35kV Dağıtım Hatı Tek Faz Toplamak Hatası İşleme

Dağıtım Hatları: Güç Sistemlerinin Önemli Bileşeni

Dağıtım hatları, güç sistemlerinin önemli bir bileşenidir. Aynı gerilim seviyesindeki ana hat üzerinde, birden fazla dağıtım hattı (giriş veya çıkış için) bağlı olup, her biri birçok şubeyle radyal olarak düzenlenmiş ve dağıtım transformatörlere bağlanmıştır. Bu transformatörler tarafından düşük gerilime indirgenen elektrik, geniş bir yelpazede son kullanıcıya sağlanır. Bu dağıtım ağlarında, faz arası kısa devre, aşırı akım (aşırı yük) ve tek faz-eartha kısa devre gibi arızalar sık görülür. Bunlar arasında, tek faz-eartha kısa devre en yaygın olanıdır, toplam sistem arızalarının %70'inden fazlasını oluşturur. Ayrıca, birçok kısa devre arızası, çok fazlı yerdeşme arızasına dönüşen tek faz-eartha kısa devreden gelişir.

Tek faz-eartha kısa devre, dağıtım hattında üç fazdan herhangi biri (A, B veya C) kırılır ve yere düşer, ağaçlara, binalara, direklere veya kulelere dokunarak, yeryüzü ile iletken bir yol oluşturduğu durumlardan bahseder. Ayrıca, yıldırım veya diğer atmosferik koşulların neden olduğu aşırı gerilimden dolayı dağıtım ekipmanlarının yalıtımı hasar görerek, yere olan yalıtım direncinde belirgin bir düşüş meydana gelir.

Düşük akım yerdeşme sistemlerinde tek faz-eartha kısa devre olduğunda, tam bir arıza döngüsü doğrudan oluşmaz. Kapasitif yerdeşme akımı, yük akımından çok daha küçüktür ve sistemin hat gerilimleri simetrik kalır, bu nedenle kullanıcıya elektrik sağlamanın hemen kesilmesi söz konusu değildir. Bu nedenle, düzenlemeler bir yerdeşme arızasıyla 2 saatlik süre içinde devam edilmesine izin verir. Ancak, arızalı olmayan fazların yere göre gerilimi yükselir, bu da yalıtım için bir tehdit oluşturur. Bu nedenle, var olan yerdeşme arızası olan hatlar hızlıca tespit edilip ele alınmalıdır.

I. 35kV Yardımcı Ana Hattaki Tek Faz-Earth'a Kısa Devrenin Tespiti

Tek faz-eartha kısa devre, ferrorezonans, faz kaybı veya gerilim transformatörlerinde (VT) yüksek gerilimli sigorta patlaması meydana geldiğinde gözlemlenen olaylar benzer olabilir, ancak dikkatli bir analiz farklılıklarını ortaya çıkarır.

• Tek Faz-Earth'a Kısa Devre:
  Alt merkez ve SCADA sistemi, "35kV ana hat yerdeşme" veya "X Numaralı Tümden Yoksun Kaldırıcı Bobin etkinleştirildi" gibi sinyaller gönderecektir. Röle koruması tetiklenmez, ancak uyarı sinyallerini tetikler. Arızalı fazın gerilimi düşer, diğer iki fazın gerilimi yükselir. Arızalı fazın VT göstergesi soluklaşırken, diğer ikisi parlatır. Katı (metalik) yerdeşme arızasında, arızalı faz gerilimi sıfıra düşer ve diğer iki fazın eartha gerilimi √3 katına çıkar, hat gerilimleri ise değişmez. VT'nin 3V₀ çıkışı yaklaşık 100V okuyor olur ve harmonik baskılayıcı ışık yanar. Tümden yoksun kaldırıcı bobin, ayarlarına karşılık gelen telafüy akımı kadar akım taşır. Küçük akımli hata hat seçici kurulmuşsa, aktive olur ve arızalı hatı tanımlar. Eğer arıza alt merkez içindeyse, görünür ark, duman ve yüksek sesli elektrik sesleri gibi fiziksel işaretler, arıza noktasını kolayca tanımlamaya yardımcı olur.

• Ferrorezonans:
  Neutral nokta yer değiştirme gerilimi oluşturulur, üç fazın gerilimini değiştirir. Genellikle, bir faz gerilimi artarken diğer ikisi azalır, veya tersi durumda, hat gerilimleri de buna göre değişir. Neutral gerilimin sıfır olmadığından, tümden yoksun kaldırıcı bobinden akım akar ve yerdeşme gerilimin büyüklüğüne bağlı olarak "ana hat yerdeşme" sinyalleri görülebilir.

