VDE 0271’e Göre A __Alüminyum İletken

Y__PVC Yalıtkan veya Kılıf

2Y__Polietilen

2X__XLPE

H___Yarı İletken Kılıf / Sargı

S___Siper

SE__Her Damar Üzerine Siper

C___Konsantrik İletken

F___Galvanizli Yassı Çelik Tel Zırh

R___Galvanizli Yuvarlak Çelik Tel

Zırh

G___Çelik Tutucu Şerit

s___Sektör Kesitli İletken

v___Sıkıştırılmış İletken

rm__Çok Telli İletken

k___Korozyona Dayanıklı

W___Sıcağa ve Korozyona Dayanıklı

u___Alev Geciktirici

VDE 0250’ye Göre Y___PVC Yalıtkan veya Kılıf

S___Metal Siper

G___Lastik Yalıtkan

2G__Sıcağa Dayanıklı

W__Açık Hava Şartlarına Dayanıklı

u___Alev Geciktirici

AF__Burulmuş Kablo

B___Metal Kılıf (Kurşun Kılıf)

T___Taşıyıcı ip, tel vb.

ö___Yağa Dayanıklı

J___Yeşil / Sarı Koruma İletkeni

TOPRAKLAMA

Topraklama nedir: Elektrik tesislerinde; Aktif olmayan bölümler ile sıfır iletkenleri ve bunlara bağlı bölümlerin (gerilimsiz), bir elektrot yardımı ile, toprakla iletken bir Ģekilde birleĢtirilmesine TOPRAKLAMA denilmektedir. Elektrik sistemlerinin devamlılığı ve insan hayatını güvenceye almak için elektrik sistemlerinde, gerilim altındaki kısımlar yalıtılırlar. Topraklama, meydana gelebilecek bir hata durumunda, insan hayatını güvenceye almak maksadıyla uygulanacak iĢlemlerden biridir. Diğer taraftan Ģebekelerin düzgün çalıĢmasını sağlamak maksadı ile topraklama iĢlemine gerek duyulur. Topraklamanın önemi: 1- Topraklanacak cihaz veya bölüm ile referans toprak (topraklanan nesnenin elektrodundan oldukça uzak, en az 20 m., bir toprak yüzeyi) arasındaki direncin (toprak elektrodu geçiĢ direnci, yayılma direnci) olabildiğince küçük olmasını sağlamak. Bu suretle doğacak hata akımlarını mümkün olduğu kadar büyültmek. 2- Cihazların, bina aksamının ve benzeri elemanların aralarında, iĢletme esnasında potansiyel farkı meydana gelmemesini temin etmek yöntemidir. Burada uygulanan yöntem ile, hata halinde, insan vücudu üzerinden geçecek akımı olduğunca küçük tutmak ve bu arada devredeki koruma cihazlarının çalıĢmasını sağlayarak arızalı kısmın, hızla devre dıĢı olmasını sağlamaktır. TOPRAKLAMA ÇEġĠTLERĠ: 1- Koruma topraklaması 2- ĠĢletme topraklaması 3- Fonksiyon (özel) topraklama 4- Mahalli topraklama

TOPRAKLAMALAR

Koruma

topraklaması

İşletme

topraklaması

Fonksiyon

(özel)topraklama

Koruma

topraklaması

L1

L2

L3

PEN

RBRA RA

1-Koruma topraklaması: ĠĢletme araçlarının aktif olmayan bölümleri, uygun Ģekilde toprak içine tesis edilmiĢ olan bir topraklama düzenine iletken bir Ģekilde bağlanarak koruma topraklaması elde edilir.

