RÖLE KOORDİNASYON VE SELEKTİVİTE HESABI

RÖLE KOORDİNASYON VE SELEKTİVİTE HESABI

GÜNEYKÖY GES SANTRALİ RÖLE KOORDİNASYON HESAPLARI Amaç: Bu çalışma GÜNEYKÖY GES Santrali ile bağlantı noktası olan YENİ TESİS KÖK BİNASI arasındaki röle koordinasyonu için hazırlanmıştır. ALANYA TM den gelen enerji nakil hattı YENİ TESİS KÖK BİNASI üzerinden GÜNEYKÖY GES KÖŞK BİNASI na bağlanmaktadır. Bu çalışmada yapılan röle koordinasyonu sadece bağlantı noktası YENİ TESİS KÖK BİNASI na kadar yapılmış olup bu noktadan önceki KÖK, DM, TM binalarındaki röleler ile herhangi bir koordinasyon düşünülmemiştir. GÜNEYKÖY GES röle koordinasyon çalışması için gerekli aşağıdaki bilgiler ilgili dağıtım firmasından, ilgili enerji nakil hattı, dağıtım merkezi ve GES projelerinden alınmıştır; Kısa devre akımları, Akım trafoları oranları, Hat uzunlukları, İletken tipleri,

Sistem Şeması: Santralin tek hat şeması aşağıda verilmiş olup röle koordinasyonu için gerekli kısa devre hesaplamaları 1 ve 2 noktaları itibariyle yapılmıştır. ŞEBEKE 154 kv U n = 154 kv Rn = 20 Ω I k = 5,60 ka %U k = 12 S n = 100 MVA ALANYA TM 31,50 kv İLETKEN-1 3x3/0 AWG ENH UZUNLUK (L): 7,000 km EMİŞBELENİ KÖK 31,50 kv İLETKEN-2 3x1/0 AWG ENH UZUNLUK (L): 8,000 km YENİ TESİS KÖK BİNASI 31,50 kv 1 İLETKEN-3 3x1/0 AWG ENH UZUNLUK (L): 1,374 km İLETKEN-4 3x3/0 AWG ENH UZUNLUK (L): 0,350 km İLETKEN-5 3x(1x150/25) mm² XLPE Al UZUNLUK (L): 0,202 km GÜNEYKÖY - 1MW GES - BETON KÖŞK 31,50 kv 2 U n = 31,5 kv GÜNEYKÖY 1MW GES TRAFO %U k = 6 S n = 1250 kva Şekil-1: GÜNEYKÖY GES Tek Hat Şeması Aşağıdaki tabloda hesaplanan kısa devre akımları verilmiştir; ARIZA NOKTASI I k3p " I kpe " 1 NOLU ARIZA (31.5 kv) 1799 A 475 A 2 NOLU ARIZA (31.5 kv) 1619 A 457 A Tablo-1: GÜNEYKÖY GES Kısa Devre Akımları

ZAMAN (sn) Faz Aşırı Akım Koordinasyonu: Yukarıdaki bilgiler doğrultusunda hazırlanan röle koordinasyon tablosu ve eğri grafiği aşağıda verilmiştir; ALANYA TM YENİ TESİS KÖK BİNASI GÜNEYKÖY GES TRAFO KORUMA AŞIRI AKIM AKIM KATLARI ATO Iç tç 1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 25/5 A SIEMENS-7SJ620 31,5 42 63 84 105 126 147 168 189 210 315 420 630 4,20 A 0,18 Eğ. 1-SI(Normal Ters) 3,095 1,805 1,134 0,896 0,770 0,691 0,635 0,593 0,561 0,535 0,453 0,408 0,408 25/5 A SIEMENS-7SJ620 30 40 60 80 100 120 140 160 180 200 300 400 600 4,00 A 0,09 Eğ. 1-SI(Normal Ters) 1,547 0,903 0,567 0,448 0,385 0,345 0,317 0,297 0,280 0,267 0,226 0,204 0,204 AŞIRI AKIM KORUMA RÖLE KOORDİNASYONU 5,000 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 10 100 1000 10000 100000 AKIM (A) Şekil-2 deki koordinasyon tablosuna göre; Şekil-2: Faz Aşırı Akım Koordinasyon tablosu ve grafiği GÜNEYKÖY GES TRAFO KORUMA HÜCRESİ rölesi aşırı akım yakalama 20 A (ATO: 25/5 ve çarpan Iç:4,0) alınmıştır. YENİ TESİS KÖK OTOP. ÇIKIŞ KESİCİSİ rölesi aşırı akım yakalama 21 A (ATO: 25/5 ve çarpan Iç:4,2) alınmıştır. Şekil-2 de görüldüğü gibi, farklı noktalardaki röleler arasındaki koordinasyon, uygun yakalama akımları ve IEC eğrileri seçilerek, röleler arasındaki koordinasyon süreleri minimum 200ms nin (Röle + Kesici tepki & manevra süresi) üzerinde olacak şekilde ayarlanmıştır. Yukarıda verilen koordinasyon arıza noktasının sadece şebeke tarafından beslendiği durum için geçerli olup arıza akımının şebekeden arıza noktasına akması durumundaki rölelerin koordinasyon değerleridir.

