SIRA NO K O N U SAYFA NO

Transkript

1 SIRA NO K O N U SAYFA NO 11. SAYAÇLARIN YERİNDE TESTLERİ ÜÇ TERİMLİ SAYAÇLAR Sayaç Karakteristikleri ve Özellikleri Üç Terimli Aktif Sayacın Zaman Saati ile Birlikte Bağlantı Şeması Üç Tarifeli Zaman Saati Karakteristikleri ve Özellikleri ORTA GERİLİM DAĞITIM SİSTEMLERİNDE OTOMATİK TEKRAR KAPAMA ÖZELLİKLERİ VE İLKELERİ 1. GİRİŞ ARIZA TÜRLERİ Geçici Arızalar Yarı Geçici Arızalar Devamlı Arızalar TANIMLAR O.G. DAĞITIM ŞEBEKELERİNDE TEKRAR KAPAMA O.G. TEKRAR KAPAMA TERTİPLERİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER O.G. Sistemlerinde Tekrar Kapama Ölü Zamanının Müşteri Yüklerine Etkileri KESİCİ KARAKTERİSTİKLERİ Çalışma Zamanı (Kontak Açılma + Ark Sönme) Antipompaj Mekanizma Sükunete Gelme Zamanı Kapama Zamanı ARK ÜRÜNLERİNİN TEMİZLENMESİ Arıza Yeri Deiyonizasyonu KORUMA RÖLELERİNİN TEKRAR KAPAMA YÖNÜNDEN ÖZELLİKLERİ Rölenin Sükunete Gelme Zamanı Toparlanma Zamanı TEKRAR KAPAMA SAYISI FAYDALANILAN ESERLER

2 PRİMER TEÇHİZATIN TANITIMI 1. GÜÇ TRAFOLARI Güç trafoları, belirli bir gerilimdeki elektrik enerjisini başka bir gerilime çevirmek için kullanılır. Güç trafoları, birkaç kva lık küçük trafolardan MVA lık büyük trafolara kadar değişik güçlerde imal edilirler. 1.1 Nominal Akım Bir güç trafosunun (etiketinde belirtilen) nominal gücüne karşı düşen primer veya sekonder tarafının akımıdır. Örnek: Gücü 100 MVA olan 154/34,5 kv lık bir trafoda primer tarafın nominal akımı: N nom kva I p.nom = = = 375 A dır. 3.V ff kv Sekonder tarafın nominal akımı ise; I s.nom = = 1673 A dır. 3.34,5 Bazı güç trafolarının güçleri, cebri soğutma ile % 25 oranında arttırılabilir. Bu durum, trafo etiketinde belirtilir. Buna göre gücü artan trafonun nominal akımları da o oranda artar Nominal Gerilim güç trafoları, yüksek gerilimli enerjiyi düşük gerilimli enerjiye çevirerek enerjinin tüketilmesine imkan sağlar. Santralarda üretilen enerjinin uzak bölgelere iletimi, yüksek gerilimle yapıldığında ekonomik olur. Fakat enerjinin tüketilmesi söz konusu olduğunda gerilimin düşürülmesi şarttır. Örnek: 154/34,5 kv; 100 MVA trafoda; N p = primer güç = = kva N s = sekonder güç = 3.34, = kva 2

3 1.3. Kısa Devre Gerilimi Bir trafoda, sekonder sargı kısa devre edildiğinde, primer sargıdan nominal akımın geçmesini sağlayan gerilime, kısa devre gerilimi U k denir. Bu gerilimin primer nominal gerilime oranına da, nisbi kısa devre gerilimi %U k denir. (Şekil-1). % U k = 100.(U k /V nom ) %U k = (U k /U n ).100 dür. %U k = (I n.z k /I n.z).100 %U k = (Z k /Z).100 Sekonderi kısa devre edilip primer sargı nominal gerilimle beslendiği zaman (teorik olarak) geçen akıma nominal KISA DEVRE akımı denir. U n U n /Z I n I k = = = Z k Z k /Z U k I n I k = olur. U k Örneğin, U k = %5 olan bir trafoda kısa devre akımı I k = I n /0,05 = 20 x I n olur. Nominal akımı örnek olarak 100 A. olan bir trafonun %U k sı 5 ise I k = I n /U k = 100/0,05 = 2000 A. bulunur. 3

4 Bu nedenle sekonderi kısa devre edilmiş trafoların primerine nominal gerilimi tatbik edilemez. Tatbik edilebilecek gerilim değeri nominal akımın %120 sini sağlayan gerilim değerinden fazla olamaz BAĞLANTI GRUPLARI Trafoların primer ve sekonder sargıları, yıldız veya üçgen bağlanır. Bağlantı grubuna göre, primer ve sekonder yıldız gerilimleri arasında bir faz farkı oluşabilir. Bu faz farkına göre, çeşitli bağlantı gruplarının önemi büyüktür. Tatbikatta en çok kullanılan beş bağlama grubu vardır. Bunlar, grupları olarak adlandırılır. Bu sayılar, 30 o ile çarpılırsa bulunan açı, o bağlantı grubunda primer ve sekonder sargı yıldız gerilimleri arasındaki faz farkını gösterir. (Sekonder geride kalmak üzere). Paralel çalıştırılacak olan trafoların aynı bağlantı grubunda olması gerekir. Yıldız-yıldız bağlı trafolarda, üçüncü harmoniklerin ana şebekeye geçmesini önlemek için bir tersiyer sargı (üçgen bağlı) kullanılır. 16 MVA ve daha büyük güçteki trafolarda genellikle tersiyer sargı bulunmaktadır Güç Transformatörlerinde Sargıların Bağlantı Şekilleri A. ÜÇGEN BAĞLANTI: ( ) ÖZELLİKLERİ: Her faza ait sargılar birbirleriyle kapalı bir devre oluştururlar. Her koldan geçen akım; I f = I h / 3 Her koldaki gerilim ; U h = U f B. YILDIZ BAĞLANTI ( λ ) ÖZELLİKLERİ: Her faza ait sargıların birer ucu birbiri ile birleştirilmiş olup diğer uçlara fazlar tatbik edilir. Birleşme noktasına yıldız noktası veya nötr noktası denir. Her koldan geçen akım: I f = I h Her koldaki gerilim : U f = U h / 3 4

5 C. ZİKZAK BAĞLANTI ( ) ÖZELLİKLERİ : Her fazın sargısı iki parçadır. Fazların dengeli yüklenmesini sağlar. Kullanılan iletken miktarı diğer bağlantı şekillerinden fazladır Sargıların Bağlantı Grupları ve Grup Açıları a. Kullanılan Semboller: Genellikle güç trafoları bağlantı şekilleri iki harf bir rakamla belirtilir. Örnek: Yd 1 gibi. Birinci harf primer sargının bağlantı şeklini gösterir. Yukarıdaki örnekte Y=Yıldız. 5

6 İkinci harf sekonder sargının bağlantı şeklini gösterir. Yukarıdaki örnekte d=üçgen. Rakam primer ve sekonder gerilimleri arasındaki faz farkını gösterir. Grup Açısı. b. Grup Açısı Bir trafoda primerin bir fazına gerilim tatbik edildiğinde aynı fazın sekonderinde bir gerilim endüklenir. Bu iki gerilim arasındaki açıya Grup Açısı denir. Bağlantı gruplarında grup açısı 30 0 ye bölünerek bir sabite olarak verilir. Yukarıdaki örnekte grup açısı 1 x 30 = 30 0 dir. Bağlantı gruplarının ifadesinde kullanılan kısaltmalar. Y - Yıldız y - Yıldız D - Üçgen d - Üçgen Z - Zikzak z - Zikzak Büyük harfler primer için, küçük harfler sekonder için kullanılır. Grup açıları için kullanılan kısaltmalar : 0-0 x 30 = x 30 = x 30 = x 30 = x 30 = x 30 =

