Hatlar veya Besleme Hatlarının Korunması
Elektrik enerji iletim hattının uzunluğu genellikle yeterince uzun olup açık atmosferde uzanır. Bu nedenle, elektrik enerji iletim hatlarında arızaların oluşma olasılığı, elektrik güç transformatörlerinde ve alternatörlerdekiye göre daha yüksektir. Bu nedenle, bir iletim hattı, bir transformatör veya alternatöre göre çok daha fazla koruma şemasına ihtiyaç duyar.
Hat koruması, aşağıdaki gibi bazı özel özelliklere sahip olmalıdır:
Arızanın sadece en yakın devre kesicisi etkinleştirilmesi gerekmektedir.
Eğer en yakın devre kesicisi etkinleşmezse, bu devre kesicisinden sonraki devre kesici yedek olarak etkinleşecektir.
Hat korumasıyla ilişkilendirilen rölelerin işlem süresi, diğer sağlıklı sistem parçalarındaki devre kesicilerinin gereksiz şekilde etkinleşmesini önlemek için mümkün olduğunca kısa olmalıdır.
Yukarıda belirtilen gereklilikler, transformatör korumasından ve güç sistemlerinin diğer ekipmanlarından farklı olan iletim hattı korumasını neden olur. İletim hattı korumasının ana üç yöntemi şunlardır –
Zamanlı aşırı akım koruması.
Diferansiyel koruma.
Mesafe koruması.
Zamanlı Aşırı Akım Koruması
Bu, basitçe elektirik enerji iletim hattı aşırı akım koruması olarak da adlandırılabilir. Zamanlı aşırı akım korumasının farklı şemalarını tartışalım.
Radial Besleme Hattı Koruması
Radial besleme hattında, güç kaynaktan yüküne doğru tek yönde akar. Bu tür besleme hatları, belirli zamanlı röleler veya ters zamanlı röleler kullanılarak kolayca korunabilir.
Belirli Zamanlı Röle ile Hat Koruması
Bu koruma şeması oldukça basittir. Burada, toplam hat farklı bölümlere bölünmüş olup her bölüm belirli zamanlı röle ile donatılmıştır. Hat sonuna en yakın röle en düşük zaman ayarına sahiptirken, diğer rölelerin zaman ayarları kaynak tarafına doğru artmaktadır.
Mesela, aşağıdaki resimde A noktasında bir kaynak olduğunu varsayalım
D noktasında CB-3 devre kesicisi, 0.5 saniyelik belirli zamanlı röle ile donatılmıştır. Sonrasında, C noktasında CB-2 devre kesicisi 1 saniyelik belirli zamanlı röle ile donatılmıştır. B noktasında, A noktasına en yakın olan CB-1 devre kesicisi yer alır. B noktasında, röle 1.5 saniyelik zaman ayarına sahiptir.
Şimdi, F noktasında bir arıza olduğunu varsayalım. Bu arıza nedeniyle, hat üzerindeki tüm akım transformatörleri veya CT'ler üzerinden hatalı akım akacaktır. Ancak, D noktasındaki rölenin zaman ayarının minimum olması nedeniyle, bu röleye bağlı olan CB-3 devre kesicisi ilk olarak hatalı bölgeyi hatın geri kalanından izole etmek için etkinleşecektir. Herhangi bir nedenle CB-3 etkinleşmezse, daha yüksek zaman ayarına sahip bir sonraki röle etkinleşerek, bu röleye bağlı olan devre kesicinin etkinleşmesini tetikleyecektir. Bu durumda, CB-2 devre kesicisi etkinleşecektir. Eğer CB-2 de etkinleşmezse, sonraki devre kesici yani CB-1 devre kesicisi etkinleşerek hatın büyük bir kısmını izole edecektir.
Belirli Zamanlı Hat Korumasının Avantajları
Bu şemanın ana avantajı basitliğidir. İkinci önemli avantaj, arızanın sadece hat üzerindeki belirli bir pozisyonu izole eden kaynaktan en yakın devre kesicinin etkinleşmesidir.
Belirli Zamanlı Hat Korumasının Dezavantajları
Hat içindeki bölümlerin sayısı oldukça fazlaysa, kaynaktan en yakın rölenin zaman ayarı çok uzun olabilir. Bu nedenle, kaynakta yakın bir arıza durumunda, hatın izole edilmesi çok uzun sürebilir. Bu, sisteme ciddi yıkıcı etki yaratabilir.
Ters Zamanlı Röle ile Aşırı Akım Hat Koruması
Ters zamanlı rölelerin kullanılmasıyla, belirli zamanlı aşırı akım korumasında bahsedilen dezavantaj kolayca aşılabilir. Ters zamanlı rölelerde, rölenin çalışma süresi hata akımına ters orantılıdır.
