Elektrik Enerjisi Üretimi

Elektrik Enerjisi Üretimi ŞALT SAHALARI: Güç Trafoları, Ölçü Trafoları Yrd. Doç. Dr. M. Mustafa ERTAY DÜZCE ÜNİVERSİTESİ Elektrik Enerji Üretimi 1

ELEKTRİK ENERJİSİ İLETİMİ VE DAĞITIMI Elektrik santralları çoğu zaman tüketim merkezlerinden uzaktır. Birbirinden uzak elektrik üretim santralleri ile tüketim merkezleri arasındaki bağlantı, elektrik enerjisi iletim ve dağıtım sistemleri ile sağlanır. Elektrik enerjisinin depolama zorluğundan dolayı elektrik enerjisi üretildiğinde hemen tüketim merkezlerine ulaştırılması gereklidir. Elektrik enerjisini tüketim merkezlerine iletmek için iletim ve dağıtım sistemlerine ihtiyaç vardır. Elektrik Enerji Üretimi 2

Elektrik Enerji Üretimi 3

Elektrik enerjisinin üretim, iletim ve dağıtımı günümüzde ayrı ayrı konulardır. En kısa özetiyle Rüzgar, Akarsu, Doğalgaz, biyogaz, linyit vb. santraller ile üretilen elektrik enerjisi; trafolar ile voltaj yükseltilmesi yapılarak 154 KV(genellikle) veya 380 KV değerinde üretilerek enerji iletim hatlarına verilir, buradan taşınan elektrik TEİAŞ (Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi) ın şalt sahasında genellikle 34,5 KV değerine düşürülür. Buradan sonra enerji dağıtımı başlar. Elektrik şehrin Dağıtım merkezine gelerek fiderlere ayrıldıktan sonra her fider belli bölgelere giderek OG(Orta Gerilim)/AG(Alçak Gerilim) çevirim trafolarıyla 34,5 KV dan 380 V a (faz- faz) düşürülür. AG dağıtımı başlar. Böylelikle evlerimize kadar gelen yaklaşık 220 V luk elektriğin geliş hikayesi böyledir. Elektrik Enerji Üretimi 4

TEİAŞ ın bünyesinde; Kurulu gücü, 72.000 MVA ya ulaşan 61 adet 380 kv, 450 adet 154 kv, 15 adet 66 kv olmak üzere 526 adet transformatör merkezi ve bu merkezlerden çıkan binlerce, YG/OG fideri ile 46.000 km iletim hattı mevcuttur. Santrallerde elektrik enerjisi üretmek için kullanılan generatörlerin gerilimleri çok yüksek değildir. Generatör çıkısı olarak 10 kv, 14,4 kv ve 15,8 kv gibi gerilimler kullanılmaktadır. Bu gerilimler ile 20 ila 30 km den uzun hatlarda ekonomik bir şekilde enerji iletimi yapılamaz. Bu nedenle daha uzaklara enerji taşımak için üretilen gerilim, transformatörler yardımı ile yükseltilir ve enerji yüksek gerilimlerle iletilir. Böylece hatlarda ısı seklinde kaybolan enerji azalacağı için iletim sisteminin verimi yükselir. İletim şebeklerinde yüksek gerilimin kullanılmasının gerekliliğini bir sonraki slayttaki örnek incelenerek kolaylıkla anlaşılabilir. Elektrik Enerji Üretimi 6

Örnek: 173 kw lık bir güç 10 km uzağa taşınacaktır. İletim hattının faz başına direnci 0.2 ohm/km dir. Cos =1 alarak hattaki güç kaybını 1 kv, 5 kv ve 10 kv luk iletim gerilimleri için hesaplayınız. Çözüm: Anma akımının hesabı için P=1,73.U.I.Cos eşitliği, bir fazda meydana gelen ısı (joule) kaybı için de P k =I 2.R eşitliği kullanılacaktır: Gerilim Akım Kayıp Güç 1 kv I =(173000/ 1,73.1000.1)=100 A =3.I 2.R=3.100 2.(0,2.10)=60 kw 1 Pk 5 kv I =(173000/ 1,73.5000.1)=20 A =3.I 2.R=3.20 2.(0,2.10)=2,4 kw 5 Pk 10 kv I =(173000/ 1,73.10000.1)=10 A 1 Pk=3.I2.R=3.102.(0,2.10)= 0,6 kw Elektrik Enerji Üretimi 7

