YÜKSEK GERİLİM GÜÇ KESİCİLERİNDE SON GELİŞMELER

Transkript

1 YÜKSEK GERİLİM GÜÇ KESİCİLERİNDE SON GELİŞMELER Doç. Dr. Özcan Kalenderli Hazırlayanlar: Ömer Tufan Oktay Vatan Rıza Fatih Önder Ali Ergin Demirhan

2 Giriş Yüksek gerilim güç kesicilerindeki son gelişmeleri incelemeden önce güç kesicilerin tarihçesine kısaca incelemek faydalı olacaktır. Güç kesicilerin tarihi elektriğin tarihi ile aynı sayılabilir. Elektriğin endüstride kullanılmaya başlamasıyla birlikte güç kesiciler ortaya çıkmıştır. Bu da yaklaşık olarak 1800 lü yılların sonuna denk gelmektedir. Sırayla söz edecek olursak; ilk olarak havalı kesiciler kullanılmıştır. Ardından yağlı, az yağlı ve basınçlı havalı kesiciler üretilmiştir yılından itibaren ise SF6 gazlı ve vakumlu kesiciler kullanılmaya başlanmıştır ve halen en çok kullanılan kesici tipleri olma özelliğine sahiptirler. Günümüzde yaygın olarak kullanılan gaz yalıtımlı kesiciler, 1950 ve 1960 yılları arasında yağ ve basınç kombinasyonu olarak gerçekleşmiştir lı yıllarda Fransa da yapılan araştırmalar sonucunda, bugünde çok geniş kullanım alanı bulan SF6 gazlı kesiciler doğmuş oldu. Vakumlu kesiciler hakkında ilk önemli araştırmalar, yılları arasında California Teknoloji Enstitüsünde yapılmış, fakat o günün teknolojisi istenen düzeyde pratik ve ekonomik bir kesici geliştirmesine izin vermediğinden son verilmiştir. Bu yıllarda deney laboratuvarlarının kurulmasıyla kesiciler hızla gelişmeye başlamıştır. SF6 Güç Kesicileri Yalıtım, güç elektriği endüstrisinde en önemli sorunların başında gelir. SF6 nın açık adı sülfür heksaflorid dir. Flor gazı içinde kükürdün yakılması ile elde edilir yılında Cooper SF6 gazının yalıtkan olarak kullanılabileceğini tespit etmiştir yılında ise Alman Panent Grosse elektrik arkını söndürmek için SF6 gazını kullanmıştır. SF6 lı ilk güç şalteri ise Amerika da 1960 da üretildi yılında ilk gaz yalıtımlı şalt tesisi yapıldı yıllardan itibaren SF6, orta ve yüksek gerilimli güç kesicilerinde yağ ve basınçlı havanın yerini aldı. Delinme dayanımı havanın 2 ila 3 katı arsındadır. Kimyasal kararlılığı ve ısıl iletkenliği daha iyidir. Ayrıca alev almaz ve ark söndürme karakteristiği daha iyidir. İşte bu sebeplerden dolayı günümüzde orta ve yüksek gerilim enerji sistemlerinde, gaz yalıtımlı kablo, gazlı ayırıcı, yük ayırıcısı, kesici, şalt dolabı ve genel olarak transformatör istasyonlarında oldukça geniş bir uygulama alanı sahiptir. Hızlı kesme süresi sayesinde arızaları hemen önleyebilme, ve hızlı kesme sürelerine bağlı olarak az bakım gerektirmeleri, kritik açma ve kapama olaylarında diğer kesicilere göre daha dayanıklı olmaları az olan gerilim düşümü ve senkronizasyon sağlama açısından iyi olmaları tercih nedenlerindendir.

