elektrġk – elektronġk mühendġslġğġ bölümü elektrġk

ELEKTRĠK – ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
ELEKTRĠK TESĠSLERĠ LABORATUVAR FÖYÜ
EYLÜL 2001
İÇİNDEKİLER
ÖN SÖZ
SAYFA NO
BÖLÜM 1
1. ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠ DENEYĠ
1.1. Genel Bilgi
1.2. Akım Transformatörleri
1.2.1. Teorik Bilgi
1.3. Akım Transformatörleri Ġle Yapılacak Deneyler
1.3.1- Çevirme Oranı Tespiti
1.3.2- Seri Bağlama
1.3.3- Diferansiyel Bağlama
1.3.4- Paralel Bağlama
1.4. Deneyde Kullanılan Aletler
1.5. Deneyin YapılıĢı
01
01
01
05
05
05
06
06
07
07
BÖLÜM 2
2. SĠGORTA , KONTAKTÖR TERMĠK RÖLE KOORDĠNASYONU DENEYĠ
2.1. Deney Amacı
2.2. Teorik Bilgi
2.2.1. Mekanik Yapısı
2.2.2. Elektriksel Yapısı
2.3. Kullanım Sınıfları
2.4. Bağlantı ġeması
2.5. Sigortalar ve Anahtarlar
2.5.1- Eriyen Telli Sigortalar
2.5.2- Alçak Gerilim Sigortaları
2.5.3- D Tipi Sigortalar
2.5.4- Bıçaklı Sigortalar
2.5.5- Yüksek Gerilim Sigortaları
2.5.6- BuĢonlu Sigorta
2.5.7- Otomatik Sigorta
2.5.8- Tablolar
2.5.9. W Otomatlar
08
08
08
10
13
13
14
14
15
15
16
16
17
19
19
19
BÖLÜM 3
3. KORUMA RÖLELERĠ DENEYĠ
3.1. Ġndüksiyon Röleleri
3.1. 1- Çift Bobinli Ġndüksiyon Röleleri
21
21
3.1. 2- Tek Bobinli Ġndüksiyon Röleleri
3.1.2.1. Tek Bobinli Ġndüksiyon Tipi Akım Rölelerinde Akım Ayarının
DeğiĢtirilmesi
3.2. Motor Faz Koruma Rölesi
3.3. Faz sırası Rölesi
3.4. Kaçak Akım Rölesi
3.4.1. Akım Büyüklüğünün Etkisi
3.4.2. Temas Geriliminin Etkisi
3.4.3. ÇalıĢma Prensibi
3.5. Akım Trafoları
3.6. Temasların Tanımı
3.6. A- Direk Temas
3.6. B- Endirek Temas
3.6.1- Hayat Koruma
3.6.1.1. Uygulama Alanları
3.6.2- Yangın Koruma
3.6.2.1. Uygulama Alanları
3.6.3. Nedensiz Açmalara KarĢı Korunma
3.6.4. Montajda Dikkat Edilecek Hususlar
3.7. Yapılacak Deney Devresi
3.7.1. Devrede Deneyin Yapılması
3.7.2. Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar
3.7.3. Deneyin YapılıĢı
3.7.4. Deney ve Sonuçları
3.8. Temas Gerilimi
3.8.1. Müsaade Edilen Tehlikeli Sınır Gerilimleri
3.8.2. Elektrik Akımının Ġnsan Vücudu Üzerine Tesiri
3.8.3. Toprak Kaçaklarına KarĢı Koruma
3.9. Bağlantı
3.10. Hata Akımı
3.11. Topraklama
3.12. Test Butonu
3.13. KA2803B Toprak Kaçağı Dedektörü
3.13.1. Özellikleri
3.13.2. Açıklama
3.13.3. Elemanın Ġç Yapısı
3.13.4. Karakteristik değerler
3.13.5. Tipik Karakteristikler
3.13.6. Tipik Karakteristikler ( Devam )
3.13.7. KA2803B Entegresi Ġle GerçekleĢtirilmiĢ Kaçak Akım Röle Örnekleri
22
23
24
25
26
26
27
28
29
31
31
32
33
33
33
33
33
33
34
35
35
35
36
36
37
38
39
39
40
40
40
40
40
41
41
42
43
44
45
BÖLÜM 4
4. SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA RÖLELERĠ DENEYĠ
4.1. AĢırı Akım Koruması
4.2. AĢırı Akım Rölelerinin Akım – Zaman Karakteristikleri
46
46
4.2.1. Ani ÇalıĢan Röleler
4.2.2. Sabit Zamanlı Röle Karakteristiği
4.2.3. Ani Elemanlı ve Sabit Zaman Gecikmeli Röle Karakteristiği
4.2.4. Ters Zamanlı Röle Karakteristiği
4.2.5. Ani Elemanlı Ters Zaman Gecikmeli Röle Karakteristiği
4.3. Bağımsiz Sekonder AĢırı Akım Rölesi
4.4. Ters Zamanlı AĢırı Akım Rölesi
4.5. Bağlantı ġeması
4.6. Katalog Bilgileri
4.7. Deneye Gelmeden Önce Yapılması Gerekenler
4.8. Kaynaklar
4.9. Çözümlü Hazırlık Sorusu
4.10. BKK RÖLESĠ BAĞLANTILARI
4.10.A- Monofaze Topraksız Sekonder AĢırı Akım Koruma Rölesi
4.10.B- Toprak Hatası Rölesi
4.10.C- Trifaze Topraksız Sekonder AĢırı Akım Koruma Rölesi
4.10.D- Trifaze Topraklı Sekonder AĢırı Akım Koruma Rölesi
4.11. TERS ZAMANLI AġIRI AKIM RÖLESĠNĠN BAĞLANTI ġEMALARI
4.11.A- Monofaze Topraksız Sekonder AĢırı Akım Koruma Rölesi
4.11.B- Toprak Hatası Rölesi
4.11.C- Trifaze Topraksız Sekonder AĢırı Akım Koruma Rölesi
4.11.D- Trifaze Topraklı Sekonder AĢırı Akım Koruma Rölesi
46
47
48
48
49
50
52
53
53
53
53
54
55
55
55
56
57
57
57
58
59
60
BÖLÜM 5
5. REAKTĠF GÜÇ KOMPANZASYONU DENEYĠ
5.1. Deneyin Amacı
5.2. Teorik Bilgi
5.3. KOMPANZASYON TESĠSĠNĠN ÇEġĠTLERĠ
5.3.1- Alıcıların Tek Tek kompanzasyonu
5.3.2- Grup kompanzasyonu
5.3.3- Merkezi kompanzasyon
5.3.3. MERKEZĠ KOMPANZASYON
5.3.3.1. Tesis Elemanları
5.3.3.1.a- kondansatör
5.3.3.1.b- Anahtarlar
5.3.3.1.c- Regülatörler ve Kompanzasyonun Otomatik Ayarı
5.3.3.2.Ölçme Bölümü
5.3.3.3.KarĢılaĢtırma Bölümü
5.4. Röle Ayarları
5.4.a- c/k Ayarı
5.4.b- cos veya % Ayarı
5.5. Reaktif Güç Kontrol Rölesi
5.5.1. Tipleri
5.5.2. Genel
5.5.3. Gerekli Kondansatör Gücünün Seçimi
62
62
65
65
65
66
66
66
66
67
67
68
69
69
69
70
72
72
72
73
5.5.3.1. Örnek Olarak
5.5.4. Kondansatör Adımının Tayini
5.5.5. Akım Trafosunun Tayini
5.5.6. Teknik Özellikler
5.6. Reaktif Rölenin Bağlanması
5.7. Reaktif Rölenin ĠĢletmeye Alınması
5.8. Olabilecek Sorunlar
5.9. RG – 7B REAKTĠF GÜÇ KONTROL RÖLESĠ
73
73
74
74
75
75
76
78
BÖLÜM 6
6. SENKRONĠZASYON DENEYĠ
6.1. GiriĢ
6.1.1- Gerilimlerin EĢit olması
6.1.2- Frekansların EĢit olması
6.1.3- Faz Açılarının EĢit Olması
6.1.4- Faz Sıralarının EĢit olması
6.2. Senkronizasyon Cihazları
6.2.1. Gerilim kontrolü
6.2.2. Frekans Kontrolü
6.2.3. Faz Açısı kontrolü
6.2.3.1. Sıfır Voltmetresi
6.2.3.2. Sönen Lamba montajı
6.2.3.3. Yanan Lamba Montajı
6.2.3.4. Dönen IĢık Montajı
6.2.4. Faz Sırası Kontrolü
6.2.5. Senkronoskop
80
81
82
83
84
85
85
85
86
86
86
86
86
86
86
BÖLÜM 7
7. TOPRAKLAMA DENEYLERĠ
TOPRAKLAMA NEVĠLERĠ
7.1.1. Koruma Topraklaması
7.1.1.1. Alçak Gerilim Tesislerinde Koruma Topraklaması
Uygulama Alanı
7.1.1.2. Yüksek Gerilim Tesislerinde Koruma Topraklaması
Uygulama Alanı
7.1.2. ĠĢletme Topraklaması
7.1.2.1. Alçak Gerilim Tesislerinde ĠĢletme Topraklaması
7.1.2.2. Yüksek Gerilim Tesislerinde ĠĢletme Topraklaması
KAYNAKLAR
87
87
87
88
88
89
90
90
1 . ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠ DENEYĠ
1.1. GENEL BĠLGĠ : Büyük akım değerlerinde ve yüksek gerilim
değerlerinde hem ekonomik ve pratik sebeplerden dolayı ve hem de insan
hayatını tehlikeden korumak için ölçü aletleri , koruma , kumanda , ayar ve
kontrol cihazları , devreye daima bir ölçü transformatörü üzerinden bağlanır.
Ölçü transformatörleri kullanıldıkları yere ve ölçtükleri değerlere göre iki tiptir;
akım devrelerine bağlanıp akım değerlerini çevirmeye yarayanlara " akım
transformatörleri "
ve gerilim devrelerine bağlanıp gerilim değerlerini
çevirmeye yarayanlara " gerilim transformatörleri " denir. Ölçü
transformatörleri esas itibariyle aĢağıdaki dört iĢlevden biri veya bir kaçı için
kullanılır:
1.
2.
3.
4.
Ölçme ,
Koruma ,
Kontrol , kumanda ve ayar ,
Ġzolasyon .
1.2. AKIM TRANSFORMATÖRLERĠ
1.2.1. TEORĠK BĠLGĠ : Bir akım transformatörünün çalıĢma tesir tarzı ,
primer devredeki iĢletme durumuna göre bir doğru üzerinde ifade olunmuĢtu,
Normal çalıĢma bölgesi
BoĢta çalıĢma
Kısa devre
Ölçü sistemleri faliyette koruma
Koruma çihazları çalıĢmaz
faliyette
Arıza bölgesi
Tam yük
ölçü sistemleri çalıĢmaz
çihazları
ġekil 1.1. Primer devredeki iĢletme durumuna göre akım transformatörünün
çalıĢma ve tesir tarzının bir doğru üzerinde gösterilmesi .
Bir akım transformatörünün bağlama ve çalıĢma tarzı ġekil 1.2. de
gösterilmiĢtir .
X
Z = R2 + X2
L
l
I1
I2
F :Faz iletkeni
Z :Yük empedansı
I1:Primer akım
K
k
R
I2:Sekonder akım
ġekil 1.2.
Akım transformatörünün hatası ;
(%)h=
I1 – ü x I2
I1
x 100
ü : Çevirme oranı
w1 = ( 1 / ü ) . w2
ġekiller de akım transformatörünün çeĢitli bağlama Ģekilleri gösterilmiĢtir .
R
S
IR
IR
T
IS
IS
IT
IT
Üçgen Bağlama
IR - IS
IT - IS
IS - IT
R
S
IR
L
T
IS
l
IR
L
IT
l
IS
L
l
IT
A
K
k
K
k
K
A
A
k
Yıldız Bağlama
Akım transformatörlerinin çevirme oranları ;
50/5 , 100/5 , 150/5 , 200/5 , 250/5 , 300/5 , 400/5 , 450/5 , 500/5 , 600/5 ,
800/5 , 1000/5 , 1200/5
Bir akım transformatöründe sekonder gerilimin efektif değeri ;
Veff = 4,44 . f . A . Ns . .10-8 Volt
f = Frekans
A= Demir çekirdekte kesit
Ns= Sekonder sargıdaki sarım sayısı ( tur sayısı )
= Demir çekirdekteki maksimum akı
Akım transformatörleri gerilim transformatörlerine benzer iki ayrı sargıya
sahiptir ancak , primer sargısında tam yük akımını taĢıyabilecek nitelikte
birkaç sargıdan oluĢur . Sekonder sargısı ise 5 ile 20 A lik bir akım
taĢıyabilecek daha ince ve daha uzun sargıdan oluĢur . Akım transformatörü
oranı sekonder ucuna bağlanacak cihazın sürekli akımına göre seçilir .
Genellikle bu 5A' dir veya 1A' dir . Akım transformatörlerinde primer uçları
P1 , P2 veya K , L sekonder uçları da s1 , s2 veya k , l ile gösterilir.
A
k
R
K
a
u
A
l
L
U
V
x
X
u
U
x
X
S
T
k
l
K
L
ġekil 1.4. iki ölçme sistemli sayaç bağlantısı (Aron veya V Bağlantısı )
Kn : Transfer oranının anma değeri
I1 : Primer akım
I2 : Sekonder akım ise akım transformatörünün yüzde olarak akım hatası
Ei = % ( Kn . I2 – I1 ) . 100 / I1 ' dir.
Anma akımında müsaade edilen en yüksek akım hatasının hassasiyet sınıfı
denir. Akım transformatörleri için diğer önemli karakteristik aĢırı akım
faktörüdür . Koruma devrelerinde genellikle n=10 seçilir . AĢırı akım faktörü
10P ile gösterilir . P küçük seçilirse sekonder akım küçük okunmuĢtur . Ölçü
devrelerinde n=5 seçilir . M5 ile gösterilir . Bunların demir çekirdekleri daha
çabuk doyar . Böylece ölçü cihazları aĢırı yüklenmelere karĢı korunmuĢ olur .
Akım transformatörlerinin sekonder uçları hiçbir zaman açık bırakılmaz . Aksi
taktirde özellikle büyük primer akımları ve büyük güçlü çekirdekler halinde ,
sekonder uçlar arasında tehlikeli yüksek gerilimler meydana gelir . Standart
anma güçleri : 2,5 - 5 - 10 - 15 ve 30 VA 'dir .
1.3. AKIM TRANSFORMATÖRÜ ĠLE YAPILACAK DENEYLER :
1.3.1 - ÇEVĠRME ORANI TESPĠTĠ : ġekil 1. 6.
~
R
K
I1
L
A
k
I2
l
A1
ġekil 1. 6. Akım Trafosunun Çevirme Oranının Tespitine ait Bağlama ġeması .
1.3.2 - SERĠ BAĞLAMA : ġekil 1. 7.
~
I1
R
I1
K
L K
L
K
l
l
A
k
I2
I2
A2
ġekil 1. 7. Akım Trafosunun Seri Bağlanmalarına ait ġeması .
1.3.3 - DĠFERANSĠYEL BAĞLAMA : Bu bağlama akım trafosunun
bağlantılarının doğru olup olmadığını kontrol etmeye yarar . ġekil 1. 8.
~
I1
R
L
I1
K
L
K
A
k
l
I2
k
l
I2
A2
A1
A1
ġekil 1. 8. Akım Trafosunun Diferansiyel Bağlama ġeması .
1.3.4 - PARALEL BAĞLAMA : ġekil 1. 9.
R
L
I1
K
L
K
l
k
I1
A
K
l
I2
I2
A2
A1
ġekil 1. 9. Akım trafosunun Paralel Bağlama Ģeması .
A1
1.4. DENEYDE KULLANILAN ALETLER :
1 - 10 , 25 , 50 , 100 A , sekonder akımı 5 Amper olan 2 akım trafosu
2 - 4 adet ampermetre
3 - 0 - 2 Amper ayarlı akım kaynağı
1.5. DENEYĠN YAPILIġI : Önce Ģekil 1. 6.' daki montaj kurularak ayarlı
akım kaynağı ile akım belirli bir değere ayarlanır , A ampermetresi ile değerler
okunur . Böylece akım trafosunun çevirme oranı bulunur . Sonra sırası ile
Ģekil 1. 7. , 1. 8. , 1. 9. ' daki montajlar kurulur ve A1 , A2 ampermetrelerinin
gösterdikleri değerler hesap yoluyla bulunmaktan sonra deney ile alınacak
değerler karĢılaĢtırılacaktır .
2. SĠGORTA - KONTAKTÖR TERMĠK RÖLE KOORDĠNASYONU
DENEYĠ
2. 1. DENEY AMACI : Kontaktörün çalıĢmasının , koruma elemanlarının ve
uzaktan kumanda tertibatının deneysel olarak incelenmesidir .
2. 2. TEORĠK BĠLGĠ
2. 2. 1. MEKANĠK YAPISI : Kontaktörler alçak gerilim tesislerinde ,
özellikle sık sık devreye girip çıkması söz konusu olan tüketicilere kumanda
etmeye yarayan bağlama cihazlarıdır .
Yapı itibari ile kontaktörler faz baĢına iki adet sabit ve bunları
köprülemek sureti ile bağlamayı yapan hareketli kontaklardan oluĢurlar .
Sabit kontaklar bir gövde üzerine tespit edilmiĢtir ; hareketli kontaklar ise bir
yalıtkan madde üzerine oluĢturulmuĢlardır . kontakların kapalı kalması bir
bobin yardımı ile elektromanyatik yoldan sağlanır ; açma için ise elektrik
devresi kesilerek manyetik çekme kuvveti ortadan kaldırılır ve bunun üzerine
hareketli kontaklar bir yay kuvvetinin etkisi ile çekilerek devre kesilir .
Kontaktörler esas itibari ile çok fazla açma kapama yaptıklarından ,
kontakları zamanla yıpranır . Oysaki kontaktör gövdesinin ömrü çok uzun
olduğundan , kontaklar kolayca değiĢtirilerek cihazın daha fazla zaman
kullanıma elveriĢli hale getirilmesi mümkündür . kontaklar genellikle bakırdan
yapılır ve kapama sırasında gerekli kontak basıncını sağlamak , darbe
neticesinde kontakların zarar görmesini önlemek için gerekli elastikiyeti temin
etmek amacıyla yaylarla donatılılar .
Kontaktörlerin açılıp kapanması esnasında oluĢan arklar kontakları
tahrip ederler . Kapama esnasındaki arkın hafif , kısa süreli ve etkisinin az
olması için , hareketli kontakların büyük bir hızla ve gerekli kontak basıncı ile
sabit kontaklara temas ettirilmesi gerekir . Bütün bağlama cihazlarında
olduğu gibi kontaktörlerde de açma arkı büyük rol oynar . Açma esnasında
meydana gelen arkın mümkün olduğu kadar zararsız olmasını sağlamak
amacıyla hareketli kontakların sabit kontaklardan büyük bir hızla yarılması
gerekir ve bu sırada meydana gelen arkı söndürmek için çeĢitli tedbirlere
baĢvurulur . Açma arkının bir fazdan diğer faza atlayarak kısa devre meydana
getirmesine engel olmak için fazlara ait kontaklar yalıtkan ve yanmayan
bölmelere ( ark söndürme hücreleri ) ayrılmıĢtır .
Bir kontaktörde kontak elemanlarının ömrü 10 milyon defa açıp
kapamaya elveriĢli olup , bunları yenilemek suretiyle ömür bir 10 milyon defa
daha açıp kapamaya çıkarılabilir .
Kontaktörlerin en önemli kısmı elektrikli kumanda devresidir ve bunun içinde
akım kaynağı olarak yine tüketicilerin bağlandığı Ģebekeden faydalanılır .
hareketli kontakları taĢıyan kısmı bir bobin çekirdeğine bağlanmıĢtır . Bobin
bir kumanda düğmesi vasıtasıyla devreye sokulunca manyetik devreyi
çekerek kontakları kapar . Genellikle kapama kumandası veren düğmelere
çalıĢtırma düğmesi adı verilir .
Kontaktörlerde 3 faz kontağından baĢka bir yardımcı kontak bulunur .
Bu kontak da diğerleri ile beraber normalde açıkken kapama kumandası
verildiğinde kendisine ait iki sabit kontağı köprüler . ĠĢte kapama için
kumanda vermek üzere basılan düğmeye paralel olarak bağlı bulunan bu
kontak , kumanda kontağı açılsa dahi kumanda devresini kapalı tutar, bu
nedenle bu kontağa tutucu kontak ismi verilir. Tüketiciyi devreden çıkarmak
yani kontaktörü açmak için kumanda bobini devresinde bulunan ikinci bir
düğmeden faydalanılır . Buna açma düğmesi denir .