Türkiye Elektrik Piyasası Gelişimi 1993 yılına kadar Türkiye Elektrik Kurumu'nun (TEK) kontrolü altında olan elektrik sektörü özelleştirme hedefleri doğrultusunda, TEAŞ (Üretim, İletim) ve TEDAŞ (Dağıtım) olarak iki çatı altında toplanmıştır. 4628 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu'nun yürürlüğe girmesi ile beraber 2003 yılında şirketler EÜAŞ (Üretim), TEİAŞ (İletim), TETAŞ (Toptan Satış) ve TEDAŞ (Dağıtım) olarak dörde ayrılmıştır. Elektrik Enerji Üretimi 8

Şebeke: Aynı anma gerilimli, birbirine bağlı elektrik tesislerinin tümüne şebeke denir. İletimde kullanılan şebekelere iletim şebekeleri, dağıtımda kullanılan şebekelere de dağıtım şebekeleri denir. Elektrik iletim ve dağıtım şebekeleri, elektrik enerjisinin üretilmesinden tüketilmesine kadar enerjinin kesintisiz ve güvenilir bir şekilde iletilip dağıtılmasına uygun olmalıdır. Elektrik Enerji Üretimi 9

Şebeke Çeşitleri Elektrik şebekeleri ve kullanıldıkları gerilimler Alçak gerilim şebekeleri (1-1000 volt arası) Orta gerilim şebekeleri (1kV-35 kv arası) Yüksek gerilim şebekeleri (35 kv-154 kv arası) Çok yüksek gerilim şebekeleri (154 kv dan fazla) Elektrik Enerji Üretimi 10

Dağıtım Şekillerine Göre Şebeke Çeşitleri Dağıtım şekillerine göre şebeke sistemleri şunlardır: Dallı şebekeler Ring şebekeler Ağ şebekeler Enterkonnekte şebekeler Elektrik Enerji Üretimi 11

Dallı Şebekeler ve Özellikleri Yerleşim merkezleri, sanayi merkezleri, şehir,kasaba, köy gibi yerlerde beslemesi genellikle tek kaynaktan yapılan ve şekli ağacın dallarına benzeyen şebeke türüne dallı şebeke denir. Elektrik Enerji Üretimi 12

Dallı şebekede elektrik enerjisinin dağıtılacağı yerin yük bakımından ağırlık merkezlerine dağıtım trafoları yerleştirilir. Bu trafonun etrafındaki alıcılara elektrik, bir ağacın dalları gibi önce kalın kollara daha sonra ince kollara ve dallara ayrılarak son alıcıya kadar ulaşır. Dallı şebekeler, tesis bedellerinin ucuz, bakım ve işletmelerinin kolay olması, oluşan arızaların kolay tespit edilmesi gibi sebeplerden dolayı tercih edilir. Bu avantajları yanında sakıncalı olan özellikleri de vardır. Dallı şebekelerde emniyet azdır, arıza olduğunda çok sayıda abone enerjisiz kalabilir. Hatlarda gerilim eşitliği yoktur. Elektrik Enerji Üretimi 13

Ring Şebeke Şehir, kasaba, köy ve sanayi merkezlerinde uygulanan, beslemenin birden fazla trafo ile yapıldığı ve bütün trafoların birbirine paralel şekilde kapalı bir sistemin oluşturduğu şebeke tipine ring şebeke denir. Elektrik Enerji Üretimi 15

Ring şebekelerde besleme birden fazla trafo ile yapıldığı için ring içerisinde bir arıza olması hâlinde; sadece arıza olan kısım devre dışı kalarak çok az sayıda abonenin enerjisiz kalması sağlanır. Ring içerisindeki elektrik hatlarının kesitleri her yerde aynıdır. Bu sebeple tesis maliyeti yüksektir. Dallı şebekelere göre daha güvenlidir. İleride alıcıların artmasıyla hatların çekilen akımı taşımaması durumunda tesisin yenilenmesi çok pahalıya mal olur. Çünkü ring şebekelerde tüm hatların değiştirilmesi gereklidir. Dallı şebekelerde ise akımı fazla olan hattın değiştirilmesi yeterli olacaktır. Elektrik Enerji Üretimi 16