3 SF6 + N 2 Gazının İzolasyon Özellikleri SF6 gazı yüksek yalıtım özellikleri ve kimyasal kararlılığından ötürü elektrik endüstrisinde yaygın biçimde yalıtım malzemesi olarak kullanılır.sf6 gazının yalıtım özelliklerini geliştirmek amacıyla yapılan çalışmalarda, bir takım tekil gazlarla karıştırılmasıyla yalıtım seviyesinde ne gibi değişiklikler olduğu araştırılmaktadır. Bu amaçla SF6 ile N 2 (azot) gazı karışımı yalıtım üzerinde olumlu etkileri olduğu gözlenmiştir. Schneider Elektrik yeni SF6 Kesicileri Vakumlu Kesiciler Vakumlu Kesicilerin emsallerine göre tartışılmayacak üstünlükleri vardır; Mükemmel devre kesme karakteristiği, yüksek güvenilirlik, işletmede personel emniyeti, en düşük düzeye indirilmiş bakım maliyeti ve küçük hacim ile düşük kesici ağırlıkları. Vakumlu kesicilerin yapısındaki malzemeler doğaya zarar vermezler. Yangın tehlikesi yoktur. SF6 lı kesicilerin kullanımının azaltıldığı yerlerde çok tercih edilirler. Günümüzde, 6 ila 36 kv gerilim kademelerinde geniş bir kullanım alanı vardır. Bütün kesiciler içinde, bu gerilim kademesi için üretilen bu tür anahtarlama elemanlarının payı Avrupa ve Amerika da %70, Japonya da %100 ve Rusya da ise %50 dir. Günümüzde, 100 ka e kadar kısa devre akımı kesebilen anahtarlama elemanları mevcuttur ve bu sebeple vakum teknolojisinin yeterince geliştiği söylenebilir. Vakumlu kesiciler üzerinde yapılan geliştirme çalışmaları üç ana konu üzerinde yoğunlaşır: Güvenirliğin daha arttırılması için yapılan çalışmalar. Daha büyük kısa devre açma akımlarına cevap verecek kesicilerin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar Sadece küçük işletme akımlarıyla küçük kısa devre akımlarına cevap verecek bir vakum kesici dizisi için yapılan çalışmalar. Vakum şalt tekniğindeki gelişmeler orta gerilim tesisleri için tamamen problemsiz bir kesici üretilmesini mümkün kılmıştır. Hemen hemen hiçbir bakıma ihtiyaç duymayan vakumlu

4 kesicilerin bu özelliklerinin maliyet olarak hesaba dahil edilmesi halinde vakumlu kesicinin diğer tüm orta gerilim kesicilerine oranla en ekonomik kesici olduğu görülür kv SF6 GAZLI YÜKSEK GERİLİM KESİCİLER Günümüzde 1000 kv luk enerji iletim hatları, gerekli yüksek gerilim korunumuyla, tercih edilebilecek şekilde kurulabilir. Mitsubishi Elektrik, 1000 kv luk gazlı yüksek gerilim güç kesicisini (GCBs=Gas Circuit Breakers ) gerekli koşulları sağlayacak şekilde üretmiştir. Mitsubishi Electric Tip EX-G GCB ile gelen direnç yöntemi, devre kapamalarında 550 kv luk sistemlere benzerken, devre açmalarında yeni kesim yöntemleri getirmiştir. Yeni sistemde kullanılan direnç serisi, 550 kv Gcb lere göre 15 kat daha uzun ve ana kesicilerden sonra belli bir zaman aralığında direnç kesicilerin açılmasını sağlayan bir gecikme fonksiyonu içerir. Üretim aşamasında iki tür problem vardır. Birincisi, güçlü ve ağır ekipman eşliğindeki, bu ekipman içinde dünyanın en yüksek kapasiteli ana kesicileri kontrol için hidrolik mekanizmanın güvenilirliği sağlamaktır ve ikincisi ise direnç tasarımı ve direnç kesicileri için yeni teknoloji geliştirmek olmuştur. Başka bir problem ise bu kesici, direnç serilerini ve diğer elemanları birbirinden bağımsız olacak şekilde yaratmak, ve bağlandığında ise maksimum güvenliği yine elde barındırmaktı. Ana kontağı 550 kv luk kesicilere göre %30 daha hızlı açılmaktadır. Fakat bu kesicilerde kullanılan, direnç kesiciler çok iyi bir dielektrik özelliği gerektirir. Ana kesiciler için istenen 1000 kv luk gerilim, hidrolik işlem sistemi ile elde edilir. Bu şartlar altında direnç kesiciler 300 kv lık GCB gibi davranırlar. Diğer taraftan hidrolik basınç, kontak açılımı ve kapamalarında oluşan anlık gerilim değişimleri hariç, diğer değişimleri engeller. Bu işlem mekanizması, kontak açım ve kapama durumlarında, bir gecikme yaratır. Bu fonksiyon daha önce de hidrolik devrelerde güvenlik için kullanılmış bir özelliktir.direnç kesiciler termal ve dielektrik özellikleri defalarca, kullanımdan önce teste tabi tutulur.