Alıcı
4
3
1 2
1
A
K
1- Sabit kontaklar
2- Hareketli kontaklar
3-Tutucu kontak
4- Kapama bobini
A- Açma kumanda düğmesi ( normalde kapalı )
K- Kapama kumanda düğmesi ( normalde açık )
ġekil 1 - Tutucu kontaklı bir kontaktörün prensip Ģeması
R
S
T
ġebeke
O
Açma düğmesi bir sükunet kontağı ihtiva eder ( normalde kapalı kontak ) ,
yani bu düğmeye dokunulmadığı sürece kontak kapalıdır , fakat buna
basılınca kumanda devresi kendiliğinden bobinin mıknatıs çekme kuvveti
yerine zıt yönde etki eden bir yay kuvveti etkisiyle kontaklar açılır . ġekil 1'de
tutucu kontağı ile beraber bir kontaktörün prensip Ģeması gösterilmiĢtir .
Burada tutucu kontak , kapama düğmesi ile paraleldir . Kontaktörlerde
kullanım kabiliyetini arttırmak amacıyla çeĢitli kumandalar verebilmek için
hareketli kontaklara, tutucu kontağın dıĢında bir ya da birkaç yardımcı
kontak daha ilave edilmektedir . Bunlar normalde açık olabildiği gibi normalde
kapalı olanları veya her ikisinin de mevcut olduğu muhtelif tipleri vardır .
Amaca göre istenen tipteki kontaktörler üretici firma kataloglarından
seçilebilirler .
2. 2. 2. ELEKTRĠKSEL YAPISI
Kontaktör bobinleri faz nötr gerilimi ile beslendiği gibi faz arası
gerilimle beslenenleri de vardır . Faz arası gerilimle beslenildiğinde bobini
besleyen her iki faza da sigorta konmalıdır .
Kontaktörlere elektriksel yoldan açma ve kapama kumandası verilmesi
bazı önemli imkanlara yol açar . Bunlardan birincisi kontaktöre uzatan ve
çeĢitli yerlerden kumanda verilebilmesidir . Ġkincisi kontaktörlerin termik ve
manyetik açıcılarla techiz edilerek aĢırı yüke ve kısa devreye karĢı koruna
bilmesidir .
Kontaktörler genellikle 3 fazlı bir termik aĢırı akım elemanıyla techiz
edilirler . Bunların aĢırı akım dereceleri ve buna bağlı olarak açma zamanları
ayar edilebilir . Bir aĢırı yüklenme halinde bimetal çubuklardan yapılmıĢ
termik aĢırı akım elemanları eğilerek , itmek suretiyle bobin devresindeki
sükunet kontağının enerjisini kesecek bir yardımcı kontağı harekete geçirirler
ve böylece devre kesilir . Yalnız termik açıcılarla korunmuĢ olan tüketicileri
kısa devreye karĢı da korumak için bunlar Ģebekeye kontaktörlerden sonra bir
sigorta üzerinden bağlanırlar . Kontaktörlerin çoğunluğu yalnız termik açıcı ile
donatıldıkları halde bazı önemli ve büyük tüketicileri kısa devreye karĢı
korumak maksadıyla bazen kontaktörler manyetik açıcı ile de techiz edilirler .
Küçük tip kontaktörlerde termik açıcıların bimetal çubukları tüketici
akım devre sine doğrudan seri olarak girerler ve bu akımın tesiri ile ısınarak
açma kumandası verirler . Büyük güçlü kontaktörlerde ise , bimetal çubuklar ,
etrafına sarılmıĢ olan bir ısıtıcı direnç yardımıyla dolaylı olarak ısıtılırlar . Bu
ısıtıcılarsa bir akım trafosu veya bir paralel devre üzerinden beslenirler .
Bimetal çubuklar çok büyük kısa devre akımların- da tahrip olurlar , bu
nedenle ısıtıcıları besleyen akım trafoları genellikle doymalı cinstendir .
Manyetik açıcılar ayar edildiği değerden daha büyük akım değerlerinde
ani olarak çalıĢıp kumanda devresindeki sükunet kontağını açarak tüketicinin
Ģebekeden ayrılmasını sağlarlar . ġekil 2 'de termik ve manyetik koruyucuları
olan bir kontaktörün yapılıĢ prensibi Ģematik olarak gösterilmiĢtir .
Alıcı
3
4
2
1
A
1234-
K
Kontaktör
Termik açıcı
Manyetik açıcı
Termik + manyetik açtırma kontağı
R
S
ġebeke
T
ġekil 2 - Termik + Manyetik koruma elemanlarıyla donatılmıĢ bir kontaktörün
prensip Ģeması
ġekil 3'de ise termik , manyetik ve termik + manyetik açıcıların akım zaman karakteristikleri verilmiĢtir . Termik açıcı nominal akımda hiç açmaz ,
buna karĢılık aĢırı akımlarda ise açma zamanı akımın Ģiddetine göre değiĢir ;
büyük aĢırı akımlarda daha kısa sürede ve küçük aĢırı akımlarda ise daha
uzun sürede açar . Manyetik açıcı bir kısa devre akımında devreyi derhal
keser . Termik + manyetik açıcılarda aĢırı akımlarda termik eleman gecikmeli
olarak ve kısa devre akımlarında manyetik eleman gecikmesiz olarak faliyete
geçer .
O
t
t
In
k x In
Ik
k x In
t
In
Ik
k x In
ġekil 3 termik , manyetik ve termik + manyetik açıcıların akım - zaman
karakteristikleri .
a ) Termik açıcının açma karakteristiği
b ) Manyetik açıcının açma karakteristiği
c ) Termik + Manyetik açıcının açma karakteristiği
In : Nominal ( anma ) akımı
I>Ik : Kısa devre akımı bölgesi
In < I < Ik :AĢırı akım bölgesi
Her ne kadar manyetik açıcı ile donatılmıĢ kontaktörler tarafından
Ģebekeye bağlanan tüketicileri kısa devreye karĢı korumak amacıyla prensip
itibarıyla sigortaya lüzum yoksa da , mesela ; transformatör istasyonlarına
yakın olan tesislerde olduğu gibi , kısa devre akımının daha büyük olduğu
yerlerde açma esnasında meydana gelen büyük ark dolayısı ile kontakların
tahrip olmasına engel olmak için , sırf kontakları korumak amacı ile
kontaktörden önce sigorta koruması faydalı olur .
2. 3. KULLANIM SINIFLARI
Kontaktörlerin kullanıldıkları yere göre kullanım sınıfları belirlenmiĢtir ,
AC1 Sınıfı ÇalıĢma
rezistanslı ısıtıcılar .
AC2 Sınıfı ÇalıĢma :
AC3 Sınıfı ÇalıĢma :
AC4 Sınıfı ÇalıĢma :
: Endüktif olmayan veya az endüktif yüklü tesisler ,
Rotoru bilezikli olan asenkron motorlu tesisler .
Rotoru kısa devre kafesli asenkron motorlu tesisler .
Kontak ömrü 300.000 açma - kapama .
2.4. BAĞLANTI ġEMASI
2
T
1
A
K
A'
K'
1 - Kontaktör
2 - Tüketiciler
A - Açma düğmesi
A'- Paralel açma düğmesi
R
S
T
380 / 220 V
MP
K - Kapama düğmesi
K'- Paralel kapama düğmesi
T- Kilitleme tertibatlı termik açıcı
2.5. SĠGORTALAR VE ANAHTARLAR
2.5.1. Eriyen Telli Sigortalar
Eriyen telli sigortalar , bağlı bulundukları devrelerdeki akımların belirli
bir değeri belirli bir süre aĢması halinde , değiĢtirme elemanı , yani buĢonu
içerisindeki erime telinin erimesi suretiyle kesen ve böylece bağlı bulundukları
devreleri aĢırı akımların ve kısa devre akımlarının zararlı etkilerinden koruyan
güvenli elemanlardır .
Eriyen telli sigortaların erime zamanları 5 ms ' nin altında olduğu
taktirde , kısa devre akımı maksimum değerine eriĢmeden devreyi kesmek
suretiyle kısa devre akımını sınırlarlar , Ģekil 3. 1. de bu taktirde fiilen
devreden geçebilen kısa devre akımının
IS
IK
0
5
ts
10
15
20 ms
te
tepe değeri aĢağıdaki Ģekilde hesaplanır :
IS =
2 . Ik " . sin (18 . te )
Burada ;
Is : Fiilen devreden geçen kısa devre akımının tepe değeri ( kA max )
Ik " : BaĢlangıç kısa devre alternatif akımı ( kA )
te : Sigorta telinin erime zamanı ( ms )
ts : Arkın söndürülmesi zamanı ( ms )
Burada 18 rakamı , 1 ms 'nin 18 elektriksel açı derecesine karĢılık olmasından
ileri gelmektedir ( 20 ms , 360 dereceye karĢılıktır ) .
Bu incelemede kısa devre akımının doğru akım bileĢeni ihmal
edilmiĢtir. Bu da göz önüne alındığı taktirde , 5 ms 'nin üzerindeki erime
zamanlarında da kısa devre akımlarının sınırlandırılabileceği anlaĢılır .
Diazed tipi ve bıçaklı tip alçak gerilim eriyen telli sigortalarında seçicilik oranı
1 / 1,6 ' dır . yani besleme noktasından en uçtaki tüketiciye doğru ard arda
gelen sigortalar arasında seçiciliğin sağlanması için , bir sonraki sigorta anma
akımının bir evvelki sigorta anma akımına oranı en az 1 / 1,6 olmalıdır . Bu
sağlanırsa arıza halinde sadece besleme noktasına doğru arızaya en yakın
olan sigorta yanar ve yalnızca arızalı kısım sistemden seçilerek ayrılmıĢ olur .
Aksi taktirde arızaya en yakın olan sigortalardan sonra gelen sigortalarda
yanabilir ve arızalı olmayan kısımlar da gereksiz yere devreden çıkmıĢ olur .
Eriyen telli sigortaların gL veya gl iĢletme sınıfında olanları , kablo ve
hatların , aM iĢletme sınıfında olanları , motorların , g Tr iĢletme sınıfında
olanları , transformatörlerin , gR ve aR iĢletme sınıfında olanları da , yarı
iletken elemanların korunmasında kullanılırlar .
2.5.2. Alçak Gerilim Sigortaları
Eskiden kullanılan sigortaların eriyen telleri açıkta idi . Bunlarda sigorta
telinin eriyerek devreyi kesmesi esnasında meydana gelen ark kontrol altına
alınamıyor ve arkın termik ve dinamik etkileri hasarlara sebep olduğu gibi ,
kullananlar içinde tehlikeli oluyordu . Bu nedenle bugün kullanılan kapalı tip
sigortalar geliĢtirilmiĢtir .
Bunların değiĢtirme elemanlarının içi , akımın kesilmesi esnasında meydana
gelen arkı soğutarak söndüren saf kuvarz kumu ile doludur .
2.5.3. Diazed ( D ) Tipi sigortalar
100 A 'e kadar D tipi buĢonlu sigortalar kullanılabilir . D tipi sigortalar
gövde , kapak , buĢon , viskontak olmak üzere dört ana kısımdan oluĢur .
bunlar üç ayrı büyüklükte ihmal edilmektedir . DII tipinin kapağı E27 vidalı
olup , 2 A 'e kadar anma akımlarında ( 2-4-6-10-16-25 A ) , DIII tipinin
kapağı E33 vidalı olup , 35 A' den 63 A'e kadar anma akımlarında ( 35-50-63
A ) ve DIV tipinin kapağı R1 1/4 " vidalı olup , 80 A' den 100 A' e kadar anma
akımlarında ( 80 -100 A ) imal edilmektedir .
D tipi sigortalar 50 kA 'e kadar kısa devre akımlarını kesebilirler . D tipi
sigorta buĢonları normal , gecikmeli ve çabuk olmak üzere üç değiĢik
karakterde yapılmak- tadır . Aynı bir aĢırı akım için , devreyi kesme zamanı ,
normal tipe nazaran ,gecikmeli tipte daha fazla , çabuk tipte ise daha azdır .
Bunlardan gecikmeli tipler , motorların yol alma akımlarına dayanabilmeleri
için motor devrelerinde , normal tipler , normal aydınlatma devrelerinde ,
çabuk tiplerde yaygın , patlama v.b. tehlikelere maruz yapı tesisatlarında
kullanılırlar .
2.5.4. Bıçaklı Sigortalar
Bıçaklı sigortalar altlık ve buĢon olmak üzere iki ana parçadan
meydana gelir . Kesebilecekleri kısa devre akımları 100 kA 'den büyüktür .
Bundan dolayı bunlara yüksek güçlü veya yüksek kesme güçlü sigortalar
denilmektedir . Bunlar beĢ değiĢik boyda 6 A'den 630 A'e kadar ( 6-10-1625-32-35-40-50-63-80-100-125-160-200-315-400-500-630 A ) üretilmektedir.
BOY
00
0
1
2
3
ALTLIK ANMA AKIMI
160 A
160 A
250 A
400 A
630 A
BUġON ANMA AKIMI
6 - 160 A
35 -160 A
80 - 250 A
100 - 400 A
315 - 630 A
Bu sigortalar anma akımlarının 1,25 katını devamlı olarak taĢıyabilir ,
bundan sonraki aĢırı akımlarda erirler . Bundan dolayı bu sigortalar aĢırı
akıma karĢı koruma amacıyla kullanılıyorlarsa ; o devre için müsaade edilen
akım 1 / 1,25 = 0,8 katı bir değerde seçilmelidirler . örneğin bir kablo için
müsaade edilen akım 110 A ise ,
bu kabloyu aĢırı yüklemelere karĢı
korumak için kullanılacak sigortanın anam akımı 0,8 x 110 = 88 A olmalıdır .
Ancak 88 A anma akımında sigorta olmadığından 80 A' lik sigorta seçilir .
Görüldüğü gibi burada bir evvelki anma akımına geçilmiĢtir . Aksi taktirde
kablonun müsaade edilen akımdan daha fazla bir akımla yüklenmesine
müsaade edilmiĢ olurdu .
2.5.5. Yüksek Gerilim Sigortaları
Yüksek gerilim sigortaları orta gerilim Ģebekelerinde derivasyon
hatlarının , transformatörlerin , kondansatörlerin ve motorların korunmasında
kullanılırlar . Yüksek gerilim yüksek güçlü sigortaların kısa devre kesme
güçleri yüksektir .
Yüksek gerilim sigortalarında erime elemanını gövdesi , üzerine erime
teli sarıldığında bir çok aynı boyutta hücrecikler meydana gelecek Ģekildedir .
Gövde boyunca oluĢan bu hücreciklerde aynı kesit ve boyda teller bulunur .
Böylece tel erirken kısmi arklar oluĢur ve ısı enerjisi bütün sigorta gövdesi
boyunca eĢit olarak dağılır .
2.5.6. BuĢonlu Sigorta
Bu sigortalar 3 kısımdan teĢekkül eder . Gövde , buĢon ve kapak .
Gövde , duvar tipi sigortalarda iki parçalı , tablo tipi sigortalarda ise bir
parçalıdır . gövdenin ödevi korunacak hatla bağlantı temin etmektedir .
ġebekeden gelen hat , daima gövdenin viskontağına , alıcıya giden hat da
gövdenin vidalı halkasına bağlanır . Viskontak , buĢon yerine konduğunda
madeni baĢlı ucuna deydiği iletken parça ; viskontak yüksüğü de sigortaya
daha büyük akımlı buĢonun konulmasını önleyen yalıtkan parçadır . Gövdeler
25 , 60 , 100 , 200 A 'lik olurlar . 25 ve 60 A 'lik gövdeler Edison vidalı ,
diğerleri ince vidalıdır .
BuĢonlar , porselenden yapılmıĢ içi boĢ silindir Ģeklindedir . BoĢlukta
sigorta telinden baĢka ince bir sigorta teli vardır . gösterge telinin üst ucu
gösterge ile bağlıdır . Bir yay göstergeyi yukarıya doğru iter . Sigorta teli
eriyince gösterge teli de kopar ve yay göstergeyi fırlatır . Göstergenin ödevi ,
sigorta telinin eriyip erimediği dıĢarıdan kontrol etmeye imkan vermektedir .
BuĢonlar 6 , 10 , 15 , 20 , 25 , 35 , 50 , 60 , 80 , 100 A' lik olurlar .
Her akım için ayrı bir gösterge rengi vardır . Örneğin 6 A ' e yeĢil 10 A' e
kırmızı , 15 A gri gibi .
Kapak veya buĢon baĢı buĢonun sigorta gövdesine sıkıca tutturulmasına yarar
. Üzerinde buĢon göstergesinin görülmesini sağlayan bir delik vardır . Bu delik
bir camla kaplıdır .
Eriyen sigorta teli olarak gümüĢ kaplı bakır tel veya gümüĢ kullanılır .
Bir sigorta buĢonu nominal akımda teorik olarak hiç atmaz . Sigorta buĢonları
zaman - akım karakteristikleri bakımdan normal ve gecikmeli olmak üzere iki
gruba ayrılırlar . ġekil 3.4. 'te her iki gruba ait buĢonların zaman - akım
karakteristikleri gösterilmiĢtir . Buna göre örneğin 50 A'lik bir buĢon ile
beslenen elektrik devresinden 300 A geçtiğinden normal buĢonun 0,2 saniye
ve gecikmeli buĢonunda 0,5 saniye sonunda attığı görülür . Bu nedenle
normal buĢonlar aydınlatma tesislerinde , linye ve besleme hatlarında ,
gecikmeli buĢonlarda kuvvet tesislerinde , motorların devreye girmeleri
sırasında kısa bir süre için devreden normal akımın 2 ile 5 misli akım çeken
devrelerde kullanılırlar .
Tablo 3. 1. 'de üç grup iletkene ait aĢırı akım sınırları ve nominal
sigorta akımları gösterilmiĢtir .
Tel kesiti
mm )
1
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
S (
Grup 1
Sigorta
Imax
akımı
(A)
In (mA)
12
10
16
15
21
20
27
25
35
35
48
50
65
60
88
80
110
100
140
125
-
Grup 2
Imax
(A)
16
20
27
36
47
65
87
115
143
178
220
Grup 3
Sigorta
akımı
In (mA)
15
20
25
36
50
60
80
100
125
160
225
Imax
(A)
20
25
34
45
57
78
104
137
168
210
260
Sigorta
akımı
In (mA)
20
25
35
50
60
80
100
125
160
200
260
Grup 1 : Boru içinde üç hatta kadar ( T , AT , CT tipi iletkenlerde )
Grup 2 : Nemli yer hatları , seyyar alıcılara bağlanan ve açıkta döĢenen
yuvarlak telli çok damarlı hatlar ( CTNH , ATT , ve TTR tipi iletkenlerde )
Grup 3 : Açıkta döĢenen bir damarlı hatlar ( TNH , TT tipi iletkenlerde )
NH Sigorta BuĢonların Akım – Zaman Karakteristiği “ gi ”
2.5.7. Otomatik Sigorta
BuĢonlu sigorta atınca buĢonun değiĢtirilmesi Ģarttır . Bu zamanla sıkıcı
ve pahalı olmaya baĢlar . Ayrıca yeni buĢon yoksa eski buĢona tel sarmak
suretiyle kulla- nılması tehlikesi de vardır . Bu sakıncaları ortadan kaldırmak
amacıyla otomatik sigortalar geliĢtirilmiĢtir . Otomatik sigortalar , gerçekte
termik ve mangetik açıcıları olan küçük birer Ģalterdirler . Bunlarda termik ve
magnetik devreler birbirinden müs- takil çalıĢırlar . Kısa devre halinde bir
elektromıknatıs bir çekirdeği çeker ve kontaklar açılır ; yani magnetik devre
faliyettedir . AĢırı akımlar halinde ise termik açıcı çalıĢır . Termik açıcı , en
basit halinde bir bimetal Ģeritten teĢekkül eder . Ġki türlü otomatik sigorta
vardır : 1 ) Gövdeli otomatik sigorta , 2 ) Elfa tipi otomatik sigorta . Bunlarda
kapama düğmelerinden baĢka bir de açma düğmeleri bulunur . Otomatik
sigortaların zaman - akım karakteristiği bakımından çeĢitli tipleri vardır : Hat
tipi (L) , Ev tipi (H) , ve alet tipi (G) gibi . L tipi otomatik sigortanın magnetik
açıcısı nominal akımın 4 ila 6 katında . H tipi otomatik sigortanın magnetik
açıcısı nominal akımın 2,5 ila 3 katında G tipi otomatik sigortanın magnetik
açıcısı da nominal akımın 9 ila 12 katında faliyete geçer . Buna göre örneğin
G tipi otomatik sigorta , 1,1 x In akımında 1 saatin üstünde 1,4 x In akımında
da 1 saatin içinde atar .
