Transcript indir


GÜÇ SİSTEMLERİNDE KORUMA
 Giriş
ve Temel Başlıklar
EES 455 - 11.10.2011
1
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
2
Arıza Nedenleri
Doğal olaylar
 Fiziksel kazalar
 Teçhizat arızaları
 İnsan kaynaklı hatalar

EES 455 - 11.10.2011
3
Doğal olaylar nedeniyle kısa devre








Yıldırım
Rüzgar
Buz yükü
Deprem
Yangın
Ağaçlar
Hayvanlar
Hava kirliliği, sis, toz
EES 455 - 11.10.2011
4
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
5
EES 455 - 11.10.2011
6
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
7
EES 455 - 11.10.2011
8
EES 455 - 11.10.2011
9
Kısa devre arızası

Zsc


Arıza noktasından
önceki tüm sistemin
eşdeğer empedansı
Zs
 Yük
EES 455 - 11.10.2011
empedansı
10
Kısa devre arıza tipleri
EES 455 - 11.10.2011
11
EES 455 - 11.10.2011
12
Arıza istatistikleri
Faz-toprak: %80
 Faz-faz: %15
 Üç faz: %5

EES 455 - 11.10.2011
13

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
14
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
15

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
16

‘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
17
İletim
hattındaki kısa
devre arızası
EES 455 - 11.10.2011
18

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
19

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
20
Röle Tipleri
(Çalışma prensibine göre)
Elektromekanik röleler
 Elektronik röleler
 Dijital röleler

EES 455 - 11.10.2011
21
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
22
Koruma sisteminin temel
elemanları
EES 455 - 11.10.2011
23
Tekrar Kapama



İletim hattı arızalarının büyük çoğunluğu tek faztoprak 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
24
Röle-kesici bağlantıları

Koruma röleleri, güç sistemine akım (CT) veya
gerilim trafoları (VT) vasıtasıyla bağlanır.
 Daha
 Daha

güvenli (düşük akım-gerilim) işletim
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
25
EES 455 - 11.10.2011
26
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
27
Koruma sistemlerinin temel
kriterleri

Güvenilirlik (Reliability)
 ‘Dependability’
 ‘Security’
Seçicilik (Selectivity)
 Hız
 Basitlik (Simplicity)
 Ekonomiklik (Economics)

EES 455 - 11.10.2011
28
Güvenilirlik (Reliability)

‘Dependability’



‘Security’



Röle sisteminin, gerektiği durumlarda doğru bir şekilde çalışma
derecesi
Test edilmesi kolay
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
29
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
30
Hız


Arıza en kısa zamanda temizlenmeli. Ancak genelde, hız
arttıkça rölelerin yanlış çalışma olasılığı da artar.
Arıza temizlenme süresi (İletim sistemi)




Dağıtım sisteminde, zaman koordinasyonu gerekliliği
nedeniyle röle çalışma zamanı genelde daha yavaştır


Röle çalışma zamanı: < 50 ms
Kesici çalışma zamanı: 20-80 ms
Toplam (röle+kesici): 35-130 ms
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
31
Rölelerin Sınıflandırılması

Fonksiyonuna göre


Koruyucu (protective)
Düzenleyici (regulating)



Tekrar kapama, senkronizasyon röleleri (reclosing, synchronism
check, synchronizing)
İzleme (monitoring)


Akım, gerilim, güç, frekans, sıcaklık
Çalışma prensibine göre


Alarm üniteleri
Giriş tipine göre


Trafo kademe değiştiricilerinde ve generatör gerilim regülatörlerinde
gerilim seviyesinin ayarlanmasında kullanılan röleler
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
32
Röle Uygulama Prensipleri
EES 455 - 11.10.2011
33
EES 455 - 11.10.2011
34