genetek · [email protected] genetek her hakkı saklıdır.İzinsiz kopyalanamaz,...

Güç, Enerji, Elektrik Sistemleri Özel Eğitim ve Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şti.

Yeniköy Merkez Mh. KOÜ Teknopark No:83 C-13, 41275, Başiskele/KOCAELİ Telefon-Faks: +90 262 341 45 33 www.genetek.com.tr [email protected]

GENETEK

Güç Sistemlerinde Koruma Eğitimi

http://www.genetek.com.tr/

www.genetek.com.tr

[email protected]

GENETEK Her hakkı saklıdır. İzinsiz kopyalanamaz, çoğaltılamaz.

Doç. Dr. Bora ALBOYACI

İçindekiler

GİRİŞ

Arıza Nedenleri

Koruma Koordinasyon Süreçleri

Temel Tanımlar

Koruma Sisteminin Özellikleri

KORUMA FONKSİYONLARI

Aşırı Akım Zaman Koruması

Sabit Zaman Karakteristiği

Ters Akım-Zaman Karakteristiği

Yönlü Koruma

Diferansiyel Koruma

SEÇİCİLİK (SELEKTİVİTE)

Akım Bazlı Seçicilik

Zaman Bazlı Seçicilik

Lojik Seçicilik

Yönlü Seçicilik

Diferansiyel Seçicilik

Birleşik Seçicilik

SİSTEM ELEMANLARININ MODELLENMESİ

Akım Transformatörleri

Akım Transformatörü Parametreleri

Akım Transformatörü Seçimi

Gerilim Transformatörleri

Gerilim Transformatörü Parametreleri

Sayfa 2

www.genetek.com.tr

[email protected]



Giriş

Koruma Koordinasyon Süreçleri

Ekipman Parametreleri

•Tekhat şeması

•Uzunlu, kesit

•Vs

Kısa Devre Hesapları

•Maks. Kısa devre

•Minimum kısa devre

Koruma Konsepti

•Aşırı akım

•Yönlü

•Diferansiyel

Karakteristik Parametrelerin Hesaplanması

•Eşik değerleri

•Zaman gecikmeleri

•Eğri tipleri

Raporlama •Eğriler

•Ayar tabloları

Sayfa 5

www.genetek.com.tr

[email protected]



Elektrik dağıtım şebekelerinde koruma ve koordinasyondan beklenen birtakım özellikler mevcuttur;

Seçici olmalıdır: Seçici koruma, hatalı bölgeyi sistemden izole ederken, şebekede mümkün olan en az bölgenin ve en az sayıda tüketicinin bu

durumdan etkilenmesini sağlar.

Giriş

Koruma Sistemi Özellikleri

Koruma Sistemi

Seçicilik

Hız

Güvenilir

Yedekli Koruma

Bağımsız

Ekonomik


Hızlı olmalıdır: Şebekede oluşabilecek bir arıza, mümkün olan en kısa sürede ortadan kaldırılarak meydana gelebilecek hasar en aza indirilmelidir.


Güvenilir olmalıdır: Dağıtım şebekesinde herhangi bir arıza durumunda, koruma elemanları doğru bir şekilde çalışıp, arızayı ortadan kaldırmalıdır.


Yedek koruma sağlamalıdır: Güvenilirliği arttırmak için ilk akla gelen yedek korumaların yapılmasıdır. Öncelikli çalışması gereken koruma

elemanının çalışmamasına karşılık sistemde çalışacak başka elemanların olması gerekmektedir.


Bağımsız olmalıdır: Bir koruma sisteminin davranışı, şebekenin yapısından olabildiğince şebeke yapısının değişimlerine olabildiğince

duyarsız olmalıdır.


Maliyetinin uygun olması gerekmektedir: Bir koruma sistemi ek maliyetlere sebep olacak gereksiz fonksiyonlardan kaçınmalıdır.

Sayfa 7

www.genetek.com.tr

[email protected]



Çalışma zamanı hata akımının büyüklüğüne bağlıdır. Röleler

arasındaki koordinasyonu için ters akım-zaman karakteristiği

yararlıdır.

Avantajlar;

• Esneklik (birden fazla eğri seti)

• Ani hatalar için kısa çalışma zamanı

• Manyetik ve termik açma eğrileri ve sigorta erime eğrisi

ile uyumludur.

