Transcript indir
RÖLELER
EES 455 - 01.11.2011
1
Röle Tipleri ve Karakteristikleri
Rölelerin ana fonksiyonu; koruma
bölgesindeki arızayı tespit etmektir.
En yaygın kullanılan röle tipleri
Aşırı
akım
Mesafe koruma
Diferansiyel
Bucholz
Pilot
EES 455 - 01.11.2011
2
Sabit zamanlı – Ters zamanlı Röleler
Sabit zamanlı röleler
Arıza
akımının büyüklüğü, set edilen akım değerinden ne
kadar büyük olursa olsun açma zamanı daima sabittir.
Ters zamanlı röleler
Arıza
akımıyla açma zamanı ters orantılıdır. Çalışma
eğrileri logaritmik bir fonksiyondur.
EES 455 - 01.11.2011
3
Sabit zamanlı – Ters zamanlı Röleler
Sabit zamanlı rölelerin handikabı; arıza yerinin kaynağa yaklaştıkça arıza
temizlenme süresinin artmasıdır. Oysa ki, daha yüksek arıza akımları söz
konusu olduğunda, bu sürenin daha kısa olması önem arz etmektedir.
Ters zamanlı rölelerde ise; arıza akımı arttıkça arıza temizlenme süresi
kısalmaktadır ki bu teçhizat koruması için tam da istenen durumdur.
EES 455 - 01.11.2011
4
Aşırı akım röleleri
Akımın büyüklüğü belirlenmiş değeri aştığında
çalışır. Eğer arıza akımı |If|, rölenin çalışma
(set) (pick-up) değeri |Ip| kabul edilirse;
|If| > |Ip| ise röle çalışarak ilgili kesiciyi açtırır
|If| < |Ip| ise röle çalışmaz
Set değeri ayarlanabilir bir değerdir
EES 455 - 01.11.2011
5
Aşırı akım rölesi
Geleneksel olarak aşırı akım röleleri manyetik
indüksiyon prensibine göre çalışırlar
Günümüzde ise aynı prensip mikroişlemci tabanlı
röleler ile sağlanır
EES 455 - 01.11.2011
6
İndüksiyon (elektromekanik) röle
EES 455 - 01.11.2011
7
Elektromekanik röleler
Manyetik nüve ve alüminyum diskten oluşur
Sargılarına uygulanan akım, alüminyum diske dik bir
manyetik alan oluşturur
Manyetik alan, disk üzerinde bir tork meydana getirir.
Diskin dönmesi ve dolayısıyla hareketli kontağın (a)
sabit kontağa (b) temas etmesi bir yay ile engellenir
Giriş akımı, set edilen akım değerini aştığında
hareketli kontak artan manyetik kuvvet nedeniyle
sabit kontak üzerine kapanır
Akım şiddeti arttıkça oluşan tork da artar. Bu da
diskin daha hızlı dönerek kontakların daha kısa
sürede kapanmasını sağlar.
EES 455 - 01.11.2011
8
Elektromekanik röleler
Dolayısıyla, rölenin çalışma zamanı, arıza
akımının karesi ile ters orantılıdır.
Bu durum da ters zaman karakteristiğini
oluşturur.
EES 455 - 01.11.2011
9
Dijital röleler - Çalışma parametreleri
Akım set değeri (Current tap setting): Ip
Zaman ayarı (time dial setting-TDS)
Ayarlanabilir
zaman gecikmesi
Aşırı akım rölesi çalışma zamanı:
EES 455 - 01.11.2011
10
Çalışma eğrileri
EES 455 - 01.11.2011
11
Aşırı akım röleleri
Şekildeki eğri tipi için
A=28,2, B=0,1217, p=2
Şekildeki eğride örneğin;
arıza akımı (If) 2 A ise ve
röle çalışma akımı 1 A
seçilirse M=2 olacaktır.
TDS=0,5 için çalışma
zamanı 5 sn iken TDS=2
için 19 sn olacaktır
Çalışma zamanını düşürmek
için, çalışma akımını
düşürerek M arttırılabilir
EES 455 - 01.11.2011
12
Aşırı akım röleleri
EES 455 - 01.11.2011
13
Aşırı akım röle zaman koordinasyonu
Ring sistemlerde, aşırı akım
rölelerin zaman koordinasyonu
oldukça güç olabilir
Örneğin X noktasında bir arıza
olduğunda B13 ve B31’in
arızayı temizlemesi istenir.
Ancak, B32 de arıza akımını
hissedecektir.
B31; B32’den hızlı ise arıza
yayılmadan temizlenebilir
EES 455 - 01.11.2011
14
Aşırı akım röle zaman koordinasyonu
Ancak, B32 B31’den hızlı ise 3
nolu barada gereksiz yere kesinti
olacaktır
Bu sorunu gidermek için B32’nin
B31’den daha yavaş çalışacak
şekilde ayarlandığını farz edelim.
Ancak bu defa da, Y noktasında
oluşacak bir arızada B31 B32’den
daha hızlı çalışarak yine 3 nolu
barada gereksiz kesintiye neden
olacaktır
EES 455 - 01.11.2011
15
Yönlü röleler
Ring sistemlerde yukarıda açıklanan zorluklardan
dolayı, yön elemanı kullanılarak rölelerin sadece tek
tarafındaki arızaya müdahale etmesi sağlanabilir.
Aşağıdaki şekilde kullanılan yönlü röleler sayesinde;
R12 rölesi 1 nolu baranın sağındaki, R21 rölesi ise 2
nolu baranın solundaki arızalarda çalışacaktır.