5 1000 kv luk GCB ilk olarak Tokyo Elektrik Şirketine bağlı Shin-Haruna Ekipman test merkezinde 1994 yılında kullanılmıştır TOSHIBA SF6 GAZLI KESİCİLER Toshiba gazlı kesiciler (GIS), ilk defa 1969 yılında bin farklı istasyonda, 72,5 kv tan 1100 kv a kadar gerilim altında çalışabilen beş bin yardımcı ürünle birlikte kullanılmaya başlanmıştır. Toshiba en son 1100 kv mertebesinde GIS üretmiştir. Özellikler: 1. Ergonomi ve açık alan uyarlılığı : Toshiba GIS hem dağlık alanda, hem de yerleşim alanlarında fazla bir yere gereksinim duymadan kullanılabilir. 2. Çevre kirliliğine karşı koruması : Tüm canlı parçaları, metal bir koruma içerisinde olan GIS ler kum fırtınalarına, atmosfer nem artması yada tuzlanma gibi reaksiyonlara neden olmaz. 3. Kolay kurulum ve güvenli işlem : Canlı parçalar (bara ve diğer bağlantılar) kapalı ve kontrol edilmesi mümkün kılınmayan kapalı bir metal içerisinde olduğu için hem kullanıcılara güvenlik, hem de kuruculara kolaylık sağlar. 4. Yüksek kaliteli yan ürünlerle çalışabilmesi: Sadece pratik ve güvenli, ayrıca ticari anlamda en iyi yan ürünleri kullanan GIS ler, Japon standartlarından vazgeçmemektedir. 5. Güvenli basınç tankları : Bu tanklar da Japon basınç tankı prosedürlerine uygun tasarlanmıştır. 6. Bilgisayar tabanlı üretim (CIM) : Ticari kaygılar göz önünde bulundurularak, GIS ler, CIM sayesinde üretim kaynaklarına bağlı olarak bir kontrol mekanizması geliştirmiştir.

6 SIEMENS GÜÇ KESİCİLERİ Güvenilir açma ve kapama Birçok kez yapılan anahtarlamalarda dahi rated ve kısa devre akımlarını tutarlı söndürme performansına sahiptirler Yüksek performans, güvenilir bakım ve ücretsiz çalışma mekanizmaları Başlıca Yapı Elemanları Bütün Siemens devre kesici çeşitleri, havalı ve gazlılar da dahil, aynı elemanları içerirler, örnek olarak: Engelleme üniteleri Çalışma mekanizması Sealing sistemleri Çalışma kolu Kontrol elemanları Engelleme Ünitesinin Başlıca Özellikleri: Aşınmayı önleyici grafit memeler Sürekli yüksek delinme dayanımı Bütün performans dizilerine karşı tutarlı söndürme yeteneği Yüksek sayılarda kısa devre kesme operasyonu Uzun bakım aralıkları Çalışma Mekanizmasının Temel Özellikleri: Çalışma enerjisi bolluğu Uzun anahtarlama dizileri Herhangi bir esnada enerji rezervlerinin güvenli kontrolü Yedek kaynak kullanılamaz duruma gelse bile, anahtarlama pozisyonları güvenli olarak devam ettirilir Aşırı güçlü temeller Düşük sesli anahtarlama Yağ sızıntısız ve dolayısıyla çevreci Ücretsiz koruma PELKA VAKUMLU KESİCİ Avantajları: Ağır işletme şartları altında yüksek performans PVB tipi Vakumlu Kesiciler, -25 C ve +55 C sıcaklık, %90-%100 bağıl nem ve denizden 1000 m yükseklik gibi ağır iklim şartları altında bile, yüksek performansla çalışırlar.

7 Yüksek işletme güvenliği-çevre dostu olma niteliği PVB tipi Vakumlu Kesiciler özellikle işletme güvenliğini maksimuma çıkartmak amacıyla tasarlanmıştır. Ayrıca, PVB tipi Vakumlu Kesiciler çevreyle dosttur, çünkü çalışma sırasında ne çevreyi kirletici gaz çıkışı vardır, ne de çevreyi rahatsız edici gürültü oluşur. Hiçbir şekilde alev alma yada patlama riskleri yoktur. 20 yıl bakım gerektirmeyen işletme PVB tipi Vakumlu Kesiciler normal işletme şartlarında en az 20 yıl bakım gerektirmezler (Yağlama, ayarlama, vakum tüpü değiştirme gereksinimleri yoktur). Vakum Tüpleri: Tüplerin kesme kapasiteleri aşağıdaki gibidir: Anma işletme akımında (In) : defa % 100 anma kısa devre akımında (Isc) : defa Anahtarlama fonksiyonlarının fazlalığı PVB tipi Vakumlu Kesiciler farklı uygulama alanlarında bir çok açma kapama işlemini mükemmel şekilde gerçekleştirebilirler. (Örneğin: yüksüz trafoda, kablolarda, havai hatlarında, endüksiyon motorlarında, kapasitör gruplarında) SF6 VE VAKUMLU KESİCİLERİN GELECEĞİ SF6 gazının ozona zarar verdiği anlaşılınca Kyoto zirvesinde SF6 gazının kullanımına kısıtlamalar getirildi.tabi bu kısıtlamadan kesicilerde etkilendi. Şu an yapılamakta olan geliştirmeler parçalardaki kaçakların azaltılması, gaz emisyonunun minimuma indirilmesi ve kullanılan parçaların boyutunun küçültülmesi yönündedir. Bununla birlikte gelecekte daha iyi bir çözüm bulunana kadar SF6 gazı kullanılmalıdır. Çünkü bu gaz hem iyi bir yalıtkan hem de iyi bir ark söndürücüdür. Ama SF6 gazının kullanımının yüksek oranlarda olmasını engellemek için belli sınırlamalar getirilmelidir. Bu sınırlamanın uygulanması da kolay bir şekilde olur.örneğin SF6 yla beraber başka bir gaz kullanılabilir. Bu gazlı kesicilerde, kesici kontakları basınçlı hava veya manyetik alan etkisinde bırakılarak arkın söndürülmesi sağlanarak daha az gaz kullanılması sağlanabilir. Vakumlu kesiciler SF6 lı kesiciler gibi zararlı bir gaz içermez aynı zamanda çok özel karakteristikleri vardır. Yani vakumlu kesicilerin çeşitli sahalarda özel uygulamaları ile çok yaygın bir şekilde kullanılması beklenmektedir. Malzeme bilimindeki gelişmeler ile yüksek gerilim dalında da birçok yenilikler kaydedilebilir. Örneğin güç elektroniği cihazlarında yarı iletken elemanlar kullanılarak kayıplar 10 kata kadar azaltılıyor ve bunun yanında gerilime dayanıklılık da artırılıyor. Bu uygulamalar güç kesiciler içinde kullanılabilir. Bilgi teknolojilerinin (IT) kullanımı da çok yangınlaşmaktadır. IT teknolojisi bilgi akışı ve kontrol için çok kullanışlıdır. Örneğin şu an güç sistemlerinin denetiminde bu teknolojiler kullanılmaktadır. Kesicilerin anahtarlamalarında senkronlamayı sağlamak için bilgi teknolojilerinde de yararlanılabilir.

