Download
1 / 34
370 likes | 857 Views
GÜÇ SİSTEMLERİNDE KORUMA Giriş ve Temel Başlıklar. Giriş ve Tanımlar. Güç sistemlerinin temel hedefi; çok yüksek seviyede emre amadelik (süreklilik) ile enerji sunmak, tolere edilemeyecek durumlarda ise arızanın boyutunu ve süresini asgari seviyede tutmaktır
E N D
GÜÇ SİSTEMLERİNDE KORUMA • Giriş ve Temel Başlıklar EES 455 - 11.10.2011
Giriş ve Tanımlar • Güç sistemlerinin temel hedefi; çok yüksek seviyede emre amadelik (süreklilik) ile enerji sunmak, tolere edilemeyecek durumlarda ise arızanın boyutunu ve süresini asgari seviyede tutmaktır • Ancak, değişik arıza nedenleriyle güç kayıpları, gerilim dipleri ve aşırı gerilimler oluşur. EES 455 - 11.10.2011
Arıza Nedenleri • Doğal olaylar • Fiziksel kazalar • Teçhizat arızaları • İnsan kaynaklı hatalar EES 455 - 11.10.2011
Doğal olaylar nedeniyle kısa devre • Yıldırım • Rüzgar • Buz yükü • Deprem • Yangın • Ağaçlar • Hayvanlar • Hava kirliliği, sis, toz EES 455 - 11.10.2011
Fiziksel kazalar nedeniyle kısa devre • Araçların direklere/iletkenlere çarpması • İnsanlara elektrik çarpması • Hafriyat çalışmaları nedeniyle yer altı kablolarının zarar görmesi • İnsan kaynaklı hatalı manevralar EES 455 - 11.10.2011
31.07.1984’de fotoğraflanan Seattle’daki yıldırım nedeniyle 12.000 evde elektrik kesintisi yaşandı. • Ancak, koruma sistemleri sayesinde ne büyük bir teçhizat hasarı ne de uzun süreli kesintiler yaşandı. EES 455 - 11.10.2011
Kısa devre arızası • Zsc • Arıza noktasından önceki tüm sistemin eşdeğer empedansı • Zs • Yük empedansı EES 455 - 11.10.2011
Kısa devre arıza tipleri EES 455 - 11.10.2011
Arıza istatistikleri • Faz-toprak: %80 • Faz-faz: %15 • Üç faz: %5 EES 455 - 11.10.2011
Arıza belirtilerinin görüldüğü sistem bileşenleri • Aşırı akım • Aşırı/düşük gerilim • Güç faktörü/faz açısı • Akım yönü • Empedans • Frekans • Sıcaklık • En yaygın arıza göstergesi; akımdaki ani ve yüksek miktardaki artıştır. Dolayısıyla, aşırı akım koruması yaygın olarak kullanılır EES 455 - 11.10.2011
Sistem koruması • Uygun röle ayarlarının uygulanarak arızalara ve istenmeyen sistem durumlarına maksimum hassasiyet • Aynı zamanda, sistem açısından tolere edilebilir tüm durumlara izin EES 455 - 11.10.2011
Koruma sisteminin karar verme süreci çok hızlı olmalı • Sistemdeki sorun/arıza; hızlı müdahaleyi gerektiren tolere edilemeyecek bir durum mudur yoksa sistemin absorbe edebileceği tolere edilebilir veya geçici (transient) bir durum mudur? • Eğer gerekiyorsa, koruma sisteminin çalışması sonucu sorunlu bölge hızlıca izole edilerek sistem dengesizliği (disturbance) asgari seviyede tutulmalı EES 455 - 11.10.2011
‘Temizlenmeyen’ kısa devre arızalarının olası sonuçları: • Teçhizat hasarı şiddetinin artması • Ciddi yaralanmalar • Uzun süreli kesintiler • Patlama, yangın vb. sonucu çevresel hasar EES 455 - 11.10.2011
İletim hattındaki kısa devre arızası EES 455 - 11.10.2011
Aynı teçhizatın korunması için yedekli sistemler (Hiçbir sistem mükemmel değildir) • Aynı yerde (primary backup) • Aynı merkezde (local backup) • Uzak merkezde (remote backup) EES 455 - 11.10.2011
Arttırılmış yedeklilik • Arızanın temizlenme olasılığında artış (Artan ‘dependability’) • Arıza yokken hatalı çalışma olasılığında artış (Azalan ‘security’) • Her uygulamada amaca göre ‘dependability’ ile ‘security’ arasında bir denge sağlanmalı EES 455 - 11.10.2011
Röle Tipleri (Çalışma prensibine göre) • Elektromekanik röleler • Elektronik röleler • Dijital röleler EES 455 - 11.10.2011