7 7

8 8

9 1.5. Kısa Devreye Dayanma Süreleri Güç trafolarının % U k değerlerine bağlı olarak ve imal edildikleri standarda göre, sekonder sargı çıkışlarında olacak üç fazlı bir kısa devreye hasar görmeden dayanabilecekleri maksimum süredir. Aşağıda örnek olarak, bu konudaki VDE standardı verilmiştir. Yağlı ve Kuru Trafolarda Müsaade Edilen Kısa Devre Süreleri ( % U k ) 3, Kısa Devre Akımı Nominal Akım 28, ,7 14,3 12, ,3 7,7 7,2 İzin Verilen Bakır Kısa Devre Sargı 1,4 1,8 2,8 4 5,5 7, Süresi (sn) Al. Sargı 1 1,3 2 2,5 3, Kısa devre gerilimleri ile trafoların kısa devreye dayanma süreleri yakından ilgilidir. Transformatörlerin korunmaları koordine edilirken bu nokta bilhassa önemlidir. Röle koordinasyonu, meydana gelecek arızaların o trafonun kısa devreye dayanma süresi içinde giderilmesini temin edecek şekilde olmalıdır. Tablo-1 de VDE (Alman Mühendisler Birliği) Standardına göre % U k ile kısa devreye dayanma süreleri arasındaki ilişki görülmektedir. ÖNEMLİ NOT: Son yıllarda TEK in trafo siparişleri IEC standardına göre yapılmaktadır. Kısa devreye dayanma süreleri; trafo üzerinde (etiketinde) trafo standardı IEC 76/1967 ise 3 sn IEC 76/1976 ise 2 sn olarak kabul edilecektir. 9

10 1.6. Transformatörlerin Paralel Çalışması: Transformatörlerden çekilen toplam güç, transformatörün nominal gücünü aştığında, yapılacak iki işlem vardır. Birincisi bu trafonun yerine daha büyük güçlü bir trafo konarak değiştirilir. İkincisi ise bu trafoyla birlikte paralel çalışacak, çekilen gücü paylaşacak ikincisi bir trafonun seçilmesidir. Trafoların paralel çalıştırılmasında sirkülasyon akımlarına mani olmak ve trafoların nominal güçlerinde yüklenmesini sağlamak için aşağıdaki şartlar sağlanmalıdır Transformatörlerin Paralel Çalışması: 1. Trafoların bağlantı grupları aynı olmalıdır. Bu şartın gerçekleşmesiyle sekonder tarafta gerilimlerin aynı fazda olması sağlanır. Örnek olarak birinci trafonun bağlantı grubu D y 5 ise; ikinci trafonunki de Dy 5 olmalıdır. 2. Dönüştürme oranları eşit olmalıdır. Bu şartla gerilimlerin genliklerinin eşit olması temin edilir. Dönüştürme oranları arasında küçük bir fark varsa kısa devre empedans gerilimleri arasındaki fark % 10 dan küçük kalması şartıyla paralel çalışma kabul edilir. 3. Trafoların nominal güçlerinin aynı olması gerekir. Gerektiğinde güçler arasındaki oran 1/3 kadar olabilir. 4. Trafonun faz sırası ile sistemin faz sırası birbirine uymalıdır. 5. Nominal akımındaki kısa devre empedansı eşit olmalıdır. Bu şartın gerçekleşmesi trafoların nominal güçleri ile orantılı olarak yüklenmelerini sağlar. Trafoların yüklenmesi kısa devre gerilimleri arasındaki bir farktan kısa devre gerilimi küçük olan daha çok yüklenir. % U k ları eşit fakat güçleri farklı olan trafolar paralel çalıştırılırsa trafolar güçlerine orantılı yük alırlar. Bu durumda küçük güçlü trafolar aşırı yüklenmez Paralel Çalışan ve Nominal Güçleri ile Nominal Kısa Devre Gerilimleri Eşit Olmayan Trafolar Arasındaki Yük Dağılımı Paralel bağlı trafoların hepsi eşit ve ortak kısa devre gerilimine sahip olacak şekilde üzerlerine yük alırlar. Paralel bağlı trafolarının nominal güçleri N1, N2, N3 olsun. Kısa devre gerilimleri de U k1, U k2, U k3 olsun. Toplam güce N T ve ortak (eşdeğer) kısa devre gerilimine de U k dersek; NT N1 N2 N = olur. U k U k1 U k2 U k3 10

11 Buradan; N T U k = bulunur. N1 N2 N U k1 U k2 U k3 Trafoların üzerlerine alacakları yüklere N1, N2 ve N3 dersek U k N1 = N1 x Trafonun yükü, U k1 U k N2 = N2 x Trafonun yükü, U k2 U k N3 = N3 x Trafonun yükü. U k3 Örnek 1 Aşağıda etiketleri verilen üç trafo paralel çalıştığında 510 KVA lık toplam gücü aralarında ne kadar yük alarak paylaşırlar. 1. Trafo N1 = 100 KVA % U k1 = 3,4 2. Trafo N2 = 160 KVA % U k2 = 4,6 3. Trafo N3 = 250 KVA % U k3 = 4 Çözüm: 510 U k = = % 4, ,4 4,6 4 Müşterek % U k ya göre her bir trafonun üzerine alacağı yük: 4,02 N1 = 100 x = 118 kva, + % 18 3,4 4,02 N2 = 160 x = 140 kva, - % 12,5 4,6 11

12 4,02 N3 = 250 x = 252 kva, + % 1 4 Görüldüğü gibi 1. trafo % 18 oranında aşırı yüklenmiştir. Buna karşılık 2. trafo nominal gücüne oranla % 12,5 daha az yüklenmiş, 3. trafo ise % 1 lik fazlalıkla yüklenmiştir. Trafoların aşırı yüklenmelerine izin verilmediğinden trafolar ortak kısa devre gerilimleri % 3,4 olacak şekilde yüklenmelidirler. Buna göre trafoların yükleri; 3,4 N1 = 100 x = 100 kva 3,4 3,4 N2 = 160 x = 118 kva 4,6 3,4 N3 = 250 x = 213 kva 4 Toplam = 431 kva olması gerekir. Şayet bu güç yeterli değilse bu gücü arttırmak için 100 kva lık 1. trafonun % Uk sını daha büyük olan trafo ile değiştirmemiz gerekir. (En küçük % U k büyütülmelidir). Örnek 2 Güçleri N1 = 120 kva ve N2 = 80 kva olan trafoların % U k ları ise % U k1 = 3, % U k2 = 3,2 dir. Bu trafoların bağlandığı devrenin toplam gücü 200 kva dır. Buna göre bu trafoların üzerlerine aldıkları yükleri hesaplayınız. Çözüm: Müşterek kısa devre gerilimi 200 U k = = 3, ,2 Trafoların yükleri 3,077 N1 = 120 x = 123,1 kva 3 12

13 3,077 N2 = 80 x = 76,9 kva 3,2 Görüldüğü gibi birinci trafo normal yükünden 3,1 kva daha fazla yüklenmiş. Bu durum bu trafo için önemli bir tehlike arz etmez. Şu halde kısa devre gerilimleri arasında küçük bir fark varsa, trafoların paralel çalışması normale çok yakındır Trafolarda Soğutma Sistemleri Trafolar, akım taşırken ısınırlar, sargının sıcaklığı yağa geçer. Isınma miktarı, belli bir sınırı aştığında, izolasyonun zarar görmemesi için trafonun soğutulması gerekir. Sınır sıcaklığı, trafonun etiketinde verilmiştir. Kullanılan soğutma şekilleri, aşağıda gösterilmiştir. YAĞ DOLAŞIMI SOĞUTMA YÖNTEMİ SEMBOLÜ Doğal a. Doğal hava soğ. ONAN (self cooling) b. Cebri hava soğ. ONAF (Forced air cooling) Cebri a. Cebri hava soğ. OFAF (Forced air, Forced oil cooling) b. Cebri su soğ. OFWF (Forced water, forced oil cooling) Tablo 2 Örnek: Bir güç trafosunun etiketinde, nominal gücü 25/31,25 MVA ve soğutma şekli ONAN/ONAF olarak verilmişse bunun anlamı, trafonun, fanları çalıştırılmadığı takdirde sürekli 25 MVA ile fanları çalıştırıldığında ise sürekli 31,25 MVA ile yüklenebileceğidir. (% 25 güç arttırılabilir.) Vantilatör ve yağ sirkülasyon pompalarının kumandaları yağ sıcaklığını ölçen termometrelerle yapılır. Cebri hava soğutmalı trafolarda yağ sirkülasyon pompaları ilavesiyle trafo gücü % 66 arttırılabilir Güç Trafolarının Standart kva Güçleri IEC recommendation na göre trafoların kva güçleri 5-6, , , 5-40 katsayıları ile standardize edilmiştir. Bu değerleri 10, 100, 1000 ile çarpmak suretiyle standart güçler bulunabilir Gerilim Değiştirilmesi İşletmede sekonder çıkış geriliminin sabit tutulması gerekir. Çeşitli sistem ve yük şartlarında gerilim büyük değişmeler gösterir. Sistemdeki gerilim değişmelerini kompanze etmek ve sekonderde sabit bir gerilim elde etmek için transformatör sargılarına tap lar ilave edilir. Bu tap ların değiştirilmesi iki şekilde yapılabilir. 13