• Faz Kaybı:
  Kayıp fazın yukarı akıştaki gerilimi normal gerilimin 1.5 katına çıkar, aşağı akıştaki gerilim ise sıfıra düşer. Arızalı fazdaki akım sıfır olur ve diğer iki fazın gerilimi biraz azalır. Hat gerilimleri değişmez. 3V₀ yaklaşık 50V okur, tümden yoksun kaldırıcı bobinden akım akar ve yerdeşme sinyali gönderilir. Kullanıcılar genellikle elektrik kesintisi bildirirler.

• VT Yüksek Gerilimli Sigorta Patlaması:
  Patlamış fazın gerilimi büyük ölçüde düşer (genellikle normal faz geriliminin yarısından daha düşük), diğer fazların gerilimi yükselmeyebilir. Hat gerilimleri dengesiz olur. Ana hattaki tüm dış hatlar "gerilim devresi açık" uyarısı tetikler. 3V₀ yaklaşık 33V okur ve yerdeşme sinyali gönderilir.

Bu dört durum—tek faz-eartha, ferrorezonans, faz kaybı ve VT sigorta patlaması—benzer semptomlar gösterir, ancak faz gerilimi, hat gerilimi, 3V₀, tümden yoksun kaldırıcı bobin akımı, SCADA otomasyon sinyalleri ve kontrol odası operatörlerinin raporlarının detaylı analizi, tek faz-eartha kısa devreyi doğru bir şekilde ayırt edebilir.

II. 35kV Yardımcı Ana Hattaki Tek Faz-Earth'a Kısa Devre Olaylarının İşleme Süreci

35kV hat yerdeşme arızası olduğunda, Wan’an alt merkezinin 35kV ana hattı yerdeşme alarmı verir. Merkezi kontrol istasyonu personeli derhal bilgilendirilerek, istasyondaki ekipman ve koruma durumu (3V₀ gerilimi, küçük akımli hata hat seçici durumu, tümden yoksun kaldırıcı bobinin sıcaklık/akımı vb.) incelenmelidir ve hat operasyon ekibi hat turuna gönderilmelidir. Merkezi istasyondan arıza onayı alındıktan sonra, deneme anahtarlama (deneme tripping) işlemleri yapılmalıdır. Deneme anahtarlama öncesinde, kritik kullanıcılar bilgilendirilmelidir. 

Deneme anahtarlama cihazı olmayan sistemlerde, SCADA üzerinden uzaktan tripping mümkündür, ancak aşağı akıştaki alt merkezlerdeki yükler önce transfer edilmelidir. İç köprü bağlantıları olan sistemlerde, otomatik transfer anahtarları (ATS) devre dışı bırakılmalıdır, böylece sağlıklı bölümlere arızanın transfer edilmesi önlenir.Belirli bir hat arızalı olarak tespit edildiğinde, hat yükünün öncelikle transfer edilmesi sağlanmalı ve ardından arızalı hat hizmet dışı bırakılmalıdır. Hat operasyon ekibi ve merkezi istasyon personeli, 35kV hatını ve ilgili 35kV alt merkezindeki 35kV ekipmanlarını incelemek üzere bilgilendirilmelidir. 

Arızanın faz arası kısa devreye dönüşerek ani kesintilere neden olmasının önlenmesi için, arızalı ekipman hızla bulunup izole edilmelidir. Ayrıca, tümden yoksun kaldırıcı bobinin aşırı ısınmasına ve zarar görmesine engel olmak için, arızalı ekipman genellikle 2 saat içinde izole edilmelidir. Bobinin sıcaklık artışı 55°C altında tutulmalıdır. Aşıldığı takdirde, tek faz-eartha çalışması derhal durdurulmalı ve arızalı ekipman bağlantısı kesilmelidir. Eğer yerdeşme durumu 2 saatten fazla sürerse, durum üst düzey yöneticilere bildirilmelidir.

III. Sonuç

Bir dağıtım hattında tek faz-eartha kısa devre olduğunda, hat geriliminin büyüklüğü ve fazı değişmez, bu nedenle kısa vadede arızalı ekipmanı kesmeden devam edilebilir. Bu, tedarik güvenilirliğini artırır, ancak iki sağlıklı fazın gerilimi hat-hat seviyesine çıkar, bu da yalıtım çöküşü ve sonraki iki faz-eartha kısa devre riskini artırır. Bu, alt merkez ekipmanları ve dağıtım ağının güvenli ve ekonomik işletimine önemli riskler getirir. Bu nedenle, bu tür arızalar mümkün olduğunca önlenmelidir ve meydana geldiğinde arıza noktası hızlıca tespit edilip ortadan kaldırılmalıdır, böylece toplam güç tedarik güvenilirliği artırılır.