Alçak gerilim tesislerinde temas gerilimine karĢı koruma yöntemlerinden biridir. Yüksek gerilim tesislerinde ise temas gerilimine karĢı korumada kullanılacak tek

Amacı: 1- Can güvenliğini sağlayabilmek 2- Teçhizatların hasırlanmasını önleyebilmek 3- Temas ( dokunma ) gerilimini 50 volt veya altında tutabilmek 4- Teçhizatlar üzerine oluĢabilecek kalıcı yüksek gerilimleri düĢürebilmek, 5- Devre kesicilerine açtırma yaptırabilmek Koruma topraklanması Ģu kısımlarda olur: a) Elektrik motor ve generatörlerin, transformatörlerin, ENH, traverslerin madeni kısımları. b) Binaların iletken olan ve ulaĢabilen kısımları c) alçak ve yüksek gerilim kablolarının kurĢun kılıf ve madeni zırhları. d) ölçü transformatörlerinin sekonder sargıları. e) yüksek gerilim hava hatlarının koruma telleri 2-ĠĢletme topraklaması: Transformatörlerin ve motorların nötr noktalarının aĢırı gerilimler altında kalmasını önlemek veya zararsız hale getirmek için yapılan topraklama Ģekillerine denir. ĠĢletme topraklanmasının amacı 1- TopraklanmıĢ Sisteme Göre Daha Emniyetlidir 2- Faz- Toprak Arızaları Ve Yerini Hemen Tespit Eder. 3- Ġki Faz-toprak Arızalarının OluĢumu Engellenir. 4- Fazların Toprağa Göre Olan Potansiyelleri Belirlenir 5- Her Faz’ın Toprak Ġle Ayrı Ayrı Kullanılmasını Sağlar. 6- AĢırı Geçici Gerilimler OluĢmaz. 7- AĢırı Gerilim TitreĢimlerini ( Rezonans ) Önleyebilmek. 8- Röle Koordinasyonunu Sağlayabilmek. 9- Devre Kesicilerinin Hemen Açtırılmasını Sağlayabilmek. YAPILDIĞI YERLER:

1-dağıtım ve iletimde kullanılan güç trafolarında 2-alternatörlerde

3. FONKSĠYON (ÖZEL) TOPRAKLAMA Küçük gerilimli, zayıf akımlı cihazların Radyal elektrik alanlarından etkilenmesini önlemek için yapılan topraklamalara özel topraklama denir. YAPILDIĞI YERLER: 1-Bilgisayar Bağlantı Sistemleri 2-Telekomünikasyon Tesisleri 3-Baz Ġstasyonları 4-Radar Sistemleri 5-Telsiz Sistemleri 6-Telefon Hatları 7-Paratonerler 4- MAHALLĠ TOPRAKLAMA:

a) Uygun iĢaretleme Ģartlarında yüksek gerilim altında olup,çalıĢma yapmak için enerjisi kesilmiĢ tesisat kısımlarının korunmasını sağlar ( mahalli topraklama ) b) parafudr topraklaması Mahalli Topraklama

Hatlarda, barlar da, trafolarda veya motorlarda enerji ( gerilim ) kesildikten sonra, çalıĢmaya baĢlamadan önce ( gerilim kontrolü yapıldıktan sonra ) üç fazın her iki yönden uygun iletkenle kısa devre edilip, bu iletkenin toprakla elektiriki irtibatının sağlanmasına denir. ( En az 16 mm2 örgülü bakır iletken olması)

Yapıldığı yerler:

Enerji iletim ve dağıtım hatlarının trafolarının baraların ve motorların tamir ve bakım esnasında. Enerji nakil hatlarının tel çekiminde veya kullanılmayan enerji nakil hatlarının uçlarında yapılır. MAHALLĠ TOPRAKLAMADA AMAÇ: 1- Ġletkenler üzerindeki endüksiyonu almak 2- Ters beslemeye karĢı çalıĢanı korumak 3- Tablonun hatalı manevrasına karĢı önlem almak 4- Yıldırım darbe geriliminden koruma, olarak belirtebiliriz.