14 a. Boşta gerilim ayarı (off-circuit) Bu sistemde gerilimi değiştirmek için trafonun servis dışına çıkarılması gerekir. Ekonomik bir sistemdir. Fakat gerilim değiştirme sırasında enerjinin kesilmesini icap ettirdiği için önemli merkezlerde kullanılmaz. Genel olarak gerilim kademeleri ± 2 x 2,5 % dir. Yük altında gerilim ayarı yapmaya kalkışıldığında otomatik olarak kesiciler açtırılır. b. Yük altında gerilim ayarı (on-load) Bu sistemde gerilim yük altında ve uzaktan kumandalı olarak değiştirilebilir. Genel olarak gerilim kademeleri ± 8 x 1.25 % dir. Sistem şartlarına göre + veya kademelerin adedi değiştirilebilir Güç Trafolarında Kademe Hesaplamaları Trafo etiketinin okunması: Etiketinde 154 ± 4 % 2,5 / 34,5 kv yazan bir trafoda 154 : Primer gerilimini kv olarak ± 4 : + ve yöndeki kademe sayısını, % 2,5 : Kademeler arasındaki primer geriliminin % 2,5 kadar fark gerilimi bulunduğunu (kademe değiştirme işlemi primerde yapılıyorsa), 34,5 : Sekonder gerilimini kv olarak gösterir. Bu etiket değerlerine göre bu trafonun kaç kademeli olduğunu ve kademelere ait gerilim değerlerini hesaplayalım. + yönde 4 adet, - yönde de 4 adet olmak üzere 8 kademe var. Bir de kendi nominal gerilim değerlerinin kademesi 154 / 34,5 kv olmak üzere toplam 9 kademesi vardır. Kademeler arası % 2,5 fark gerilimi vardır x 2,5 = 3850 volt her kademe arası fark gerilimi bulunur. 100 Bu değeri 154 kv a ilave etmek suretiyle + yöndeki, çıkartmak suretiyle de yöndeki kademe gerilimlerini hesaplamamız mümkündür. Buna göre kademeler ve primer gerilimleri aşağıdaki gibi olur. 14

15 Kademe KADEME kv Tablo 2 2. KESİCİLER Hatlarda ve trafolarda çeşitli arızalar oluşmaktadır. Arızalanan teçhizatın en kısa zamanda gerilimsiz hale getirilmesi gerekir. Arızalar, röleler vasıtasıyla tespit edilip, kesicilere açma kumandası verilerek temizlenir. Bu sebepten, sistemde, kesicilerin önemi büyüktür. Ayrıca, bakım, manevra gibi nedenlerle, yüklü olan bir hattın veya trafonun gerilimsiz bırakılması da kesiciler açılarak sağlanır. Özet olarak, kesiciler, yük akımlarını ve kısa devre akımlarını kesmeye yarayan cihazlardır. Kesici kontakları açılırken veya kapanırken meydana gelen arkın söndürülme şekil ve ortamına göre, değişik tiplerde imal edilirler. a. Basınçlı havalı, b. Az yağlı, c. Yağlı, d. SF6 gazlı Havalı Kesiciler Bu tip kesicilerde kesicinin kumandası ve arkın söndürülmesi yüksek basınçlı hava ile gerçekleştirilir. Bunun için gerekli olan yüksek basınçlı havayı temin eden kompresörler, havanın depolanması ve dağıtımı için gerekli tank ve boru tesisatı sistemin çok pahalı olmasına yol açar. Merkezdeki kesici sayısı arttıkça basınçlı hava tesisatından gelen masrafların kesici başına düşen maliyeti azalır ve daha ekonomik olur. 15

16 Bu kesiciler pahalı olmasına rağmen şu avantajları vardır: a. Çok yüksek gerilim, akım ve açma kapasitesinde imal edilebilirler. b. Çalışma süratleri yüksektir. c. Arkın sönme süresi kısadır. d. Üst üste açıp kapamaya dayanımları fazladır. e. Yüksek süratli tekrar kapamaya müsaittir. f. Bakım ihtiyaçları azdır. Bu avantajlardan dolayı, yüksek ve çok yüksek gerilimli sistemlerde, geniş kullanım alanına sahiptir Az Yağlı Kesiciler Az yağlı kesiciler ucuz kesicilerdir. Montajları kolaydır. Buna mukabil birkaç tam kısa devre açmasından sonra, kontaklarının ve izolasyon yağının değiştirilmesi gerektiğinden fazla bakıma ihtiyaç gösterirler. Sistemimizde, 154 kv ta, 3500 MVA e kadar ve daha küçük gerilimlerde hemen her yerde az yağlı kesiciler, ekonomik sebeplerle kullanılmakta ve daha uzun süre önemlerini yitirmeyecekleri anlaşılmaktadır. Bu tür kesicilerin kumandası motor-yay mekanizması ile yapılmaktadır Tam Yağlı Kesiciler Bu tip kesicilerin ana kontakları tamamen yağın içindedir. Fazla izolasyon yağına ihtiyaç gösterirler. Hacimleri büyüktür. Bu yüzden sistemimizde yaygın olarak kullanılmamaktadırlar SF6 Gazlı Kesiciler Tamamiyle kapalı tip kesicilerdir. Hacimleri çok küçüktür. Ana kontaklar, elektronegatif özelliği olan sülfür hekza florür (SF6) gazı içerisinde açılır. Gazın özelliği nedeniyle ark kolayca söndürülür. Bina içi tesisatta çok ekonomi sağlar. Son yıllarda geniş tatbikat alanı bulmuştur Kesici Açma (Kesme) Kapasitesi Kesicilerin etiketinde açma kapasiteleri, akım veya güç cinsinden verilir. Bunun anlamı aşağıdaki örneklerle açıklanmıştır. Örnek 1: Nominal gerilimi 35 kv olan bir kesicinin etiketinde, açma kapasitesi olarak 10 ka verilmişse (bu değer etikette Simetrik kesme akımı ibaresiyle verilir), kesicinin kontakları 10 ka lik akımı kesebilir. Yani bu kesicinin açma gücü; N = = 600 MVA dır. 16

17 Örnek 2: Nominal gerilimi 15,8 kv olan bir kesicinin etiketinde kesme kapasitesi olarak 250 MVA yazılı ise, bu kesici 250 I = = 9,6 ka lik arıza akımını keser demektir. 3.15,8 9,6 ka den büyük arıza akımının geçebileceği yerlerde, bu kesici kullanılmaz. Ayrıca kesicilerin etiketinde kesicilerin taşıyabileceği nominal akım da verilir. Bunun, kısa devre akımıyla ilgisi yoktur. Kesicinin sürekli taşıyabileceği akım değeridir. Kesicilerin seçimi: Kesiciler aşağıdaki karakteristiklere göre seçilir: - İşletme gerilimi, - Maksimum işletme gerilimi, - İzolasyon gerilimleri, - Nominal akımı, - Simetrik açma akımı, - Asimetrik açma akımı, - Kapama akımı, - Kapasitif ve Endüktif açma akımları, - Kısa süreli dayanma akımı, - Açma kapama ve tekrar kapama zamanları, - Çalışma işlemleri sıralaması (detaylı bilgi için bak sh-310) 3. AYIRICILAR Ayırıcılar, elektrik teçhizatının geriliminden izole edilmesi için kullanılır. Akım kesme, yani yük altında açılma özellikleri yoktur. El kumandalı, motor kumandalı veya basınçlı hava kumandalı olurlar. Ayırıcıların Seçimi: Ayırıcılar aşağıdaki karakteristiklere göre seçilir. - İşletme gerilimi, - Maksimum işletme gerilimi, - İzolasyon gerilimleri, - Nominal akım, - Kısa süreli dayanma akımı. 17