Yukarıdaki resimde, D noktasındaki rölenin toplam zaman ayarı en düşük olup, A noktasına doğru giden rölelerin zaman ayarları artmaktadır.
F noktasında bir arıza olduğu durumda, D noktasındaki CB-3 devre kesicisi kesinlikle etkinleşecektir. Eğer CB-3 etkinleşmezse, C noktasındaki rölenin toplam zaman ayarının daha yüksek olması nedeniyle, CB-2 devre kesicisi etkinleşecektir.
Yine de, kaynaktan en yakın rölenin zaman ayarının maksimum olması halinde, büyük bir arıza kaynakta yakın bir noktada meydana gelirse, rölenin çalışma süresinin hata akımı ile ters orantılı olması nedeniyle daha kısa bir süre içinde etkinleşecektir.
Paralel Besleme Hatlarının Aşırı Akım Koruması
Sistemin istikrarını sağlamak için, iki veya daha fazla besleme hattı paralel olarak kaynaktan yükü beslemesi gerekmektedir. Eğer besleme hatlarından herhangi birinde arıza meydana gelirse, sadece o hatalı besleme hattı sistemin geri kalanından izole edilmelidir. Bu gereklilik, radial besleme hatlarındaki basit yönsüz aşırı akım korumasından daha karmaşık hale getirir. Paralel besleme hatlarının koruması, yönlü rölelerin kullanılmasını ve seçmeli etkinleşme için röle zaman ayarlarının gradelenmesini gerektirir.
Kaynaktan yükü beslemek için iki besleme hattı paralel olarak bağlanmıştır. Her iki besleme hattında da kaynak ucunda yönsüz aşırı akım rölesi bulunmaktadır. Bu röleler ters zamanlı röle olmalıdır. Ayrıca, her iki besleme hattının yük ucunda da yönlü röle veya ters güç rölesi bulunmaktadır. Kullanılan ters güç röleleri anlık tip olmalıdır. Yani, besleme hatındaki güç akış yönünün tersine döndüğü anda çalışmalıdır. Normal güç akışı yönü, kaynaktan yüküdür.
Şimdi, F noktasında bir arıza olduğunu varsayalım, diyelim ki hata akımı If olsun. Bu arıza, A noktasındaki devre kesiciden ve B noktasındaki devre kesiciden, besleme hatı-2, Q noktasındaki devre kesiciden, yük otobüsü ve P noktasındaki devre kesiciden geçerek iki paralel yolu alacaktır. Bu, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, IA ve IB arıza akımının besleme hatı-1 ve besleme hatı-2 tarafından paylaştırıldığı şekilde net bir şekilde gösterilmiştir.
Göre, IA + IB = If.
Şimdi, IA CB-A'dan, IB ise CB-P'den akıyor. CB-P'nin akım (güç) yönünün tersine döndüğü için anında etkinleşecektir. Ancak, CB-Q etkinleşmeyecektir çünkü bu devre kesiciden geçen akım (güç) yönü tersine dönmemiştir. CB-P etkinleştiği anda, hata akımı IB besleme hattından akmayı durduracağı için, ters zamanlı aşırı akım rölesinin daha fazla etkinleşmesi söz konusu olmayacaktır. IA hala CB-P etkinleşse bile akmaya devam edecektir. Bu aşırı akım nedeniyle, CB-A etkinleşecektir. Bu şekilde, hatalı besleme hattı sistemin geri kalanından izole edilir.
Diferansiyel Pilot Teli Koruması
Bu, besleme hatlarına uygulanan basitçe bir diferansiyel koruma şemasıdır. Hat koruması için birçok diferansiyel şema uygulanmaktadır, ancak Mess Price Gerilim Dengesi Sistemi ve Translay Şeması en yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mess Price Dengesi Sistemi
Mess Price Dengesi Sistemi'nin çalışma prensibi oldukça basittir. Bu hat koruma şemasında, hatın her iki ucuna da aynı polardaki özdeş CT'ler (akım transformatörleri) bağlanır. CT'lerin ikincil tarafları ve iki anlık rölenin operasyon bobinleri, aşağıda gösterildiği gibi kapalı bir döngüyü oluşturur. Döngüde, her iki CT ikincil taraflarını ve her iki röle bobinini birbirine bağlayan pilot tel kullanılır.
Şimdi, resimden açıkça görüleceği üzere, sistem normal durumdayken, döngüde hiçbir akım akmayacaktır, çünkü bir CT'nin ikincil akımı diğer CT'nin ikincil akımını tamamen ortadan kaldırır.
E
