Elektrik Enerjisi Üretimi

Elektrik Enerjisi Üretimi Kumanda ve Koruma Elemanları Yrd. Doç. Dr. M. Mustafa ERTAY DÜZCE ÜNİVERSİTESİ Elektrik Enerji Üretimi 1

AYIRICILAR VE KESİCİLER Orta gerilim ve yüksek gerilim sistemlerinde enerji hatlarının açma ve kapama gibi işlemleri yapan elemanları vardır. Bunlar genel olarak ikiye ayrılır: Ayırıcılar Kesiciler Bu iki kumanda elemanı temel olarak açma ve kapama işi yapmalarına rağmen yapılarında, kullanıldıkları yer ve kullanım şekillerinde büyük farklılıklar gösterir. Elektrik Enerji Üretimi 2

Ayırıcılar Orta ve yüksek gerilim sistemlerinde devre yüksüz iken açmakapama işlemi yapabilen ve açık konumda gözle görülebilen bir ayırma aralığı oluşturan şalt cihazlarıdır. Uygulamada seksiyoner olarak da bilinir. Elektrik Enerji Üretimi 3

Tesis bölümlerini birbirinden ayırıp bakım ve kontrol işlerinin güvenli bir şekilde yapılmasını sağlar. Ayrıca birden fazla ana bara bulunan sistemlerin açma ve kapama manevralarına hazırlanmasında ve birbirine bağlanmalarında kullanılır. Ayırıcılar ile, devreden akım geçerken yani devre yüklü iken açma kapama işlemi yapılmaz. Eğer yapılırsa ayırıcı ve ayırıcıyı açıp kapatan kişi zarar görür. Bu sebeple açma kapama işlemi yapılırken ilk önce ayırıcı açılıp kapatılmaz. Açma kapama işlemi yapılırken şu işlem sırası takip edilir: İlk önce kesici açılır. Daha sonra kesicinin giriş ve çıkışındaki ayırıcılar açılır. Kapatılırken bu işlemin tersi olarak ilk önce ayırıcılar kapatılır. Daha sonra kesici kapatılarak devreye enerji verilir. Kesici yoksa alıcıların yükü devreden çıkartılır, sonra da ayırıcı açılır. Elektrik Enerji Üretimi 4

Görevlerine göre ayırıcı çeşitleri Hat ayırıcısı Bara ayırıcısı Toprak ayırıcısı By-pass ayırıcı Transfer ayırıcısı Bara bölümleyici ayırıcılar Elektrik Enerji Üretimi 5

Hat Ayırıcısı Enerji nakil hatlarının giriş veya çıkışlarında beraber kullanıldığı kesici ile hat arasına bağlanır. Beraber kullanıldığı kesici açık iken açma ve kapama yapabilen ayırıcılardır. Bara Ayırıcısı Enerji nakil hatlarının baralara girişinde ve çıkışında kesici ve bara arasına bağlanır. Beraber kullanıldığı kesici açık iken açma kapama yapabilen ayırıcıdır. Toprak Ayırıcısı Enerjisi kesilmiş devre veya hatların üzerinde kalan artık birikmiş enerjiyi toprağa akıtmaya yarayan ayırıcılardır. Birlikte kullanıldığı kesici ve ayırıcı açıldıktan sonra kapatılabilir. Hatta enerji var iken kapatılamaz. Devrede enerji var iken kapatılmasını önlemek için değişik şekillerde çalışan kilit tertibatları vardır. Bu kilitleme mekanizmaları sayesinde birlikte kullanıldığı kesici ve ayırıcı kapalı iken toprak ayırıcısının kapanması engellenir. Elektrik Enerji Üretimi 6

By-pass Ayırıcısı Tek bara sisteminde devreden enerji çekilir iken, beraber kullanıldığı kesici kapalı iken, açıp kapatılabilen ve kesiciye paralel olarak bağlanan ayırıcılardır. Kesicinin bakıma alındığı veya arıza yaptığı durumlarda baraya enerji vermeye yarar. Kesici arızalandığında ve bakıma alındığında kesici gibi kullanılarak devreye enerji veren bir yük ayırıcısıdır. Transfer Ayırıcısı Çift bara sisteminde, ana bara ile yedek barayı (transfer bara) birbirine bağlayan ayırıcılardır. Ait olduğu kesici kapalı iken açılıp kapatılan ayırıcıdır. Fiderin kesici ve ayırıcıları, arıza yaptığı veya bakıma alındığı zamanlarda, enerjinin sürekliliğini sağlamak için transfer bara üzerinden fiderin (çıkış besleme) beslenmesini sağlar. Bara Bölümleyici Ayırıcılar Aynı gerilimli baraların birleştirilmesinde veya ayrılmasında kullanılan ayrıcılardır. Elektrik Enerji Üretimi 7