18 4. KESİCİ VE AYIRICI ARASINDAKİ KİTLEMELER a. Kesiciler, yük altında, ayırıcılar ise yüksüz durumda gerilimi kesen teçhizattır. Eğer ayırıcılar, yük altında açılırsa, çok büyük ark oluşur ve teçhizat hasarlanır. Mal ve can güvenliği yönünden çok tehlike arz eden böyle yanlış bir işlemin, dikkatsizlik sonucu yapılmasını önlemek için elektrik veya mekanik kitlemeler yapılır. Kilitlemede ana ilke, kesici kapalı iken ayırıcıya açma ya da kapama kumandası verilmesini önlemek, sadece kesici açıkken ayırıcı manevrasına izin vermektir. Şekil-2 de kitlemenin prensip şeması gösterilmiştir. Şekil 2 de basit bir fider şeması görülmektedir. Şemadan anlaşılması gereken şudur. Bu fiderde, bir bara ayırıcısı (Ay1), bir kesici (Ke), bir hat ayırıcısı (Ay2) ve toprak ayırıcısı (TAy) vardır. Ay1 ve Ay2 ayırıcıları kesici ile Şekil-2b de görüldüğü gibi elektrik olarak kilitlidir. TAy ise Ay2 ile mekanik olarak kilitlidir. Yeni toprak ayırıcısı, ancak hat ayırıcısı açıkken kapatılıp hat topraklanabilir ve topraklı hattın toprak ayırıcısı açılmadan hat ayırıcısı kapatılamaz. Mekanik kitlemede, eğer kitleme kesici ile ayırıcı arasında yapılırsa çalışma şekli şöyledir: Bir anahtar hem kesici üzerinde hem ayırıcı üzerinde kilidi vardır. Bu anahtar her fider için bir tanedir. Anahtarın kilidi öyle yapılmıştır ki, anahtar kilide sokulmadan ayırıcı açılıp kapatılamaz. Halbuki anahtar normalde kesicideki kilit üzerinde durur ve anahtar çıkarıldığında kesici otomatik olarak açar. Yani ayırıcı açılacağı zaman önce anahtar kesici açılıp oradaki kilidinden alınır sonra ayırıcıdaki kilidine sokulup ayırıcıya manevra yaptırılabilir. Kesicinin tekrar kapatılabilmesi için anahtarın gene ayırıcı üzerinden alınıp kesicideki kilidine sokulması şarttır. Aksi takdirde kesici kapama yayı kurulmaz. Bu tür kitleme kesici ile bara ve hat ayırıcıları arasında kullanılır. 18

19 Ayırıcılar arasındaki mekanik kitlemede kilit her iki ayırıcının hareket eden kısımlarını birleştiren metal parçadır. Bu metal parça sayesinde ayırıcının biri açılırken diğerinin kapanması veya biri kapanırken diğerinin açılması sağlanır. Bu tür kitleme hat ve toprak ayırıcıları arasında kullanılır. Elektriksel kitlemede ise (Şekil 2b de görüldüğü gibi) kesicinin açıkken kapalı kontağında bekleyen doğru gerilimin pozitif ucu, kesici açıldığı zaman (şekil bu durum için çizilmiştir) kontaktan geçerek (Kç), ayırıcıların hareketini sağlayan kolların dibindeki kilit çözme bobininin içindeki boşlukta hareket edebilen bu pim, kilit çözme butonuna basılıp pozitif gerilimim kilit çözme bobinine uygulanmasıyla (bu bobinin diğer ucunda negatif gerilim sürekli vardır) yani bobinin enerjilenmesiyle hareket edip diskin içindeki delikten çıkar. Bu esnada ayırıcı kolu hareket ettirebilirler, yani ayırıcı açılıp kapatılabilir. Bu düzen bir fiderin kesicisi ile bara ve hat ayırıcıları arasında kitleme için kullanılabileceği gibi, transfer fiderinin kesicisi ile her fiderin transfer ayırıcısı arasında kitleme için veya bir fider kesicisinin kapalı iken kapalı olan kontağından yararlanarak o fiderin by-pass ayırıcısının kilitlenmesinde kullanılır. Burada anlatılan prensipten hareketle, çeşitli bara ve fider durumlarında ayırıcı, kesici kitlemeleri düzenlenebilir. b. Şekil 3a da görülen by-pass ayırıcılı fiderde, manevra emniyeti ve can güvenliği açısından Ay3 ayırıcısının yük altında açılıp kapatılmaması için Şekil 3b de prensip şeması verilen kitleme düzeni kullanılabilir. 19

20 Şekilden görüleceği üzere, Ay-1Ke-Ay2 kapalı iken kapalı olan hareket sonu kontakları üzerinden Ay3 e kilit çözme pozitifi gelir. Bu üç teçhizattan en az biri açıksa Ay3 ün kilidi çözülemez ve Ay3 açılıp kapatılamaz, (Şekil 3b de, normal şema tekniğine uygun olarak kontaklar, ilgili teçhizatın açık konumunda çizilmiştir). c. Transfer baralı düzende durum, Şekil 4 de verilmiştir. Fiderin 1Ay1 (bara) ve 1Ay2 (hat) ayırıcılarını açıp kapatabilmek için TKe fider kesicisinin muhakkak açık olması gerekmektedir. 5. BARA SİSTEMLERİNİN ŞEMATİK OLARAK TANITILMASI Baralar, elektrik teçhizatının birleştiği düğüm noktalarıdır. Uygulamada, en çok karşılaşılan bara tipleri şunlardır. a. Basit tek bara, b. Çift bara, c. Ana bara + transfer bara, d. Çift bara + transfer bara, e. Kare bara (ring bara). 20

21 5.1. Basit Tek Bara Şekil 5 de görülen tek bara düzeninde, generatör veya trafonun kesicisinde bir arıza olması halinde tüm fiderlerin enerjisi kesilecektir. Bu düzenler kesintinin (intikanın) önemli olmadığı yerlerde kullanılabilir Çift Bara Şekil 6 da görüldüğü gibi, bu bara düzeninde, bir merkezde mevcut iki adet trafonun ayrı baralar üzerinden ayrı fiderleri beslemesi mümkündür. Yani kısa devre gücünün büyük olduğu trafo merkezlerinde, kısa devre gücünü azaltma imkanı verir. İstendiğinde, kuplaj kesicisi kullanılarak iki trafo, paralel çalıştırılabilir. 21

22 5.3. Ana Bara + Transfer Bara Şekil 7 de görüldüğü gibi, bu bara düzeninde, fider kesicilerinden birinde, bir tamir veya değiştirme söz konusu olduğunda transfer kesici ve arızalı kesicinin bulunduğu fiderin transfer ayırıcısı üzerinden fider beslenebilir. Buraya kadar anlatılan bara düzenleri, daha ziyade, 154 kv veya daha alt gerilimli trafo merkezlerinde, diğer bara düzenleri ise genellikle 380 kv trafo merkezlerinde kullanılmaktadır. 6. ŞÖNT KAPASİTÖRLERİ TEK sisteminde, kapasitörler, Şekil 8 de gösterildiği gibi; 34,5 kv baralara bağlanmaktadır. Güçleri, barayı besleyen trafo nominal gücünün % 20 si mertebesinde seçilmektedir. Şönt kapasitörler, genelde, tüketicilerin ihtiyaç duyduğu reaktif enerjiyi üretmek için kullanılırlar. Şönt kapasitör kullanılmadığı durumda, reaktif enerji, şebekeden çekilir. Bu ise; a. Generatör, trafo ve hatların, gereksiz yere reaktif akımla yüklenmesine ve bu yüzden kapasitelerinden tam olarak istifade edilememesine, b. Yükün çekildiği barada ilave gerilim düşümlerine, c. Hat ve trafolarda ilave ısı kayıplarına neden olur. 22