Kısa devre arızalarında, arıza noktası şebekeden ve GES tesisi üzerinden de beslenecektir. Bu nedenle arıza noktasının beslenmesine GES santralinin de katkısının incelenmesi gerekmektedir. Arıza noktasına GES santrali (fotovoltaik inverterler) tarafından akacak arıza akımı için örnek olarak ABB TRIO-20.0/27.6-TL-OUTD-XX marka/model fotovoltaik inverterlerin katkısı değerlendirilmiştir. ABB TRIO-20.0/27.6-TL-OUTD-XX inverterlerin, nominal akımları aşağıda verilmiştir. İnverter Modeli: I n (A): TRIO-20.0-TL-OUTD (Maks: 22kW) 33 TRIO-27.6-TL-OUTD (Maks: 30kW) 45 Tablo-2: İnverter Nominal Akımları - 0.4kV şebekede Yukardaki değerler inverterin şebekeye alçak gerilimden bağlanması durumunda geçerli olup, 31,5/0,4kV bir trafo üzerinden bağlanması durumunda ise; İnverter Modeli: I n (A): TRIO-20.0-TL-OUTD (Maks: 22kW) 0,40 TRIO-27.6-TL-OUTD (Maks: 30kW) 0,55 Tablo-3: İnverter Nominal Akımları - 31.5kV şebekede ABB TRIO-20.0/27.6-TL-OUTD-XX inverterlerin, kısa devre akımlarına katkısı simetrik ve süreli kısa devrelerde 0,96-1,02 x I n kadar olmakta, anlık/peak akımlarda ise 2.64 x I n kadar olmaktadır. Bakınız ABB TRIO Inverter BDEW Test Report 11-022 (Test N.2.1.1). 30 adet TRIO-27.6-TL-OUTD inverter ve 5 adet TRIO-20.0-TL-OUTD olan bir GES (1000kW) için trafonun primer (şebeke) tarafındaki akım yaklaşık 18,3A olacaktır. Bu durumda GES santralinin, şebeke tarafındaki kısa devrelere katkısı; 3 Faz Kısa Devrelerde: En fazla 1,02 x I n = 18,66A kadar katkısı olacaktır, 2 Faz Kısa Devrelerde: En fazla 1,732/2 x I n = 16,16A kadar katkısı olacaktır, Faz Toprak Kısa Devrelerde ise üçgen/yıldız trafo yapısı gereği katkısı olmayacaktır, Yukarıda verilen Şekil-1 ve Tablo-1 de gösterilen şebeke tarafındaki 1 ve 2 no lu noktalarda oluşabilecek arıza akımlarına, GES santralinin katkısı görüldüğü üzere göz ardı edilecek kadar küçüktür. O yüzden röle koordinasyonları, arıza noktasının sadece şebeke tarafından beslendiği durum göz önüne alınarak yapılabilir.