Ağ şebekeler Şehir, kasaba, köy ve sanayi merkezlerinde uygulanabilen, beslemenin birden fazla trafo ile yapıldığı ve alıcıları besleyen hatların bir ağ gibi örülerek, gözlerin oluşturulduğu şebeke tipine ağ şebeke denir. Elektrik Enerji Üretimi 17

Ağ şebekelerde, ring şebekeler gibi beslemenin sürekli yapılabildiği, arızanın sadece arıza olan yeri etkilediği bir sistemdir. Diğer kısımların enerjisi kesilmez. Bazı ağ şebekelerde besleme bir yerden yapılır. Bu durumda yine kesintisiz enerji verebilir. Fakat trafo arıza yaptığında şebekenin tamamı enerjisiz kalır. Ağ şebekelerin kesintisiz enerji alınması, gerilim düşümünün çok az oluşu, sisteme güçlü alıcıların bağlanabilmesi gibi avantajları vardır. Bütün bunların yanı sıra ağ şebekelerin kuruluşları, işletimleri ve bakımları zordur. Kısa devre akımı etkisinin büyük olması gibi sakıncalı tarafları da vardır. Elektrik Enerji Üretimi 18

Enterkonnekte Şebeke Taşımada, iletimde, nakilde kârlılık ve güvenilirliğin artırılması amacıyla, özellikle önemli miktarlardaki enerji alışverişi için iki ya da daha fazla sistem veya şebeke arasında bölgeler arası ya da uluslar arası bağlantı olanağı sağlayan elektriksel sistemdir. Bu tip şebekelerde, o bölgedeki bütün elektrik üretim ve tüketim araçları büyük küçük ayrımı yapılmaksızın sisteme dahil edilmektedir. Enterkonnekte şebekenin kesintisiz elektrik sağlayabilme, yüksek verim, ekonomik olması gibi avantajları vardır. Bununla birlikte kısa devre akımlarının yüksek oluşu ve sistemin kararlılığının sağlanmasının zor oluşu gibi sakıncaları vardır. Elektrik Enerji Üretimi 19

Enterkonnekte sistemin tanımı: Sistem Elektrik Kuvvetli Akımlar Yönetmeliğinin birinci bölüm Madde 4/7 de Ağ (Enterkonnekte) şebeke: Santrallerin birbiri ile bağlantısını sağlayan gözlü şebekedir. şeklinde tarif edilmektedir. Genellikle birbirinden uzak mesafelerde olan, elektrik üretim santralleriyle tüketim merkezleri arasındaki iletim, enterkonnekte şebekelerle sağlanır. Üretim santrallerin bir iletim tesisine, buradan da diğer tesislere bağlanarak beraber çalışmalarına enterkonnekte çalışma, bu şebekeye de enterkonnekte şebeke denir. Elektrik Enerji Üretimi 21

Enterkonnekte sistemde bir arıza olduğunda, sadece arıza olan yerin enerjisi kesilir. Diğer kısımlarda enerjinin sürekliliği bozulmaz. Sistem içerisinde bir bölgede arızalanan santral veya trafolar devre dışı bırakıldığında diğer santral ve trafolar bu bölgeleri beslemeye devam eder. Her ülkenin kendi alıcılarını beslediği bir enterkonnekte şebekesi vardır. Bununla birlikte bazı komşu ülkelerin sistemleri birbirine bağlanabilir. Ülke içerisinde kendi başına çalışan küçük santraller ve beslenen aboneler olabilir. Bunlar sistemi etkilemez. Türkiye deki enterkonnekte sistem; Bulgaristan, Rusya, Irak, Suriye ve Gürcistan ülkelerinin şebekelerine bağlıdır. Bu bağlantılardan elektrik alışverişi yapılmaktadır. Elektrik Enerji Üretimi 22