Elektrik Enerji Üretimi 8

Monte edildikleri yerlere göre ayırıcı çeşitleri; Dâhilî tip ayırıcılar (Kapalı hücre ve şalt sahalarında kullanılır.) Haricî tip ayırıcılar(direk üzerinde ve açık hava şalt sahalarında kullanılır.) Dâhilî tip ve haricî tip ayırıcıların özelliklerini belirlemek için bazı değerlerin bilinmesi gerekir. Bunlar anma gerilimi, anma akımı, anma kısa devre akımı, kullanma yeri ve tipidir Elektrik Enerji Üretimi 9

TAH 4/10 isimli bir ayırıcının özellikleri nelerdir? T -Trifaze A-Ayırıcı H- Haricî Nominal akımı 400A / 10 Anma gerilim 10kV - TAH 4/10: Trifaze Haricî ayırıcı 400 A/ 10 kv anma değerlerinde. Elektrik Enerji Üretimi 11

Yapı özelliğine göre çeşitleri: Ayırıcılar yapı özelliğine göre temel olarak üç gruba ayrılır: Bıçaklı ayırıcılar Döner izolâtörlü ayırıcılar Yük ayırıcıları Elektrik Enerji Üretimi 12

Bıçaklı ayırıcılar Bıçaklı ayrıcılar hareketli olan kontakları bıçak şeklinde olan ayırıcılardır. Bina içine veya dışına konabilir. Genellikle orta (35 kv) gerilimde kullanılır. Açma ve kapama işlemi yapılan emniyetli mesafede durmak gereklidir. Elektrik Enerji Üretimi 14

Döner izolâtör ayırıcıları Hareketli kontaklara bağlı izolâtörlere kendi ekseni etrafında istenen açılarda dönebilen ayırıcılardır. Dâhilî ve haricî tipleri vardır. En çok haricî tipleri kullanılır. Yüksek ve çok yüksek gerilimli trafo merkezlerinde kullanılır. 60, 154, 200, 380 kv ve 800 kv gerilimlerde kullanılan döner izolâtör ayırıcılar iki tipte yapılır: Tek döner izolâtörlü ayırıcılar Çift döner izolâtörlü ayırıcılar Elektrik Enerji Üretimi 15

Yük ayırıcıları Kontakların pozisyonu gözle görülebilen, normal yüklü devreleri açıp kapayan bazı tiplerinde kısa devre kesme özelliği olmayan bir ayırıcı çeşididir. Kesicilerden tasarruf etmek amacıyla kullanılır. Yük ayırıcıları OG şalt tesislerinde ayırıcılar ve kesiciler arasındaki büyük boşluğu doldurmak gayesiyle geliştirilen cihazlardır. Yük altında açma ve kapama yapabilmelerine karşılık (tipine bağlı olarak, anma açma gücü 6-25 MVA), basit ve ekonomik olduklarından geniş bir kullanım sahasına sahiptir. Yük ayırıcılarının kullanılabileceği bir yerde yanlış bir seçimle kesici kullanmak, lüzumsuz olarak 3-5 kat fazla masraf gerektirir. Elektrik Enerji Üretimi 18

Kumanda şekillerine göre ayırıcı çeşitleri: Elle kumandalı (ıstaka ile) ayırıcılar Mekanik kumandalı ayırıcılar Elektrik motoru ile kumandalı ayırıcılar Basınçlı hava ile kumandalı ayırıcılar Elektrik Enerji Üretimi 19