8 KESİCİ GELİŞİMİ 420 kv Altmışlar Yetmişler & Seksenler & Doksanlar HAVALI - AZ YAĞLI - SF6lı Son yarım yüzyıl içerisinde şebekelerin gittikçe büyümesi kısa devre akımlarını büyütmüş ve bunun sonucunda da kesicilerin işi daha da zorlaşmıştır. Bu süre içinde güç iletim sistemlerinin gerilimleri 110 kv'lardan 750 kv'lara ulaşmış ve bunun sonucunda kısa devre açma güçleri 1000 MVA dan MVA'lara varmıştır. Yine bu süre zarfında sistem kararlılığı bakımından toplam kesme süresi oldukça kısalmıştır. Kazanlı tipteki yağlı kesicilerde kesme süresi periyot gibi uzun sürelere varırken, ark soğutma sisteminin geliştirilmesi ile bu süre önce 6. 8 periyoda ve daha sonra 2 periyoda indirilebilmiştir. Bugün yüksek güç istasyonları için 0,5 periyotta kesen jeneratör güç kesicileri geliştirilmiştir. Elektrik enerjisine olan talebin gittikçe artması sonucunda önümüzdeki 25 yıl içinde gelişmiş ülkelerde kv luk enterkonnekte şebekelerde, MW'lık kurulu güçlere erişileceği tahmin edilmektedir. Bu gelişme sonucunda güç üretiminde MW lar mertebesinde daha büyük güç santralleri ortaya çıkması beklenmektedir. Aşağıda gerilimli gövdeli SF6 Gazlı kesicilerin nominal açma akım ve gerilimleri görülmektedir. Anma Gerilimi (kv) Halen geliştirilmekte olan kısa devre sınıflandırma tekniklerine rağmen sistem kararlılığı bakımından, 1 periyotta kesen ve empedans değişimi, akım sınırı ile senkronize edilmiş çok güçlü kesicilere ihtiyaç olabileceği tahmin edilmektedir. Yüksek gerilim güç kesicilerinde açma anında meydana gelen arkın süratle söndürülmesi, peş peşe açma ve kapama yapılabilmesi, hızlı açma kapama yapılabilmesi ve kontakların nominal akımları ısınmadan, kısa devre akımlarını ise kısa bir süre için taşıyabilir durumda olması en çok aranan özelliklerdir. Kesiciler kesme ortamlarına göre sınıflandırılabilirler. Günümüzde gelişen teknolojiyle birlikte havalı kesiciler gerektirdikleri ek donanım ve açma kapama işlemlerinde yarattıkları gürültü nedeniyle, tam yağlı kesiciler ise fazla yalıtım yağına ihtiyaç duymaları ve hacimlerinin büyük olması nedeniyle yavaş yavaş kullanımdan kalkmışlardır. KESİCİLERDE YENİLİKÇİ FONKSİYONEL ÇÖZÜMLER Tüm güç sistemlerinde yüksek gerilim kesicileri en önemli unsurdur. Dağıtım ve iletim sistemlerinin değişen koşullarda talep ve ihtiyaçlarını karşılamak için yapılan talepler çok zorlu. Kesicinin ekonomik ve kısa sürede kesme yapmasının yanı sıra minimum bakıma ihtiyacı olması da büyük önem taşımaktadır. Bu taleplerin ışığında firmalar ürünlerini ve bu ürünlerin işlevlerini geliştirmekteler. Durum görüntülemede kullanılan yeni sistemler kesicinin bakıma ihtiyacının olup olmadığını doğru bir şekilde gözleyip kaydedebilmekte ve ihtiyaç duyulduğunda kesicinin bakımı yapılmaktadır. Bu özellik uygulamada kesicilerin sıkça işletmede bulunduğu ve önemli rol oynadığı ağlarda çok kullanışlı bir sistemdir. Kontrollü Anahtarlama Minimum anahtarlama geçici durumları için optimum anı yakalayan kontrol edilebilen anahtarlara büyük ölçüde artan talepler güç niteliğini arttırma en üst seviyeye çıkartmaktadır.