2.5.8. Tablolar
Sigortaların müĢterek bir zemine yerleĢtirilmesi ile tablolar meydana
gelir . bir tabloda sigortalardan baĢka anahtarlar , prizler , ölçü aletleri ve
hatta sayaçlar bulunabilir . Tablolar dağıtım bakımından ana ve tali tablo
olmak üzere ikiye , kullanıldıkları yer bakımından kuru yerlerde kullanılan
tablolar ve etanĢ tablolar olmak üzere ikiye ayrılırlar . 60 A 'e kadar akım
çeken tablolar barasız , 60 A'den daha büyük akım çeken tabloların baralı
olması gerekir . Evlerde , apartmanlarda ve çok büyük olma- yan iĢ yerlerinde
kullanılan tablolar genel olarak mermerdendir .
2.5.9. W - OTOMATLAR
Türk standartları enstitüsü kalite belgesini haiz anahtarlı otomatik
sigortalar dar yapılar sebebiyle çok az yer kapladıklarından tevzi tablolarının
boyutlarının küçülmesini sağlarlar . Özellikle raylar üzerine tırnaklar vasıtası
ile tutturulurlar. Ġhtiyaca göre vidalanarak da tespit edilme imkanları da
vardır .
Mekanik ömürleri emsallerine nazaran çok yük- sektir . Takriben 20.000 defa
mekaniki veya elektriki olarak açılıp kapatılabilirler. Kontakları , ark ve
kaynamalara mukavim özel bir alaĢımdan imal edildiğinden azami emniyetle
çalıĢır .
Kısa devre açma kapasiteleri 380 V'a 3 kA' dir .
VDE 0641 Alman normuna uygun imal edilen anahtarlı otomatik sigortalar
aĢırı yüklenmelerde termik elemanlarının zaman - akım eğrilerine göre
gecikmeli ve kısa devrelerde, L tipleri 3,5-5 x In ve G tipleri 7 - 12 x In
Nominal akımlarında bobinleri vasıtasıyla manyetik olarak gecikmesiz açarlar .
Anahtarlı otomatik sigorta kullanılan tesislerde , vidalı kapaklı sigortaların
kullanıldığı tesislerde olduğu gibi atan buĢonun yerine yenisinin takılması icap
etmediğinden iĢletme masraflarından tasarruf edilir . bu masraflardan
kaçınılarak iç tesisat yönetmeliği ve fenni Ģartnamesi hilafına buĢonlar üzerine
çok zaman tel sarılarak sebep olunan kaza ve hasarlar , anahtarlı otomatik
sigorta kullanmak suretiyle daha tesisinizin kuruluĢu sırasında önlenmiĢ olur .
W - Otomat kutuları gerek dekoratif görünüĢleri gerek küçük boyutları
nedeniyle bilhassa evler bürolar ve benzeri yerlerde diğer dağıtım tablolarına
tercih edilmektedirler . Saç veya plastikten mamul muhtelif renk ve özellikteki
W - Otomat kutuları 8 adetlik W - Otomata kadar kullanılabilir . Daha fazla
ihtiyaçlar için sıva altı ve sıva üstü ST ve SST tablolar mevcuttur .
3. KORUMA RÖLELERĠ DENEYĠ
3.1. ĠNDÜKSĠYON RÖLELERĠ
Döner alan prensibi ile çalıĢan bu tip röleler yapısal olarak iki Ģekilde ele
alınabilirler .
1 - Çift bobinli indüksiyon röleleri ,
2 - Tek bobinli indüksiyon röleleri ,
3.1.1. ÇĠFT BOBĠNLĠ ĠNDÜKSĠYON RÖLELER
Bu tip röleler , manyetik olmayan hareketli bir disk ve iki bobinden
oluĢur . Disk , iki ayrı akıyı oluĢturan ( 01 ve 02 ) elektromıknatıs kutupların
hava aralığında bulunur . Birinci kutbun yarattığı akı ile , ikinci kutbun diskte
indüklediği akımın yarattığı magnetik akı arasında oluĢan moment diski
döndürür ( ġekil -1) .
Alternatif akımla çalıĢan bu rölelerin , her iki bobini de akımla , veya
bir bobini akım , bir bobini gerilimle çalıĢabilir .
Bobinlerden birinin akım giriĢ uçları değiĢtirildiğinde diskin dönme yönü
değiĢeceğinden çift bobinli indüksiyon röleler , YÖNLÜ RÖLELER 'dir .
Ġndüksiyon rölelerinde , bobinleri besleyen elektriki büyüklük (akım
veya gerilim) arttığında , dönme momenti de artacak ve bu nedenle de disk
daha hızlı dönecektir . Diskin hızlı dönmesi sonucu röle , kontaklarını daha
kısa zamanda açar veya kapatır . durum böyle olunca Ġndüksiyon röleleri
TERS ZAMANLI 'dır .
Çift bobinli indüksiyon röleler iĢletmelerimizde güç rölesi , yönlü toprak rölesi
ve yön elemanı olarak kullanılmaktadır .
3.1.2. TEK BOBĠNLĠ ĠNDÜKSĠYON RÖLELERĠ
Bu tip rölelere GÖLGE KUTUPLU ĠNDÜKSĠYON RÖLELERĠ de denir .
ġekil 2 'de görüldüğü gibi elektromıknatısın her kutbunun yarısında bir bakır
halka ya da bobin ile "gölge " oluĢturur .
DĠSK
BOBĠN
Gölgeleme Halkaları
( ġekil - 2 )
Elektromıknatıs kutbunun yarısında yer alan bakır halkada oluĢan akı
( 1 ) ile kutbun diğer yarısında oluĢan akı ( 2 ) arasındaki faz farkı , dönme
momentini oluĢturur .
Alternatif akımda çalıĢan tek bobinli indüksiyon röleler , tek elektriki
yük ile beslendiği için YÖNSÜZ ' dür . ÇalıĢma zamanı yönünden ters zamanlı
olması ve tek büyüklükte çalıĢması nedeniyle aĢırı akım ve toprak rölesi
olarak sistemimizde çok kullanılır .
Disk
3.1.2.1. TEK BOBĠNLĠ ĠNDÜKSĠYON TĠPĠ AKIM RÖLELERĠNDE
AKIM AYARININ DEĞĠġTĠRĠLMESĠ
Bilindiği gibi manyetik akı , akım Ģiddeti ve sarım sayısı ile doğru
orantılıdır . Durum böyle olunca , röleyi çalıĢtıran manyetik akıyı elde
edebilmek için , sarım sayısı azaltıldığında akım Ģiddetini arttırmak gerekir .
Bu esastan hareketle tek bobinli indüksiyon rölelerinde , çalıĢma bobininin
sarım sayısı değiĢtirilerek çalıĢma akımına etki edilir .
ġekil - 3 'de görüldüğü gibi , çalıĢma bobininden alınan çeĢitli sayıda
uçların karĢılığı olarak röle çalıĢma akımları birleĢtirilmiĢtir .
A
I
I
100 / 5 A
ÇalıĢma Bobini
Temas iletkeni
( ġekil - 3 )
Tek bobinli indüksiyon rölelerinde akım ayarı değiĢimi bir vida
yardımıyla yapılır . Ġstenen akım konumuna bir vidanın yerleĢtirilmesi ile belirli
sarım sayısı devreye alınmıĢ olur .
Bu tip rölelerde akım ayarı değiĢimi , RÖLE DEVREDE ĠKEN veya AKIM
TRAFOSUNUN SEKONDERĠ AÇIK KALMADAN yapılabilir . Bu özellikler dikkate
alınarak akım ayarının değiĢtirilmesi , imalatçı firmaların röle yapısında
uyguladığı çeĢitli özelliklere bağlı olarak farklı Ģekilde yapılmaktadır .
3
4
5
6
8
10
12
3.2. MOTOR ( FAZ ) KORUMA RÖLESĠ
Sanayii tesislerinde yaygın olarak kullanılan elektrik motorlarının 2 faza
kalarak aĢırı ısınması ve yanması sıkça karĢılaĢılan arıza kaynaklarından
birisidir . Motor korumasında vazgeçilmez bir eleman olan ( Termik Manyetik
Röle ) gerek elektro - mekanik yapısı gerekse demaraj akımının
karĢılanabilmesi için akım ayarının yüksek tutulması nedeniyle , koruma
iĢleminde yetersiz kalmaktadır . Bu olumsuz etkileri ortadan kaldıracak Ģekilde
tasarlanmıĢ olan MK - 01 ( ġekil - 4 ) Motor koruma rölesi baĢlıca üç koruma
fonksiyonunu yerine getirir .
a - Motorun her hangi bir nedenle 2 faza kalması .
b - Her üç faz mevcut olduğu halde , fazlardan birisinin geriliminin nominal
gerilimin % 20 altına düĢmesi .
c - Motor sargı ısısının 110 derecenin üstüne çıkması Ģeklindedir .
C1
2 x 0.75
Mo Model
( Bu baglama sadece MK - 01 tipi rolede vardir )
Start
C1
3 2 1
C1
MP
R S
T1
T
Stop
T1
R
S
O1
M
3~
T
MP
Motor Kontaktoru
Termik
3 x PTC
( ġekil 4 )
3.3. FAZ SIRASI RÖLESĠ
GiriĢine gelen R , S ve T fazları doğru sıralandığı taktirde çıkıĢ veren FR - 01
( ġekil - 5 ) faz sırası rölesi ters faz olayının hayati önem taĢıdığı trifaze
sistemlerin korunmasında kullanılmak üzere geliĢtirilmiĢtir .
Eğer giriĢte R , S ve T fazları doğru sırada ise röle üzerindeki ıĢık yanar
ve çıkıĢ rölesi bırakık konumdadır . eğer fazlar ters ise ıĢık söner ve çıkıĢ
rölesi çeker . Bu konumda iki fazın yerini değiĢtirmek yeterli olacaktır . Bu tip
röle genellikle gemi pompa sistemlerinde ve hava kompresörlerinde kullanılır.
M
3~
R
1 2 3
C1
FR - 01
NORMAL
MP
R
S
T
R
S
T
MP
( ġekil - 5 )
3.4. KAÇAK AKIM RÖLESĠ
Evlerde iĢyerlerinde ve sanayilerde elektrikli aletlerin kullanımının
artması beraberinde kaçak akımların oluĢması riskini de arttırmaktadır .
Bununla beraber , her sene bir çok kiĢi elektrik kazalarının kurbanı olmakta ve
yangınların % 40'ı elektrik enerjisinin hatalı kullanımı sonucu meydana
gelmektedir . Bu yüzden bir çok ülkede ve ülkemizde kaçak akım koruma
cihazlarının kullanımı zorunlu hale getirilmiĢtir . Elektrik akımının ve
geriliminin insanlar üzerinde ne gibi etkilere sebebiyet vereceği ve hangi
değerlerin sınır değerler olduğu aĢağıda verilmiĢtir .
3.4.1. Akım Büyüklüğünün Etkisi :
Herhangi bir yalıtım hatası bulunan elektrik cihazına veya direk enerji
altındaki iletkenlere temas eden kiĢinin vücudu üzerinden elektrik akımı
geçer , akımın vücuttan geçiĢi ile meydana gelen tehlikenin önemi bir çok
etkene bağlıdır . Bunların baĢlıcaları ;
-
Akım değeri
Akımın geçiĢ süresi
Vücutta izlediği yoldur .
Ġnsan vücudundan geçecek olan akımın etkileri ;
1- 10 mA Karıncalanma hissi ,
10 mA Kasılma baĢlaması ( KiĢi iletkene yapıĢabilir . )
20 - 30 mA Diyafram kasılması ( Solunum yolu tıkanma hissi )
70 - 100 mA Kalbin titremeye baĢlaması ve düzensizleĢmesi
500 mA Kalbin durması ve ölüm .
Buradan da görüldüğü gibi akımın çok küçük değeri bile kalbin durmasına ve
sonuçta kiĢinin ölmesine sebebiyet vermektedir .
Elektriğe maruz kalan kiĢinin vücudundan akacak olan 30 mA
kaçak
akım , uluslar arası Elektroteknik Komüsyonu‟ nun hazırladığı IEC 479- 1
'deki eğriye göre solunum ve kan dolaĢımı için sınır değer olarak verilmiĢtir
( ġekil - 1 ) .
3.4.2. Temas Geriliminin Etkisi :
Temas geriliminin güvenlik eğrisi , hayat ile ölüm arasındaki sınırı
belirler . Bu gerilimin insan vücuduna zarar vermeyecek maksimum değeri ,
kaçak akımın eĢik değeri 25 mA kabul edilerek ve kiĢinin bulunduğu ortama
göre değiĢen iç direncinden hesaplanır . Normal Ģartlarda yetiĢkin bir insanın
direnci 2000 ohm 'dur . Nemli ortamlarda bu direnç 1000 ohm 'a ıslak
ortamda ise 480 ohm ' a kadar düĢer . ġekil - 2 den normal Ģartlarda ,
yetiĢkin bir insanın ölüm riski olmadan sürekli olarak temasta kalabileceği
maksimum geriliminin 50 V olduğu görülmektedir . aynı Ģartlarda kiĢi 100 V '
luk gerilime maruz kaldığında , ölüm riski olmadan 0,3 saniye temasta
kalabilir .
3.4.3. ÇALIġMA PRENSĠBĠ :
Kaçak akım koruma Ģalteri Ģekil - 3 'de görüldüğü gibi faz veya fazlar
ile nötr çok hassas bir toroidal nüvenin içerisinden geçirilir . Gelen akım ile
dönen akım arasında fark olduğu sürece her Ģey normaldir ve açtırma rölesi
üzerinde sükunet halinin manyetik akısı akar . Fark akımı oluĢtuğunda akım
trafosu sekonder sargılarında indüklenen gerilim nedeni ile açtırma rölesinin
üzerindeki manyetik akı bozulur . Bir yaya ile doğal mıknatısa bağlı mandal
boĢalır ve yayın kuvvetiyle açtırma bobinine mekanik olarak açma sinyalini
verir . Açtırma bobini ise ana kontakları açarak elektriği keser . Bu iĢlem 30
ms ' nin altında gerçekleĢir . Basit gibi görülen bu mekanizma insan hayatı
söz konusu olduğu için yüksek bir teknoloji ürünü olmalı ve Ģalter aynı iĢlemi
binlerce kez , hatasız yapmalıdır .
L1
L2
L3
N
1
3
N
5
M
A
T
M
2 4
6
A : Açtırma rölesi
M : Açtırma Bobini
T : Test Butonu
RB
RA
RA : Koruma Topraklaması
RB : ĠĢletme topraklaması
ġekil – 3 : 4 Kutuplu Kaçak Akım Koruma ġalteri
Kaçak akım koruma Ģalterinin temel çalıĢma prensibi tek fazlı ve üç
fazlı sistemlerde akım trafosu içerisinden geçen akımlarının vektörel
toplamının sıfır olması gerekmektedir . Eğer belirli bir kaçak akım rölesinin
içinde bulunan trafo akım trafo - sudur .
ġimdi kısaca akım trafolarından bahsedelim ;
3.5. Akım Trafoları ;
Akım trafolarında Ģu özellikler aranır :
1 - Çevirme oranı : 50/1 - 500/5 - 600 - 800/5 gibi .
2 - Duyarlılık ( hassasiyet ) sınıfı : 0,2 sınıfı - 0,5 sınıfı - 1 sınıfı - 3 sınıfı gibi
( Bunlar - dan 0,2 sınıfı en hassas olanıdır . Laboratuarlarda kullanılır . Teknik
uygulamalarda ölçme için 1 sınıfı ; koruma v.b. gibi iĢler için 3 sınıfı
yeterlidir . )
3 - Doyma katsayısı : Ġmalat ile ilgili ve kullanma Ģekline bağlı bir değerdir .
4 - Anma Gücü : Ölçü trafosunun bağlandığı devreden çektiği güçtür. (10 VA
- 14 VA gibi . )
5 - Anma kısa devre akımı : Sekonder sargısının 1 saniye için dayanabildiği
akım değeridir . ( Ayrıca ani kısa devre akımı da istenebilir . )
6 - Transformatörün tipi : Bara tipi , kablo tipi , harici tip , dahili tip gibi .
Alçak gerilimdeki akım trafoları normal bir izolasyonla ve bakalit veya
porselen izolatörler yardımıyla bağlanabilirler . Yüksek gerilim Ģebekelerinde
kullanılan akım trafolarında ise ; gerek bobin ve nüve izolasyonuna ve
gerekse bağlantı uçlarına özel bir önem vermek gerekir . Son zamanlarda
kullanılan CAST RESĠN ( bir çeĢit polyes- ter ) maddesi izolasyon için
elveriĢlidir . Ġzolasyonu yağ ile temin edilen tiplerde orta gerilimler için
kullanılmaktadır .
Akım trafoları 380 V tan 750 kV a kadar çeĢitli gerilimlerde normal
olarak daha yüksek gerilimlerde de özel olarak imal edilirler .
Günümüzde Türkiye ' de EMEK E.E.A.ġ tarafından alçak ve orta
gerilimler için SÜPER firmasınca da alçak gerilimler için imal edilmektedir .
DO / dt ler fark olarak birbirlerini göstereceklerdir .
1)
I = 0 ise V = 0 olacaktır .
2)
I= 0 ise V = 0 olacaktır böylece demir nüve üzerinde bir fark akısı
meydana gelecek ve bu akı nedeniyle bir akım oluĢacak bu akım gerekli
elemanları uyararak devrenin açılıp korumayı sağlayacaktır .
Kaçak akım trafosunun temel çalıĢma prensibinde gelen akımla giden
akım birbirine eĢit olması gerekmektedir . Eğer bir kaçak akım oluĢursa
yukarıda da anlattı- ğımız gibi akım trafosu üzerine sarılmıĢ olan teller
üzerinde indüklenen akılar toplamı sıfırdan farklı olacak ve voltmetreye belirli
bir gerilim yüklenecektir . OluĢan bu gerilim devreyi açma komutu vermesi
için devrenin diğer parçalarına komut vererek devreyi açar ve koruma
sağlanmıĢ olur . Kaçak akım yokken toplam akılar sıfır olacağından her hangi
bir faaliyet olmayacaktır ve devre normal çalıĢmasına devam edecektir .
3.6. TEMASLARIN TANIMI :
Genel olarak iki tip temas tanımlanır bunlar direk temas ve endirek temas
durumlarıdır .
3.6. A - Direk Temas :
Bir insanın iĢletmeye tabi olan gerilim taĢıyan parçalara direk temas
olayıdır . ( ġekil - 4 ) Bu durumda kaçak akım insan vücudu üzerinden
toprağa akarak devresini tamamlar Temas geriliminin yüksek değerlerinde
( AC 50 V 'tan büyük değerler için ) vücuttan geçen hata akımı ölümcül bir
kazaya neden olabilir .
3.6. B - Endirek Temas :
Gerilim altında çalıĢan bir cihazda yalıtım hatasından dolayı bir kaçak
oluĢtuğunda , kaçak akım topraklama direnci üzerinden devresini tamamlar .
Bu durumda tesadüfen arızalı cihaza temas eden bir insan , paralele olarak
hata akımı devresine girer ve kaçak akımın bir kısmı da insan vücudu
üzerinden toprağa akar ( ġekil - 5 ) . Bu yüzden endirek temas durumlarında
topraklamanın nasıl yapıldığı çok önem arz eder . kaçak akım koruma
Ģalterleri , bağlı bulunduğu Ģebekede oluĢan herhangi bir kaçak durumunda
devreyi açarak güvenli bir koruma sağlar . Kaçak akım koruma Ģal- terleri
hayat koruma ve yangın koruma olmak üzere iki Ģekilde üretilir .
3.6.1 - Hayat Koruma :
IEC 479 - 1'e göre kaçak akımın 30 mA değeri insan sağlığı açısından
sınır değerdir . Kaçak akım koruma Ģalteri 30 mA ( sınır değerinde ) ve
üstündeki değerinde devrenin enerjisini ani olarak keserek güvenli bir koruma
sağlar .
3.6.1.1. Uygulama Alanları;
1- Direk temaslara karĢı korumada
2- Endirek temaslara karĢı korumada
3- Tehlikeye açık olan bütün durumlarda ( ġantiyeler , yat limanı v.s.)
3.6.2 - Yangın Koruma :
Kaçak akım değeri 300 mA 'e ulaĢtığında , elektrik arkının oluĢturduğu
ısıdan dolayı yangın tehlikesi oluĢmaya baĢlar kaçak akım koruma Ģalteri ,
kaçak akımın 300 mA eĢik değerinde ve üstündeki değerlerde mal ve can
güvenliği açısından devrenin enerjisini keserek , güvenli bir koruma sağlar .