Dezavantajlar;

• Hesaplamaları daha zorludur.

Koruma Fonksiyonları

Ters Akım-Zaman Karakteristiği(51, 51N)

R1R2R3

R2 Ç

alışm

a B

ölg

esi

R1 Ç

alışm

a B

ölg

esi

R3 Ç

alışm

a B

ölg

esi

t

IIR3 IR2 IR1

Sayfa 2

www.genetek.com.tr

[email protected]



IEC standartlarında normal ters, çok ters, çok fazla ters ve Uzun

gecikmeli olmak üzere 5-tip ters akım zaman karakteristiği

belirlenmiştir.

IEC 60255 e uygun olarak akım ve zaman arasındaki bağlantılar

aşağıda verilen ifade yardımıyla belirlenir.

𝑡 =𝛽

𝐼𝐼 >

𝛼

− 1

𝑇𝑀𝑆

t :çalışma süresi (saniye) TMS :ayarlanabilir zaman çarpanı I :ölçülen akım I> :Rölenin ayarlanan aşırı akım eşik değeri α :cebrik fonksiyonu karakterize eden indeks β :röleyi karakterize eden sabit


Ters Akım-Zaman Karakteristiği(51, 51N)

Karakteristik β α

IEC Normal Inverse 0.14 0.02

IEC Very Inverse 13.5 1

IEC Long Time Inverse 120 1

IEC Extremely Inverse 80 2

IEC Ultra Inverse 315.2 2.5

Sayfa 12

www.genetek.com.tr

[email protected]



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. Açık veya kapalı ring olarak işletilen şebekelerde, şebekedeki anahtarlama değişimlerinden bağımsız olarak koruma yapabilmek için kullanılır.


Yönlü Koruma(67, 67N)

R1 R2

R'1 R'2

Yük

İleri(Normal) Yön

Vres=-3V0

Vres’

θ

Sıfır Tork

Çizgisi

Geri(Ters) Yön IA

φ

İleri(Normal) Yön

UBC

UBC’

θ

Sıfır Tork

Çizgisi

Geri(Ters) Yön

IA

φ

120o

120o

120o

VAN

VCNVBN

VBC

IA

V'BC

E

G

ZE

ZS ZLS R F

VA-G

VC-G

G-F

VB-G

VB-G

VC-G

VA-G

-VRES=3V0

VA-G

VC-G

G-F

VB-G

VB-G

VC-G

VC-G

G-F

VB-G

VB-G

VC-G

VA-G

A-G

-VRES=3V0

-VRES=3V0

Sayfa 16

www.genetek.com.tr

[email protected]



Diferansiyel korumanın diğer sistem korumaları ile

koordinasyonu sağlanmaz. Çünkü, diferansiyel koruma , kendi

koruma bölgesi dışında aktif olmayacaktır. (kendinden seçici)

Ancak bu durum dışsal arızalarda akım transformatörünün

doyması durumunu ortaya çıkarabilir.

Bu durum farklı doyuma giden transformatörlerden çıkan

akımın farklı oranlarda azalmasına, röle üzerinde fark akımı

oluşmasına sebep olur.

Bu problem iki farklı yöntem ile çözülmektedir.

• Yüksek empedans koruması

• Düşük empedans koruması(Yüzde oranı koruması)


Diferansiyel Koruma(87, 87N)

nIgirişnIçıkış Koruma bölgesi

Trafo

Hat

Generatör

Motor

n:1 n:1

Ifark=0

nIgirişnIçıkış Koruma bölgesi

Trafo

Hat

Generatör

Motor

n:1 n:1

Ifark=Ihata

Hata

Sayfa 18

www.genetek.com.tr

[email protected]



Prensip;

• Alt koruma ile üst korumanın düşük ve yüksek seviye

fonksiyonlarının hem akım hem de zaman bazlı seçicilik

sağlamasıdır.

Örneğin;

• 2 numaralı röle himayesinde bulunan 2. koruma bölgesinde

meydana gelecek hatalar, 1 numaralı röle tarafından 𝑡1𝑑üşü𝑘 =

𝑡2 + ∆𝑡 sürede temizlenir.

• Yalnızca 1. koruma bölgesi içerisinde oluşabilecek daha yüksek

akımlı kısa devreler 1 numaralı röle tarafından 𝑡1𝑦ü𝑘𝑠𝑒𝑘

süresinde temizlenir.