9 Yenilikçi çözümler Firmalar yenilikçi ve fonksiyonel modeller elde etmek için kesici ve ayırıcıları birleştirme yoluna gitmekteler. Böylelikle tüm modül kolaylıkla taşınabilmekte ve bakım sırasında diğer bir modülle yer değiştirilebilmektedir. Ayrıca bu modüler sistemler basit anahtarlama tertibatını gelişmiş olanıyla değiştirilmesi olanağını sunmaktadır. Bu modüler çözümler eski ve yeni elemanların birleşimi özel optik transformatörlerle, konvansiyonel akım transformatörleri ve dijital kontrol sistemleri ile yapıldığında özel bir ilgi gerektirmektedir. Otomatik üfleme (Puffer) teknolojisi Tam puffer teknolojisine sahip olan kesicilerde arkı soğutma ve kesme esnasında kullanılan SF6 gazının akışı ve kontakların hareketi tamamıyla mekanik olarak sağlanmaktadır. Bu teknolojinin temelleri 1970lere dayanmaktadır. Üretici firmalar bu teknolojiyi geliştirerek küçük reaktif akımlardan 80 ka kısa devre akımlarına kadar her koşulda anahtarlama güvenliğini sağlayan daha yüksek performanslı kesiciler üretti. ABB firmasının ilk olarak 1985.te piyasaya sürdüğü gerçek SF6 gazlı ark yardımlı kesiciler otomatik puffer ilkesinin gelişimine ışık tuttu. Son dönemlerde, arkın enerjisinin onu söndürmek için kullanılması daha da popüler olmuştur; öyle ki, bir arıza giderilirken, gerekli çalışma enerjisi anahtarlama kontaklarının mekanik gidiş-gelişini oluşturmak için gerekli enerji miktarına kadar azaltılabilir. Dolayısıyla, gerekli çalışma enerjisi miktarı çok düşük olduğundan, depolanmış enerji yay çalışma mekanizması küçük, düşük enerjili bir birim olabilmektedir. Her iki ilkeyle yapılmış olan kesiciler maksimum 2 periyotta akımı kesebilmekte ve hızlı ark kesimiyle sistemin daha az stres altında kalmasını garantilemekte. Halen değişen talepler doğrultusunda değişik tasarımlar için araştırmalar sürmektedir. Puffer ilkesi Ark Kapalı Ark söndürme Açma Kapama 1) Üst iletken 2) Sabit ark kontağı 3) Hareketli ark kontağı 4) Puffer hacmi 5) Alt iletken 6) Meme 7) Sabit ana kontak 8) Hareketli ana kontak 9) Puffer silindiri 10) Valf 11) Sabit piston Kesici normal pozisyonda iken akım üst iletkenden alt iletkene üfleme silindiri içindeki ana kontak vasıtasıyla iletilir. Açma esnasında ana ve ark kontaklarının hareketli kısımları hem de üfleme silindiri ve meme yukarı doğru çekilir. Diğer bir deyişle bu gerilimli gövdeli kesici tek hareketli tasarıma sahiptir. Açma pozisyonunu almak için hareketli kısım yukarı çekilir ve tekrar doldurma valfleri kapanmaya zorlanır ve SF6 gazı hareketli puffer silindiri ve sabit piston arasında sıkışmaya başlar. Ayırma için ilk kontak ana kontaktır. Ana kontaklar ayrılmadan önce ark ark kontakları arasına çekilir ve meme tarafından kontrol altına alınır. Ark kontakları ayrıldığındaysa ark hareketli ve sabit kontakların arasın çekilir. Ark akışı devam ederken ark SF6 gazının memeye ulaşmasını bir dereceye kadar engeller. Bu sebeple gazın puffer silindiri içindeki basıncı artar. Akım sıfırdan geçtiği anda ark nispeten zayıfladığından tam bu anda basınçlı SF6 gazı üfleme hacmi içerisindeki memeye doğru hareket ederek arkı söndürür. Açık pozisyonda ise hareketli ve duran kontaklar arasındaki uzaklık nominal dielektrik seviyesine dayanabilecek seviyededir. Kapamada ise tekrar doldurma valflerinin açılması sonucu SF6 gazı puffer hacminden çekilir. Kesme esnasında SF6 gazı basıncı mekanik araçlarla sağlanmaktadır. Bu sebeple puffer kesme ilkesini barındıran kesiciler puffer silindirinde kısa devre akımını kesmek için yeterli enerjiye sahip işletme mekanizması bulunmalı aynı zamanda geri besleme gerilimine dayanmalı ve kontak hızının gereksinimini sürdürebilmelidir.