Elle Kumandalı Ayırıcılar Emniyet mesafesi fazla olan bazı ayırıcılarda açma kapama işlemi yapılırken mekanik hareketi sağlayan kol uzaktan bir ıstaka (fiber malzemeden yapılmış, ucu kancalı uzun sopa şeklinde bir alet) ile hareket ettirilir. Mekanik Kumandalı Ayırıcılar Açma kapama işlemi için hareketi sağlayan, düzenin çalışması 30 mm çapında ve 3 m boyunda galvanizli çelik malzeme yardımıyla elle yapılan ayırıcılardır. Bazılarında bu mekanik düzenek dişlilerle hareketin iletildiği bir sistemdir. Elektrik Motoru ile Kumandalı Ayırıcılar Ayırıcının açma kapama işlemini yapan mekanizmanın hareketi bir elektrik motoruyla sağlanır. Elektrik motoru bir yönde çalıştırıldığında ayırıcı kapanır. Diğer yönde ayırıcı açılır. Motorlu kumandalı sistemlerde motorun hareketi özel bir dişli sistemi vasıtasıyla çıkış miline iletilir. Motor ve dişli sistemi, yardımcı kontak takımı ile birlikte dış tesirlere karşı korunmuş ve ısıtıcılı bir kutu içine yerleştirilmiştir. Kullanılan motorlar AC veya DC motor olabilir. Enerji kesilmelerinde elle kumanda edilebilir. Basınçlı Hava ile Kumandalı Ayırıcılar Ayırıcının açma kapama işlemini yapan mekanik düzenek (pnomatik) bir sistemle hareket ettirilir. Bu sistemin düz çalışmasıyla ayırıcı kapanır. Ters çalışmasıyla ayırıcı açılır. Elektrik Enerji Üretimi 20

Ayırıcı Seçimi Ayırıcı seçiminde şu hususların dikkate alınması gerekir. 1- İşletme gerilimi 2- Maksimum işletme gerilimi 3- İzolasyon gerilimi 4- Nominal akımı 5- Kısa devre akımı Elektrik Enerji Üretimi 22

Kesiciler Yüksek gerilimli ve büyük akımlı şalterlerde yük akımını ve kısa devre akımlarını kesmeye yarayan cihazlardır. Kesiciler üç faz kumandalı veya tek faz kumandalı olabilir. Orta ve yüksek gerilim sistemlerinde; yük altında, yani devreden akım çekilirken süratli ve emniyetli açma ve kapama yapabilen şalterlerdir. Ayırıcılara göre daha karmaşık bir elemandır. Dâhilî ve haricî olarak imal edilebilir. Kesiciler arkın söndürüldüğü ortama göre değişik tiplerde imal edilir. Bunlardan başlıcaları şunlardır Kurmalı tip kesiciler Havalı tip kesiciler SF6 gazlı kesiciler Vakumlu kesiciler Elektrik Enerji Üretimi 23

Kesicilerde ark söndürme yöntemleri Kesicilerde ark söndürme işlemi, kesicinin büyüklüğüne tipine ve anma akımına göre aşağıdaki yöntemlerle yapılmaktadır. Yağ ile ark söndürme Basınçlı hava üfleyerek ark söndürme SF6 gazı üflenerek ark söndürme Manyetik üfleme ile ark söndürme Vakum yöntemi ile ark söndürme Elektrik Enerji Üretimi 27

Kesici Seçimi 1. Kesici Tipi 2. Inx1,5 3. Vnx1.1 4.Ikax1.1 Elektrik Enerji Üretimi 29

Bara: Aynı gerilimdeki elektrik enerjisinin toplandığı veya dağıtıldığı bir ünitedir. Teçhizatın kendi kesicisi ile bağlı olduğu baraya ana bara, transfer kesici ile bağlı olduğu baraya da transfer veya yardımcı bara denir. Fider: Bir istasyonun barasından bir müşteri yada müşteri grubuna enerji taşımaya yarayan hat veya kablonun bulunduğu teçhizattır. (Jumper) Camper: Durdurucu ve hareket sonu direklerinde hattın iki sonunu birleştirmeye yarayan elemandır. Spacer (Ara Parçası) Çok yüksek gerilimli elektrik enerjisinin hava hatları ile iletilmesinde aynı faza ait iletkenlerin kesitleri yeterli olmadığı takdirde iletken sayıları 2-3 veya 4 demet şeklinde çekilir. Aynı faza ait iletkenler 2 li-3 lü veya 4'lü demet şeklinde çekildiği zaman rüzgârın etkisiyle birbirlerine çarparak temas edebilir. Bu durumda alüminyum iletkenin dış kısmında ezilme şeklinde zedelenmeler olur. Bu olumsuz durumu önlemek için aynı faza ait olan bu iletkenler hat boyunca 60-70 metre aralıklarla karşılıklı olarak birbirlerine esnek bir parça ile tutturulur. Aynı faza ait olan iletkenleri birbirlerine tutturan bu esnek parçaya spacer (sipeysır) denir. Elektrik Enerji Üretimi 30