ZAMAN (sn) Toprak Aşırı Akım Koordinasyonu: Yukarıdaki bilgiler doğrultusunda hazırlanan röle koordinasyon tablosu ve eğri grafiği aşağıda verilmiştir; AŞIRI AKIM AKIM KATLARI ALANYA TM ATO RÖ LE Iç tç 1,5 1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12,5 20 30 YENİ TESİS KÖK BİNASI 25/5 A SIEMENS-7SJ620 8,25 8,25 11 16,5 22 27,5 33 38,5 44 49,5 55 68,75 110 165 1,10 A 0,30 sn. 8-DT(Sabit Zaman) 7,00 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 GÜNEYKÖY GES TRAFO KORUMA 25/5 A SIEMENS-7SJ620 7,5 7,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 62,5 100 150 1,00 A 0,25 sn. 8-DT(Sabit Zaman) 7,00 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 5,00 TOPRAK KORUMA RÖLE KOORDİNASYONU 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 1 10 100AKIM (A) 1000 10000 Şekil-3 deki koordinasyon tablosuna göre; Şekil-3: Toprak Aşırı Akım Koordinasyon tablosu ve grafiği GÜNEYKÖY GES TRAFO KORUMA HÜCRESİ rölesi toprak aşırı akım yakalama 5A (ATO: 25/5 ve çarpan Iç:1,0) ve 0.25sn sabit zaman alınmıştır. YENİ TESİS KÖK OTOP. ÇIKIŞ KESİCİSİ rölesi toprak aşırı akım yakalama 5,5A (ATO: 25/5 ve çarpan Iç:1,1) ve 0.30sn sabit zaman alınmıştır. Şekil-3 de görüldüğü gibi, farklı noktalardaki rölelerin toprak aşırı akım koordinasyonları, uygun yakalama akımları ve sabit zamanlar seçilerek ayarlanmıştır.

AG Röle Koordinasyonu: GES için kullanılan ABB marka CM-UFD-M31 Loss Of Mains şebeke izleme/koruma rölesinin koruma ayarları, set değerleri aşağıdaki tablodaki gibi hesaplanmıştır. Koruma Ayar Değerleri Parametre: En Uzun Temizleme Süresi Açma Ayarı: Kontak: Yakalama LED i: Açma LED i (Sn): U< 1,40 0,850 R1 Trip (F) + R1 U<< 0,10 0,600 R1 Trip (F) + R1 27V1 1,00 0,700 Start U> 0,20 1,150 R1 Trip (F) + R1 Uavg 1,00 1,100 R1 Trip (F) + R1 59V2 1,00 0,150 Start 81O> 0,15 1,004 R1 Trip (F) + R1 81O>> 0,50 1,020 R1 Trip (F) + R1 81U< 0,15 0,996 R1 Trip (F) + R1 81U<< 0,50 0,950 R1 Trip (F) + R1 81R 0,20 1,500 R1 Trip (F) + R1 Un: Nominal gerilim. Fn: Nominal frekans.

SHORT CIRCUIT BEHAVIOR OF ABB TRIO-20.0/27.6-TL-OUTD-XX - Full dynamic grid support (fault ride through) with injection of reactive current during the dip: In case of full dynamic grid support is possible to find a contribution to the short circuit current for the TRIO- 20.0/27.6-TL-OUTD-XX Family. - In Table1 is indicated the values of an Initial symmetrical current (I K ), a peak current (Î K ) and a uninterrupted current (I K ) expressed in function of nominal current (I N ) - In Table2 is indicated the value of I N for the different inverter of the Family I K /I N t=50msec Î K /I N I K /I N t=t end (1) 0.96 2.64 1.02 (1): Voltage dip ending time TABLE 1: Short circuit current (initial symmetrical- peak- uninterrupted ) Please refer to Table 2 for conversion in absolute values: Inverter Model I N [A] TRIO-20.0-TL-OUTD 33 TRIO-27.6-TL-OUTD 45 TABLE 2: Nominal currents of TRIO-20.0/27.6-TL-OUTD Series Note: The data are extract from BDEW Test report 11-022 (Test N. 2.1.1) TRIO-20.0_27.6-TL-OUTD_Short circuit contribution_rev July-10-2014.docx