23 Şönt kapasitör kullanılmakla a,b ve c şıklarındaki istenmeyen durumlar ortadan kaldırıldığı gibi kapasitörler grup grup devreye sokulup çıkarılarak bara gerilimi, istenilen sınırlar içinde tutulabilir. Yani gerilim regülasyonu (düzenlemesi) yapılabilir. 7. HAVAİ HAT VE KABLOLAR Elektrik enerjisinin iletim ve dağıtımı havai hatlar ve yer altı kabloları ile yapılmaktadır. Genel olarak enerji nakil hatlarında, bakır iletkenlerin yerine daha ucuz ve daha hafif olan alüminyum iletkenler kullanılmaktadır. Örgülü veya çelik özlü alüminyum iletken kesitleri, bakır iletkenler gibi mm 2 normunda verilmez AWG (Amarican Wire Gauge Amerikan Tel Ölçüleri) veya CM (Circular Mils) olarak adlandırılan birimler cinsinden verilir. 1 CM = Çapı 0,001 inç olan daire alanı = mm 2 1 MCM = 1000 CM = 0,5067 mm 2 dir. Aşağıdaki tabloda örnek olarak, TEK sisteminde en çok kullanılan çelik alüminyum iletkenlerin akım taşıma kapasiteleri verilmiştir: Kesidi (MCM) Akım Taşıma Kapasitesi (A) ,8 460 Kablolar, elektriksel olarak yalıtılmış iletkenlerdir. Elektrik sistemlerinde, kontrol ve sinyalizasyon bilgilerinin iletimi, sekonder akım ve gerilimlerin taşınması ve enerji naklinde kullanılırlar. 23

24 8. PARAFUDRLAR 8.1. Aşırı Gerilimler Şebeke izolasyonu, şebekedeki kesicilerin açma kapamalarının sebep olduğu dahili aşırı gerilimleri ile tesisin yakınına veya kendisine düşen yıldırımın meydana getirdiği aşırı gerilimlerle zorlanır. Koruma sistemi doğru çalışan bir sistemde yüksek endüktif devreler hariç tutulursa, dahili aşırı gerilimler sistem geriliminin 2 katını genellikle aşmaz. Gerilimin, izolasyonu zorlama süresi birkaç yarım periyottur. Şebeke izolasyonu bu gerilimlere dayanabilir. Birkaç yüz kv den birkaç bin kv ye kadar yükselen ve süresi çok kısa mikrosaniye mertebesinde olan harici aşırı gerilimlerin tesirinden şebekeyi korumak için, bilhassa şarjlı bölgelerde toprak iletkeni ve uygun yüksek gerilim koruma cihazları ile teçhiz edilirler. Parafudr, sistemin emniyet subabı gibi çalışır. Aşırı gerilim dalgası en yüksek değere ulaştığı zaman bunu yere akıtır. Bir parafudr, bir direnç ile buna seri bağlı bir eklatörden ibarettir. Bir fazla toprak arasına bağlanırlar. Aşırı gerilim atlama gerilimi denilen değere ulaşınca eklatör çalışır. Aşırı gerilim belli ikinci bir değere inince direnç değeri büyüdüğünden eklatör çalışması durur. Bu değere, ark sönme gerilimi denir. Parafudrların karakteristiği genellikle teçhizatın impulse test geriliminin % 80 ini aşmayacak şekilde seçilir. Parafudrların seçiminde ayrıca sistemin topraklı veya topraksız olduğuna dikkat etmek gerekir. Parafudr ile koruyacağı cihaz arasında, yıldırım darbesi riskini azaltmak için, parafudr teçhizatın mümkün olduğu kadar yakınına konmalıdır. 24

25 8.2. Parafudr Seçimi Şebekede kullanılacak parafudrların minimum nominal gerilimi için şu kriterler kullanılır. a. Direkt (efektif) topraklı sistemlerde V min.nom = 1.1 x 0.8 x V nom (kv) Örnek: V nom = 154 kv. V min.nom = 1.1 x 0.8 x 154 = 135 kv. olmalıdır. b. İzole (yalıtılmış) sistemde V min.nom = 1.1 x V nom (kv) Örnek: V nom = 34.5 kv. V min.nom = 1.1 x 34.5 = kv. = 38 kv. seçilmelidir. 25

26 ÖLÇÜ TRAFOLARI 1. TANIMI: Alternatif akım elektrik tesislerinde, gerek akımı, gerekse gerilimi, belli oranlarda küçültmeye yarıyan özel trafolardır. Kullanılış amaçları şöyle sıralanabilir. a. Ölçü aletleri ve koruma rölelerini primer gerilimden izole ederek güvenli çalışmaya imkan sağlarlar. Yüksek gerilimli şebekelerde, gerek ölçü aletlerini, gerekse koruma rölelerini şebekeye doğrudan bağlamak izolasyon güçlüğü nedeniyle mümkün değildir. Örneğin, 154 kv gibi bir gerilim, aynı özelliklerde fakat 100 V değerinde bir gerilimle temsil edilebilirse, güvenlik içinde ve kolayca temin edilen bir izolasyona sahip ölçü aletleriyle ölçülebilir. Bu söylenilenler akım ölçümü için şöyle yorumlanmalıdır. Bir ampermetreyi, doğrudan yüksek gerilime bağlamak mümkün değildir. Her primer gerilimden izole edilmiş bir devrede, hem de geçen akımın özelliklerini taşıyan, fakat belli oranda küçültülmüş bir değerde ölçü yapmak çok daha kolaydır. b. Ölçü trafoları ile değişik primer değerlere karşılık, standart sekonder değerler elde edilir. Ölçü trafolarının primer büyüklükleri, standart olmakla birlikte çok değişik değerlerde olabilir. Gerilim trafosu için 6,3 10, , 5-34, 5-35 kv gibi ve daha yüksek değerlerde birçok standart primer gerilim kademesi vardır. Buna karşılık gene gerilim trafosu için 100 V ve 110 V gibi az sayıda standart sekonder gerilim kademesi vardır. Böylece bir ölçü aletinin tüm ölçü trafoları ile birlikte kullanılması sağlanmış olur. Ölçü aletlerinin skalaları, ölçü trafolarının sekonderlerindeki değerlere göre değil, ölçü trafosunun bağlı olduğu esas şebekenin akım ve gerilimine göre düzenlenir. Örneğin, üzerinde 35/0,1 kv yazan bir voltmetrenin terminallerine 100 V uygulandığında, ibresi 35 kv değerini gösterir. Eğer bu voltmetre, 154 kv sistemde kullanılmak istenirse, üzerindeki skala silinip 100 V, 154 kv a karşı gelmek üzere yeniden skala tanzim edilmelidir. c. Ölçü trafoları, akım ve gerilim devrelerinde çeşitli bağlantılar yapılmasına imkan verir. İki ve daha fazla akımın toplanması, çıkarılması, faz akımlarının değişik gruplarda üçgen bağlanması, akım trafoları sayesinde yapılır. Gerilim trafoları ile de gerilimlerin toplanması, çıkarılması ve açık üçgen bağlanması temin edilir. d. Ölçü trafolarının kullanılması, ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük boyutlu imal edilmesine imkan verir. 26

27 400 V luk bir devreye ampermetre, sayaç, watmetre gibi akımla çalışan ölçü aletleri doğrudan bağlanabilir. Doğrudan bağlanmanın, pratik açıdan mümkün alamayacağı, devreden geçen akımın değerine bağlıdır. Genellikle 100 A den büyük değerlerde, ekonomik nedenlerle doğrudan bağlama kullanılmaz. Bu durumlarda akım trafosu kullanılır ve böylece aletlerin boyutları çok daha küçük olur. Bu ise, doğrudan bağlamaya göre daha ekonomik bir çözüm şeklidir. 2. AKIM TRAFOLARI Bağlı oldukları devreden geçen akım, istenilen oranda küçülterek, bu akımla sekonder terminallere bağlı aletleri besleyen ve onları yüksek gerilimden izole eden özel trafolara, akım trafoları denir Akım Trafolarının Yapısı En basit haliyle Şekil 1 de gösterilen bir akım trafosu, şu parçalardan oluşur: a. Manyetik nüve, b. Primer sargı, c. Sekonder sargı, d. İçi özel yağ ile dolu kazan, e. İzolatör. İzolasyon, yağlı tip akım trafolarında yağ ile, kuru tiplerde ise sentetik reçine ile sağlanır. Primer sargı, bir tur olabileceği gibi 250 sarıma kadar çıkabilir. Sekonder sargı, 50 turla 250 tur arasında akım trafosunun gücü ile değişen sarım sayısına sahiptir. Manyetik nüve, kristalleri yönlendirilmiş, özel silisli saçtan yapılmıştır Akım Trafolarında Nominal Akımların Tanımı Şekil 3 de P1-P2 ile gösterilen primer sargı, primer devreye bağlanır. Primer sargıdan geçecek akımlar, standartlarda belirtilmiştir. Türk standartlarına göre, 10-12, A veya bunların on katları ve ondalıkları kullanılır. Altı çizili olan değerler, en çok kullanılanlardır. Sekonder devreden geçecek akım da gene Türk standartlarına göre, 5A, 2A ve 1A değerlerinden biridir. En çok 5A değeri kullanılmaktadır. Akım trafoları devrede iken, sekonder devre kesinlikle açılmaz. Açılması halinde, sekonder devrede, insan yaşamı ve cihazlar açısından tehlike arz edecek büyüklükte gerilimler oluşur. 27