3.6.2.1. Uygulama Alanları ;
1- Yangın riski olan yerlerde
2- Endirek temaslara karĢı korumada
3.6.3. Nedensiz Açmalara KarĢı Koruma :
Kaçak akım Ģalterleri gerilimden bağımsız çalıĢır böylece kaçak akım
koruma Ģalteri yıldırım düĢmesi sonucu oluĢan aĢırı gerilimlere anahtarlama
durumundaki aĢırı gerilimlere ve yüksek kapasitif devrelerin kapanması
sonucu meydana gelen açmalara karĢı korunmuĢtur .
3.6.4. Montajda Dikkat Edilecek Hususlar :
Kaçak akım koruma Ģalterinin doğru ve güvenli bir Ģekilde koruma
yapabilmesi için montajda dikkat edilecek hususlar Ģöyle özetlenebilir .
- Korelere yaygın koruma , sayaç kolon devrelerine ise hayat koruma eĢikli
amper değerleri yeterli büyüklükte olan kaçak akım koruma Ģalteri
kullanılmalıdır .
- Nötr iletken izoleli olarak çekilmeli ve hiç bir yerde ( Ģalter ile yük arasında )
topraklanmamalıdır .
- 2 kutuplu kaçak akım koruma Ģalterinde faz ve nötr iletkeni , 4 kutuplu
kaçak akım koruma Ģalterinde tüm fazlar ve nötr iletkeni Ģalter ile
irtibatlandırılmalıdır .
- Kaçak akım koruma Ģalterinden geçen akım Ģalterinin nominal akımını
aĢmamalıdır .
- Topraklama direnci 300 mA'lik kaçak akım koruma Ģalteri için max. 2160
ohm , 300 mA ' lik kaçak akım koruma Ģalteri içinde max 216 ohm olmalıdır
( Bu değerler Ģalterin çeĢidine göre değiĢmektedir ) .
- Tesisata bağlı kaçak akım koruma Ģalterinin çalıĢmasını kontrol etmek için ,
test "T" butonuna basınız . Cihaz devreyi açmalıdır . Cihazı test etmek için faz
- nötr iletkenleri kesinlikle kısa devre edilmelidir .
3.7. YAPILACAK DENEY DEVRESĠ :
N
220 V
R
Yapılacak deneyin devre Ģeması
3.7.1. Devrede Deneyin Yapılması :
1 ) FiĢi topraklı prize takınız
2 ) Kaçak akım rölesini açık olup olmadığını kontrol ediniz
3 ) Ampermetreyi kaçak akımı ölçmek istenilen direncin prob giriĢlerine
sokunuz
4 ) Kaçak akım devresi üzerinde bulunan 0 - 1 anahtarını 1 konumuna
getiriniz
5 ) Ampermetreden geçen akımı okuyunuz
6 ) Ampermetreyi bütün dirençlerin prob giriĢlerine sırayla takarak geçen
akımları okuyunuz .
3.7.2. Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar :
1 ) Devre Ģebekeye bağlı iken devreye ıslak ellerle dokunulmamalıdır .
2 ) Devre Ģebekeye bağlı iken devre tezgahının altından tutulmamalıdır .
3 ) Devredeki klemenslere dokunulmamalıdır .
4 ) Ampermetre ile ölçüm yapılırken kesinlikle ampermetrenin uçlarından
tutulmamalıdır .
5 ) Bu deney topraklama hattı olan bir tesisatta yapılabilir , eğer topraklama
hattı yoksa bu deney gerçekleĢtirilemez .
3.7.3. DENEYĠN YAPILIġI:
Devrenin ucunda bulunan priz topraklı fiĢi takarak devreye enerji
giriĢini sağlarız . Kaçak akım rölesinin Ģalterini 1 konumuna alırız . eğer Ģalter
bir konumuna geçmiyorsa koruma Ģalteri üzerinde bulunan mühür butonuna
basarız . Kaçak akım koruma Ģalterini devreye soktuktan sonra devrede
bulunan 0 - 1 anahtarının 1 konumuna getiririz . Ampermetrenin uçlarına
ellerimiz ampermetrenin uçlarına dokunmayacak bir Ģekilde prob giriĢlerine
takarız ve geçen akımları okuruz . Bu devrede kullanılan dirençlerin değerleri
Ģu Ģekildedir .
R1 = 5,6 k
R2 = 6,8 k
R3 = 22 k
ġimdi bu dirençler üzerinden akması gereken akımları hesaplayalım ;
ġimdi R1 direnci üzerinden akan akımı hesaplayalım ;
I1 =
220V
220V
Buradan ; I1 =
Sonuçta R1 direnci üzerinden
5,6 K
R1
I1 = 39,3 mA akım akmaktadır .
ġimdi R2 direnci üzerinden akan akımı hesaplayalım ;
220V
220V
Buradan ;
I2 =
6,8 K
R2
I2 = 32,35 mA akım akmaktadır .
I2 =
Sonuçta R2 direnci üzerinden
ġimdi R3 direnci üzerinden geçen akımı hesaplayalım ;
I3 =
220V
R3
Buradan ;
I3 =
220V
22 K
Sonuçta R3 direnci üzerinden
I3 = 10 mA akım akmaktadır .
3.7.4. Deney ve Sonuçları :
Yukarıda anlattığımız gibi deneyi devre üzerinde yaptığımızda Ģu
sonuçlarla karĢılaĢtık ;
Devrede kaçak akım yokken devrede bulunan ampul normal olarak
yanmaktadır yani devredeki yüke enerji gitmektedir . biz 0 - 1 anahtarını 1
konumuna alıp ta devrede bir kaçak akım akmasını sağlayabilmek için
ampermetreyi akımını ölçmek istediğimiz direncin probuna taktık . Biz burada
22 k ' lık direncin prob uçlarına taktık akan akım değerini 10 mA okuduk .
aynı Ģekilde 6,8 k ' lık direncin prob uçlarına taktık akan akım değerini 32,25
mA okuduk . Aynı Ģekilde 5,6 k ' lık direncin prob uçlarına taktık ve akan
akım değerini 39,3 mA okuduk . Devrede kaçak akım akmasından sonra
koruma Ģalteri anında devreyi açarak korumayı sağlamıĢ olur. Korumayı
sağladıktan sonra koruma Ģalteri üzerinde mühür kontağını açarak Ģalteri
açmaya gittiğimizde mühür kontağının açık olduğunu görürüz ve devrede
veya tesisatta kaçak akım olduğunu anlarız . Mühür kontağını tekrar
kapattığımızda Ģalteri 1 konumuna getiririz ve devreye tekrar enerji vermiĢ
oluruz . biz devremizde kaçak akımı akıttığımızda Ģalter 0,1 saniyede devreyi
açmaktadır .
3.8. Temas Gerilimi
Bir faz hattının direğin topraklanmıĢ olan madeni gövdesine temas
ettiği ve hatta yerinden Ik gibi bir hata akımının geçtiği kabul edilmiĢtir .
Buradan da açıkça görüldüğü gibi , temas gerilimi , hata geriliminin bir
kısmını teĢkil eder .
Buna göre toprak üzerinde duran ve hatalı tesis kısmına dokunan bir
insan üzerinden toprağa elden ayağa doğru Ii gibi bir akım geçer . Burada
insan direk topraklayıcısından yaklaĢık olarak s = 1 (m ) yatay uzaklıkta
olduğu kabul edilir . tema s geriliminin , yukarıda kabul olduğu gibi , yalnız el
ile ayak arasında olması Ģart değildir ; bir hata gerilimi ile ve diğeri toprak ile
temas eden vücudun her hangi iki noktası mesela iki el arasında da bir akım
yolu meydana gelebilir .Birinci durumda akım yolu el ile ayak arasında ve
ikincisinde ise iki el arasındadır . Çoğu zaman insanın durduğu yer ,
potansiyel değiĢiminin en büyük olduğu yere isabet ettiğinde temas gerilim
topraklayıcısı geriliminin büyük bir kısmını teĢkil eder .
Ġnsan vücudunun direnci ile el ve ayaktaki geçiĢ dirençleri göz önüne
alındığında meydana gelen temas gerilimi , topraklayıcı ile insanın durduğu
yerdeki potansiyel farkından daha küçük olur . Bu bakımdan iki cins temas
gerilimi ayırt etmek kabidir . Birinci insan vücudunun temas etmesinden evvel
ölçülebilen temas gerilimi Ute ve ikincisi insan tarafından temas esnasında
meydana gelen temas gerilimi Uts dir . Birincisi elektrot ile insanın durduğu
yer arasında , iç direnci çok büyük olan bir elektronik voltmetre yardımı ile
ölçülür . Bu ölçü esnasında insanın durduğu yere sokulan ve voltmetrenin bir
ucuna bağlı olan sondanın geçiĢ direnci , voltmetrenin iç direnci yanında
ihmal edilebilir .
Voltmetrenin üzerinden geçen akım değeri ihmal edilebilecek kadar
küçük olduğundan sonuç üzerinde tesiri olmaz .
3.8.1. Müsaade Edilen Tehlikeli Sınır Gerilimleri
Ġnsan hayatının tehlikeye düĢmesi insan vücudundan ve özellikle kalp
üzerinden geçen akımın Ģiddetine bağlı olduğu bunun tesir süresi de ayrıca
önem taĢır . Ģu halde insan hayatı bakımından sabit bir tehlikeli akım sınırı
söz konusu değildir . Bu sınır akımın geçtiği süreye bağlı olarak değiĢir hat
akımının tesir süresi hatanın baĢ gösterdiği andan devrenin kesildiği ana
kadar geçen süredir ve bu da anahtarın aĢma zamanı ile tayin edilir .
Anahtarın en sısa açma zamanı ise hatanın baĢ gösterdiği anda faliyete geçen
rölenin en küçük zamanı kademesinde çalıĢma ve kumanda verme süresi ile
güç anahtarının zaman sabitesi ve icabında anahtar açıldıktan sonra kontaklar
arasında baĢ gösteren arkın sönme süresinin toplamına eĢittir .
Yıldız noktası yalıtılmıĢ olan veya söndürme bobini üzerinden
topraklanmıĢ Ģebekelerde bir toprak teması halinde bir topraklayıcı geriliminin
125 V sınır değerinde tutulması mümkün olduğu halde yıldız noktası
doğrudan doğruya veya akım sınırlayıcı bir direnç üzerinden topraklanmıĢ
Ģebekelerde topraklayıcı gerilimi 125 V sınır değerinde tutulamaz .
Bununla beraber imkanların müsaade ettiği derecede topraklayıcılar ,
yüksek gerilim sahasının ne içinde ne de dıĢında temas ve adım
gerilimleri ile bir tehlike meydana gelmeyecek Ģekilde yapılmalı ve
yerleĢtirilmelidirler. ġu halde yıldız noktası direk topraklanmıĢ bir tesiste
temas ve adım gerilimleri hiçbir yerde bu değerin üstüne çıkmazlarsa ,
topraklayıcı için yukarıda koĢulan Ģartlar yerine gelmiĢ demektir .
3.8.2. Elektrik Akımının Ġnsan Vücudu Üzerine Tesiri
Ġnsan vücudundan geçen akımın Ģiddeti insan vücudu tarafından
köprülenen gerilime bağlı olduğu gibi insan vücudunun direnci ile temas
noktasındaki dirençlerin toplamına bağlıdır . 50 Hz 'lik alternatif akımla
insanlar üzerinde yapılan deneylere göre elde edilen sonuçlar tabloda
verilmiĢtir .
50 Hz 'lik Akım ġiddeti
1 mA
2 - 4 mA
5 - 7 ma
10 - 15 mA
19 - 22 mA
30 mA
50 - 100 mA
1 - 10 A
Ġnsan Vücuduna Etkisi
Hissedilebilir
Parmaklarda sinirler titreĢir
Kolda hafif kramp hissedilir
Tutulan cisim henüz bırakılabilir
Tutulan cisim bırakılamaz
ġiddetli acı duyulur eller çalıĢmaz
Ölümle sonuçlanır
Yanmalar olur
Buradan anlaĢıldığına göre insan vücudundan en fazla 10 - 15 mA
Ģiddetinde bir akımın geçmesine müsaade edilebilir . Ġnsan hayatı için tehlikeli
akım sınırı 30 - 50 mA olup eğer insan vücudundan 50 - 100 mA kadar bir
akım geçecek olursa olay mutlaka ölüm ile sonuçlanır zira bu Ģiddetteki bir
akımın kalp üzerinden geçmesi kalpte anormal titreĢimlere yol açarak kalbin
normal çalıĢmasını önler ve nefes alma organlarının felç olmasına neden
olur . Böylece en fazla 4 dakika gibi bir süre beyin kanla beslenemez ise
hayati merkezler harap olarak ölüm baĢ gösterir .
Bilindiği gibi kalbin normal çalıĢması bir çok adalenin ritmik bir Ģekilde
hareket etmesi ile meydana gelen kuvvet tesirine bağlıdır ve kalbin pompa
gibi çalıĢması sonucu vücutta kan dolaĢımı sağlanır . Kalp üzerinden elektrik
akımının geçmesi ile kalbin bu Ģekilde normal çalıĢması sona erer ve kalp
adaleleri anormal bir titreĢim yapmaya baĢlarlar . Böylece kan dolaĢımı durur.
3.8.3.
Toprak Kaçaklarına KarĢı Koruma
Kaçak akım röleleri oluĢacak toprak kaçağını hissederler ve bu hata
akımı daha önceden belirlenen değerinin üzerine çıkacak olursa devreyi
otomatik olarak keserler . Toprak kaçağı akım kaynaktan iĢletme aracının
aktif kısımlarından toprağa akar.
Toprak kaçağı koruma devreleri çekirdek balans tip olup aktif , nötr iletkenler
arasında akan akım farkını gösterir . Normal Ģartlar altında canlı ve nötr
iletkenlerdeki akımların vektörel toplamları sıfıra eĢittir ve herhangi bir
müdahaleye gerek yoktur . Bir toprak hatası meydana geldiğinde canlı ve
nötr akımlar dengede olmaz . Böyle bir durumda kaçak akım elemanları
hatayı tespit ederler .
Bu dengesizlik devreyi açmak için kullanılır ve devre açılır böylece hata
akımı da kesilmiĢ olur . Bu olay üç ve dört iletkenli hatlarda da aynı Ģekilde
gerçekleĢir .
3.9. Bağlantı
Kaçak akım rölesinde fazlar ve bütün iletkenler ( L1 , L2 , L3 ) ve
normal nötr ( MP / N ) röleden geçmelidir . Akım akıĢ yönü önemli değildir .
Yani Ģebeke giriĢi veya tüketici aĢağı veya yukarı klemens uçlarına
bağlanabilirler . 4 kutuplu Ģalterler , 2 kutuplu bağlandığında , imalattaki test
yönünün korunması için , sağ ve sol klemensler kullanılmalıdır .
3.10. Hata Akımı ( Hassasiyet )
Hata akımı mili amperlerle ( mA ) anılır . Doepke - norden firması IEC '
nin 1008 /1009 standartlarına uyar . Porselen ve ev korumasında tolerans
değeri üst sınır olarak 30 mA ve alt sınır olarak ta 30 mA 'in %50 'lik değeri
olan 15 mA 'dir . Cbi kaçak akım elemanları 19 ila 26 mA sınırları içerisinde
çalıĢacak Ģekilde imal edilirler . Porselen koruma için 30 mA önerilir .
Darbeli gerilimden dolayı oluĢan akım kaçaklarında darbeli akıma çok
dayanıklı olan kaçak akım röleleri yüksek seviyede koruma yaptıkları halde %
100 koruma yaptıkları söylenemez .
Elektrik kesitlerinin canlılar üzerinde tehlikeli olduğu hallerde , selektif
kaçak akım röleleri kullanılmalı , önünde de aĢırı akım koruma rölesi
konulmalıdır . Özel durumlarda kaçak akım rölesinin pozisyonunun bir
yardımcı kontak ve bir sinyal ile gözlenmesi gerekir .
3.11. Topraklama
En fazla müsaade edilen toprak direnci R , müsaade edilen temas
gerilimi U1 ve kaçak akım rölesinin nominal hata akımı I n ile Ģöyle bulunur :
RD = U1 / I
n
(
)
3.12. Test Butonu
Tüm kaçak akım rölelerinde test butonu bulunur . Butona basıldığı
zaman kaçak akım rölesi kendi üzerinden bir hata akımı akıtır . böylece
gerçek bir hata anında kaçak akım rölesinin devreyi açıp açmayacağı
sınanmıĢ olur .
3.13. KA2803B Toprak Kaçağı Dedektörü
3.13.1. Özellikleri
-DüĢük güç tüketimi P= 5mW ( 110 / 220V )
-YerleĢik voltaj regülatörü vardır .
-Yüksek kazançlı fark yükselteci vardır .
-Tristör sürmek için 0,4 mA çıkıĢ verebilir .
-DıĢ parça sayısı azdır .
-8 bacaklı entegre yapısındadır .
-Gürültüye karĢı bağıĢıklığı yükseltir .
-GiriĢ hassasiyetinde çok iyi sıcaklık karakteristiği vardır .
-Çok geniĢ çalıĢma sıcaklık yelpazesi ( TA = -25 .... C ~ + 80..... C )
3.13.2. Açıklama
KA2803B
kaçak akım rölelerinde , alternatif akım kesicilerinde
kullanılmak üzere imal edilmiĢtir . Fark yükselticinin giriĢi ZCT ( Sıfır akım
trafosu ) 'in sekonder bobinine bağlanmıĢtır . Yeterli zaman gecikmesini
sağlamak için fark yükselticinin kuvvetlendirilmiĢ çıkıĢa kondansatör bağlanır .
KSC4613 de kaçak akımın önceden belirtilen akım sınırından yüksek
olduğu zaman kıyaslayıcı ( fark yükseltici ) yüksek çıkıĢ verir .
3.13.3. Elemanın Ġç Yapısı
8 Vcc
Internal
Bias
Zener
Protect
1 VR
7
Os (Output)
6 NR
5 Sc
Bias Voltage
Latch
Circuit
+
Referance
Voltage
Generator
-
2
Vi
3
GND
4
OD
3.13.4. Karakteristik Değerler
Parametreler
Kaynak voltajı
Kaynak akımı
Harcadığı güç
ÇalıĢma sıcaklığı
Depolama sıcaklığı
Sembol
Vcc
Icc
PD
TOPR
TSTG
Değer
20
8
300
-25 ~ +80
-65 ~ +150
Birim
V
mA
mW
C
C
Elektrical Characteristics ( TA = -25 C to 80 C )
Parameter
Supply current 1
Trip voltage
Symbol
Icc
Conditions
Vcc=2V (-25 C)
VR=OPEN (25 C)
Vi = 2V (80 C)
Test
circuit
SPEC
Min Typ. Max. Unit
1
300
-
400
-
580
500
480
14
16
18
A
Outpunt current
IO
Latch on voltage
Latch input current
Outpunt low current
VSCON
Vcc=16V
VR=2V-2,02V Vi=2V
( Note 1 )
Vcc=16V
(VR-V1=30mV
VOD=1,2mV)
Vcc=16V
VOD=0,8V VR
Vi=VP ( Note 2)
Vsc = 1,4V (-25 C)
Vos= 0,8V (25 C)
Vcc= 16V (25 C)
Vcc=16V
ISCON
Vcc=16V
7
-13
-7
-1
A
IOSL
Vcc=12V
VOSL=0,2V
Vcc=16V
IIDC=100mA
8
200
800
1400
A
9
0,4
1,2
2
ISM=7mA
10
20
24
28
11
200
400
900
Vos=12V Vsc=1,8V
IIDC=100mA
12
7,0
8,0
9,0
V
2
3
4
mS
VT
Differential Amplifer
IO(D)
Output Current 1
Differential Amplifer
IO(D)
Output Current 2
Diff. Ġnput clamp VIDC
voltage
Maksimum
current VSM
voltage
Supply current 2
IS2
Latch
off
supply VSOFF
voltage
TON
Response time
MV
(ms)
12,5 14,2
17
3
-12
20
-30
A
4
17
27
37
A
6
200
200
100
0,7
400
400
300
1
800
800
600
1,4
5
A
V
V
Vcc=12V VOSL=0,6V
Vcc=16V
V1=0,3V
1V<Vx<5V
2
VR- 13
V
A
3.13.5. Tipik karakteristikler
3.13.6. Tipik karakteristikler (devamı)
3.13.7. KA2803B entegresi ile gerçekleĢtirilmiĢ kaçak akım röle
örnekleri
4. SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA RÖLELERĠ DENEYĠ
4.1 . AġIRI AKIM KORUMASI
AĢırı akım röleleri aĢırı yük akımlarına ve kısa devre akımlarına karĢı
koruma yapar . AĢırı akım röleleri diğer rölelerde olduğu gibi bir takım
sınıflandırmalar yapmak mümkündür .