Spacer (Ara Parçası) Elektrik Enerji Üretimi 31

(Jumper) Elektrik Enerji Üretimi 34

Damper Tanımı ve Yapısı (Titreşim Amortisörleri) YG enerji nakil hatlarında rüzgâr, iletkene titreşim yaptırır. Rüzgâr estiğinde, rüzgârın estiği yönün ters tarafında girdaplar meydana gelir. Bu girdap kuvveti iletkeni aşağı veya yukarı doğru hareket ettirmek için zorlar. Bu kuvvet iletkenin yorulmasına dolayısıyla kopmasına sebep olabilir. Aynı titreşim izolatörde ve direklerin cıvatalarında gevşemelere neden olmaktadır. İletkenlerin titreşimini önlemek için izolatörün uç kısmına yakın yere konan ek parçasına damper denir. Elektrik Enerji Üretimi 37

Direkler Direkler, iletim ve dağıtım hatlarında yaptıkları görevlere göre 5 gruba ayrılabilir: 1) Taşıyıcı direkler : (a) Normal taşıyıcı (b) Köşede taşıyıcı 2) Durdurucu direkler : (a) Normal durdurucu (b) Köşede durdurucu 3) Ayırım (Branşman) direkleri 4) Son (Nihayet) direkler 5) Özel Amaçlı Direkler : (a) Müşterek direkler (b) Transformatör direkleri (c) Ayırıcı direkleri (d) Aydınlatma direkleri (e) Atlama direkleri Elektrik Enerji Üretimi 40

YG ve ÇYG hatlarında ortalama 1500 m de bir (veya 7 direkte bir) durdurucu direk kullanılması gereklidir. Elektrik Enerji Üretimi 41

Uyarı Topu : Yüksek gerilimli E.İ.H. nın uçak, helikopter gibi hava taşıtları tarafından görülebilecek şekilde işaretlenmesi için kullanılan bir küredir. Elektrik Enerji Üretimi 46

Koruma Elemanları : Yüksek gerilim şalt tesislerinde, enerji nakil hatlarında (ENH) yüksek arıza akımlarının ve gerilimlerinin meydana getireceği ısı ve diğer olumsuz etkilere karşı koruyucu görevi yapan devre elemanlarına denir. Bu koruma elemanları şunlardır: Yüksek gerilim NH sigortaları Parafudurlar Kuşkonmazlar İzolâtörler Elektrik Enerji Üretimi 47

Sigortalar YG şebekelerinin herhangi bir noktasında meydana gelen arızanın o hatalı işletme elemanı üzerindeki koruma elemanı tarafından ortadan kaldırılması gerekir. Sistemin diğer kısımlarının ise çalışmaya devam edecek şekilde olmasını temin etmek amacıyla yüksek gerilim koruma elemanlarına NH sigortaları denir. Elektrik Enerji Üretimi 49

Parafudurlar Yüksek gerilim tesislerinde hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması gibi manevralar sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı çok yüksek gerilim şoklarının etkisini önler. Ayrıca iletim hatlarında meydana gelen yürüyen dalgaların tahrip etkisini önleyen cihazlardır. Parafudur emniyet supabı gibi çalışır. Aşırı gerilim dalgalarını toprağa akıtır. Yüksek gerilim iletkeni ile toprak arasına bağlanır. Parafudur bir direnç ile buna seri bağlı bir ark söndürme elemanından ibarettir. Elektrik Enerji Üretimi 50

Koruma Röleleri: Santrallar ve enerji iletim ve dağıtım şebekelerinde bildirim sistemleri, arızaları, sesli veya ışıklı devre elemanları aracılığı ile bildirirler. Bazıları da bildirim yapmadan ayarlandıkları büyüklüklere göre devreleri açarlar. Şebekelerde oluşan arızaların etkili ve ekonomik bir şekilde önlenebilmesi için röleler, devre açıcı elemanlar ve bildirim sistemleri ile beraber kullanılır. Röleler çalışma prensiplerine göre şu şekilde gruplandırılır: Sekonder aşırı akım rölesi Diferansiyel aşırı akım rölesi Toprak kaçağı koruma rölesi Sargı kaçağı koruma rölesi Sargı kısa devresi koruma rölesi Ters akım rölesi ( vatmetrik röle) Yatak ısınma rölesi Bucholz (bukoz) rölesi Temperatur (ısı kontrol) rölesi Rotor-toprak arıza koruması Elektrik Enerji Üretimi 52