28 2.3. Akım Trafolarında Oran Akım trafolarının kullanım amaçlarından birinin, primerden geçen akımın belli bir oranda küçülterek, sekonder devreye bağlanan cihazlardan geçmesini sağlamak olduğu, daha önce belirtilmişti. Primerden geçen akımın, sekonder akıma bölümüne, akım trafosunun çevirme oranı (ATO) denir. 400/5 oranlı bir akım trafosunun primerinden 400 A akım geçtiği zaman sekonderinden 5 A geçecek demektir. Burada oran, ATO = 400/5 = 80 dir. Aynı akım trafosunun primerinden 100 A akım geçtiğinde, sekonderden, 100/80 = 1,25 A akım geçer. Akım trafosunun oranı belirtilirken, 400/5 A veya 150/1 A şeklinde yazılmalıdır. Böylece akım trafosunun oranı belirtilirken aynı zamanda primer ve sekonder nominal akımlar da verilmiş olur. Akım trafoları, nominal akımlarının % 20 fazlasına kadar yüklenebilirler. Örneğin, 400/5 A oranlı bir akım trafosunun primerinden 480 A geçirildiğinde herhangi bir tehlike söz konusu olmaz. Bu durumda, sekonderden de 6 A geçecek demektir Akım Trafolarında Oran Testi Akım trafolarında oran testi yapmak için, primer akımın an az % 10 unu verebilecek bir akım kaynağı, primer ve sekonder sargı akımlarını ölçebilecek iki ampermetre ve bağlantı kabloları gereklidir. Şekil 2 de bir akım trafosunun oran testi için devre şeması verilmiştir. Gerilimi, akıma dönüştüren akım kaynağı, varyak tarafından kontrol edilerek istenen akıma ayarlanır. Gerilim devresindeki dalgalanmalar, akım devresine de geçeceğinden, primere bağlı ampermetre ile sekondere bağlı ampermetre aynı anda okunmalıdır. 28

29 2.5. Akım Trafolarında Polarite Bir çok hallerde, özellikle watmetrik ölçülerde, akımın giriş yönü önemlidir. Gerek doğrudan gerekse akım trafosu üzerinden yapılan bağlantıda akımın polarite ucu bilinmelidir. Akım trafolarında, akımın, primerde girdiği ve sekonderde çıktığı uçlara, polarite uçlar denir. Primerde polariteyi P1 ile veya K ile göstermek mümkündür; buna göre, sekonder polarite uç da s1 ile veya k ile gösterilir. Polarite olmayan uçlar, primerde, P2 veya L; sekonderde, s2 veya 1 ile gösterilir. Şekil 3a da doğrudan bağlanan, Şekil 3b de ise, bir akım trafosu üzerinden beslenen bir watmetrenin bağlantı şeması gösterilmiştir Akım Trafolarında Polarite Tayini Polarite uçları bilinmeyen bir akım trafosunun, polarite uçlarını bulmak için, Şekil 4 de görüldüğü gibi, primer sargı uçlarına, bir pil, bir anahtar ile seri bağlanır. Sekonder sargı uçlarına ise, bir D.A. ampermetre bağlanır. Ampermetrenin 100 ma kademesi, yapılacak ölçme için uygundur. Test, anahtarı birkaç saniye süreyle kapalı tutup, kapama esnasında ampermetre ibresinin, sapma yönünü gözlemesinden ibarettir, (Anahtarın kapatılması ve tekrar açılması esnasında ibrenin sapma yönü birbirine ters olacağından, anahtarın birkaç saniye süreyle kapalı bırakılması önerilmiştir; aksi takdirde göz yanılması olabilir). 29

30 Anahtarın kapatılması anında, ölçü aleti doğru yönde sapma göstermişse, pilin ve ampermetrenin (+) uçlarının bağlı olduğu primer ve sekonder uçlar, polarite uçlardır. Şekil 4a da görüldüğü gibi, bu uçlar, P1 ve s1 diğer uçlar da P2 ves2 harfler ile işaretlenir. Eğer anahtarın kapatılması anında, ibre ters yönde sapmış ise, bu takdirde, ampermetrenin (+) ucunun bağlı olduğu sekonder sargı ucu primerde, pilin (-) ucunun bağlı olduğu uca karşılık düşer. Bu halde, işaretleme, Şekil 4b deki gibi yapılır. Uçları işaretli bir akım trafosunun, doğru işaretlendiğinden emin olmak amacıyla, polarite testi yapılırsa ve test sırasında; P1 ucu, pilin (+) ucuna; s1 ucu, ampermetrenin (+) ucuna bağlanmışsa, anahtarın kapatılması anında, ibre, doğru yönde saparsa, uçlar doğru işaretlenmiş, ters yönde saparsa, uçlar yanlış işaretlenmiş demektir Akım Trafolarının Şematik Gösterilişi Şekil 5 a ve b de akım trafolarının tek hat; c, d ve e de ise gelişim şemalarında gösterilişi verilmiştir. TEK de en çok, Şekil 5 a ve c deki gösterilişler kullanılmaktadır. 30

31 2.8. Akım Trafolarında Bağlanacak Yük Akım trafolarının, tüm trafolar gibi, kendisinden beklenen görevi yerine getirmeleri için gerekli şartlardan biri de sekonder devreye bağlanacak yükün, etiketinde yazılan değerden fazla olmamasıdır. Sekonder devreye bağlanacak yük, VA cinsinden verilir. Empedans biliniyor ise, N = I 2.Z bağlantısı ile yük hesaplanabilir. Akım trafolarının yükü gücünü belirleyeceğinden bağlanacak sekonder teçhizatın özelliğini bilmek gerekir. Çok kullanılan teçhizattan belli başlıcalarının yükleri şöyledir. Ampermetre, Sayaç, Voltmetre Aşırı Akım Röleleri (Endüksiyonlu) Mesafe Koruma Röleleri : 0,5 1,5 VA : 5 20 VA : VA Akım devresinde kullanılan kablolar uzun ise yük yönünden etkileri incelenmelidir. 4 mm 2 kesitli bakır kablonun 1 metresinin direnci 0,00446 Ω dur. İletkenden 5 A akım geçerken 1 m kabloda harcanacak güç N = I 2.R = 5 2 x 0,00446 = 0,1115 VA dir. 50 m uzunlukta bir kablo için bu güç 5,58 VA dir. Bu önemli olmayabilir. Oysa 500 m için bu güç 55,8 VA eder ki akım trafoları için büyük bir değerdir. Aynı devrede, sekonderi 1 A olan akım trafosu kullanılsaydı, kabloda harcanacak güç: N = I 2 x 0,00446 x 500 = 2,23 VA olurdu Çok Oranlı Akım Trafoları Akım trafolarının primer sargılar, değişik bağlantı şekilleri ile değişik primer akımlarında kullanılabilir. Şekil 6 da görülen akım trafosu (a) bağlantısında 400/5, (b) bağlantısında 200/5, (c) bağlantısında ise 100/5 oranı ile kullanılabilir. 31