Kullanım yerine göre primer ve sekonder AĢır Akım Röleleri olarak ikiye
ayrılabilirler . Primer korumada , röle Ģebekeye aracısız direkt olarak bağlanır
ve Ģebeke akımı olduğu gibi algılanır . Sekonder rölede ise bir akım trafosu
üzerinden düĢürülen akım bilgisi röleye aktarılır . aĢırı akım koruması
hatlarda , yüklerde , motorlarda , generatörlerde yani sistemin hemen hemen
her noktasında uygulanabilir . Hatlarda yönlü , mesafe koruma röleleri
Ģeklinde aĢırı akım koruması gerçekleĢtirilmektedir . Bir diğer sınıflandırma ise
elektromekanik ve elektronik röle Ģeklindedir . elektromekanik rölede
mekanik elemanlar ile akım bilgisi alınırken , elektronik rölelerde anolog
elektronik devreler vasıtası ile akım bilgisi alınmaktadır . Son yıllarda
geliĢtirilen sayısal röleler , anolog rölelere nazaran daha etkili bir algılama ve
daha az hata ile çalıĢma özelliklerine sahiptir .
4.2 . AġIRI AKIM RÖLELERĠNĠN AKIM - ZAMAN KARAKTESĠRTĠKLERĠ
AĢırı akım röleleri set edilen sınır akım değeri ile karĢılaĢtıklarında belirli
bir gecikme sonunda iĢlem yaparlar . bu gecikme Ģekline göre aĢırı akım
rölelerinin zaman karakteristikleri sınıflandırılır .
4.2.1 . Ani ÇalıĢan Röleler :
ÇalıĢma zamanı 0,5 saniyeye kadar olan röleler yüksek süratli ani
çalıĢan röleler olarak sınıflandırılırlar . Genellikle doğru akımla çalıĢan yardımcı
röleler ani çalıĢır . Pratik olarak rölenin çalıĢma zamanı çalıĢtırma
büyüklüğüne bağlı değildir . Ģekil.1 'de bu tür bir rölenin zaman karakteristiği
görülmektedir .
t (sn)
Ic=1
2
3
k x In
ġekil.1 Ani ÇalıĢan Rölenin Açma Karakteristiği
Sistemden algılanan akım değeri ayarlı olduğu değeri aĢarsa röle gecikmesiz
olarak açar .
4.2.2 . Sabit Zamanlı Röle Karakteristiği :
Sabit zaman gecikmeli rölelerde sistemin akımı rölenin ayarlı olduğu
değeri aĢarsa röle çalıĢmaya baĢlar ve önceden ayarlanmıĢ olan süre sonunda
bir iĢlem yaptırır . Rölenin zaman gecikmesi akımın Ģiddetine bağlı değildir .
Röle daima aynı zaman gecikmesi ile iĢlem yaptırır . Bundan dolayı sabit
zaman gecikmesi olarak isimlendirilir . ġekil.2 'de buna ait açma zaman
karakteristiği görünmektedir . ÇalıĢtırma büyüklüğü rölenin önceden ayarlı
olduğu iç değerini aĢtığı zaman röle yine önceden ayarlanmıĢ olan tc açma
zaman gecikmesi sonucunda bir iĢlem yaptırır .
T (sn)
tc
k x In
1
2
3
4.2.3 . Ani Elemanlı ve Sabit Zaman Gecikmeli Röle Karakteristiği :
Muhtelif uygulamalarda çalıĢtırma büyüklüğünün rölenin ayarlı olduğu
değerin belirli bir değerinden sonra zaman gecikmesi istenmez . Rölenin
yapısı ile veya ilave bir elemanla bu tip bir zaman karakteristiği elde edilebilir.
ġekil.3 'deki karakteristik eğride rölenin sabit zamanlı elemanı Ic = 1 ve ani
elemanı da Ic = 5 değerine ayarlanmıĢtır . ÇalıĢma büyüklüğü Ic = 1 değerini
aĢtığı zaman röle önceden ayarlanmıĢ olan tc zaman gecikmesi sonunda
iĢlemi yaptırır . Eğer çalıĢmaya sebep olan büyüklüğün genliği Ic çalıĢma
akımının 5 katını aĢarsa röle önceden ayarlandığı tc süresini beklemeden ani
olarak iĢlem yaptırır .
t (sn)
tc
k x In
1
2
3
4
5
ġekil. 3 Ani Elemanlı Sabit Zamanlı Açma Zaman Karakteristiği
Rölelerde genellikle sabit zamanlı eleman ve ani eleman ayrı ayrı ve
birbirinden bağımsız olarak istenilen değerlere ayar edilebilir .
4.2.4 . Ters Zamanlı Röle Karakteristiği :
Bu tip zaman karakteristiklerinde çalıĢma zamanı çalıĢma
büyüklüklerinin genliğine tabidir . ÇalıĢma büyüklüğünün genliği arttığı zaman
rölenin çalıĢma zaman gecikmesi kısalır . ÇalıĢtırma büyüklüğünün belirli bir
değerinden sonra karakteristik sabit zamanlı karakteristiğe benzer Ģekilde
yatay eksene paralel olarak gider . ġekil.4 'de ters zamanlı açma zaman
karakteristiği görülmektedir .
t (sn)
K x In
1
2
3
4
5
ÇALIġMA DEĞERĠNĠN KATI
ġekil.4 Ters Zamanlı Açma Zamanlı Karakteristiği
Ters zaman karakteristikleri rölenin yapısı ile belirlenir ,
Ters Zaman Karakteristiği
Çok Zaman Karakteristiği
AĢırı Ters Zaman Karakteristiği
Olarak beĢ kısma ayrılır .
C
A B
A : NORMAL TERS ZAMAN KARAKTERĠSTĠĞĠ
B : ÇOK TERS ZAMAN KARAKTERĠSTĠĞĠ
C : AġIRI TERS ZAMAN KARAKTERĠSTĠĞĠ
t(sn)
K x In
1
2
3
4
5
ÇALIġMA DEĞERĠNĠN KATI
ġekil.5 Ters Zaman Karakteristiklerinin Sınıflandırılması
4.2.5 . Ani Elemanlı Ters Zaman Gecikmeli Röle Karakteristiği :
Ters zaman karakteristikli röle ile ani çalıĢan rölelerin birleĢtirilmesi ile
elde edilen karakteristiktir . ÇalıĢma büyüklüğünün ( akımın ) genliği ani
elemanın ayarlı olduğu değere eriĢinceye kadar röle çalıĢma büyüklüğünün
genliğe bağlı olarak önceden ayarlandığı ters zaman karakteristiğinin belirttiği
süre sonra iĢlem yapar . ÇalıĢtırma büyüklüğü ani elemanın ayar edilmiĢ
değerine röle hiç beklemeden iĢlem yaparak gerekli açma komutu gönderir .
ġekil.6 'da ani elemanlı ters zamanlı bir röle karakteristiği görülmektedir .
t(sn)
K x In
1
2
3
4
5
ÇALIġMA DEĞERĠNĠN KATI
ġekil . 6 Ani Elemanlı Ters Zaman Karakteristiği
Bu deneyde bağımsız ve ters zamanlı aĢırı akım rölesi incelenecektir .
Bağımsız aĢırı akım rölesi ani elemanlı sabit zaman gecikmeli karakteristiğe
sahipken , ters zamanlı röle ani elemanlı ters zaman karakteristiğine sahiptir .
4.3. BAĞIMSIZ SEKONDER AġIRI AKIM RÖLESĠ (BKR SERĠ RÖLE )
Sekonder bağımsız aĢırı akım rölesinde gecikmeli ( aĢırı yüklenme
durumlarında ) açmada açma zamanı herhangi bir faktöre bağlı değildir .
Önceden belirlenen sınırlar içinde geçen ve aĢırı akım olarak adlandırılan akım
devreden aktığı zaman yine korunan cihaz ( yada sistemin ) özelliğe uygun
olarak belirlenmiĢ açma zamanı kadar bekledikten sonra devrenin açılması
komutu verilir . Bu rölede nominal , ani ve gecikmeli çalıĢma durumu içim üç
ayar düğmesi vardır . Öncelikle nominal akım değeri ayarlanır . Daha sonra
gecikmeli açma süresi ayarlanır . Nominal akımın 1,15 katından sonraki
akımlarda gecikme devresi çalıĢmaya baĢlayacaktır . Ani açma yani kısa devre
durumlarında açma yapan elemanın ayar düğmesinden nominal akım katı
olarak bu değer ayarlanır . Bu ayarlama korunan sistemin nominal akımına ,
kısa devre akımına göre yapılır .
I
Test
Ani acma
devresi
Giris
Devresi
ANi
reset
Hafiza
GEC.
I
I
Gecikmeli
acma
devresi
t (sn)
Gecikmeli
zaman
devresi
CIKIS
ROLESi
ġekil.7 Bağımsız AĢırı Akım Rölesinin Ġç Yapısı
Kullanım amacına göre ( faz koruması veya toprak koruması ) akım
ayar değerleri farklı olmakla beraber aynı çalıĢma ilkesine sahiptirler . Bu
nedenle tek faz topraksız sekonder koruma rölesinin çalıĢma ilkesi
anlatılacaktır . Röle giriĢindeki akım trafosundan gelen akım bilgisi , giriĢ
devresi tarafından filtre edilerek ve düzenlenerek " gecikmeli açma devresi
akım ayar ve start devresi ile ani açma devresine iletilir . Her iki devre gelen
bu akım bilgisini daha önce ayarlanan kendi değerleriyle karĢılaĢtırılır .
Eğer gelen akım bilgisi yani devreden geçen akım ani açma devresinde
ayarlanan değerden büyük ise rölenin üzerindeki yeĢil ıĢık söner , devre
derhal ani açma lambasını yakar ve devreyi açması için yardımcı DC röleye
açma komutu gider bunun sonucunda kontaktörler vasıtası ile devre açılır .
Arıza temizlendikten sonra sistemi ve röleyi devreye sokmadan önce reset
düğmesine basılarak hafızadaki açma komutu silinir .
Eğer ani açma devresinde yapılan mukayese sonucunda geçen akımın
ani açma değerinin altında olduğu tespit edilirse ani açma devresi devreye
girmez . Ani açma ünitesindeki bu iĢlemle eĢzamanlı olarak gecikmeli açma
devresinde de gelen akım bilgisi ve ayarlanan değer karĢılaĢtırılır . Eğer gelen
akım bilgisi ayarlanan değere eĢit veya büyük ise yeĢil ıĢık söner , önceden
belirlenen gecikme süresi zaman sayacı tarafında sayılarak devre açılır .
Devre açılırken gecikmeli açma düğmesindeki kırmızı uyarı lambası da yanar .
Deneyde Entes marka BKR serisi sekonder aĢırı akım rölesi
kullanılmıĢtır . Röle bir elektronik röledir . 1 fazlı faz koruma rölesi
( topraksız ) , 3 faz toprak arızası rölesi , 3 fazlı ( topraksız) faz koruma rölesi
ve 3 fazlı
( topraklı ) faz koruma rölesi olarak kullanılırlar .
4.4 . TERS ZAMANLI AġIRI AKIM RÖLESĠ ( IKR SERĠSĠ RÖLE )
Ters zamanlı aĢırı akım rölelerinde açma zamanı ile arıza akımı
ters orantılıdır . Arıza akımı ne kadar büyük olursa gecikme zamanı da o
kadar küçük olur . Bu rölede de bağımsız aĢırı akım rölesine benzer olarak 3
ayar düğmesi vardır . Ġlkinde nominal çalıĢma akımı , ikincisinde ters zaman
açma karakteristik eğrisinin numarası ve son olarak ta ani açma akımı
nominal akımın katı olacak Ģekilde ayarlanır . Gecikmeli açma ayar
düğmesinde o rölenin imalatta belirlenmiĢ ve kataloglarında yayınlanmıĢ olan
5 ile 7 civarındaki farklı karakteristik açma zamanı eğrisinden en uygun olanı
seçilir . Bu seçme iĢlemi koruması istenen yükün çalıĢma Ģartlarına , kısa
devre akım değerine göre ve aĢırı akımdaki gecikme süresinin yüke olan
etkisine göre tespit edilir . ġekil.8 'de ters zamanlı aĢırı akım rölesinin iç yapısı
verilmektedir .
I
Test
Ani acma
devresi
Giris
Devresi
ANi
reset
Hafiza
GEC.
I
I
Gecikmeli
acma
devresi
Gecikme
Egrisi
CIKIS
ROLESi
ġekil . 8 Ters Zamanlı AĢırı Akım Rölesi Ġç Yapısı
IKM serisi ters zamanlı rölenin faz ve toprak koruma birimleri , akım ayar
değerleri farklı olmakla birlikte , aynı çalıĢma ilkesine sahiptir . Bu nedenle ,
bu bölümde monofaze topraksız sekonder koruma rölesi çalıĢması
anlatılacaktır . Diğer koruma Ģemaları ekte verilmiĢtir .
Röle giriĢindeki akım trafosundan gelen akım bilgisi giriĢ devresinde filtre
edilerek ve düzenlenerek akım ayar ve start devresine ( gecikmeli açma ) ve
ani açma devresine iletilir . Gecikmeli açma devresi giriĢten gelen bu akım
bilgisini ayarlanan ters zaman eğrisiyle mukayese ederek akımın arıza akımı
olup olmadığına ve arıza akımı ise ne kadar beklemesi gerekeceğine karar
verir . Bu esnada aynı akım bilgisi ani açma devresine de iletilmiĢtir . Her iki
devre birbirinden bağımsız olarak eĢ zamanlı Ģekilde ayarlanan değerler ile
gelen akım bilgisini değerlendirirler . Eğer akım ani açma devresindeki
sınırları geçiyorsa bu devre hiç beklemez ve yardımcı röleye açma komutunu
gönderir . Bu esnada kendisine ait kırmızı ikaz ıĢığı yanar . Eğer gecikme
süresi kadar beklenir ve açma emri yardımcı röle üzerinden kontaktöre iletilir
. Kendisine ait kırmızı uyarı ıĢığı da yanar . Arıza bittikten sonra röleyi ve
sistemi aktif hale getirmeden önce reset düğmesine basılarak hafızadaki eski
bilgiler silinmelidir . Aksi taktirde röle tekrar çalıĢtırılamaz .
4.5 . BAĞLANTI ġEMASI
Bağlantı Ģeması ekte verilmektedir .
4.6 . KATALOG BĠLGĠLERĠ
Katalog bilgileri ekte verilmektedir .
4.7 . DENEYE GELMEDEN ÖNCE YAPILMASI GEREKENLER
Bu deneyle ilgili değerlendirmede , deneye baĢlamadan önce sorulacak
sorula - ra verilen cevaplar etkili olacaktır . deneye hazırlıksız geldiği anlaĢılan
öğrenciler gerektiğinde deneye alınmazlar . deney sırasında sorulan sorulara
verilen cevaplar , deney esnasındaki performansın eĢit ve deney raporu ile
raporda istenenler eĢit olarak deney notuna etki ederler .
4.8 . KAYNAKLAR
1 . Dr. Atalay KAYA , Elektrik Tesislerinde Koruma Ders Notları .
2 . Nusret ALPERÖZ , Elektrik Enerjisi Dağıtımı , 1987
3 . ENTES IKR ve BKR Serisi Sekonder Koruma Röleleri Kataloğu .
4.9. Çözümlü Hazırlık Sorusu
1.) Nominal akımı 24 A olan bir yükte faz koruması için birbirinden bağımsız
çalıĢan ters zamanlı ve bağımsız açma zamanlı iki rölenin olduğu varsayılıyor .
Rölelere iliĢkin ayar değerleri aĢağıda verilmektedir .
Akım Trafosu
: 25 / 5 A
Bağımsız A.A.R. :In = 5A , Gecikme zamanı= 4 sn ,
Ani açma (k x ln) = 2 x In =10 A
Ters zamanlı Röle : In = 5 A , Ani açma ( k x In ) = 1,5 x In = 7,5 A
Gecikme Açma - zaman eğrisi iki nokta arasında lineer interpolasyon (Ġki
nokta arasını bir doğru parçası ile birleĢtirilip , doğru üzerinde ara değeri
bulmak.) yapılabilir.
In ( A )
3
4
5
6
7
tc (s)
3,1
2,8
2,6
2,2
2
Yükte bir arıza sonucunda nominal değerinden %30 daha fazla akım
geçtiğinde hangi röle hangi iĢlemi ne kadar zamanda yapar .
Çözüm :
Nominal akımın % 30 fazlası i = 1,3 x In = 31,2 A
Akım trafosunun sekonderinden görülecek akım ise
Is = 5 x 31,2 / 25 = 6,24 A
Birinci röle ( Bağımsız ) 4 saniye bekledikten sonra devreyi açar .
Ġkinci röle ( Ters Zamanlı ) nin açma zamanı yukarıdaki değerler arasında
interpolasyon yapılarak bulunur .
t (sn)
2,2
doğrunun eğimi m =
2,2 2,0
= - 0,2
6 7
X=?
2,0
m = - 0,2 =
6
6,24
7
2,2 X
=> X = 2,152 sn
6 6,24
I(A)
4.10. BKR RÖLESĠ BAĞLANTILARI
4.10. A/ MONOFAZE
KORUMA RÖLESĠ :
R
S
T
TOPRAKSIZ
BKR - 11
ECU
SEKONDER
AġIRI
AKIM
IF
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
K k K k K k
L l L l
L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
ER -3Y
-
Her zaman için ayrı röle kullanılarak trifaze koruma yapılmak
istenildiğinde 3 adet monofaze sekonder röle Ģemadaki gibi bağlanarak yapılır
Bu tür koruma , arızanın hangi fazda olduğu bilmek istendiğinde kullanılır .
4.10. B / TOPRAK HATASI RÖLESĠ:
4.10. C / TRĠFAZE TOPRAKSIZ SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA RÖLESĠ
ġema A
ġema B
R
S
BKR - 13
T
BKR - 11
IF
ECU
ECU
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
IF
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
K k K k K k
L l L l
L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
ER - 3Y
-
Toprak rölesi 3 fazın yıldız noktasından toprağa akan akımı ölçer .
ġebeke yükünün dengeli olması halinde yıldız noktasından toprağa akan akım
sıfırdır . Küçük dengesizlikler halinde ise küçük değerde bir akım akar . Eğer
fazlardan birinden toprağa kaçak olursa bu denge bozulur ve toprağa büyük
bir akım akar ve röleyi çalıĢtırır . Bu akımı ölçmek için ġEMA A veya ġEMA B
'deki gibi bağlantı yapmak gerekir . " ġEMA B "deki bağlantı devrede bir trifaze
sekonder röle olması halinde kullanılır , yıldız noktası trifaze sekonder röle
üzerinden toprak rölesine iletilir .
4.10. D / TRĠFAZE TOPRAKLI SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA RÖLESĠ
R
S
T
BKR - 13T
IF
IT
ECU
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
K k K k K k
L l L l
L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
ER - 3Y
-
Trifaze koruma ve toprak koruması tek röle ile gerçekleĢtirmek için
Ģemadaki bağlantı yapılarak kullanılır .
4.11. TERS ZAMANLI AġIRI AKIM RÖLESĠNĠN BAĞLANTI
ġEMALARI :
4.11. A / MONOFAZE TOPRAKSIZ SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA
RÖLESĠ :
Her faz için ayrı röle kullanılarak trifaze koruma yapılmak istendiğinde
3 adet monofaze sekonder röle Ģemadaki gibi bağlanarak yapılır . Bu tür
koruma , arızanın hangi fazda olduğu bilmek istendiğinde kullanılır .
4.11. B / TOPRAK HATASI RÖLESĠ :
ġema A
R
S
IKR 21T (31T;41T)
T
ECU
IF
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
K k K k K k
L l L l
L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
-
ġema B
R
S
T
IKR 23
IKR 21T
IF
ECU
ECU
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
IF
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
K k K k K k
L l L l
L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
ER - 3Y
-
Toprak rölesi 3 fazın yıldız noktasından toprağa akan akımı ölçer .
ġebeke yükünün dengeli olması halinde yıldız noktasından toprağa akan akım
sıfırdır . Küçük dengesizlikler halinde ise küçük değerde bir akım akar . Eğer
fazlardan birinden toprağa kaçak olursa bu denge bozulur ve toprağa büyük
bir akım akar ve röleyi çalıĢtırır. Bu akımı ölçmek için ġEMA A veya
ġEMA B 'deki gibi bağlantı yapmak gerekir. " ġEMA B "deki bağlantı devrede
bir trifaze sekonder röle olması halinde kullanılır , yıldız noktası trifaze
sekonder röle üzerinden toprak rölesine iletilir .