Uygulama alanları;

• Tüm OG sistemlerde uygulanır.

Avantajları;

• Basit uygulama mantığı

• Korumaların yedeklenebilmesi

• Toplam seçicilik


Birleşik Seçicilik(Akım-Zaman Bazlı)

Is1_düşük,ts1_düşük

Is2,ts2

1

2

1. Koruma Bölgesi

2. Koruma Bölgesi

Is1_yüksek,ts1_yüksek

t

IIs2 Is1_düşük

t2

t1_düşük

Δt

Is1_yüksek

t1_yüksek

Hata Akımı

Sayfa 28

www.genetek.com.tr

[email protected]



Prensip;

• Aynı grup içindeki korumalar lojik seçicilik, farklı grup

içindeki korumalar zaman seçicilik yapılır.

• Gruplar, aynı bara giriş çıkış fiderleri bir grup olacak

şeklinde ayrılır.

Örneğin;

• 1. grup A rölesi ile B rölesi arasında lojik seçicilik, 1. ve 2.

grup B röleleri arasında zaman seçiciliği bulunur.

Avantajları;

• Korumaların yedeklenebilmesi

• Uzak mesafeler arasında bağlantı yok

• Kısa temizleme süreleri


Birleşik Seçicilik(Lojik-Zaman Bazlı-Karmaşık)

0.1 sn

1

2

1. Koruma Bölgesi

2. Koruma Bölgesi

A

B

0.1 sn

0.5 sn

A

B 0.3 sn

3. Koruma Bölgesi

4. Koruma Bölgesi

Blokaj

Blokaj

Arıza Bölgesi

Röle 1_A

Röle 1_B

Röle 2_A

Röle 2_B

1 0.1 sn - - -

2 Bloke 0.5 sn - -

3 Bloke 0.5 sn 0.1 sn -

4 Bloke 0.5 sn Bloke 0.3 sn

Sayfa 30

www.genetek.com.tr

[email protected]



Akım/gerilim bilgisini indirgeyerek ölçme işleminde kullanılan transformatörlere genel olarak ölçü transformatörleri adı verilmektedir. Ölçü

transformatörleri, ölçebildiği parametreye göre akım ve gerilim ölçü transformatörü adını almaktadır.

Ölçü Transformatörleri



Akım Ölçü

Transformatörleri

Ölçme Amaçlı Akım

Transformatörleri

Koruma Amaçlı Akım

Transformatörleri

Gerilim Ölçü

Transformatörleri

Ölçme Amaçlı Gerilim

Transformatörleri

Koruma Amaçlı Gerilim

Transformatörleri

STANDARTLAR IEC IEC 185:1987 A.T. IEC 44-6:1992 A.T. IEC 186:1987 G.T. AVRUPA BS 7625 G.T BS 7626 AT BS 7628 AT+GT İNGİLTERE BS 3938:1973 AT BS 3941:1975 GT AMERİKA ANSI C51.13.1978 AT ve GT KANADA CSA CAN3-C13-M83 AT ve GT AVUSTURALYA AS 1675-1986 AT

Sayfa 34

www.genetek.com.tr

[email protected]



• Nominal çıkış gücü

• İddia edilen ölçüm doğruluğunun sağlandığı yük miktarı • Genellikle VA cinsinden gösterilir • Standart değerler, 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 30 VA

• Nominal primer akımı akım

• Standart değerler;5,10,15,30,40,50,75,100,125,150,250, 300,400,500,600,800,1000,1200,1500,2000,2500,3000, 4000 A

• Nominal sekonde akımı akım • Standart değerler, 1,2 veya 5 A

• Termik Kısa Devre Anma Akımı (Ith) :

• Sekonderi kısa devre iken, trafonun 1 saniye dayanabileceği maksimum primer akımının rms değeridir.

• Dinamik Kısa Devre Anma Akımı (Idyn) : • Sekonder kısa devre iken, trafonun dayanabileceği

maksimum primer akımının tepe değeridir. Idyn = 2.5 Ith

• İzolasyon Seviyesi • Akım transformatörünün çalışacağı sistemin azami gerilim

seviyesini belirtir. Transformatörün dizaynı, izolasyon mesafeleri ve boyutları çalışacağı sistemin maksimum gerilim seviyesi dikkate alınarak yapılır.