TEİAŞ Milli Yük Tevzi Sistemi Türkiye Elektrik İletim Şirketi nin (TEİAŞ) Milli Yük Tevzi Sistemi hiyerarşik bir yapıya sahiptir. Milli Kontrol Merkezi (MKM) Ankara dadır ve hiyerarşik sistemin en üstünde yer almaktadır. Altı Bölgesel Kontrol Merkezi (BKM) Adapazarı, Gölbaşı, İkitelli, İzmir, Keban ve Samsun da kurulmuştur. İlave olarak, Milli Kontrol Merkezinin yedeği olan bir Acil Durum Kontrol Merkezi (ADKM) mevcuttur. Her BKM, MKM ye yedekli iletişim kanalları ile ADKM ye tek iletişim kanalı ile bağlıdır. MKM ve ADKM arasında da bir adet iletişim bağlantısı bulunmaktadır. Trafo merkezlerinde ve santrallarda bulunan Uzak Terminal Birimleri (RTU), ilgili Bölgesel Kontrol Merkezlerine yedekli iletişim kanalları ile bağlıdır. TEİAŞ Milli Yük Tevzi Sisteminin genel bir görünümü Şekil-1 de verilmiştir: SCADA sistemi vasıtasıyla Ulusal Enterkonnekte Şebekesinin önemli noktalarının izlenmesinin yanı sıra Ulusal Kontrol Merkezinde bulunan Enerji yönetim sistemi ile otomatik olarak yapılan yük frekans kontrolünden başka şebeke operatörlerinin hızlı ve doğru karar verebilmek için ihtiyaç duydukları hesaplama ve analizler yapılabilir. Elektrik Enerji Üretimi 24

Tüm Kontrol Merkezlerinde bulunan Gözetimsel Kontrol ve Veri Toplama (SCADA) fonksiyonlarına ilave olarak, Milli Kontrol Merkezi ve Acil Durum Kontrol Merkezinde (ADKM) Enerji Yönetim Sistemi (EMS) fonksiyonları da bulunmaktadır. Toplam olarak 200 den fazla RTU SCADA sistemine dahil edilmiş durumdadır. SCADA/EMS Sistemi vasıtasıyla, 380 kv iletim şebekesine bağlı tüm santral ve trafo merkezleri ile 154 kv alt-iletim şebekesine bağlı önemli santrallar ve trafo merkezleri MKM ve ilgili BKM lerde gerçek-zamanlı olarak izlenmektedir. Elektrik Enerji Üretimi 26

Trafo merkezi ve santrallarda bulunan RTU lar vasıtasıyla toplanan bilgiler işlenerek Bölgesel Kontrol Merkezlerine, oradan da Milli Yük Tevzi ve Acil Durum Merkezine gönderilmektedir. Kontrol merkezlerinden gönderilen kontrol sinyalleri de RTU lar vasıtasyla santral ve trafo merkezlerine iletilmektedir. RTU lar vasıtasıyla santral ve trafo merkezlerinden, generatör üniteleri, hat ve trafoların aktif ve reaktif güç değerleri, bara gerilim değerleri, trafo kademe değiştirici pozisyon bilgileri, bazı merkezlerden akım, frekans gibi ölçümler, santrallara ilişkin bazı ilave veriler, topoloji belirleyen kesici, ayırıcı, toprak ayırıcısı bilgileri ve alarm bilgileri ile enerji ölçümleri gibi Ulusal Enterkonnekte Elektrik Şebekesinin izlenmesi ve işletilmesi için ihtiyaç duyulan veriler toplanmaktadır. Elektrik Enerji Üretimi 27

Şalt Sahası Şalt Sahası: Güç trafoları, baraları ve diğer bütünleşik elemanları ile elektrik üretim, iletim ve dağıtımın yapıldığı tesislerdir. Kısaca elektrik enerjisini toplamaya veya dağıtmaya yarayan birimlerdir. Elektrik Enerji Üretimi 28

Şalt sahalarında bulunan başlıca donanımlar Güç trafosu, Bara düzeneği, Ölçü aletleri, Kontrol ve kumanda ekipmanları, Ayırıcılar Kesiciler Koruma ekipmanları Yüksek gerilim sigortaları Parafudrlar Kuşkonmazlar İzolatörler Koruma Röleleri Elektrik Enerji Üretimi 30

Güç Trafosu Alternatif akımda güç sabit kalmak şartı ile elektrik enerjisinin gerilim ve akım değerlerini ihtiyaca göre değiştirmeye yarayan elektrik makineleridir. Trafolar amaçları bakımından 3 kısımda incelenebilir.; Güç Trafoları Ölçü Trafoları Özel maksatlı trafolar Elektrik Enerji Üretimi 31