4.11. C / TRĠFAZE TOPRAKSIZ SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA
RÖLESĠ :
R
S
T
IKR 23 (33;43)
IF
ECU
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
K k K k K k
L l L l L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
ER - 3Y
-
Trifaze korumayı tek röle ile gerçekleĢtirmek için Ģemadaki bağlantı
yapılarak kullanılır.
4.11. D / TRĠFAZE TOPRAKLI SEKONDER AġIRI AKIM KORUMA
RÖLESĠ :
R
S
T
IKR 23T (33T;43T)
IF
IT
ECU
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
K k Kk Kk
L l L l L l
+
Ao
Ko
YARDIMCI ROLE
ER - 3Y
-
Trifaze koruma ve toprak korumasını tek röle ile gerçekleĢtirmek için
Ģemadaki bağlantı yapılarak kullanılır .
IA / I = Arıza Akımı
Açma Akımı
tsaniye
tsaniye
IA / I = Arıza Akımı
Açma Akımı
Çok Ters Zamanlı Röle ÇalıĢma Eğrileri
Normal Ters Zamanlı Röle ÇalıĢma Eğrileri
IA / I = Arıza Akımı
Açma Akımı
AĢırı Ters Zamanlı Röle ÇalıĢma
Eğrileri
tsaniye
5. REAKTĠF GÜÇ KOMPANZOSYONU DENEYĠ
5.1. DENEYĠN AMACI
Reaktif güç kompanzasyonunu deneysel olarak gerçekleĢtirmektir . Bu
amaçla reaktif yük kavramı üzerinde durulduktan sonra cosfimetre ve reaktif
güç rölesi incelen mesi yapılarak bir otomatik kompanzasyon düzeni tesis
edilecektir .
5.2. TEORĠK BĠLGĠ
Reaktif güç tüketicileri olarak , elektrik tesislerinde kullanılan ve
manyetik veya statik alan ile çalıĢan bütün iĢletme araçlarını göz önüne
alabiliriz . Bunlar reaktif güçle beraber reaktif güç de çekerler .
En belli baĢlı reaktif güç tüketicileri olarak ;
DüĢük uyarmalı senkron makinalar ,
Asenkron motorlar ,
Transformatörler ,
Bobinler ,
Havai hatlar ,
Redresörler ,
Endüksiyon ve ark fırtınaları ,
Kaynak makinaları ,
Fluoresan , civa buharlı ve sodyum buharlı lamba balastları ile neon lamba
transformatörlerini sayabiliriz .
Yukarıdaki tüketicilerde söz konusu olan reaktif güç endüktif
karakterdedir . kondansatörler , boĢta çalıĢan havai hat ve kablolar ile aĢırı
uyarılmıĢ sekonder motorlar kapasitif reaktif güç çekerler .
Tüketiciler için gerekli reaktif güç , özel bir önlem alınmazsa ,
santrallerde üretilen aktif güçle beraber tüketicilere ulaĢtırılır . ĠĢ yapmayan ,
sadece bobinli devrelerde manyetik alan doğurmaya yarayan reaktif akım
böylelikle , havai hatlarda , trafoda , tablo , Ģalterler ve kablolarda lüzumsuz
yere kayıplara sebebiyet vermektedir.
REAKTiF AKIM
Trafo
Generator
AKTiF AKIM
Hat
Havai Hat
Trafo
Kesici
~
Kablo
Motor
DAGITIM
TRAFOSU
Bu kayıplar yok edilirse Ģüphesiz hatlar , trafolar ve kablolar daha
fazla aktif güçle yüklenebilecek veya bu iĢletme araçları ve kesicilerin daha
büyük boyutlu seçilmelerine gerek kalmayacaktır .
Reaktif enerjinin , santraller yerine tüketicilere yakın paralel
kondansatörlerden temin edilmesine " Reaktif Güç Kompanzasyonu " adı
verilir .
AKTiF AKIM
M
~
G
REAKTiF AKIM
Q
S
S=P+jQ
P = S . Cos
Q = S . Sin
P
Q
S1
Q1
Q2
S2
1
P
2
P1 = P2
Bir tesisin sabit bir aktif güç çektiğini kabul ederek reaktif güç
kompanzasyonunun etkisini Ģöyle inceleyebiliriz :
P1 = S1 x Cos 1 Kompanzasyondan önce çekilen aktif güç
Q1 = S1 x Sin 1 Kompanzasyondan önce çekilen reaktif güç
Devreye , tüketiciye paralel kondansatör sokarak tesisin Ģebekeden çektiği
Q1 reaktif gücünü Qc kadar azaltarak Ģebekeden sadece Q2 reaktif gücünün
( Q2 = Q1 - Qc ) çekilmesini sağlarsak ;
P2 = S2 x Cos 2 = P1 Kompanzasyondan sonra çekilen aktif güç
Q2 = S2 x Sin 2 Kompanzasyondan sonra çekilen reaktif güç
O halde reaktif gücün Ģebekeden çekilmesinin bir ölçütü olarak cos yi düĢük
bir değerden daha yüksek bir değere çıkarmak için gerekli kondansatör
gücünün ( Qc ) Ģöyle hesaplayabiliriz .
S1 =
P1
P2
P1
; S2 =
=
Cos 1
Cos 1
Cos 2
Q1 = P1 x
Qc
P1
X
Sin 1
= P 1 x tg 1 ,
Cos 1
Q2 =
Sin 2
= P 1 x tg 2
Cos 2
(tg 1 tg 2)
Burada S : ( kVA ) , P : ( kW ) ise Qc : ( kvAr ) dir .
Örnek : Bir tesisin kurulu gücü S1 = 100 kVA , Cos 1 = 0,6 dır . cos 2 'yi
0,95 yapmak için lüzumlu kondansatör gücünü hesaplayınız ( Qc = ? )
P1 = S1 x Cos 1 = 100 x 0,6 = 60 kW
Cos 1= 0,6 ise
tg 1 = 1,333
Cos 2 = 0,95 ise tg 2 = 0,3286
Qc = 60 x 8 0,3286 - 1,333 ) = 60 x ( - 1,0047 ) = - 60,282 kVAr .
" - " iĢareti referans yön ile ilgilidir. O halde gerekli kondansatör gücü
Qc= 60 kVAr dir .
5.3. KOMPANZASYON TESĠSĠNĠN ÇEġĠTLERĠ
5.3.1) Alıcıların Tek Tek Kompanzasyonu
Her cihaz kendine bağlı belli güçte
kondansatörler ile tek tek kompanze
edilebilirler . burada da sigorta veya deĢarj
direncine gerek yoktur .
M
3~
5.3.2) Grup Kompanzasyonu
Aynı bağlama cihazı üzerinden beraberce devreye girip çıkan cihazlar
müĢtereken kompanze edilebilirler . burada da sigorta ve deĢarj dirençlerine
gerek yoktur .
M
M
M
3~
3~
3~
M
M
3~
3~
5.3.3 ) Merkezi kompanzasyon
Bir tesiste çok sayıda endüktif yük çeken alıcı bulunuyor ve bunlar
düzensiz olarak devreye girip çıkıyorlarsa , çekilen yük durumuna göre ayarlı
bir kompanzasyon yapmak gereklidir . El ve otomatik çalıĢma durumları ile
daima düzgün bir Cos seviyesi tutmaya çalıĢılır . Kademeli olarak devreye
kondansatör sokup çıkartılarak bu iĢlem gerçekleĢtirilir . Projelendirilmesi ve
hesaplanması kolaydır .
5.3.3. MERKEZĠ KOMPANZASYON
5.3.3.1 TESĠS ELEMANLARI
5.3.3.1.a ) Kondansatör
Statik faz kaydırıcı adı verilen güç kondansatörleri , çok düĢük kayıpları
( 0,2 - 0,5 W / kVAr ) , bakım kolaylığı , pratik güç arttırımı gibi üstünlükleri ile
reaktif güç üretimi için en uygun elemanlardır . kondansatörler çeĢitli tipte
yalıtkanlardan imal edilmekte olup ortam sıcaklığına göre de değiĢik sınıflarda
imal edilirler .
Kondansatör üniteleri sinüsoidal anma gerilimleri ve anma frekansları ile
çalıĢtıklarından , geçen akımın efektif değerinin 1,3 katını aĢmayan faz akımı ile
sürekli olarak çalıĢabilmektedir ( TS 804 ) . BoĢalma düzeni kondansatör devre
dıĢı edildikten belli bir süre sonra , artık gerilim anma geriliminin tepe
değerinden 50 V 'a düĢürülmelidir .
Bu süre ;
Anma gerilimi 660 V veya daha az olan kondansatörler için en çok
1 dakika ,
Anma gerilimi 660 V veya daha yüksek olan kondansatörler için en çok
5 dakika olmalıdır ( TS 804 ) .
Bu amaçla kondansatör elemanları fazlar arasına bağlanmıĢ ve aynı
muhafaza içinde bulunan deĢarj dirençleri ile donatılmıĢlardır .
Eğer kondansatör çok kısa sürelerde sık sık devre dıĢı ediliyorsa yeniden
devreye sokulurken kondansatörün uçlarındaki gerilimin ,anma geriliminin
% 10 'undan fazla yükselmemesi için tedbir alınmalıdır ( TS 804 ) .
5.3.3.1.b) Anahtarlar
Tekil kompanzasyonda kondansatörler tüketici Ģalteri üzerinden devreye
sokulup çıkarılırlar , ayrı bir anahtara gerek yoktur . Grup ve merkezi
kompanzasyonda 500 V 'a kadar olan alçak gerilim tesislerinde yük anahtarı
üzerinden devreye sokulup çıkarılır - lar . Bu anahtarlar açma sırasında ark
etkisi ile kontakların yanmasını önlemek için nominal kondansatör akımının
1,25 - 1,8 katına göre seçilir . Kondansatör anahtarı olarak en yaygın kullanım
alanına sahip olan cihaz kontaktörlerdir . Büyük açma hızları ve ark söndürme
hücreleri sayesinde , kontaktörler yardımı ile 500 V 'a kadar olan gerilimlerde
800 - 1000 ampere kadar olan kondansatör akımları rahatça kesilir ve uzaktan
kumanda imkanına sahiptir .
5.3.3.1.c) Regülatörler ve Kompanzasyonun Otomatik Ayarı :
Reaktif güç ihtiyacındaki dalgalanmaları ayarlamak için çeĢitli sayıda
birimden yapılmıĢ olan kondansatör bataryaları regülatörlerle otomatik olarak
devreye sokulup çıkarılırlar . Kondansatörlerin ayarlanmasının mümkün
olmadığı bir sistemde endüktif reaktif güçteki azalmalar nedeni ile aĢırı
kompanzasyon meydana gelecek ve Ģebekeye doğru bir kapasitif akım akıĢı
olacaktır . bu durumda tüketici gerilimi Ģebeke gerilimini aĢacaktır .
U1
Ih.XI
I hat
Ic
I yük
U2
Ih.RI
U1 = Besleme Gerilimi .
U2 = Tüketici Gerilimi .
R = Hat ve Trafo direnci
X = Hat ve Trafo reaktansı
Kondansatörlerin otomatik kontrol gerilime , güç faktörüne ve reaktif
güce bağlı olarak yapılabilir . reaktif güce bağlı kontrolde sistem , kVAr röleleri
ile uyarılır ve değiĢen reaktif güç vasıtası ile kondansatörler devreye sokulur ve
çıkarılırlar .
güç faktörüne bağlı olarak çalıĢan röleler tercih edilmemelidir , çünkü
bazı durumlarda reaktif güç sabit kaldığı halde aktif güç değiĢecek bu da güç
faktörünü değiĢtirecektir .
Gerilime bağlı yapılan ayarlarda ise aktif gücün artması halinde gerilim
düĢümü olacak ve bu durumda da aĢırı kompanzasyon olabilecektir .
Sonuçta kondansatörlerin kontrolünde en çok kullanılan röle " Reaktif
Güç Rölesi " dir . Reaktif güç rölesinin çalıĢma ilkesi aĢağıdaki blok Ģemada
temel olarak görülmektedir .
C/K
KARġILAġTIRMA
ÖLÇME
ANAHTARLAMA
I
Cos 1
Reaktif güç rölesi , ölçme , karĢılaĢtırma ve anahtarlama olmak üzere üç
ana iĢlevsel bölüm ve yardımcı sistemlerden oluĢur .
5.3.3.2. Ölçme Bölümü :
Güç katsayısı düzenlenecek sistemin reaktif güç ihtiyacını
belirleyebilmesi için röleye akım ve gerilim bilgilerinin verilmesi gerekir . Akım
bilgisi , fazlardan birine bağlanan akım trafosu aracılığı ile sağlanır . Güç
katsayısı düzeltilecek sistemin çekebileceği en düĢük ve en yüksek akım
değerlerini belirleyerek buna uygun , hata sınıfı küçük ve gereken güçte bir
akım trafosu seçmek ve bu trafo ile sadece reaktif güç rölesini beslemek hata
ihtimalini en aza indirir .
Röle gerilim bilgisini faz - nötr arası veya fazlar arası yapılan
bağlantılarla alır . Fazlar arası bağlantılı rölelerde , akım trafosunun bulunduğu
faz dıĢındaki iki faz arasındaki gerilim ölçmede referans olarak kullanılır ,
üçüncü faz bağlantısı ya gereksizdir ya da sadece kontaktör bobinlerinin
beslenmesinde kullanılır . Akım ve gerilim bilgileri alındıktan sonra " çarpma "
veya "sıfır kesme " yöntemlerinden biriyle Ģebekeden çekilen reaktif güç
ölçülür ve kendi içinde bu güçle orantılı sinyal üreten röle , yüne bu gücü
küçültücü yönde iĢleme geçer .
Kontaktörlere
V
5.3.3.3. KarĢılaĢtırma Bölümü
Ölçme bölümünden karĢılaĢtırma bölümüne gelen sinyal , sistemin
reaktif güç ihtiyacını veya fazlalığını belirtil . Bu bölüme " C / k " ayarıyla
rölenin ne zaman iĢleme geçmesi gerektiği , " % yüzde " veya "cos " ayarıyla
da ulaĢılmak istenen kompanzasyon düzeyi bilgi olarak verilir .
Otomatik kontrol tesisleri çekilen reaktif gücü ancak basamaklar halinde
değiĢtirebilir , buna karĢılık ihtiyacın değiĢimi süreklidir . ayarlanan
kompanzasyon düzeyi ancak bir zaman aralığında ve ortalama değer olarak
sağlanabilir .
Anahtarlama Bölümü
Anahtarlama bölümü , karĢılaĢtırma bölümünden gelen bilgiyi kullanarak
kademe kontaktörlerini denetler . Bu bölümdeki bir ileri - geri sayıcı kaç
kademenin devrede olduğunu sürekli olarak belleğinde tutar ve karĢılaĢtırma
bölümünden verilen komutun türüne göre ya bir basamak kondansatörü daha
devreye alır veya devreden çıkarır .
Ġki anahtarlama arasındaki geciktirme bu bölümde sağlanır . Röle
yapısına göre 8 - 20 saniye arasında değiĢen bu geciktirmenin iki iĢlevi vardır ;
devreden çıkarılan bir kondansatör grubunun üzerindeki kalıntı yük yeteri
kadar boĢalmadan yeniden devreye alınma riskini azaltır , reaktif güç
ihtiyacının çok hızlı değiĢtiği durumlarda kondansatörlerin çok sayıda açma kapama yapmasını engelleyerek kontakların ve kondansatörlerin ömürlerini
uzatır .
Kontaktör sargısı besleme yolunun açıp kapamada elektromanyetik mini
röleler kullanılır . Sayıcıdan gelen sinyal bir güçlendirici devreden geçtikten
sonra minyatür röleye verilir . Bu rölelerin açma - kapama gücü röle tipine
göre 1100 VA ile 2500 VA arasında değiĢir ve kısa süre için bunun iki katına
kadar zarar görmeden dayanabilirler.
5.4. RÖLE AYARLARI
5.4. a ) C / k ayarı : Bu ayar , Ģebekeden çekilen reaktif güce göre
devreye kondansatör sokma ve çıkarma sınırlarını belirleme . " C " yaygın
kullanımda kapasite belirtmesine karĢılık burada birinci kademedeki
kondansatörün kVAr birbirinden gücünü , " k " ise röleyi besleyen akım
trafosunun dönüĢtürme oranını göstermektedir .
Bir basamak kondansatör devreye sokulduğunda karĢılanacak ek reaktif güç ,
C ( kVAr ) = 3 . Vp . Ic ve yok edilecek reaktif akım , Ic = C / ( 3 . Vp ) dir .
Bunun röle içine yansıtılması ise , ( Ic / k ) = C / ( 3 . Vp . k ) olacaktır .
Kontaktör anahtarlama sayısını azaltmak amacı ile Ģebekeden çekilen reaktif
akımın belirli sınırlar içinde oynamasına izin verilir .
Genellikle yok edilecek akım , bir basamak kondansatör akımın % 60 'ı ile %
70'iArasında bir değere ulaĢtığında ek bir kademe devreye alınır . Röle yapısına
göre değiĢen bu kat sayıyı da göz önüne alırsak , iĢleme geçirici akım değeri ,
( Ic / k ) = 0,6 C / ( 3 . Vp . k ) = Ia olur .
Rölenin çalıĢma gerilimi belirli ve değiĢmez olduğu varsayılarak Vp yerine bu
değer konulursa ,
( Ic / k ) = 0,6 C / ( 3 . 220 . k ) olur .
Böylece C / k oranını ayarlamak ve önündeki katsayıyı iç devrede bir çarpan
olarak oluĢturmakla röleye iĢleme geçirici akım değeri bilgisi verilmiĢ olur .
C / k olması gerekenden daha aĢağı ayarlanırsa röle , gerekenden daha fazla
anahtarlama yapmaya baĢlar , bu da kontaktörlerin yıpranmasına yol açar .
C / k 'nın çok yüksek ayarlanması durumunda ise röle , reaktif güç ihtiyacını
yeterli kadar yakından izleyemez ve kapasitif bölgede uzun süre çalıĢmaya
neden olabilir .
5.4. b) Cos veya % ayarı : Reaktif güç kontrol röleleri kalıntı reaktif güç
ayarlı ve Cos ayarlı olmak üzere iki türlüdür . Cos ve yüzde ayarlı röleler
istenilen kompanzasyon düzeyini sağlamak açısından yaklaĢık eĢdeğerlidir .
Farları ile yüzde ayarlı rölelerin kullanılan aktif güçten bağımsız olarak reaktif
gücü belirlenen sınırlar içinde tutmaya çalıĢması , buna karĢılık Cos ayarlı
röleler ise izin verilen reaktif gücü aktif güçle birlikte arttırarak belirlenmiĢ
oranı değiĢmez tutmaya çalıĢmasıdır . Yüzde ayarlı röleler toplam görünen
gücü en aza indirmekte daha etkilidirler .
Ortalama güç katsayısı 1 ' e kalıntı reaktif gücü % 0 'a ayarlanırsa Ģekil
1 'de görülen çalıĢma bölgesi elde edilir . bu durumda Ģebekeden en çok
birinci basamak kondansatör gücünün %60 'ı kadar reaktif güç çekilmesine
izin verilir . Görünen güç vektörü S , endüktif yöndeki sınırı aĢarsa bir basamak
daha kondansatör devreye sokulur ve çalıĢma noktası S ye kayar , ve güç
katsayısı kapasitiftir . S - 0,6 C sınırını aĢarsa devreden kondansatör çıkartılır .
ġekil 2 ' de her iki röle için ayar sahaları gösterilmiĢtir .
P ( kW )
S1
C
S
Devreden Kontaktör
Kondansatör
Çıkarma Sınırı
Devreye
Sokma sınırı
- 0,6 C
Kapasitif
0
0,6 C
Endüktif
Q(KVAR)
ġekil 1 : Cos = 1 veya % = 0 Ayarı
P
S'
P
S
P
S'
S
S'
S
%0
Q
0,5 C
Q
ġekil 2,1 : Kalıntı Reaktif Güç ( % ) Ayar
%100
C
Q
P
S'
P
P
S
S'
S
S'
S
=18
Cos =1,0
=25
Cos =0,95
ġekil 2.2 : Güç Katsayısı Cos (
Cos =0,90
) Ayarı
5.5. RG - Reaktif Güç Kontrol Rölesi
5.5.1. TĠPLERĠ : ( Bütün tiplerde ithal malı (6A / 220 V) mini röle
kullanılmıĢtır .)
RG - 7A
RG - 5A
RG - 3A
RG - 7B
Reaktif Güç
7 Kademeli Reaktif Güç
5 Kademeli Reaktif Güç
3 Kademeli Reaktif Güç
7 Kademeli , mini Cos
Kontrol Rölesi .