Akım Transformatörü Parametreleri

• Doğruluk Sınıfı : • Belirli güç ve akım değerlerinde, dönüştürme oranını ve faz

farkı hata sınırlarını garanti eden bir değerdir

Dönüştürme Oranı Hatası : % cinsinden trafonun akım ölçme hatasını ifade eder.

• 𝐴𝑘𝚤𝑚 ℎ𝑎𝑡𝑎𝑠𝚤 =𝐾𝑛𝐼𝑠−𝐼𝑝 ×100

𝐼𝑝

Akım veya Faz Farkı Hatası: Bu değer primer ve sekonder akımları arasındaki faz farkını ifade eder. Dakika cinsinden söylenir

• Emniyet Faktörü(n, ALF)

• Bu katsayı akım transformatörünün doyuma gideceği seviyeyi belirtir.

Sayfa 37

www.genetek.com.tr

[email protected]




Akım Transformatörü Seçimi

Akım transformatörü seçiminde belirlenen parametreler;

İzolasyon gerilim seviyesi Primer akımı Sekonder akımın Nominal güç Doğruluk sınıfı Doyma katsayısı Termik kısa devre dayanımı Dinamik kısa devre anma akımı (Idyn)

Akım Transformatörü Un: 36 kV Primer Akımı: 300 A Sekonder Akımı: 5A Ith:100xIn Idyn:2.5xIth Sınıf:5P n(ALF):10 S:7.5 VA

31.5 kV

275 A

5 kA

1A

3 kA 15 kA

300/5

n'=10

600/5

n'=25

50 A

I sekonder

I primer10 kA

125 A

(10 kA)83 A

(3,3 kA)55 A

Sayfa 38

www.genetek.com.tr

[email protected]



• Primer Anma Gerilimi

• Sekonder Anma Gerlimi

• Fazlar arası bağlanmış bir VT için sekonder anma gerilimi 100 veya 110 V’tur. Ancak faz - toprak arası bağlanmak üzere dizayn edilmiş monofaze gerilim trafoları için sekonder anma gerilimi: 100

3

• Nominal Çıkış Gücü

• VA cinsinden ifade edilir. Trafonun, primer anma gerilimine ve de yüke bağlı iken sekondere verebileceği görünen güce denir. Standart değerler; 10 - 15 - 25 - 30 - 50 - 75 - 100 - 150 - 200 - 300 - 400 - 500 VA

• Doğruluk Sınıfı : B

• Belirli güç ve gerilim değerlerinde, gerilim hatası ve faz hatası sınırlarını garanti eden bir değerdir.

• Koruma Devrelerinde; Primer anma geriliminin %5’i ile, primer gerilimi ve anma gerilim faktörünün çarpımına eşit olan maksimum gerilim arasında kalan değerler için, 0.8 güç faktöründe, anma gücünün %25’i ile %100’ü arasında kalan sekonder yükü için garanti edilir.

• Standart IEC doğruluk sınıfları: 3P ve 6P • Pratikte genellikle 3P kullanılır.


Gerilim Transformatörü Parametreleri

• Dönüştürme Oranı Hatası :

• % cinsinden trafonun akım ölçme hatasını ifade eder.

• 𝐺𝑒𝑟𝑖𝑙𝑖𝑚 ℎ𝑎𝑡𝑎𝑠𝚤 =𝐾𝑛𝑈𝑠−𝑈𝑝 ×100

𝑈𝑝

• Faz veya Faz Farkı Hatası

• Bu değer primer ve sekonder akımları arasındaki faz farkını ifade eder. Dakika cinsinden söylenir

• Anma Termik Sınır Çıkışı :

• Standartlar tarafından açıklanan ısınma limitlerini aşmaksızın, sekonder anma geriliminde trafonun sürekli olarak besleyebileceği görünen yükü ifade eder.

Sayfa 40

www.genetek.com.tr

[email protected]



Örnek Uygulamalar

Örnek 1

J

B

160 A

100 A D

E

G H

RG

RD

M

RB

Rj

RH

RE

100 A

Sigorta

160 A

S igorta

Sayfa 53

www.genetek.com.tr

[email protected]



TEŞEKKÜRLER…

genetek · [email protected] genetek her hakkı saklıdır.İzinsiz kopyalanamaz,...

Documents