Güç trafosu yükseltici-indirici merkezler arası enerji iletiminde kullanılan transformatördür. Bir Güç Transformatörünün temel elemanları aşağıdaki gibidir; Demir Nüve: Manyetik akı oluşmasını sağlar Primer sargılar: İnce ve çok spirlidir. (Alçaltıcı tip) Sekonder sargılar: Kalın ve az spirlidir. İzolasyon yağı: Sargılar arası soğutma ile gövde tank arası soğutmayı sağlar. Ana tank: Sargıların yağın ve nüvenin bulunduğu tanktır. Rezerve tankı: Genleşme ve yedek yağ tankıdır. Yağ seviye göstergesi: Rezerve yağ servisini görmek içindir. Radyatör: Transformatör yağının soğutulmasını sağlar. Tekerlekler: Transformatörü taşımayı sağlar. OG-AG buşingi: OG-AG fazlarının bağlantı terminalleridir. Ark Boynuzu: Enerji nakil hatlarında bir gerilim yükselmesinde trafoyu koruyan elemandır. Termometre: Transformatörün ısı derecesini gösterir. Gerilim kademe Komütatürü: OG gerilim seviyesini ayarlamaya yarar. Elektrik Enerji Üretimi 32 Taşıma kancaları: Trafoyu montaj ve demontaj işleminde kaldırmaya yarar.

Bucholz rölesi: Buchholz Rölesi, yağ soğutmalı güç transformatörlerinin çeşitli zararlı etkilerden korunması için kullanılan bir güvenlik donanımıdır. Alman mühendis Max Buchholz (1875-1956) tarafından tasarlanan ve adıyla anılan bu röleler 1940'lı yıllardan bu yana güç transformatörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Transformatör içinde bir arıza yavaşça ortaya çıkarsa yerel ısınmalar meydana gelerek katı ve sıvı malzemeleri ayrıştırması sonucu yanıcı gazlar meydana getirir. Buchholz rölesinde belirli bir miktar gaz biriktiğinde alarm sistemi çalışır. Rölede toplanan gazın analizi arıza cinsi ve yeri hakkında bir göstergedir. Elektrik Enerji Üretimi 34

Trafoda bir iç arıza oluşması halinde, rölenin kapanan iki kontağı bulunmaktadır. Bunlardan biri, küçük arızalarda kontağını kapayarak, (yardımcı röle aracılığı ile) bu durumun ışıklı sinyal ile belirtilmesini sağlar, ancak açma yaptırmaz. Diğer kontak ise, büyük iç arızalarda kapanarak kesiciye açma kumandası verir ve aynı zamanda, durumu (yardımcı röle aracılığı ile) ışıklı sinyal ile belirtir. Gerek görüldüğünde her iki ışıklı sinyale ek olarak, (farklı) ses veren sinyaller de alınabilir. Elektrik Enerji Üretimi 35

Güç Trafosu Güç trafosu, 200 MVA üzeri olan ve TEİAŞ'ın indirici merkezlerinde ya da barajlarda kullanılan trafolardır. En büyük dezavantajlarından birisi, fiyatlarının çok pahalı olmasıdır. Ayrıca çok ağırdır ve taşınması büyük bir sorundur. Bu trafolar hem cebren hava ile hem de yağ ile soğutulmaktadır. İşletme bakımları zordur. Dağıtım Trafosu Endüstriyel alanda yani piyasada güç trafosu olarak bilinir. Tedaş ın orta gerilim hatlarında kullanılır. Anma gerilimleri 36/0.4 kv olarak değişmektedir. En fazla 2500 kva gücünde imal edilirler. 400 kva ya kadar direk tipi, bunun üzerinde bina ya da köşk içine monte edilirler. Bakımları güç trafolarına göre daha kolaydır. Elektrik Enerji Üretimi 39