Kontrol Rölesi
Kontrol Rölesi
Kontrol Rölesi
metreli , aĢırı gerilim korumalı Kademeli
5.5.2. GENEL
Ġyi bir kompanzasyon yapabilmenin 2 önemli koĢulu , gereken
kondansatör gücünün dikkatli saptanması ve kondansatör adımları ile akım
trafosunun doğru seçimidir . AĢağıda , bu değerlerin doğru seçimi için pratik
bir yöntem , bir örnek ile açıklanmıĢtır .
5.5.3. GEREKLĠ KONDANSATÖR GÜCÜNÜN SEÇĠMĠ :
Gereken kondansatör gücünün tayini için tesisin Cos 'sinin ve kurulu
aktif gücünün bilinmesi gerekmektedir . Eğer tesiste reaktif sayaç var ise ,
elektrik faturalarından ortalama Cos bulunabilir . Pratik olarak , günün çeĢitli
zamanlarında ve birkaç gün süre ile ölçüm yapmak , ortalama Cos 'nin tayini
için yeterlidir .
Tesisin kurulu aktif gücü ise , tesisteki tüm almaçların ( motorlar ,
aydınlatma elemanları , fırın rezistansları v.s. gibi ) etiketleri üzerinde yazılan
güçler toplanarak belirlenir .
5.5.3.1. Örnek Olarak :
Tesisimizin aktif gücü 60 kWatt ve ortalama Cos
= 0,68 olsun .
Hedefimiz Cos değerini 0,95 'e çıkartmaktır . Tablo 2 'de görüldüğü gibi Cos
'si 0,68 olan bir iĢletmenin Cos 'sini 0,95 'e çıkartmak için , beher Kwatt aktif
güç için 0,75 kat kondansatör gerekmektedir . Buna göre aktif gücümüz 60
Kwatt olduğundan
0,75 x 60 = 45 kVAr
O halde tesisimizin kompanzasyonu için "45 kVAr" lik kondansatör
grubu yeterli olacaktır .
5.5.4. KONDANSATÖR ADIMININ TAYĠNĠ :
ENTES RG tipi röleler , çalıĢma ilkeleri gereği olarak , kondansatör
alırken daima 1. adımdaki kondansatörü devreye alır ve çıkarırken ilk olarak 1.
adımdaki kondansatörü çıkarır . Bu nedenle 1. adım kondansatör değeri , diğer
adımlarındakilerden daha küçük seçilmesidir .
Yukarıdaki örnek alınan iletmede , 45 kVAr 'lik kondansatör ile yapılacak
kompanzasyon panosunda ( iĢletmenin tipine bağlı olarak ) 5 veya 7 kademeli
röle kullanılması halinde , adımlar aĢağıdaki gibi olmalıdır .
7
1
2
3
4
5
6
7
Kademeli Röle ' de
. adım
2,5 kVAr
. adım
5 kVAr
. adım
7,5 kVAr
. adım
7,5 kVAr
. adım
7,5 kVAr
. adım
7,5 kVAr
. adım
7,5 kVAr
1
2
3
4
5
.
.
.
.
.
5 Kademeli Röle ' de
adım
5 kVAr
2,5 kVAr
adım
10 kVAr 5 kVAr
adım
10 kVAr 10 kVAr
adım
10 kVAr 12,5 kVAr
adım
10 kVAr 15 kVAr
5.5.5. AKIM TRAFOSUNUN TAYĠNĠ :
Akım trafolarından , etiketlerinde yazılı akım değerlerinin 0,1 katından
çok 1,2 katından az akım geçtiği zaman , hatasız çalıĢırlar . Bu nedenle akım
trafoları ne çok büyük ne de çok küçük seçilmelidir .
Örnek : Tesiste , güç 60 KW ve Ģebeke gerilimi 380 V ise , iĢletmenin nominal
akımı ,
IN =
Paktif
=
60 .000
= 91 Amper
3 xUn
3 x380
Bu formülden elde edilen akım değerine en yakın bir üst standart akım
trafosu değeri seçilir .
Örnekte 100 : 5 lik trafo kullanmak yeterlidir . ( Eğer , bütün yüklerin aynı
anda devreye girmesi olasılığı var ise , en fazla 150 : 5 lik trafo kullanılabilir . )
5.5.6. TEKNĠK ÖZELLĠKLER :
- ĠĢletme gerilimi : 3 x 380 V / 50 Hz ( + % 10 ; - % 20 )
- Kademe gecikmeli : 8 -15 Saniye
- Akım Devresi
: ... / 5A , 4 VA
- ÇalıĢma ısı
: - 10 C ila 60 C
- ÇalıĢma ġekli
: a , a , ...... , a
a , 2a , ..... , 2a
a , 2a , 4a , ......
- AĢırı gerilim
: Çıkma 440 V ; ani açma
Rölesi ÇalıĢma Sınırları ( Yalnız RG - 7B de )
- Cos
Değerleri
- Sabit Grup Alma
: Analog , Sınıf 2,5 ( Yalnız RG - 3,5 ; 7B 'de )
: Gecikmesiz ( Yalnız RG - 3,5 ; 7B 'de )
5.6. REAKTĠF RÖLENĠN BAĞLANMASI :
1 . Röle bağlamadan önce ġema 1 'deki bağlantıyı dikkatle inceleyiniz .
2 . Akım trafosunu ana Ģalter çıkıĢına veya ana giriĢ sigortalarından birini
ayağına bağlayınız . En çok karĢılaĢılan hata , akım trafosunun kompanzasyon
panosundan sonra bağlanmasıdır . Bu durumda röle çalıĢmaz . Akım trafosu
daima kondansatörlerden önce ve iĢletmenin ilk giriĢine bağlanmalıdır . Ayrıca
akım trafosundan çıkan telleri en kısa yoldan ( Panonun demir aksamı ve diğer
kablolara sarmadan ) , tercihen 2 x 1,5 TTR kablo kullanılarak , 1 ve 2 nolu
uçlarına bağlayınız .
3 . Akım trafosunun bağlı olduğu faz R olsun . Rölenini 4 ve 5 nolu
klemenslerine mutlaka diğer iki fazı yani S ve T fazlarını bağlayınız .
4 . Eğer reaktif röle ve ECR - 3 Digital Cos metreyi beraber kullanıyorsanız ,
her ikisi için bir akım trafosu yeterlidir . Bağlantının Ģekli aĢağıda gösterilmiĢtir.
5.7. REAKTĠF RÖLENĠN ĠġLETMEYE ALINMASI :
1 . " % " ayar düğmesini 0,50 'ye getiriniz . ( TEK 'in ön gördüğü değerdir . )
2 . Röleyi " otomatik " konumuna alınız .
3 . " C / k " ayar düğmesini 0,05 'e alınız . Devreye indüktif bir yük ( örneğin
motor ) alınız . Röle üzerindeki " ind " ıĢığı yanmalıdır . " Kap " ıĢığı yanıyorsa 4
ve 5 uçları ters çeviriniz .
4 .Bundan sonra geriye kalan tek iĢlem " C / k " ayarının düzgün yapılmasıdır .
Bunun için : C= 1. adımdaki kondansatör gücü k = akım trafosu çevirme oranı
C
5
=
= 0,25
100 / 5
k
olduğundan "C / k" ayar düğmesi 0,25'e getirilir .
Pratikte Ģebeke gerilimi ve eleman toleransları nedeni ile C / k ' yı tekrar
ayarlamak gerekebilir . Örnek tesiste , C / k ayar düğmesi 0,25 ' e alınır . 1.
adımdaki kondansatör gücünün karĢılayabileceği kadar bir yük ( örneğin uygun
bir motor ) devreye alınır , röle "manuel " konuma getirilir . El ile devreye 1.
adımdaki kondansatör sokulur. Bu durumda Cos
0,90 değerini geçmiĢ
olmalıdır . Eğer geçmiĢ ise röle röle otomatik konuma alınır . Normal ıĢığı
yanmalıdır . Yanmıyorsa C / k düğmesini sağa doğru çok az çeviriniz ( 1,5 - 2
mm kadar ) ve 5 saniye bekleyiniz . Eğer normal ( yeĢil ) ıĢığı yanmadıysa
tekrara çok az sağa çevirip bekleyiniz . YeĢil ıĢık yanacaktır . Rölenin ayarı
tamamlanmıĢtır .
5.8. OLABĠLECEK SORUNLAR
1 . Röle sürekli kondansatör alıyor , Cos metre " kapasitif " gösterdiği halde ,
çıkaramıyor .
- Kondansatör panosunu besleyen güç kablosu akım trafosundan önce
alınmıĢtır .
- Rölenin 4 ve 5 no 'lu klemenslerine , akım trafosunun bağlı olmadığı diğer iki
faz yerine ( S ve T yerine ) , akım trafosunun bağlı bulunduğu faz ( R fazı )
bağlanmıĢtır . ( Bu durumda " indi " yada " kap " ıĢıklarından biri sürekli yanar
ve röle devreye sürekli kondansatör alır veya çıkarır . )
2 . Röle çalıĢıyor . Kademelerin devreye girdiği röle üzerindeki ıĢıklardan belli
oluyor . kondansatörler çekiliyor ancak Cos yükselmiyor ve röle kondansatör
almak istiyor .
-
Kondansatör sigortaları atmıyor .
-
Kontaktör kontakları kirlenmiĢtir .
-
Kondansatörler değer kaybetmiĢtir .
Kurulu kondansatör gücü , tesisin kompanzasyonuna yetmemiĢtir .
Kondansatör ilavesi gerekmektedir .
3 . Motorlar ÇalıĢıyor . Devrede kondansatör olmadığı halde " kap " ıĢığı
yanıyor .
- Rölenin 4 ve 5 nolu uçlarını değiĢtiriniz .
4 . Aynı akım trafosundan hem röle , hem de Cos
her iki cihazda düzgün çalıĢmıyor .
- Bağlantı hatası vardır . ( Röle ve Cos
SERĠ bağlanmalıdır . )
metre besleniyor ancak
metre akım devreleri , Ģemadaki gibi
- Akım trafosu büyük seçilmiĢtir .
- Cos metre gerilim devresi bağlantısı R fazından alınmamıĢtır . ( Reaktif güç
kontrol rölesinin tersine Cos metrenin gerilim devresi , akım trafosu ile aynı
fazda olmalıdır .)
c/ k değeri seçim tablosu
K
C(kVAr)
30 / 5
50 / 5
75 / 5
100 / 5
150 / 5
200 / 5
300 / 5
400 / 5
500 / 5
600 / 5
800 / 5
1000 / 5
1500 / 5
2000 / 5
3000 / 5
4000 / 5
5
0,83
0,50
0,33
0,25
0,17
0,13
0,08
0,06
0,05
10
12,5 15
1,00
0,67
0,50
0,33
0,25
0,17
0,13
0,10
0,08
0,06
0,05
0,83
0,63
0,42
0,31
0,21
0,16
0,13
0,10
0,08
0,06
1,00
0,75
0,50
0,38
0,25
0,19
0,15
0,13
0,09
0,08
0,05
20
25
30
1,00
0,67
0,50
0,33
0,25
0,20
0,17
0,13
0,10
0,07
0,05
0,83
0,63
0,42
0,31
0,25
0,21
0,16
0,13
0,08
0,06
1,00
0,75
0,50
0,38
0,30
0,25
0,19
0,15
0,10
0,08
0,05
40
50
60
100
1,00
0,67
0,50
0,40
0,33
0,25
0,20
0,13
0,10
0,07
0,05
0,83
0,63
0,50
0,42
0,31
0,25
0,17
0,13
0,08
0,06
1,00
0,75
0,60
0,50
0,38
0,30
0,20
0,15
0,10
0,08
1,00
0,83
0,63
0,50
0,33
0,25
0,17
0,13
5.9. RG - 7B REAKTĠF GÜÇ KONTROL RÖLESĠ
RG - 7B rölesinin RG - 7A 'dan farklı , mini Cos
koruma röleli olmasıdır .
metreli ve aĢırı gerilim
RG - 7B içindeki aĢırı gerilim rölesi 440 V'a ayarlanmıĢtır . eğer faz - faz
arası gerilim 440 V'u aĢacak olursa , devreye alınmıĢ olan kondansatör
gruplarını ve sabit grubu ( kontaktör bobinlerinin gerilimini keserek ) devre dıĢı
etmektedir . Gerilim
425V 'a düĢünce sabit grubu hemen ve diğer gruplar
ihtiyaca göre devreye alınmaktadır . Gerilimin 440 V 'a geçtiği ıĢık ile
gösterilmiĢtir .
Eğer Mp ucu bağlanmaz ise , röle aĢırı gerilimsiz olarak çalıĢır . Bağlantı
Ģemasından görüldüğü gibi K kontaktörü sabit gruba kumanda etmektedir .
Diğer tüm bağlantı ve ayarlar RG - 7A da anlatıldığı gibidir .
ENTES ECR - 3
1
2
3
ENTES RG - 3A ; 5A ; 7A
1
4
4
2
5
7
2A
2A
R
k
K
2A
6A
l
L
S
T
Mp
ECR - 3 Elektronik Cos metre ve RG3A , 5A ve 7A serisi reaktif güç kontrol
rölesinin tek akım trafosu ( akım redüktörü ) ile birlikte çalıĢtırılabilmesi için
örnek bağlantı Ģeması .
Ölçülen
Ortalama Cos
0,40
0,42
0,44
0,46
0,48
0,50
0,52
0,54
0,56
0,58
0,60
0,62
0,64
0,66
0,68
0,70
0,72
0,74
0,76
0,78
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
0,92
0,94
UlaĢılmak istenen Cos değerleri
0,80
1,54
1,41
1,29
1,18
1,08
0,98
0,89
0,81
0,73
0,66
0,58
0,52
0,45
0,39
0,33
0,27
0,21
0,16
0,11
0,05
-
0,85
1,67
1,54
1,42
1,31
1,21
1,11
1,03
0,94
0,86
0,78
0,71
0,65
0,58
0,52
0,46
0,40
0,34
0,29
0,23
0,18
0,13
0,08
0,03
-
0,90
1,81
1,68
1,56
1,45
1,34
1,25
1,16
1,08
1,00
0,92
0,85
0,78
0,72
0,66
0,59
0,54
0,48
0,43
0,37
0,32
0,27
0,21
0,16
0,11
0,06
-
0,95
1,96
1,83
1,71
1,60
1,56
1,40
1,31
1,23
1,15
1,08
1,01
0,94
0,87
0,81
0,75
0,69
0,64
0,58
0,53
0,47
0,42
0,37
0,32
0,26
0,21
0,16
0,10
0,04
1,00
2,29
2,26
2,04
1,93
1,83
1,73
1,64
1,56
1,48
1,41
1,33
1,27
1,20
1,14
1,08
1,02
0,96
0,91
0,86
0,80
0,75
0,70
0,65
0,59
0,54
0,48
0,43
0,36
6. SENKRONĠZASYON DENEYĠ
6.1 .GiriĢ
Bir tüketim bölgesini besleyen santralden , tüketicilere bağlı olarak
günün değiĢik saatlerinde farklı güç çekilir . Diğer yandan , santralin kurulu
gücü teknik ve ekonomik nedenlerden dolayı birkaç makina grubuna
bölündüğünden , ihtiyaca göre generatör gruplarından bazıları devrede
oldukları halde bazıları devrede bulunmazlar . Günün belirli zamanlarında güç
talebinin artması halinde çalıĢmakta olan generatör gruplarına bir veya birkaç
grubun da katılması gerekir . ġekil 1 „de Ģebeke ile paralele veya Ģebekeden
ayrı çalıĢabilen bir santralin tek hat Ģeması görülmektedir .
~
~
G1
G2
Yük
( Yerel elektrik santralleri için )
ġekil 1 . Bir santralin tek hat Ģeması
Generatörlerin ve generatör gruplarının paralele bağlanması iĢlemine ,
yani bunların paralele bağlanması için gerekli olan Ģartların yerine getirilmesine
sekronizasyon veya sekronlama denir . Gerek bir generatörün diğerleri ile
paralele bağlanması , gerek iki santralin kendi aralarında paralel bağlanması ,
gerekse kaynak değiĢtirilmesi söz konusu olduğunda daima belirtilen Ģartların
yerine getirilmesi gerekir .
Bunun için Ģebekeyi beslemekte olan makine gruplarına ait elektriksel
büyüklükler referans alınır ve paralel bağlanacak olan generatör grubuna ait
büyüklüklerde değiĢiklikler yapılarak Ģebekeye uydurulur . Generatör için
paralele bağlanma Ģartları aĢağıda belirtilmiĢtir .
-
Gerilimlerin eĢit olması ,
-
Frekansların eĢit olması ,
-
Faz açılarının eĢit olması ,
-
Faz sıralarının eĢit olması ,
6.1.1. Gerilimlerin EĢit Olması
Paralel bağlanması söz konusu olan generatörün geriliminin Ģebeke
gerilimine eĢit olması gerekir . Generatörün geriliminin Ģebeke geriliminden
farklı ise uyarma gerilimi ( dolayısıyla uyarma akımı ) değiĢtirilerek gerilimi
ayarlanır . Genellikle senkron generatörlerin boĢta çalıĢma sırasındaki
gerilimleri , dönme sayısı ile uyarma akımı orantılıdır . Fakat generatörün
dönme sayısı ile frekans doğru orantılı olduğundan ve generatör frekansı
Ģebeke frekansına eĢit olduğundan , gerilim değerinin değiĢtirilmesi için hiçbir
zaman dönme sayısı değiĢtirilmez , gerilim ayarı yalnızca uyarma akımı ile
yapılır.
Gerilimler eĢit olmadan generatör veya santraller paralele bağlanacak
olursa büyük sirkülasyon akımları oluĢur . Bu akımlar ise generatörde termik ve
dinamik zorlanmalara neden olur . Fakat bir generatörün daima nominal akım
ile ani olarak yüklenmeye veya ani olarak kaldırılmasına dayanıklı olması
gerektiğinden ( gerçekte nominal akımın yarısına izin verilir ) , nominal akım
mertebesindeki sirkülasyon akımlarının geçmesi generatörler için fazla tehlikeli
değildir . Eğer generatörün gerilimi küçük ise generatör Ģebekeden reaktif
akım ( dolayısı ile reaktif güç ) çeker , eğer generatör gerilimi büyük ise
Ģebekeye reaktif güç verir . Ayrıca gerilimlerin farklı olmasından kaynaklanan
sirkülasyon akımları reaktif karakterde olduğundan , bunlar generatör milinin
zorlanmasına neden olmazlar , yalnız generatör sargılarının ısınmasına yol
açabilirler . ġekil 2 „de % 10 gerilim farkı varken bir generatörün Ģebekeye
bağlanması durumunda akımdaki değiĢimler görülmektedir .
ġekil 2 . Gerilimlerin % 10 farklı olması durumunda akımın değiĢimi
6.1.2. Frekansların EĢit Olması
Paralele bağlanmanın ikinci Ģartı frekansların eĢitliğidir . Eğer generatör
frekansı Ģebeke frekansına eĢit değilse , tahrik makinasının ( türbin veya diesel
motorun ) dönmesi sayısı ayar edilir . Senkron makinalarda dönme sayısı ile
frekans arasındaki bağıntı Ģu ifade ile verilmiĢtir :
n.p
f
60
burada n devir / dakika cinsinden dönme sayısını p ise generatörün çift kutup
sayısıdır. Buhar ve gaz santrallerindeki generatörlerin çift kutup sayısı
genellikle 1 “ bazı durumlarda 2 ) olduğundan , bunların sekron dönme sayıları
3000 d / dak veya 1500 d / dak ‟ dır .
Dönme ayısını arttırmak için tahrik makinasına biraz daha tahrik
maddesi “santralin türbüne göre buhar , gaz , su , veya mazot ” verilir , eğer
dönme sayısının sekron dönme sayısının üstünde bulunuyorsa dönme sayısını
düĢürmek için tahrik maddesi biraz kısılır . Paralele bağlanma anında generatör
frekansı Ģebeke frekansından farklı ise , frekans farkına bağlı olarak , bir
sirkülasyon akımı akar . Fakat frekans farkının neden olduğu sirkülasyon akımı
aktif akımdır ve bu akım paralele bağlanan generatör frekansı Ģebeke
frekansından küçük olduğu taktirde , generatör grubunu sekronizmaya
getirmek için generatör grubunun dönme kısımlarının hızlandırılması için , aksi
halde frenlemesi için harcanır .
Bu nedenle bu tür sirkülasyon akımı generatör mili üzerinde bir zorlanma etkisi
yapar , akımın büyük olması durumunda mil kırılabilir . Ayrıca bu sirkülasyon
akımı generatör sargılarında ısınmaya da neden olmaktadır . Bu etkilerden
dolayı senkronizasyon sırasında frekansların eĢit olmasına çok daha fazla
dikkat edilmelidir .