32 Şekil 7 de ise oranı sekonderden değişen akım trafosu görülmektedir. Böyle bir trafoda sadece bir oran kullanılabilir ve kullanılmayan uçlar kısa devre edilmez. Aynı akım trafosunda hem primer hem sekonderden oran değişikliği yapılabilir. Bağlantı şekilleri etiketlerde bulunur. Yukarıdaki düşünce şekli ile deneyle de bulunabilir Akım Trafolarında Doyma Akım trafolarının % 120 ye kadar yüklenmeleri halinde hataları sınıfları içinde kabul edilir. Ancak arıza sırasında, primerden büyük akımlar geçeceğinden kullanılış amacına göre sekonderden aynı orandaki akımın geçmesi istenmeyebilir. Ölçü aletleri normal işletme şartlarında çalıştıklarından % 120 den daha çok yüklenecek şekilde imal edilmezler. Bu yüzden büyük akımlar ölçü aletlerinde hasara yol açabilir. Bunun için ölçü devresinde kullanılan akım trafolarının sekonder akımlarının nominal akımın 5 katından büyük olması istenmez. Nominal akımın 5 katından önce manyetik çekirdeği doyan bir akım trafosu bunu gerçekleştirir. Koruma devrelerinde kullanılan koruma röleleri ise arıza sırasında çalıştıklarından rölelerin seçiciliğini sağlamak amacı ile nominal akımın en az 10 katına kadar çevirme oranının bozulmaması gerekir. Yani bu amaçla kullanılan akım trafoları nominal akımın 10 katına kadar doymayacak şekilde imal edilirler. Bu durum akım trafolarının etiketlerinde, n<5, n>10 şeklinde belirtilir. N<5 ölçü amaçlı akım trafosu, n>10 ise koruma amaçlı akım trafosu anlamındadır Akım Trafolarında Doyma Eğrilerinin Çıkarılması Akım trafolarının etiketinde yazan (n<5 veya n>10 şeklinde) doyma katsayıları, gerekli hallerde test edilerek bulunmalıdır. Bunun için Şekil 8 de gösterilen devre kurulur. 32

33 Şekil 4 de örnek olarak alınan çift sekonderli akım trafosunun bir sekonderine, varyak ile sıfırdan başlamak üzere gerilim uygulanır. Primer ve diğer sekonder açık durumdadır. Ampermetre ve voltmetreden okunan akım ve gerilim değerleri belli aralıklarla tespit edilip yazılır. Güvenli bir değer elde etmek için 1 A e kadar çıkmak genellikle yeterlidir. Elde edilen değerler ile milimetrik kağıda grafik çizilir, (Şekil 9). Akımın ilk değerleri için gerilimin artışları oldukça lineerdir. Akımın % 50 artışına karşı, gerilim artışının % 10 a düştüğü noktaya (diz noktası, Kn) karşı düşen akım değeri, doyma değeridir. Örnek: 200/5 5 A; VA; sınıfı; n<5, n>10 olarak verilen bir akım trafosunun testi sonunda, ölçü devresi için diz noktası, 200 ma e karşılık 11 volt; koruma devresi için 400 ma e karşılık 65 volt olarak bulunmuştur. Ölçü devresi için doyma değerinin bulunması: Nominal yükünde sekonder direnç; I 2 nom. R = N nom ; R = 30/25 = 1,2 Ω 33

34 Akım trafosunun sekonder iç direnci, R = 0,2 Ω ölçülmüştür. Toplam direnç, R = 1, 2 + 0, 2 = 1,4 Ω dur. Doyma anında sekonderden geçecek gerçek akım; I doyma = 11/1,4 = 7,9 A dir. I doyma 7,9 Bunu nominal akımına oranlarsak, n = = = 1,6 < 5 dir. I nom 5 Koruma devresi için doyma noktası: R i = 0,1 Ω bulunmuştur. Toplam direnç, R = 1,2 + 0,1 = 1,3 Ω; I doyma = 65/1,3 = 50 A; doyma; I doyma 50 N = = = bulunmuş olur. I nom 5 Bu test ile hem uçları işaretlenmiş akım trafolarının ölçü ve koruma devreleri bulunmuş hem de etiket değerleri kontrol edilmiş olur Akım Trafolarında Termik ve Dinamik Dayanım Termik Dayanım Akımı: Bir akım trafosunun, bir saniye süreyle hasar görmeden taşıyabileceği maksimum akımın efektif değeridir. Bu değer, akım trafosunun imal edildiği standarda bağlı olarak nominal akımın 40, 100 katı arasında olabilir. Akım trafosunun etiketinde verilir. Dinamik Dayanım Akımı: Primer şebekedeki bir kısa devre esnasında, ilk periyotta geçecek darbe akımının yol açacağı mekanik kuvvetler açısından akım trafosunun dayanabileceği maksimum tepe değeridir. Akım trafoları genel olarak termik dayanım akımının 2.5 katı mertebesinde dinamik dayanım akımına göre dizayn edilir. Hasarlanan akım trafolarının değiştirilmesinde yukarıda anlatılan hususlar mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır Toplayıcı Akım Trafoları Şekil 10 da üç girişli toplayıcı akım trafosu gösterilmektedir. Toplayıcı akım trafolarının primerleri, yüksek gerilim tarafına değil, akımları toplanacak akım trafolarının sekonderlerine bağlanırlar. Şekil 11 de iki fiderin A fazı akımlarının iki girişli toplayıcı akım trafosu vasıtasıyla toplanması görülmektedir. Toplayıcı akım trafolarının primerleri de sekonderleri de aynı akımda, örneğin, 5 A lık yapılırlar. (5+5+5)/5 A olan üç girişli bir akım trafosunun çevirme oranı, 15/5 dir. Üç yada daha çok girişli bir akım trafosunun kullanılmayan girişi var ise kullanılmayan primer kısa devre edilmez. Aksi takdirde etikette yazılı oran elde edilemez. 34

35 2.14. Akım Trafolarında Hata ve Ölçme Sınıfı Akım trafolarının genel olarak % primer akımlarda ve % sekonder yüklerde yapılabileceği en çok hatayı yüzde olarak bildiren ve trafo etiketlerinde yazılan sayılar hata sınıflarıdır. Bağlı oldukları şartlar, her ülkenin standardında belirlenmiştir. Türk Standartlarında, hata sınıfları ve yapılabilecek hatalar, Tablo 1 de ölçü amaçlı akım trafoları için, Tablo 2 de ise koruma amaçlı akım trafoları için verilmiştir. Doğruluk Anma (nominal) akımın ( %) Dakika olarak ( ) faz açısı Sınıfı yüzdesi olarak oran hatası hatası ÖLÇÜ Yükler %10 %20 %100 %120 %10 %20 %100 %120 AMAÇLI 0,1 0,25 0,2 0,1 0, ,2 0,5 0,35 0,2 0, ,5 1 0,75 0,5 0, , Tablo 1 35

36 Doğruluk Sınıfı Primer anma akımında akım hatası + % Primer anma akımında faz açısı hatası (Dk) Bileşik Hata + % KORUMA 5P AMAÇLI 10P Tablo 2 Örnek: Ölçü amaçlı 0,5 sınıflı bir akım trafosu, nominal akımın % 10 unda çalışıyor ise genlik hatası, % 1; açı hatası, 60 dakikadır. Aynı akım trafosu anma akımında çalışıyor ise yapacağı genlik hatası, % 0,5; açı hatası ise 30 dakika olacaktır Akım Trafolarının Sekonderlerinin Açık Kalması Akım trafolarının sekonder devreleri, primerden akım geçerken açılırsa, sekonder akımın sebep olduğu amper-sarım ve buna bağlı olarak zıt manyeto-motor kuvvet ortadan kalkar. Primer akıma bağlı olarak çekirdekteki manyetik alan önemli ölçüde büyür. Manyetik çekirdek, belli bir değerden sonra doymaya gider. Sekonder sargılarda indüklenen gerilim, manyetik akının sıfırdan geçiş anlarında değişimi çok hızlı olduğundan, e = dø/dt bağıntısına göre, büyük değerlere ulaşır. Sekonder devreye bağlı teçhizat ve akım trafosunun sekonder sargı izolasyonu, bu gerilimlere dayanmaya yeterli olmayabilir ve hasar meydana gelebilir. Daha da önemlisi çalışan personelin hayatı da tehlikeye girer. Bunun için akım devreleri irtibatlarına dikkat etmek gerekir Sipariş İçin Gerekli Bilgiler a. Nominal (Anma) gerilimi faz-faz (34,5 kv gibi), b. Oranı (A) olarak (100/5 gibi), c. Kaç sekonderli olduğu (100/5-5 gibi), d. Sınıfı ve kullanma amacı sınıfı 1 sınıf = Ölçme devresi, 3 sınıf = Koruma devresi veya 5P, 10P.5P = 1 sınıfı, 10P = 3 sınıfı olarak belirlemektedir. e. Doyma katsayısı n 5 ölçme, n 10 koruma, f. Gücü (Nominal yükü) VA olarak VA (Ölçme + koruma), g. Tipi: Dahili, harici, geçit, bara, yağlı, kuru, vs. 3. GERİLİM TRAFOLARI Gerilim trafoları, bağlı oldukları devredeki primer gerilimi, belli oranda küçülterek, bu gerilimle, sekonder terminallerine bağlı cihazları besleyen özel trafolardır. 36