Transformatörlerde sargılar yalıtılmış saçlardan oluşmuş nüveler üzerine sarılmışlardır. Sargılar ile nüvenin yalıtılması için çeşitli yalıtkanlar kullanılmaktadır. Şebekelerde kullanılan trafolar üç fazlı olarak yapılırlar. Üç fazlı transformatörler Çekirdek tip ve mantel tip nüveli olarak üretilirler. Üç fazlı transformatörler yıldız, üçgen ve zikzak olarak bağlanırlar. Zikzak bağlantı daha çok dağıtım transformatörlerinde kullanılır. Elektrik Enerji Üretimi 40

Yıldız bağlantı Zigzag bağlantı sadece transformatörün sekonder tarafına uygulanır. Primer taraf üçgen veya yıldız bağlanır. Üçgen bağlantı Zigzag bağlantı Elektrik Enerji Üretimi 41

Yy0: Primeri ve sekonderi yıldız bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 0 derece. Yd11: Primeri yıldız, sekonderi üçgen bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 30x11=330 derece. Dy6: Primeri üçgen, sekonderi yıldız bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 30x6=180 derece. Yz5: Primeri yıldız, sekonderi zigzag bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 30x5=150 derece. Elektrik Enerji Üretimi 43

Yıldız-yıldız bağlanan transformatörlerde bir fazdaki gerilim hat geriliminin üçte biridir. Paralel çalışmada en kolay bağlama gruplarından biridir. Faz gerilimi düşük olduğundan sargıların yalıtılması daha kolaydır. Yalıtımı kolay olmasından dolayı yüksek gerilim transformatörlerinde kullanılabilir. Genelde bu tür işletmelerde kullanılan transformatör grubu Yy0 dır. Üçgen-üçgen bağlantı grubunda da yine paralel bağlamaya uygun olmasıyla birlikte üç ve üçün katı olan harmoniklerin üçgenin çevresinde dolaşmasından dolayı üçüncül harmonik gerilimleri olmaz. Yıldız-üçgen bağlantı grubuna sahip transformatörlerde de yine üçüncül harmonikler sekonder tarafta üçgenin içinde dolaşır. Bu yüzden üçüncül harmonikler yoktur. Örnek verecek olursak genelde Yd5 transformatör grubu büyük santrallerde yüksek güçte kullanılır. Üçgen-yıldız bağlantı grubunda ise harmonikler primerde yok edilir ve sekonderinde nötr hattının topraklanabilmesi avantajlarındandır. Genellikle Dy5 grubu transformatörler büyük güçlü dağıtım transformatörleri olarak kullanılır. Zigzag bağlı transformatörler, üçüncü harmoniklerin bulunduğu, nötr hattında ısınmaların olduğu ve transformatörlerin yıldız noktalarında problemlerin olduğu yerlerde kullanılır. (Transformatör fazlarının eşit yüklenmemesi sonucu dengesiz çalışabilir. Zigzag bağlantı yapılarak bu denge sağlanmaya çalışılır.) Örneğin Yz5 grubu transformatör küçük güçlü dağıtım transformatörü olarak kullanılır. Elektrik Enerji Üretimi 44

Güç sisteminden çekilen yüklerde sık sık değişimler arzu edilmeyen gerilim değişimlerine neden olur. Bu problemi çözmek için kademe değiştirici transformatörlerden faydalanılır. Kademe değiştirici transformatörler (KDT) önemli bir gerilim düzenleyici araçlardır ve otomatik olarak dönüştürme oranları vasıtasıyla yük barasındaki gerilimi istenilen değerlerde tutmaya yararlar. Elektrik Enerji Üretimi 45

Dengeli üç fazlı sistem ve güç bağıntıları Elektrik Enerji Üretimi 46

Fazlar arası gerilimin elde edilmesi Elektrik Enerji Üretimi 47

Yıldız ve üçgen devrelerde sırasıyla gerilim ve akım Elektrik Enerji Üretimi 56

Denegeli bir sistemde güç bağıntıları Elektrik Enerji Üretimi 57

(1) Elektrik Enerji Üretimi 58

Ölçü transformatörleri Akım Ölçü Transformatörleri Gerilim Ölçü Transformatörleri 1.Ölçme 2. Koruma 3. Kontrol, Kumanda ve Ayar 4. Yalıtım (İzolasyon) Elektrik Enerji Üretimi 60