EES 455 - 01.11.2011
16
Yönlü röleler
P2 noktasındaki arıza: Akım gerilimden geri
P1 noktasındaki arıza: Akım gerilimden ileri
(Akım yönü, P2 arızasındakinden ters yönde)
EES 455 - 01.11.2011
17
Yönlü röleler
EES 455 - 01.11.2011
18
Mesafe Koruma
Arıza esnasında gerilim azalır ve akım artar.
Dolayısıyla, kısa devre empedansı, normal işletme
koşullarındaki yük empedansından daha küçüktür.
Rölenin ölçtüğü empedans değeri, arıza noktası ile röle
arasındaki mesafeye bağlıdır. Yani arızadaki empedans
değeri, hattın uzunluğu ile orantılıdır.
Röle, belirlenmiş mesafe içindeki arızalarda çalışır.
Mesafenin ölçülmesi; ölçü trafolarından alınan gerilim
ve akım bilgilerinden hesaplanan empedans değerine
göre gerçekleştirilir
EES 455 - 01.11.2011
19
Mesafe Koruma
Gerilim ve empedans grafiğinde
görüldüğü gibi arıza noktasında
gerilim ve empedans sıfır, arıza
noktasından uzaklaştıkça gerilim
ve empedans değeri
büyümektedir.
Buna göre her transformatör
merkezindeki mesafe koruma
rölelerinde farklı empedans
değerleri ölçülmektedir
EES 455 - 01.11.2011
20
Empedans Rölesi (Yönsüz mesafe koruma)
Normal koşullarda, Z çok
büyük olup |Zr|
çemberinin dışındaki
bölgededir.
Arıza esnasında; akımın
artması ve gerilimin
azalması sonucunda
ölçülen empedans değeri
|Zr| çemberinin içine girer
ve röle çalışır
EES 455 - 01.11.2011
21
Mho Rölesi (Yönlü mesafe koruma)
Empedans rölesinin
karakteristiği şekildeki
gibi değiştirilerek yönlü
röle haline gelmiştir.
EES 455 - 01.11.2011
22
Diferansiyel Koruma
İki veya daha fazla yerden ölçülen akım değerlerinin
farkına göre çalışır
Eğer fark, set edilen değerden büyükse röle çalışır
EES 455 - 01.11.2011
23
Diferansiyel Röleler
EES 455 - 01.11.2011
Normal durumda ve
diferansiyel koruma
bölgesinin dışındaki
arızalarda; I1-I2=0
Koruma bölgesi içindeki
arızalarda; I1-I2=If
|I1-I2|>|Ip| ise çalışır
|I1-I2|<|Ip| ise çalışmaz
24
Bölge (zone) koruma
P1: B3-B4
P2: B8-B9-B10
P3: B5-B6
Komşu bölgeler birbirleriyle örtüşmelidir
Tüm kesiciler örtüşen bölgelerde olmalıdır
Sistemin tümü koruma bölgesi içinde olmalıdır
EES 455 - 01.11.2011
25
Radyal Sistemlerde Koruma
Genelde zaman gecikmeli aşırı akım röleleri
kullanılır.
Arıza akımlarının normal yük akımlarından çok daha
fazla olduğu durumlarda, röle zaman
koordinasyonunu yapmak daha kolay olur.
Aşırı akım röle koordinasyonu, genellikle en fazla 5
kesiciye kadar uygulanabilir. Aksi taktirde, kaynağa
yakın yerde aşırı bir zaman gecikmesine neden
olunabilir.
26
EES 455 - 01.11.2011
Radyal Sistemlerde Koruma
P1 noktasındaki arızada sadece B3 kesicisinin açması istenir. Bu durumda
sadece L3 yükü enerjisiz kalacaktır. B2’ye B3’ten daha fazla bir zaman
gecikmesi ayarlanarak, B3’ün önce açmaması sağlanır. B3’te bir arıza
olduğunda B2 gecikmeli olarak açarak arızayı temizler.
Benzer şekilde, P2 noktasındaki arızada B2’nin açması ve B1’in kapalı
kalması istenir. Bu durumda L2 ve L3 enerjisiz kalacaktır. Arıza kaynağa
daha yakın (P1’e göre) olduğundan arıza akımı daha yüksektir.
B2; B2-B3 arasındaki bölge için ana (primary) koruma, B3’ün sağındaki
bölge için ise artçı (backup) koruma sağlar.
B1; B1-B2 arasındaki bölge için ana, B2’nin sağındaki bölge için ise artçı
koruma sağlar.
EES 455 - 01.11.2011
27
Radyal Sistemlerde Koruma
Koordinasyon zaman aralığı; ana ve artçı koruma röleleri
arasında bilinçli olarak ayarlanan gecikmedir. Arıza temizlenme
süresini etkileyen farklı etkenler (akım trafosu hatası, arıza
akımının DC bileşeni, kesici açma zamanı vs.) mevcuttur. Bu
yüzden, anılan etkenler göz önüne alınarak pratik olarak 0,2-0,5
sn. arasında koordinasyon zaman aralıkları belirlenir.
EES 455 - 01.11.2011
28
Radyal Sistemlerde Koruma
Radyal sistemlerde mümkün olan en az sayıda kademeli koruma
uygulanması gerekmektedir. Aksi taktirde, koordinasyon zaman aralıkları
nedeniyle kaynağa yakın arızaların temizlenme süresi teçhizatın dayanma
kapasitesinden uzun olabilir.
En az sayıda koruma kademesi uygulaması için “kısa ve şişman” dağıtım
sistemi yapısı, “uzun ve ince”ye nazaran daha uygundur.
EES 455 - 01.11.2011
29
Radyal Sistemlerde Koruma
Radyal sistem yapısının
“uzun ve ince” olması
durumunda uygun zaman
koordinasyonunu
gerçekleştirebilmek için
sistemin uygun yerlerden
bölünmesi gerekebilir.
EES 455 - 01.11.2011
30