10 Ark Kapalı Ark söndürme Açma Kapama 1) Üst iletken 2) Sabit ark kontağı 3) Hareketli ark kontağı 4)Auto Puffer hacmi 5) Puffer hacmi 6) Tekar dolum valfi 7) Sabit piston 8) Meme 9) Sabit ana kontak 10) Hareketli ana kontak 11) OtoPuffer valfi 12) Puffer silindiri 13) Aşırı basınç sibobu 14) Alt iletken Açma esnasında oto puffer kesicisi puffer kesicisi gibi davranır. Ark başlayana kadar çalışma prensibinde herhangi bir farklılık yoktur. Gaz kontakları ayrıldığında ark hareketli ve sabit kontakların arasına çekilir. Ark akışı devam ederken ark SF6 gazının memeye ulaşmasını bir dereceye kadar engeller. Bu sebeple gazın puffer silindiri içindeki basıncı artar. Ark akışı çok yüksek sıcaklıktadır ve ısı yayar bu ısı kesici hacmindeki SF6 gazını ısıtır. Bunun sonucunda oto puffer ve puffer odacığındaki basınç artar buda puffer silindiri ile sabit pistonlar arasındaki gazın sıkışmasına sebep olur. Oto puffer odacığı içindeki gaz basıncı Oto üfleme valfini kapanmaya zorlayıncaya kadar artar. Kesme işlemi için gerekli olan tüm SF6 gazı oto puffer odacığında hapsedilir ve gaz basıncındaki ilerleme ark ısısının sonucudur. Hemen hemen aynı anda üfleme odacığındaki gaz basıncı aşırı basınç valfini iteleyerek açılmasını sağlayacak değere ulaşır. Böylece üfleme odasındaki gaz buradan kurtularak aşırı basınç valfine doğru hareket eder. Burada SF6 gazının basıncını sağlamak ve aynı zamanda kontak hızını sağlamak için yüksek hızlı bir çalışmaya sahip mekanizmaya ihtiyaç yoktur. Akım sıfırdan geçtiği anda ark nispeten zayıfladığından tam bu anda basınçlı SF6 gazı üfleme odacığı içerisindeki memeye doğru hareket ederek arkı söndürür. Otomatik üflemenin tasarım özellikleri: Nispeten küçük akımların kesimi esnasında oto-üflemeli kesiciler üflemeli kesiciler gibi davranırlar. Bu durumda oto-üflemeli valfi kapatacak yeterli gaz basıncının sağlanamaması sonucunu doğurur. Bu gibi durumlarda kesim için gerekli olan gaz basıncı üflemeli kesicide olduğu gibi mekanik olarak sağlanır. Üflemeli kesiciden farklı olarak oto-üflemeli kesicinin kesme işlemi için oluşturacağı basıncın mekanik sistem tarafında sadece belli bir kısmı oluşturulur. Açık pozisyonda ise hareketli ve durağan kontaklar arası yeterli dielektrik özelliğin sağlanacağı kadar açıklık vardır. Kapama esnasında tekrar dolum valfleri açılır ve SF6 gazı otoüfleme ve üfleme odacığına çekilir. Düşük akımların kesilmesi esnasında mekanik anlamda sistem daha düşük SF6 gaz basıncına ihtiyaç duyar fakat yüksek akımların kesilmesinde arkın oluşturduğu ısı kesme esnasında gerekli olan gaz basıncını sağlar. Oto-üflemeli kesiciler de üflemeli olanlara göre (yaklaşık %50 oranında) daha düşük çalışma enerjisi ile çalışır. Otomatik üfleme ilkesine daha yakından bakacak olursak Küçük endüktif, kapasitif akımların ya da yük akımlarının kesilmesi esnasında puffer silindiri tarafından sıkıştırılmış olan gaz arka yönlendirilir. Kesme sırasında arkın enerjisi gazın basıncını arttırarak hem arkı söndürmede kullanılır hem de kontakların ayrılması için gerekli olan mekanik enerji miktarını düşürmektedir. Kesiciler güç sistemlerinin kısa devreye korunmasında son bağlantı noktasını oluşturduklarından kesicilerin işletme mekanizmalarının kontrolü ve mekanik enerjiyi kontaklara iletmeleri çok önemlidir. Bu yüzden firmalar açma kapama mekanizmaları geliştirmişlerdir.