1. Akım Ölçü Transformatörleri Bağlı oldukları devreden geçen akımı, istenen oranda küçülterek bu akımla sekonder terminallere bağlı aletleri besleyen ve onları yüksek gerilimden izole eden özel trafolara, akım transformatörleri denilir. Akım Trafoları primer dediğimiz esas devreden geçen akımı, manyetik bir kuplaj ile küçülterek sekonder dediğimiz ikincil devreye ve bu devreye bağlı cihazlara aktarır. Bunun sonucunda; Cihazların büyük akımlar ile zorlanması, OG ve YG devrelerinde, cihazların büyük gerilimler ile zorlanması önlenmiş olur. Elektrik Enerji Üretimi 61

Akım transformatörleri şu kısımlardan oluşur; Primer sargı ve terminalleri Sekonder sargı ve terminalleri Manyetik nüve ve gövde Akım transformatörleri, çalışma ve parçaları bakımından trafolara çok benzemektedir. Fakat akım transformatörleri, sekonderi kısa devre çalışan ve sekonder çıkış akımı belirli oranda (ölçme ve koruma röleleri için) sınırlandırılmış özel bir trafodur. Elektrik Enerji Üretimi 63

Kullanma Amaçları Akım transformatörlerinin kullanma amaçlarını şu şekilde sıralayabiliriz: Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer geriliminden izole eder, güvenli çalışmaya imkân sağlar. Değişik primer değerlerine karşılık, standart sekonder değerler elde edilir. Ölçü transformatörlerinin kullanılması, ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük boyutlu imal edilmesine imkân verir. Büyük akımlar ölçmede daha ekonomik bir çözümdür. Elektrik Enerji Üretimi 65

Özellikleri Akım transformatörlerinin en önemli özellikleri şunlardır: Primer devresinden geçen akımı, dönüştürme oranına göre sekonder devreye aktarır. Akım transformatörleri sekonder devreleri, kısa devre durumunda çalışır. Primer sargıları kalın ve az sarımlı Sekonder sargıları ise ince telli ve çok sarımlıdır. Akım transformatörlerinin primer ve sekonder sargılarının giriş ve çıkış uçları, değişik harflerle ifade edilir. Soğutma şekline göre yağlı tip ve kuru tip olmak üzere ikiye ayrılır. Akım dönüştürme oranı, primer akımının, sekonder akımına oranına denir. Transformatör etiketlerinde 75/5A, 100/5A, 1000/5A gibi belirtilir. Elektrik Enerji Üretimi 66

Primer akımları 1-2-5-10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75-80- 100-150-200-250-300-400-450-500-600-1000-2000 A ya da daha yüksek olabilir. Çıkış akımları 1-2-5 veya 10 A den biri olabilir. AKIM TRAFOSU SEÇİMİ Örnek P=U.I. 3.Cosϕ I=PU. 3.Cos ϕ I=200 kw.380.1,73.0,8=380 A Tam yükte çekilen akım Bir üst kademe için 400 A Şalter ve 400/5 A çevirme oranı olan akım trafosu seçilir. Elektrik Enerji Üretimi 68

2. Gerilim Transformatörleri Bağlı oldukları devredeki primer gerilimi istenen oranda küçülterek bu gerilimle sekonder terminallerine bağlı aletleri besleyen ve onları yüksek gerilimden izole eden özel trafolara, gerilim transformatörleri denir. Gerilim trafoları; primer dediğimiz esas devre gerilimini, manyetik bir kuplaj ile (genellikle) küçülterek sekonder dediğimiz ikinci devreye aktarır ve bu devreye bağlı cihazların gerilime duyarlı elemanlarının enerjilenmesini sağlarlar. Örneğin, voltmetrelere, sayaç ve watmetrelerin gerilim devreleri vb. Bunun sonucunda; cihazların büyük gerilimler ile zorlanması önlenir. Elektrik Enerji Üretimi 69

Gerilim transformatörünün primer sargıları, akım transformatörünün primer sargılarının 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 dönüştürme oranı kadar azdır. Manyetik nüve kesiti gerilim transformatörünün yükü ile orantılıdır. Gerilim transformatörleri faz-toprak, faz-faz arası yapılırlar. Elektrik Enerji Üretimi 71

faz-faz gerilim ölçü trafosu faz-toprak gerilim ölçü trafosu Elektrik Enerji Üretimi 72