Daha önce belirtildiği gibi , her senkron generatörün tam yükü ile ani
olarak yüklenebilmesi gerektiğinden , nominal akım mertebesinde bir
sirkülasyon akımı oluĢturacak mertebede bir frekans izin verilebilir , bu da
nominal değerin yaklaĢık % 1 – 2 „si kadardır . ġekil 3 ‟de % 1 frekans farkı
varken bir generatörün Ģebekeye bağlanması durumunda akımdaki değiĢmeler
görülmektedir .
ġekil 3 . Frekansların % 1 farklı olması durumunda akımın değiĢimi
6.1.3. Faz Açılarının EĢit Olması
Paralele bağlanacak olan generatörün gerilimi , paralele bağlama
anında , faz durumu bakımından Ģebeke gerilimi ile üst üste bulunmalıdır .
Aynı isimli fazlar arasın - daki potansiyel farkı , yani gerilimler arasındaki faz
açısı , sıfır olmadan generatör Ģebekeye bağlanırsa ani olarak aktif bileĢenli
bir sirkülasyon akımı meydana gelir . Bu akım paralele bağlanacak olan
generatörün rotorunda bir darbe etkisi yaptıktan sonra , rotorun hızını
arttırarak veya frenleyerek kutupları faz bakımından uygun bir duruma
getirmeye çalıĢır . Önceki kısımlarda da belirtildiği gibi , generatörler nominal
akım mertebesinde bir sirkülasyon akımına dayanıklı olduğundan , belirli faz
açısında generatörün paralele bağlanmasına izin verilebilir .
Bu durum özel elektrik santrallerindeki generatörler için geçerli değildir .
Böyle santrallerdeki generatörler yük ile yüklü iken Ģebeke ile paralele
bağlanabilmektedirler . Nominal akım mertebesinde bir sirkülasyon akımını
geçirecek ola faz açısı , generatörün cinsine göre , 7–14 arasında değiĢir .
ġekil 4 „de 10
faz farkı varken bir generatörün Ģebekeyle paralele
bağlanması sırasında faz akımının değiĢimi görülmektedir .
ġekil 4 . Faz farkının 10
olması durumunda generatör akımının değiĢimi
6.1.4. Faz sıralarının EĢit Olması
Paralele bağlanacak olan generatörlerin faz sıraları da aynı olmalıdır .
ġebekeyi besleyen bir generatörün U ,V ,W ile gösterilen uçları , Ģebekede aynı
sıra ile R , S, T ile gösterilir . Paralele bağlanacak olan generatörün U , V ve W
faz uçları da sekronizasyon sırasında Ģebekeye aynı sıra ile bağlanmalıdır . Bu
Ģartın yeni tesis edilen bir generatörün ilk defa paralele bağlanması sırasında
bir defaya mahsus yerine getirilmesi yeterli olup , her paralele bağlama
sırasında her sefer kontrol edilmesine gerek yoktur . Çünkü , yeni tesisi edilen
bir generatörün uçları anahtara bir kere doğru bağlandıktan sonra iĢletme
sırasında hiçbir değiĢiklik olmaz . Ancak , tamir edilen , montajı değiĢtirilen
veya herhangi bir sebeple uçları çözülmüĢ olan bir generatörün devreye
alınmasında bu durum yeniden kontrol edilir .
6.2 . Sekronizasyon Cihazları
Generatörün paralel bağlanması için gerçekleĢmesi gereken Ģartların
kontrol edilmesi amacıyla bazı elektriksel büyüklüklerin ölçülmesi gereklidir .
Her ne kadar bu cihazların büyük bir kısmı gerçekte genel olarak kullanılan
cihazlardan çok farklı değil ise de , sekronizasyon sırasında kontrolü
kolaylaĢtırma için , bunlara özel bir Ģekil verilmiĢ ve özel bir tarzda
düzenlenmiĢtir. Bunlar pano türü aletler olup , hassasiyet dereceleri % 1 – 1,5
kadardır .
6.2.1. Gerilim Kontrolü
Gerilim kontrolü genellikle voltmetre ile yapılır . Bu amaçla basit
tesislerde biri Ģebekeye diğeri generatör çıkıĢına bağlanmak üzere iki voltmetre
bulunur . Modern santrallerde Ģebeke ve generatör gerilimlerinin aynı anda
görülebilmesi için çift voltmetre kullanılır . Alçak gerilimlerde voltmetre devreye
doğrudan , yüksek gerilimlerde ise gerilim transformatörleri üzerinden
bağlanır .
6.2.2. Frekans Kontrolü
Frekans kontrolü frekansmetre ile yapılır . Aynen gerilim kontrolünde
olduğu gibi , Ģebeke ve generatör frekanslarını ölçmek için iki ayrı
frekansmetre kullanılabileceği gibi , çift dilli frekansmetre de kullanılabilir .
Frekansmetreler de voltmetreler gibi devreye paralel olarak bağlanırlar . Alçak
gerilimde frekansmetreler doğrudan bağlandıkları halde , yüksek gerilimlerde
gerilim transformatörleri üzerinden bağlanmaları gerekir . Gerilim ölçümü için
tesis edilen bir gerilim transformatörü uygun güçte seçildiği taktirde , aynı
zamanda frekansmetreyi bağlamak için kullanılabilir .
Santrallerde frekans kontrolü için , genellikle titreĢim prensibine göre
çalıĢan , dilli frekansmetre kullanılır . Bu tip cihazlarda , her bir yarım frekanslık
kademe için bir dil bulunmaktadır . Ġki dilin aynı zamanda titreĢimi 1 / 4
frekanslık kademeye karĢılık geldiğinden , bu cihazlar 1 / 4 frekans
hassasiyetle ( frekans değeri 50 Hz kabul edilirse % 0,5 ) hassasiyetle frekans
değerini gösterirler .
6.2.3. Faz Açısı Kontrolü
Aynı isimli fazlar arasında bir açı farkının olup olmadığını kontrol etmek
için çeĢitli cihazlar ve yöntemler vardır . AĢağıda bunlar sıra ile belirtilecektir .
6.2.3.1. Sıfır Voltmetresi : ġebeke ile generatör gerilimleri aynı fazda
bulunduklarında , aynı isimli fazlar arasında bir potansiyel farkı
olmayacağından , bu fazlar arasına bağlanan bir voltmetre sıfırı gösterir . Bu
amaçla özel bir volt metre kullanılır ve buna sıfır voltmetresi denir .
6.2.3.2. Sönen Lamba Montajı : Bu bağlama biçiminde lamba aynı isimli 2
faza bağlanır. Paralele bağlanacak kaynakların gerilimleri arasında faz eĢitliği
varsa lamba söner. Eğer frekanslar arasında bir fark olursa, gerilimler arasında
faz açısı sürekli değiĢeceğinden , lamba devamlı olarak yanar ve söner .
6.2.3.3. Yanan Lamba Montajı : Fark fazların gerilimi ölçülerek yapılan faz
kontrolünde yanan lamba montajı kullanılabilir. Bu montajda senkronizasyon
anında lambalar sürekli olarak yanar. Bu montajda bağlama hatasının olması
veya sigortalardan birinin veya bir kaçının yanması yanlıĢ bağlamaya meydan
vermez .
6.2.3.4. Dönen IĢık Montajı : Üç fazlı sistemlerde hem faz açısının hem de
faz sırasını kontrol etmek için dönen ıĢık montajı kullanılır . Generatör frekansı
Ģebeke frekansından küçük ise ıĢık saat dönme tersine döner . Senkronizasyon
anında ıĢık dönmez ve belirli bir durumda sabit olarak durur . Bu durumda
lambalardan biri söner ve diğer ikisi faz arası gerilimi ile yanar .
6.2.4. Faz Sırası Kontrolü
Gerek yeni olarak ve gerekse esaslı bir tamir iĢleminden sonra
iĢletmeye alınacak bir generatörün faz sırası ile Ģebekeni faz sırasının uyması
gerekir ve bu bir kez kontrol edilmelidir . Faz sırası kontrolü için en fazla
kullanılan cihaz döner alan yönü kontrol cihazıdır . Bu cihaz yapım
bakımından kısa devre rotorlu bir asenkron makinaya benzer . Döner alan
yönü cihaz üzerindeki iĢaretli diskin dönüĢ yönü ile aynıdır . Yüksek
gerilimlerde bu cihaz gerilim transformatörleri üzerinden bağlanır .
6.2.5. Senkronoskop
Senkronizasyon cihazları arasında en önemli alet senkronoskoptur .
Senkronos kop yardım ile gerilim eĢitliğinin dıĢında diğer bütün senkronizasyon
Ģartlarını kontrol etmek mümkündür . Senkronoskop bir sıfır voltmetresi gibi
yalnız faz açısı eĢitliğini göstermeyip aynı zamanda paralel bağlanacak olan
generatöün hızının ne yönde ayarlanması gerektiğini de bildirir .
7. TOPRAKLAMA DENEYLERĠ
TOPRAKLAMA NEVĠLERĠ
Elektrik tesislerinde topraklamaların uygulama alanları ve yapılan
topraklamaların gayeleri ile tesir tarzları farklıdır. Buna göre topraklamaların
belli baĢlı üç nevi vardın
123-
Koruma Topraklaması,
ĠĢletme Topraklaması,
Parafudur Topraklaması
AĢağıda alçak ve yüksek gerilim tesislerindeki uygulamalarında ayırt edilmek
üzere, bu topraklama nevilerinden ayrı ayrı bahsedilecektir.
7.1.1. KORUMA TOPRAKLAMASI
Ġnsanları veya hayvanları tehlikeli temas veya adım gerilimlerine karĢı
korumak maksadı ile tesislerin iĢletme akım devresine ait olmayan ve fakat
izolasyon hatası veya ark tesiri ile gerilim altına girebilen ve insanların temas
edebilecekleri iletken kısımlarını toprağa bağlamak için yapılan ilave
topraklama tesislerine karĢı koruma topraklaması adı verilir.
7.1.1.1. ALÇAK GERiLiM TESĠSLERĠNDE KORUMA TOPRAKLAMASI
Yönetmeliklerde alçak gerilim tesislerinde toprağa karĢı gerilimi 65 V‟dan
büyük olan her tesiste temas gerilimine karĢı koruma tedbirinin alınması ve
hiçbir faz hattının toprağa karĢı 250 V‟dan daha yüksek gerilim almaması Ģart
koĢulmuĢtur.
Temas gerilimine karĢı birçok koruma metodları olup koruma topraklaması da
bunlardan biridir. Koruma topraklamasının diğer koruma metodları arasında
en iyisi olduğu iddia edilemez. Halden hale göre belki diğer metodlar daha
emin, daha kolay ve daha ucuz bir koruma imkanı sağlayabilirler.
Uygulama Alanı:
Koruma topraklamasının uygulandığı bir Ģebekede topraklanacak olan en
önemli tesisler ve iĢletme araçları Ģunlardır.
1- Evlerde kullanılan ve insanların temas edebilecekleri dıĢ mahfazaları iletken
olan her nevi tüketici makineler ve cihazlar, gerilim altına girmesi mümkün
olan madeni bina kısımları.
2- Atölyelerde ve iĢ yerlerinde her nevi elektrik motorları, cihazlar ve tesisler
3- Bağlama ve dağıtım tesislerinde saçtan mamul dağıtım tabloları. Kabloların
madeni kılıfları ve ekranlar, madeni kablo baĢlıkları, ek ve branĢman kutuları,
kumanda cihazlarının madeni mahfazaları, kuman-ü kolları ve el çarkları,
madeni kapılar, kapaklar, bölmeler, koruma ızgaraları, madeni tesis hücreleri
4-Transformatör istasyonlarında madeni mahfazalar ve madeni konstrüksiyon
5- Havai hat Ģebekelerinde madeni direkler
7.1.1.2.YÜKSEK GERiLiM TESĠSLERĠNDE KORUMA TOPRAKLAMASI
Genellikle burada görevli iĢletme personelinin ve kapalı iĢletme binalarının
dıĢında ise bütün insanların ve hayvanların hayatını temas ve adım
gerilimlerine karĢı korumaya yarar.
Eğer ayak basılan yerin yalıtılması ve potansiyelin düzenlenmesi gibi basit
tedbirler hesaba katılmazlarsa yüksek gerilim tesislerinde koruma
topraklaması, yegane koruma metodudur.
Uygulama Alanı:
1- Genel olarak, nominal gerilimi 1 kV‟un üstünde olan tesislerin ve cihazların
iĢletme akım devresine ait olmayan ve fakat izolasyon hatası ve ark tesiri ile
gerilim altında bulunan kısımlarla iletken bağlantı durumuna gelen ve
insanların temas edebileceği madeni ve iletken tesis kısımları, koruma
maksadı ile topraklanır.
2- GeçiĢ ve mesnet izolatörlerinin sabitlendikleri madeni flanĢlar ve kaideler
topraklanır; bu topraklamaların yapılıĢ tarzı aĢağıda açıklanmıĢtır,
2.1- Madeni flanĢlı geçiĢ izolatörlerinin flanĢları teker teker topraklanır. Teker
teker topraklama yerine topraklanmıĢ müĢterek bir çerçevede kullanılabilir.
Madeni flanĢlı olmayan geçiĢ izolatörleri ya teker teker veya müĢterek olarak
topraklanmıĢ bir madeni çerçeve ile donatılırlar.
Eğer geçiĢ izolatörleri yalıtkan bir seramik levha üzerine sabitlenmiĢlerse ve
izolatörün kendisi iĢletme gerilimine göre seçilmiĢ olup yalıtkan levha da
yeterli bir ilave izolasyon sağlarsa, topraklanmıĢ bir çerçeveye lüzum kalmaz.
3- Tekerler üzerinde hareket eden kısımları ihtiva eden bağlama tesislerinde
topraklama tertibi, hareket eden kısmın içeri sürülmesi esnasında iĢletme
akım devresine ait bağlama elemanları kapanmadan evvel kontak yapmalı ve
dıĢarı çıkarılması esnasında bağlama elemanları açıldıktan sonra ayrılmalıdır.
4- Ölçü transformatörlerinin alt gerilim devreleri, doğrudan doğruya ölçü
transformatörünün bir bağlama ucundan topraklanmalıdır.
5- AĢırı gerilime karĢı koruma cihazları koruma topraklamasına bağlanırlar.
6- Yığma, demirsiz betondan veya tahtadan yapılmıĢ tesislerde çerçeveler,
kapılar, pencereler, merdivenler, basamaklar vb. gibi elektrik iĢletme
tesislerinin dıĢında Ģahıslar tarafından temas edilebilen madeni bina kısımları,
ancak bir hata halinde veya ark tesiri ile gerilim altında bilinen tesis kısımları
ile bağlantı durumuna gelebildikleri takdirde topraklanırlar.
7Bağlama tesislerinde ölçme, ihbar ve kumanda hatlarının madeni
muhafazalarının, ark ile temas edebilseler dahi topraklanmalarına lüzum
yoktur.
8- Yüksek gerilim tesislerinde gerilim altında bulunan tesis elemanlarının
yakınına yalıtılmıĢ olarak yerleĢtirilen sabit veya nakledilebilen kısımlar,
enfülanz (tesir) yolu ile statik yüklenebilirler. Bu elektrik yüklerinin toprağa
akmasını sağlamak için bu gibi kısımlar topraklanırlar. Statik yükler sebebi ile
geçen akım bakımından bu topraklama büyük zorlamaları maruz kalmaz.
Ayrıca bu topraklama safı insan hayatını korumayı amaçladığından, buda bir
nevi koruma topraklamasıdır ve koruma topraklaması sistemine bağlanabilir.
7.1.2. ĠġLETME TOPRAKLAMASI
Elektrik tesislerinde iĢletme araçlarının aktif kısımlarının topraklanmasına
iĢletme topraklaması denir, iĢletme topraklaması, iĢletme akım devresinin
toprağa karĢı potansiyelinin belirli bir değerde bulundurulmasına yarar. Bu
sebeple iĢletme akım devresi ile toprak arasında direkt bir bağlantı yapılır ve
hatta bu yüzden toprak, iĢletme akım devresinin bir kısmını teĢkil eder ve
icabında toprak üzerinden akım geçer, iĢletme topraklaması topraklanan
noktayı toprak potansiyelinde tutar. Gerilim altında bulunan tesis kısımlarının
iĢletme topraklamasına bağlanması ile bunlar sürekli veya (mesela bir koruma
eklatörü, yani parafudur üzerinde topraklanmaları halinde) geçici olarak
topraklanırlar ve böylece aĢırı gerilimler önlenir veya sınırlandırılmıĢ olur.
Koruma topraklaması üzerinden yalnız hata halinde bir akım geçtiği halde
iĢletme topraklaması üzerinden arızasız durumda dahi bir akım geçebilir ve bir
parafudurda bir atlama olduğu zaman toprağa karĢı büyük bir gerilim altında
kalabilir.
ĠĢletme topraklaması, fonksiyon bakımından koruma topraklaması ile
yakından ilgilidir. Nitekim bundan evvelki bölümde koruma topraklamasının
tesir tarzı açıklanırken, bir fazlı toprak temasının devresini iĢletme
topraklamasının üzerinden tamamlayarak bir fazlı toprak kısa devresine
dönüĢtüğü bildirilmiĢtir.
Eğer iĢletme topraklamasında normal topraklama direncinden baĢka bir
direnç bulunmazsa, buna direkt topraklama denir; eğer topraklama ilave
olarak omik, endüktif veya kapasitif bir direnç üzerinden yapılırsa, buna
endirek topraklama denir. Koruma topraklamasında olduğu gibi iĢletme
topraklaması da alçak ve yüksek gerilim tesisleri için ayrı ayrı incelenecektir.
7.1.2.1.ALÇAK GERiLiM TESĠSLERĠNDE ĠġLETME TOPRAKLAMASI
Alçak gerilim tesislerini doğrudan doğruya besleyen generatörün stator
sargılarına ait yıldız noktasının ve bir üst gerilim kademesi üzerinden alçak
gerilim tesislerini besleyen dağıtım transformatörünün alçak gerilim
tarafındaki yıldız noktasının (ġekil 6) veya üçgen bağlı alçak gerilim sargısında
herhangi bir faz hattının (ġekil 7) topraklanması ve alçak gerilim Ģebekesinde
nötr hattının topraklanması iĢletme topraklamasıdır .
7.1.2.2.YÜKSEK GERiLiM TESĠSLERĠNDE ĠġLETME TOPRAKLAMASI
Yüksek gerilim tesislerinde iĢletme topraklamasının uygulandığı iĢletme
araçları veya iĢletme akım devrelerinin topraklanacak olan noktaları aĢağıda
sıra ile belirtilmiĢtir.
ġekil-6 Su borusu üzerinden topraklanan ve bir fazlı kısa devre
akımının su borusu üzerinden geçtiği tesisler.
a Nötr hattı olan 3x380/220 V‟luk bir tesis
b Nötr hattı olmayan 3x220 V‟luk bir tesis
1 Transformatör istasyonu,
2 Tüketici tesis,
R0 ĠĢletme topraklaması
Rk Koruma topraklaması
O Nötr Hattı
SL Koruma hattı sistemi
As Ana sigorta
Sb Su borusu
ġekil-7 Yıldız Noktası yalıtılmıĢ bir Ģebekede koruma topraklaması
a Nötr hattı olan 3x380/220 V‟luk bir tesis
b Nötr hattı olmayan 3x220 V‟luk bir tesis
1 Transformatör istasyonu,
2 Tüketici tesis,
R0 ĠĢletme topraklaması
Rk Koruma topraklaması
AS Ana sigorta
Sb Su borusu
Yüksek gerilim tesislerinde iĢletme topraklamasının uygulandığı iĢletme araçları
1- Gerilim transformatörlerinin st gerilim sargılarının veya
topraklanması
kondansatörlerinin
2- Jeneratörlerin yıldız noktası bobinlerinin topraklanması
3- Toprak teması bobininin topraklaması
4- Transformatörlerin yıldız noktalarının doğrudan doğruya topraklanması
5- Yıldız noktası dirençlerinin topraklanması
KAYNAKLAR
M. ĠNAN ; ORTA GERĠLĠM ġEBEKELERĠ II. KISIM
MEHMET BAYRAK ; ELEKTRĠK TESĠSLERĠ LABORATUVAR DENEYLERĠ ,
TEKNĠK ÜNĠVERSĠTE MATBAASI ĠSTANBUL , GÜMÜġSUYU – 1974
NUSRET ALPERÖZ ; ELEKTRĠK ENERJĠ DAĞITIMI – 1987
Dr . ATALAY KAYA ; ELEKTRĠK TESĠSLERĠNDE KORUMA DERS NOTLARI
ENTES IKR ve BKR SERĠSĠ SEKONDER KORUMA RÖLELERĠ KATALOĞU
FEDERAL ELEKTRĠK KATOLOĞU
KALE PORSELEN ELEKTROTEKNĠK SANAYĠ A.ġ. KATALOĞU
KORUMA RÖLESĠ KATOLOGLARI