11 Artan dünya nüfusuyla beraber enerji ihtiyacının da artması çok değişik iklim ve ortam koşullarında çalışabilen kesicilerin üretilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Bu yüzden firmalar çöl ikliminin katı sıcağı ve güneş ışığı koşullarından tropik iklimlerin aşırı nemli ortamlarında çalışabilecek ayrıca yüksek rakımlı yerler ve dağlarda kolayca modifiye edilebilecek ve deprem bölgelerinde kullanılabilecek şekilde üretimlerini geliştirmişlerdir. Özel gaz karışımları sayesinde kesiciler kutup koşullarında -55C.nin altındaki sıcaklıklarda kullanılacak şekilde adapte edilmektedirler. Bundan başka normalde seramik izolatörlerden üretilen kesiciler kompozit izolatör kullanılarak da üretilmekte ve kirlenme koşullarına karşı daha iyi sonuçlar elde edilmektedir. Dahası kesicinin işlerliğinin uzun olabilmesi için kesicinin kontakları ve işletim mekanizması korozyona karşı yüksek korumalı olarak imal edilmektedir. KESİCİLEDEKİ YENİLİKÇİ DİZAYNLAR VE İLERLEMELER ABB firmasının ürettiği LTB tipi kesiciler kV luk nominal gerilime ve 50 ka lik kesme kapasitesinde yüksek ihtiyaçları karşılamaktadır. Bununla beraber dielektrik olarak boyutlandırılması en son ark fiziği araştırmalarına dayanmaktadır lerden beri kullanılan ark yardımlı söndürme ilkesi çalışma mekanizmasının ihtiyaç duyduğu enerji büyük oranda düşürmektedir. Bu da kesicinin ve kurulumun üzerindeki mekanik stresi azaltmaktadır. Yıllarca açma kapama düzenlerinde mekanik enerjiyi biriktiren düzenler kullanıldı. Bu çözüm sistemlere önemli avantajlar sağladı yılında ABB firması kesici kontaklarını direkt olarak sürebilen yüksek doğrulukta ve güvenilirlikte servo motor sistemini piyasaya çıkarmıştır. Bu sisteme daha yakından bakacak olursak. DİJİTAL OLARAK KONTROL EDİLEBİLEN MOTOR DİREKT OLARAK KESİCİ KONTAKLARINI HAREKET ETTİRİYOR MOTOR SÜRÜCÜ SİSTEMİ NEDİR? Motor sürücü sistemi dijital olarak kontrol edilebilen motorun kesici kontaklarını direkt olarak hareket ettirmesidir. Yukarıdaki sistem ünitelerini açıklayacak olursak Enerji şarj ünitesi (1) Şarj ünitesi AC ve DC olarak beslenerek besleme kapasitesine ve kontrol birimine güç sağlar. Besleme yükünün talebi oldukça düşüktür (Normal işletimde 1 A den daha küçük) aynı zamanda geçici hal akım ve gerilimi de oldukça düşüktür. Enerji buffering (2) Sürücü sistemi için işletme enerjisi kapasitede tamponlanır. Bu birim alt istasyonun yardımcı kaynağı ile motorun işletim süresinde ihtiyacı olan kısa vadeli güç arasında izolasyonu sağlar. Bu birim işletmede sadece yeterli değerde enerji varken çalışması olanaklı olduğundan enerjinin varlığından emin olmak için ekranlanıp izleniyor. Kontrol & İşaretleme (3) Giriş-Çıkış ünitesi kesicideki tüm işletme komutlarını alarak alt kontrol sistemine sinyal gönderir. Giriş çıkış birimi geleneksel yardımcı mekanik kontağın yerini almış olan kararlı olmayan bir röle içerir. Enerjinin serbest kalması & İletimi İşletim komutu giriş-çıkış (3. birim) birimine doğru verildiğinde bu komut kontrol birimine iletilir. İşletim sisteminin lojik kontrolü Kontrol biriminde regüle edilir.kontrol birimi kesicinin programlanmış hareket eğrisine ve hareketin sonlandırılması bilgisine sahiptir.kontrol birimi gerekli program eğrisini girecek ve Konvertere gerekli iç komutları gönderecektir. Kapasite biriminden dc beslemesini alan konverter birimi dijital olarak akımı ve gerilimi kontrol edilebilen AC motorun statoruna motorun gerekli