37 3.1. Gerilim Trafolarının Yapısı ve Korunması Gerilim trafolarının primer sargıları, akım trafolarının tersine, çok sarımlı ince tellerden oluşmuştur. Sekonder sargı ise, nominal yükte, kaybın çok az olmasını temin edecek kalınlıkta tel ile sarılmıştır. Sarım sayısı, primer sargıya göre, çevirme oranı kadar azdır. Manyetik nüve kesiti, gerilim trafosunun yükü ile orantılıdır. Faz toprak arasına bağlanan gerilim trafolarında, bir buşing vardır (Şekil 12a). Faz arası bağlananlarda 2 buşing vardır. Bu tiplere V bağlı gerilim trafoları denir (Şekil 12b). Gerilim trafolarının sekonderleri, kısa devre edilmez. Bunun için sekonder devreye koruma sigortaları konulur. 35 kv a kadar olan gerilim trafolarının primerine de sigorta konmalıdır. Bunların görevi, sadece primerdeki arızaları temizlemektir. Sekonder sargı için sigorta ihtiyaçlarını ortadan kaldırmazlar Gerilim Trafolarının Nominal Gerilimleri Gerilim trafolarının primer gerilimleri, bağlanacakları devrenin gerilimi göz önünde tutularak seçilir. Faz-nötr olarak bağlanan gerilim trafolarında nominal primer gerilim, şebeke faz arası geriliminin, 1/ 3 üne eşit olarak seçilir. Yani faz arası işletme gerilimi, örneğin, 15 kv olan bir şebekede, faz toprak arasına bağlanacak bir gerilim trafosunun primer nominal gerilimi, 15/ 3 kv olmalıdır. Hemen anlaşılacağı gibi, faz arası bağlanacak gerilim trafolarında, primer nominal gerilim, şebekenin faz-faz gerilimine eşit olmalıdır. Sekonder nominal gerilim ise, standartlarda 100 veya 110 V olarak verilmiştir. Sekonder gerilim de, primerin faz arası ya da faz-toprak arası bağlı olma durumuna göre, 100 V yada 100/ 3 V olarak verilir. 37

38 3.3. Gerilim Trafolarında Polarite Akım trafolarında olduğu gibi, gerilim trafolarında da polarite önemlidir. Polarite testi, aynen akım trafolarında olduğu gibidir. Burada da primerde faz gerilimine bağlanan uca karşı gelen sekonder uç belirlenir. Akım trafolarında, düşük gerilimli, az iç dirençli piller ile iyi sonuç alınmasına mukabil, gerilim trafolarında, daha yüksek gerilimli (4,5 9 V) pillerle daha iyi sonuç alınır Gerilim Trafolarının Şematik Gösterilişi Şekil 13 a,b,c de prensip şemalarındaki; d,e ve f de ise tek hat şemalarındaki gösteriliş şekilleri verilmiştir. TEK sisteminde, harflendirme, primer için, P1 P2; sekonder için, s1 s2 şeklindedir Gerilim Trafolarına Bağlanacak Yükler Gerilim trafolarının da, akım trafoları gibi, hata sınıfları içinde çalışabilmeleri için sekonderlerine bağlanacak yüklerin toplamı, etikette belirtilen değerden fazla olmamalıdır. Gerilim trafolarının sekonderlerine bağlanacak teçhizatın gerilim devrelerinin yükleri için aşağıdaki değerler örnek olarak verilmiştir. Voltmetreler Watmetreler Sayaçlar Mesafe röleleri : 3,5 VA : 2,5 VA : 5 10 VA : 30 VA 38

39 3.6. Gerilim Trafolarının Devreye Bağlanması Gerilim trafoları, yüksek gerilimde kullanıldıklarından genel olarak üç fazlı ölçme devrelerini ilgilendirirler. Üç tane tek fazlı gerilim trafosu faz nötr arasına (üç faza ayrı ayrı) bağlanırsa, sekonderleri üç fazlı bir sistem oluşturur. Burada da en önemli özellik polaritelerinin doğru bağlanmış olmasıdır. Şekil 14 a ve b de doğru ve yanlış bağlanmış üç adet gerilim trafosunun sekonder vektör diyagramları görülmektedir. Üç fazlı sistemde üç adet gerilim trafosu yerine iki adet gerilim trafosunu uygun bağlayarak sekonderde üç fazlı gerilim oluşturulabilir. Böyle bir şema Şekil 15 te görülmektedir. V bağlı gerilim trafolarında da polaritelerin uygun olması önemlidir. Üç adet gerilim trafosunda ortak nötrler güvenlik gerekçesi ile topraklandığı gibi V bağlı trafolarda da sekonder uçlardan biri topraklanmalıdır. Uygulamada daha çok B fazı topraklanmakta ise de A veya C fazı da topraklanabilir. 39

40 3.7. Gerilim Trafolarında Ferrorezonans Olayı İşletme şartlarında, gerilim trafosu sekonderinde, bazen nominal gerilimden daha büyük değerde, çevirme oranı ile ilgisiz gerilimler okunabilir. Bu durum, gerilim trafosu çekirdeğinin doymaya gitmesi ve mevcut tabii kapasitelerin rezonans şartını oluşturması sonucu ortaya çıkmaktadır. Gerilim trafosu reziftif yükle yüklendiği veya primer şartlar (fiderlerin devreye alınması gibi) değiştiği takdirde bu durum ortadan kalkar Gerilim Trafolarında Gerilim Yükselme Katsayısı Şebeke şartlarından dolayı, sistemdeki bir arızada, arızalı olmayan fazlarda meydana gelebilecek gerilim yükselmelerine gerilim trafolarının dayanma süreleri, standartlarda belirlenmiştir. Bu şartlar, daha çok sistem nötrünün topraklama şekli ile ilgilidir. Aşağıdaki Tablo 3 Türk Standartlarının kabul ettiği değerleri göstermektedir. Gerilim Yükselme Katsayısı Süre Gerilim Tr. Bağlama Şekli ve Şebekenin Topraklama Durumu 1,2 Sürekli Faz-nötr veya fazlar arası bağlı. Sistem iyi topraklı (Efektif top.) 1,2 1,2 Sürekli 30 Saniye Faz-toprak arası bağlı. Sistem iyi topraklı (Efektif top.) 1,2 1,9 Sürekli 30 Saniye Faz toprak arası bağlı. Sistem direnç veya reaktör üzerinden topraklı. 1,2 1,9 Sürekli 30 Saniye Faz toprak arası bağlı. Sistem nötrü izole veya büyük empedans üzerinden topraklı. Tablo 3 İzole karakterli şebekelerde kullanılan gerilim trafoları, faz toprak arasına bağlı olsa bile gerilim yükselme katsayısı 30 saniye süreyle 1,9 seçilmelidir. Çünkü bu sistemlerde, faz-toprak temaslarında, sağlam fazların toprağa göre gerilimleri, faz-faz gerilimine yükselir Gerilim Trafolarında Hata Sınırları Hata sınırları her ülkenin standartlarında ayrı ayrı verilmekle birlikte, birçok yönden birbirlerine benzemektedir. Türk standartlarında, ölçme amaçlı gerilim trafoları için % 25 ile % 100 yükleri arasında ve % 80 ile % 120 primer gerilimlerde aşağıdaki tabloda belirlenen hata miktarları verilmiştir. 40