Koruma iletkeni (PE) : ĠĢletme elemanlarının aktif olmayan bölümlerini: — Potansiyel dengeleme barasına, Topraklayıcılara, Elektrik enerji kaynağının topraklanmıĢ noktasına, bağlayan iletkendir. Koruma iletkeni + nötr iletkeni (PEN) : Koruma iletkeni ve nötr iletkeni fonksiyonlarını bir iletkende birleĢtiren topraklanmıĢ iletken. Temel topraklayıcı: Beton içine gömülü, toprakla beton vasıtası ile geniĢ yüzeyli olarak temasta bulunan iletken. Topraklayıcının yayılma direnci : Bir topraklama tesisi ile referans toprak arasındaki direnç. Topraklama gerilimi: Topraklama tesisi ile referans toprak arasında oluĢan gerilim. Dokunma gerilim: Topraklama geriliminin insan tarafından köprülenen bölümü Toprak özgül direnci: Birim toprak kütlesinin sahip olduğu dirençtir. Genellikle ohm-cm, ohm-m birimleri ile ifade edilir. Metaller için ohm.mm2/m birimi kullanılır Referans toprağı: Topraklayıcıdan yeterli bir uzaklıkta topraklayıcı ile o nokta arasında potansiyel fark sıfır yazılabilir. ĠĢte bu mesafedeki toprağa referans toprak, sıfır toprak veya nötral toprak denir. Potansiyel sürüklenmesi: Bir topraklama tesisinin yükselen potansiyelinin, bu tesise bağlı bir iletken yolu ile uzak bir bölgeye taĢınmasıdır. Potansiyel düzenlenmesi: Bir topraklama tesisinin potansiyel dağılımını, adım ve dokunma gerilimlerini küçültmek için, düzenleyici elektrotlar yerleĢtirilmesi Potansiyel dengelenmesi: Ġletken kısımlar arasında potansiyel farklarının ortadan kaldırılması. Koruma iletkenleri ile iletken yapı kısımları arasında ya da yapı bölümleri arasında potansiyel farklılıklarının giderilmesi amacı ile yapılan düzenlemeler Elektrik Çarpması Olayı: Ġnsan bedeninden geçecek akımın büyüklüğü, kiĢinin vücut direncine, temas noktalarının özelliklerine ve alternatif akımda frekansa bağlıdır. Ġnsan vücut direnci, vücut iç direnci, temas noktalarındaki geçiĢ dirençleri ve genel olarak akım yolu üzerindeki diğer dirençlerden oluĢur. Bu değerler kiĢilere göre çok farklı değerler alabilirler. Ġnsan vücudu toplam direnci 2500 ohm alınıp, insan için tehlikesiz akım 20 mA alınırsa 50 volt’luk bir temas gerilimi sınır değer olarak kabul edilebilir.30 mA ve akım ve 50 Volt’ un üstü tehlikeli gerilimdir.

Dr.I.Kasikçi 14

Topraklamada kullanilan önemli tanimlar

1. Koruma topraklamasi

2.Toprak

3. Toprak yüzü

4. Topraklama iletkeni

5. Dis iletkenler

6. Nötr (N) veya PEN

7. Isletme topraklamasi

8. Potansiyel düzenle-

leyici topraklayicilar

9. Temel topraklama

10. Derin topraklayici

YG AG

2 8

7

6

4

3

9

4

5

4

4 4

7

10> 20 m1

Elektrik akımı ile meydana gelen kazalar, tesir bakımından üç grupta toplanabilir.

1. Elektrik akımının sinirler, adaleler ve kalp çalıĢması üzerindeki etkileri. 2. Elektrik akımından doğan ısınmanın ve arkların yaptığı zararlar, yanmalar. 3. Korku sebebi ile düĢme, çarpma gibi mekanik zararlar.

TOPRAKLAMA ELEMANLARI 1) Elektrot: (Topraklayıcı) Elektrot olarak 2mm kalınlıkta bakır levha veya 3mm kalınlıkta demir levha. Ġç çapları en az 50 mm ve uzunlukları en az 2 metre olan borular kullanılabilir

elektrotların yüzeyleri en az 0,5 m2 olmalıdır. 2)Topraklama iletkenleri: Topraklama iletkeni olarak en az 16mm2 kesitinde bakır veya 25*3 mm boyutlarında galvanizli Ģerit kullanılacaktır. Toprak altında ise en az 50 mm2 iletkenler kullanılacaktır. ĠĢletme topraklanması için 1*50 mm2 NYY kablo kullanılacaktır. 3) Topraklama prizi: Topraklama prizleri en az 5 amper veya tesisin toprak kısa devre akımlarını taĢıyacak Ģekilde çeĢitli boyutlarda imal edilirler. Korozyondan etkilenmeyecek Ģekilde bakır veya galvanizlenmiĢ yapılmaları gerekir. 4) DĠRENÇ DÜġÜRÜCÜ KĠMYASAL GEM TOZU Her türlü toprak yapısında (Kayalık, Kumlu toprak gibi) topraklama direncini düĢüren ve iletkenliği zayıf olan topraklar için ideal bir malzemedir. Zamanla çözülmez ve bozulmaz. • Uygulandığında, sistemin ömrü boyunca elde edilen direnci korur. • Donma dayanıklılığını yaklaĢık %10 artırır. • Toprağa zararlı bir etkisi yoktur ve yeraltı sularını kirletmez. 5-Termokaynak Sistemi:

Harici ısı kaynağı gerektirmez. Malzeme bulunduğu yerde, birkaç saniyede kaynaklanır. Kaynak bağlantısı moleküler olarak gerçekleĢmesi sebebiyle; Mekanik bağlantının aksine kaynak noktasında gerilim düĢümü olmaz. AĢırı akım taĢıma kapasitesi en az kaynaklanan iletken kadardır. Mekanik bağlantılarda görülen, zamanda gevĢeme ve korozyon

görülmez.

Y.G. Tesislerinde topraklama dirençleri için tavsiye edilen değerler

ĠĢletme topraklaması RB < 2 ohm

Koruma topraklaması RA Koruma düzeneğine bağlı olarak

DengelenmiĢ Ģebekelerde RA < 2 ohm

Trafo merkezlerinde, direklerde RA < 4.2 ohm

A.G. Ve Y.G. Bağlama tesisleri birleĢtirildiğinde

RA < 1 ohm

Parafudr topraklama direnci RA < 5 ohm

TOPRAKLAMA DĠRENÇLERĠNĠN ÖLÇME DÖNEMLERĠ:

Enerji Ġletim ve dağıtım Hatları için: 5 yıl

Tesisler için (Elektrik üretim iletim ve dağıtım 2 yıl

Sabit iĢletme elemanları için: 1 yıl

Seyyar iĢletme elemanları için: 6 ay

Sanayi tesisleri ve ticaret merkezleri için: 1 yıl

Parlayıcı, Patlayıcı Tehlikeli ve Zararlı Maddelerle ÇalıĢılan ĠĢyerleri 1 yılı aĢamaz

BĠRĠNCĠ SINIF TOPRAKLAMA TESĠSLERĠ VE DĠRENÇ DEĞERLERĠ

Tesis adı Direnç

380 kv Ģalt tesisleri için max. 0,5 Ω

154 kv Ģalt tesisleri için max. 1 Ω

Parafudr topraklama için max. 1 Ω

Zayıf akım trf. 2 Ω<

380–154 kV. E.Ġ.H 20 Ω.

ĠKĠNCĠ SINIF TOPRAKLAMA TESĠSLERĠ VE DĠRENÇ DEĞERLERĠ (max)

Elektrik dağıtım Ģebekelerinde yapılan iĢletme topraklamaları için

2 Ω

Yüksek gerilim ENH direk koruma topraklamaları için 5 Ω

Yıldırımdan koruma tesis için 5 Ω

TOPRAKLAMA ZEMĠNLERĠ VE ÖZGÜL DĠRENCĠ: Topraklama zeminleri toprak özgül direnci (spesifik direnç) tanımı: beher m3 toprağın alternatif akımın geçiĢine karĢı gösterdiği zorluğa toprağın öz direnci (spesifik direnç) karĢılıklı iki yüzey arasında bir metre açıklık bulunan bir toprak kitlesinin özgül direnci olarak ta tanımlayabiliriz. Toprak özgül direncini etkileyen toprağın nemli olması sıkıĢma oranı tane iriliği gibi faktörlerdir. Toprak öz direnci düĢük olan zeminler: 1- tuzlu topraklar 1–10 Ω m 2- killi topraklar 20–200 Ω m ( bataklık çamur humas dahil ) 3- akarsular > 100–200 Ω m 4- rutubetli kum > 200 Ω m; Toprak öz direnci yüksek olan zeminler: 1- kuru beton > 100.000 2- kaya 1000 – 100000 3- çakıl 2000 – 3000 4- kuru kum 1000 – 2000 ADIM VE TEMAS GERĠLĠMĠ:

15

UST

UE

UST

USS

POTANSĠYEL DAĞILIMI

DÜZENLENMĠġ

POTANSĠYEL DAĞILIMI

DÜZENLENMEMĠġ

DOKUNMA

GERĠLĠMĠ

TOPRAKLAMA

GERĠLĠMĠ

ADIM

GERĠLĠMĠ

POTANSĠYEL DAĞILIMI

1 m.