Kesiciler • Koruma röleleri: ‘Beyin’ Devre kesicileri: ‘Kaslar’ • Genel uygulama; arıza tek veya iki fazda olsa da üç fazın açılması şeklindedir. EES 455 - 11.10.2011
Koruma sisteminin temel elemanları EES 455 - 11.10.2011
Tekrar Kapama • İletim hattı arızalarının büyük çoğunluğu tek faz-toprak ve geçici (transient) arızalardır. • Tekrar kapama yöntemi ile milisaniyeler içinde arızalı faz açılıp kapatılır ve güç akışı kesintisiz sağlanmaya devam edilebilir. • Düşük gerilim seviyelerinde (480-600 V) devre kesicisi ve röleler sıklıkla tek bir cihaz içine entegre edilmiş şekildedir. Temel koruma mantığı aşırı akıma dayanır. EES 455 - 11.10.2011
Röle-kesici bağlantıları • Koruma röleleri, güç sistemine akım (CT) veya gerilim trafoları (VT) vasıtasıyla bağlanır. • Daha güvenli (düşük akım-gerilim) işletim • Daha yüksek kesinlik (accuracy) • Koruma sistemi başta olmak üzere önemli iç ihtiyaç beslemeleri için tüm Yüksek Gerilim (YG) merkezlerinde (Trafo Merkezi-TM) akü-UPS sistemleri mevcuttur (Koruma sistemi için genellikle 48 V DC) EES 455 - 11.10.2011
Sistem korumasının temel hedefi • Güç sistemindeki sorunlu alanın süratle izole edilerek arızanın sistemin geri kalanına etkisini ve enerjisiz kalacak bölümü minimize etmektir. EES 455 - 11.10.2011
Koruma sistemlerinin temel kriterleri • Güvenilirlik (Reliability) • ‘Dependability’ • ‘Security’ • Seçicilik (Selectivity) • Hız • Basitlik (Simplicity) • Ekonomiklik (Economics) EES 455 - 11.10.2011
Güvenilirlik (Reliability) • ‘Dependability’ • Röle sisteminin, gerektiği durumlarda doğru bir şekilde çalışma derecesi • Test edilmesi kolay • ‘Security’ • Röle sisteminin, gerekmediği durumlarda hatalı çalışmama derecesi • Test edilmesi pek mümkün değil. Çünkü, sonsuz çeşit olası geçici (transient) durum söz konusu olabilir • Genel olarak; iki ilkeden birinin derecesi artarken diğeri azalır. EES 455 - 11.10.2011
Seçicilik (Selectivity) • Röle koordinasyonu olarak da bilinir • 2 ve 3 nolu rölelerin ani, 2 nolu rölenin artçısı konumunda (bu arıza için) olan 1 nolu rölenin ise gecikmeli olarak açacak şekilde ayarlanması gerekir • 2 nolu rölenin arızayı zamanında temizlemesi halinde 1 nolu rölenin çalışmaması istenir EES 455 - 11.10.2011
Hız • Arıza en kısa zamanda temizlenmeli. Ancak genelde, hız arttıkça rölelerin yanlış çalışma olasılığı da artar. • Arıza temizlenme süresi (İletim sistemi) • Röle çalışma zamanı: < 50 ms • Kesici çalışma zamanı: 20-80 ms • Toplam (röle+kesici): 35-130 ms • Dağıtım sisteminde, zaman koordinasyonu gerekliliği nedeniyle röle çalışma zamanı genelde daha yavaştır • 0,2-1,5 sn • Röle hızı; özellikle, güç sistemi kararlılık (stabilite) açısından hassas bölgede olduğu zaman önemlidir. Arızanın daha hızlı temizlenmesi, generatörlerin senkronizmden ayrılma ihtimalini, dolayısıyla sistem kararlılığının bozulma ihtimalini azaltır. EES 455 - 11.10.2011
Rölelerin Sınıflandırılması • Fonksiyonuna göre • Koruyucu (protective) • Düzenleyici (regulating) • Trafo kademe değiştiricilerinde ve generatör gerilim regülatörlerinde gerilim seviyesinin ayarlanmasında kullanılan röleler • Tekrar kapama, senkronizasyon röleleri (reclosing, synchronism check, synchronizing) • İzleme (monitoring) • Alarm üniteleri • Giriş tipine göre • Akım, gerilim, güç, frekans, sıcaklık • Çalışma prensibine göre • Elektromekanik, elektronik, dijital • Performans karakteristiğine göre • Mesafe, aşırı akım, yönlü aşırı akım, ters zamanlı, sabit zamanlı, toprak, düşük/yüksek gerilim vs. EES 455 - 11.10.2011
Röle Uygulama Prensipleri EES 455 - 11.10.2011