Bir gerilim transformatörü aşağıdaki kısımlardan meydana gelir: Primer sargı Sekonder sargı Manyetik nüve İzolatör ve yağ kabı Elektrik Enerji Üretimi 73

Özellikleri Yüksek gerilimi belli bir oranda düşüren, ölçü trafolarıdır. Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer geriliminden izole ederek güvenli çalışmaya imkân sağlar. Sekonder çıkışları, açık devre gibi çalışırlar. Primer devresinden geçen gerilimi, dönüştürme oranına göre sekonder devreye aktarır. Primer sargıları ince ve çok sarımlıdır. Sekonder sargıları ise kalın telli ve az sarımlıdır. Gerilim transformatörlerinin primer ve sekonder sargılarının giriş ve çıkış uçları değişik harflerle ifade edilir. Elektrik Enerji Üretimi 74

Kullanıldıkları yere göre akım transformatörleri ikiye ayrılır: Faz-Toprak Gerilim Transformatörü: Faz-Faz Gerilim Transformatörü: Elektrik Enerji Üretimi 75

Güç Trafolarının Paralel Çalışması Kısa devre akımı Sekonderi kısa devre edilmiş bir transformatörün primerine herhangi bir gerilim uygulandığında sekonderden geçen akıma kısa devre akımı denir ve Ik ile gösterilir. Kısa devre gerilimi Primere uygulanan gerilim, sıfırdan başlanarak yavaş yavaş artırılır. Sekonderden anma akımı geçtiğinde gerilim artırmaya son verilir. Bu anda transformatörün primerine uygulanan gerilime kısa devre gerilimi denir. Uk ile gösterilir. Kısa devre gerilimi anma geriliminin yüzdesi olarak belirtilir. % Uk = (Uk / Un). 100 Elektrik Enerji Üretimi 76

Trafolarda Regülasyon Gerilim regülasyonu: Transformatörün sekonder geriliminin boştaki ve yüklü durumdaki gerilimleri arasındaki farka, transformatörün gerilim değişmesi veya gerilim regülasyonu denir. Bu farkın, tam yüklü durumdaki sekonder gerilimleri oranının 100 ile çarpımına gerilim regülasyonu yüzdesi denir. Elektrik Enerji Üretimi 77

Regülasyon yüzdesi bilinen bir transformatör yüklendiği zaman sekonder geriliminin ne kadar değiştiği kolayca hesaplanabilir. Elektrik Enerji Üretimi 78

Paralel Bağlama Şartları Transformatörlerin paralel bağlanabilmeleri için bazı şartların olması gerekir. Paralel bağlanacak transformatörün primer ve sekonder gerilimleri her an eşit olmalıdır. Anma güçleri birbirine eşit veya güçleri arasındaki oran 1/3 ten büyük olmamalıdır. Paralel bağlanacak transformatörlerin kısa devre gerilimleri (Uk) birbirine eşit olmalı veya aralarındaki fark % 10 dan büyük olmamalıdır. Paralel bağlanacak transformatörlerin aynı polariteli uçları birbirine bağlanmalıdır. Böylece transformatörlerin birbiri üzerinden kısa devre olmaları önlenmiş olur. Paralel bağlanacak transformatörlerin bağlantı grupları uyumlu olmalıdır. Elektrik Enerji Üretimi 79

Kısa devre gerilimlerinin eşit olması, paralel çalışan transformatörler arasında, yükün transformatörlerin güçleri oranında dağılmasını sağlar. Paralel çalışan transformatörlerin üzerlerine aldıkları yük kısa devre gerilimleri ile ters orantılıdır. Buna göre kısa devre gerilimi küçük olan transformatör daha fazla yüklenir. Eğer paralel bağlama şartları yerine getirilmişse iki transformatör birbiri ile paralel bağlanır. Elektrik Enerji Üretimi 80

%U k = U x2 + Ur 2 R= Un2 S X= Un2 S %Ur %Ux Elektrik Enerji Üretimi 81

Paralel çalışan trafolarda yeni Uk değerinin hesabı ve trafoların yüklenmesi: %U k = S S1 Uk1 + S2 Uk2 S 1 = S 1 Uk Uk1 Elektrik Enerji Üretimi 82