ADIM GERĠLĠMĠ: Bir insanın ortama adım mesafesindeki olası gerilim farkı 1m. dir. TEMAS GERĠLĠMĠ: Bir insanın elektrik yüklü bir noktayı tuttuğu ve yaslandığı nokta ile akımın o insanı terk ettiği nokta arasındaki olası gerilim farkıdır. Temas gerilimi A.G. de 50 V.; Y.G. de 75 V. alınacaktır.

Kaçak Akım Koruma Röleleri (hayat kurtarma rölesi): Tanımı: Elektrik tesisatında küçük görülen, ancak zararları bakımından hiçte küçümsenmeyecek kaçak akımları fark ederek devreyi açan anahtarlara kaçak akım koruma anahtarları (diferansiyel koruma cihazı) denilmektedir. ÇalıĢma Prensibi: (Ġnsanın elektriğe çarpılması)

Kaçak akım koruma anahtarları, herhangi bir tesisatın hattından gelen ve dönen akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalıĢırlar.

Normal bir tesisatta gelen akımların meydana getirdiği manyetik alanla giden akımların meydana getirdiği manyetik alan birbirine eĢit ve zıttır.

Burada tesisatın bir veya üç fazlı olması sonucu değiĢtirmez. Kaçak akım koruma anahtarının akım bobini, bir fazlı devreler için faz ile nötr,

içinden geçecek Ģekilde bağlandığından, tesisata gelen ve giden akımların bileĢkesinden etkilenmektedir.

Belirttiğimiz gibi gelen ve giden akımlar birbirine eĢit ise bileĢke alan sıfır Olacağından, cihazın akım bobinine etki eden alan bulunmayacaktır.

Ancak tesisatın herhangi Ancak tesisatın herhangi bir yerinden küçük bir kaçak(hata akımı)akım varsa, gelen akım giden akıma eĢit olmayacağından cihazın akım bobini üzerinde fark alanı(bileĢke alan)meydana gelerek bir emk indükler.

Bu emk, kaçak akım koruma anahtarının açma sınırına (30 mA) ulaĢtığında devreyi otomatik olarak kesmektedir (Faz ve nötrü beraber).

300 mA. de devreyi açanlar yangın koruma anahtarı olarak isimlendirilir. Kaçak akım koruma anahtarı evde ve iĢyerinde tesisatın giriĢine, yangın koruma anahtarları ise ana kolon hattına bağlanmalıdır.

MEGER CĠHAZI ĠLE TOPRAK DĠRENCĠNĠN ÖLÇÜLMESĠ:

Direnci ölçülecek tesisin topraklama prizindeki irtibatı sökülür. Topraklama elektrotundan gelen topraklama iletkeninin açıkta kalan ucu toprak megerinin p1 ve c1 uçlarına köprülü bir bağlantı ile birleĢtirilir. Megerin P2 ucuna 20 metrelik kablo bağlanır ve diğer ucu topraklama elektrodu çakılarak irtibatlanır. C2 ucuna da 40 metrelik kablo ile irtibatlandırılır. Diğer ucuda 2. elektroda bağlanır ve elektrod çakılır. Topraklama megerinin çarpan anahtarı x 0,1 konumuna getirilir.

Alt bölmede yer alan numaralı potansiyometrelerin hepsi -0- konumuna alınır ve megerin manyeto kolu standart 160dev/dak. hızla çevrilmeye baĢlanır.

Alt bölmedeki numaralı potansiyometreler sağ baĢtakinden sabitleninceye kadar potansiyometreler ayarlanır.

Ġbre ortada sabitlenince 3 potansiyometrenin rakamı çarpanla çarpılarak topraklama tesisinin direnci bulunmuĢ olur.

Örneğin: skala çarpanı 0-9-8 olsun. Direncimiz 0.1*0,98=9.8 Ω bulunur.