Kuranportör Enerji iletiminde güvenlik ve sürekliliği sağlamak için frekansları 50 khz-500 khz arasında olan iletişim sistemleri kullanılır. Bu sistemlere EİH taşıyıcı (Power Line Carrier PLC- ya da kuranportör) sistemleri denir. Bu cihazlar Taşıyıcı adını her türlü bilgi ve ses işaretini radyo frekanslı işaret üzerine bindirilerek ilgili yerlere taşıdıkları için almışlardır. Enerji hatları üzerinden radyo frekansı ile bilgi taşımayı sağlayan cihaz (yöntem) genellikle 600 khz'den daha düşük frekanslarda kullanılır. 50 Hz'de enerji taşıyan nakil hattının üzerine bindirilen yüksek frekanslı bilgi sinyali aynı hat üzerinden gönderilir. Türkiye'de power line carrier tekniği ile 380 kv ve 154 kv yüksek gerilim hatları üzerinden bilgi gönderilmektedir. Power line carrier haberleşmesi uzun mesafeli ve düşük hızlı olurken veri ve ses iletişimi için kullanılmaktadır. Elektrik Enerji Üretimi 53

Kuranportörler, enerji iletim hatlarını iletişim ortamı gibi değerlendirerek konuşma, koruma, sinyalizasyon ve bilgi iletişimi sağlayan radyo frekanslı (RF) alıcı verici cihazıdır. Haberleşmenin yanında, başka bir kanal yardımı ile arızalı hattın her iki ucundaki kesicileri kumanda ederek devre açma ve kapama işlemini de yapar. Santraller, trafo merkezleri ve yük tevzi merkezlerinde kullanılır. Elektrik Enerji Üretimi 54

İzolatörler Enerji nakil hava hatlarında kullanılan iletkenlerin, direklere tespitine yarayan, iletkenleri hem taşımaya hem de toprak ile diğer iletkenlere karşı izole etmeye yarayan şebeke malzemelerine izolâtör denir. İzolâtörler elektrik akımına karşı direnci çok büyük ve yüksek derecedeki sıcaklığa dayanıklı porselen, cam, epoksi reçine ve silikondan yapılır. İzolâtörler yapıldıkları malzemeye, kullanılma durumlarına ve yapılış tiplerine göre sınıflandırılır. Yapıldıkları malzemeye göre izolâtör çeşitleri Porselen izolâtörler Cam izolâtörler Epoksi reçineden yapılan izolâtörler Silikondan yapılan izolâtörler Elektrik Enerji Üretimi 55

Kapalı ve açık yerlerde kullanılma durumlarına göre izolâtör çeşitleri Dahilî tip izolâtörler ( kapalı yerlerde kullanılan izolâtörler) Hâricî tip izolâtörler ( açık havadaki elektrik tesislerinde kullanılan izolâtörler) Yapılış tiplerine göre izolâtör çeşitleri Mesnet izolâtörler Zincir izolâtörler Geçit izolâtörleri Elektrik Enerji Üretimi 56

Mesnet izolâtörleri Enerji sistemlerinde travers veya kaide üzerine yerleştirilir. İçi dolu veya boş, dış yüzeyi çıkıntılı veya etekli silindir şeklinde porselen, cam veya epoksi gövdeden meydana gelir. 35 kv ye kadar bir eleman halinde, daha büyük gerilimlerde ise birkaç elemandan meydana gelecek şekilde dahilî ve hâricî tiplerde imal edilir. Elektrik Enerji Üretimi 57

Harici Mesnet İzolatörü Elektrik Enerji Üretimi 58

Zincir izolâtörler OG ve YG hatlarında kullanılır. Porselen ve camdan yapılır. İzolâtörleri birbirine bağlayan toplu pim ile yuvalı kısım çelik dökümden yapılarak izolâtöre kurşun veya çimento ile tespit edilir. İzolâtörler toplu pim ve yuvalı kısım yardımıyla birbirine eklendikten sonra birbirlerine zincir gibi eklendikleri için zincir izolâtör adını alırlar. Zincir izolâtörler enerji nakil hatlarındaki taşıyıcı direklerde askı, durdurucu direklerde gergi şeklinde kullanılır. Elektrik Enerji Üretimi 60

Geçit izolâtörleri 35 kv den 400 kv ye kadar olan gerilimlerde kullanılır. Genel olarak aygıt tipi ve istasyon tipi olmak üzere ikiye ayrılır. Aygıt tipi geçit izolâtörleri, transformatörlere, yağlı kesicilere, kondansatörlere ve diğer işletme araçlarına gerilim bağlanmasına yardım eder. İstasyon tipi geçit izolâtörleri de bağlama tesislerinde gerilimin duvardan izole edilerek baralara geçmesine yardım eder. Elektrik Enerji Üretimi 63