12 hareketi yapması için gönderir. Motorun Rotoru direkt olarak kesicinin işletme sürücü şaftına bağlıdır. Motorun içindeki bütünlenmiş karar verici (integrated resolver) rotorun pozisyonunu sürekli olarak takip eder.bu bilgi kontrol birimine geri besleme olarak iletilir. Kontrol birimi de ölçülen pozisyonu bir önceki programlanmış hareket eğrisiyle karşılaştırır ve ileriki aşamadaki kontrol sinyalini kesicinin hareketini sürdürmesi için konverter birimine gönderir. Böylelikle kesici kontakları tüm hareket süresince kontrol edilir ve Kontrol biriminin geri besleme bilgisiyle önceden programlanmış ve kaydedilmiş olan hareket eğrisiyle karşılaştırılmış olur. Motor sürücü sistemi aslında dijital bir sistemdir. Gerekli işletme hareketi kontrol birimine dijital olarak programlanır. Kumanda esnasında gerekli çalışma depolanmış olan kontak hareket programına göre gerçekleştirilir ve motor sürülerek kesici kontaklarını hareket ettirir. Enerji depolama, tampon, serbest bırakma ve iletim işlemleri esasında elektrikseldir ve bu gibi mekanik sistemler böylelikle motorun rotoruna yani tek bir hareketli parçaya indirgenmiş olur. Bu sitemin sağlayacağı faydaları özetlersek Kontrol edilebilen Hareket Düşük mekanik zorlanma Düşük yıpranma Düşük bakım gereksinimi Eskiyen elemanların elimine edilmesi İşletim zorlanmalarında azalma İşletme esnasında oluşan gürültülerin azalması Çoklu mekanik aksamın elimine edilip güvenirliğin artması SÜRÜCÜ MOTORUN KENDİNİ İZLEMESİ Durum izleme Motor sürücüsü geniş bir aralıktaki veriyi kontrol panosundan lokal olarak yada uzaktan modem yardımıyla yeniden gözden geçirmek için toplar ve depo eder. Bu esasa dayanarak motordan aşağıdaki bilgiler toplanır. Pozisyon gösterimi (Açık ya da Kapalı) Uyarı ve Alarm Enerji seviyesi İç Arızalar Faz farklılığı Yapılandırma fonksiyon deneyi Mikro-Hareket Sistemdeki tüm elektrik ve mekanik elemanların durumları hakkında bilgi elde etmek için ana kontaklar normal servis koşullarında akım taşıyorken 1 mm den kısa bir mesafede hareket ettirilir. Bu işlem otomatik olarak programlanmış komutlarla ya da seri haberleşme birimi komutlarıyla gerçekleştirilir.

13 KOMPOZİT İZOLATÖRLER Kompozit izolatörlerin kullanımı alt istasyon tasarımcılarına gelişmiş güvenlik ortamı sağlamaktadır. Genel olarak silikon lastik kılıflı izolatörler geleneksel porselen izolatörlerin üzerine birçok avantaj sunar. Bunları sıralarsak Kırılmazlık Düşük taşıma ve elle temas riski Düşük iç servis riski Yıkıcılık (Vandalizm) sonucu oluşan hasarın düşük olması Düşük ağırlık Taşıma kolaylığı Azaltılmış kurulum yükü Mükemmel sismik dayanım Hidrofobik Düşük bakım ihtiyacı Bastırılmış kaçak akımlar Kompozit izolatörlere gereksinim Gerilimli gövdeli gaz izoleli izolatör talepleri mekanik yüklere olduğu gibi elektriksel gerilimle de ilgilidir. İzolatör akım kesimi esnasında SF6 gazının ayrışmasına ve oluşturduğu ısıya dayanacaktır. ÜRETİM TEKNİKLERİ İzolatörün destek kısmı çapraz-tabakalı fiberglaslı güçlendirilmiş epoksi tüpten oluşmuştur ve metal flanşla bağlanmıştır. İzolatörün iç yüzeydeki boşluğun üzerindeki fiber glass SF6 gazının ayrışma ürünlerinin etkisine karşı polyester fiberle güçlendirilmiş epoksi tarafından korunur. Helezonik olarak kaplanmış silikon kauçuk izolatör spiral sargı işlemi ile bağlantı yapılmadan kalıp halinde kaplanır. Bu da elektrik alan bozulmasını ve yapım bozukluklarını azaltır 1. Metal flanş 2. Fiber glassla güçlendirilmiş epoksi tüp 3. Lineer 4. Silikon kauçuk Silikonun kimyasal doğası kesicinin yüzeyini hidrofobik (su tutmayan) yapar. Kaçak akımları yok eder çünkü yüzeyde su damlacığı duramaz ve sürekli bir su tabakasının oluşumuna izin vermez. Silikon kauçuğun hidrofobik korumayı tüm işletim süresince koruma özelliğine sahiptir. Yaşlanma Dayanımı Hidrofobikliğin ve kaçak akımların bastırılmasının sonucu olarak şiddetli kirlenme olan alanlarda bile boşalma olayları önemsizdir.

14 Porselen gibi hidrofobik olmayan maddeler bu özelliğe sahip değildir ve kirlenmeden oldukça etkilenirler. Ultra Viyole Işınlara Maruz Bırakıldığında Kararlılık Silikon kauçuğun Ultra Viyole ışınlarını soğurma dalga boyu doğal olarak meydana gelenin altındadır. Bunun anlamı silikon kauçuğun kendine özgü Ultra Viyole kararlılığa sahiptir ve bozulmaya karşı polimerlerden daha dayanıklıdır.