Elektrik Sisteminde Dizayn İhtiyacına Uygun Ayarlanma

Elektrik Sisteminde Dizayn Koordinasyonu elektrik sistemlerindeki farklı komponentlere dair elektriksel dizayn seviyelerini belirli bir şekilde düzenlemek için tanıtıldı. Bu, eğer bir dizayn hatası meydana gelirse, bu hata sisteme en az zarar veren, kolay tamir edilebilen ve güç tedarikine en az rahatsızlık yaratan yerde sınırlı kalacak şekilde düzenlenir. Herhangi bir aşırı gerilim elektrik gücü sisteminde ortaya çıktığında, onun dizayn sisteminin başarısız olma olasılığı yüksek olabilir. Güç sistemlerinde ve iletim ağlarında, tüm ekipmanlara ve komponentlere dizayn sağlanır.

Bazı noktalardaki dizaynlar diğer noktalardan daha kolay değiştirilebilir ve onarılabilir. Bazı noktalardaki dizaynlar o kadar kolay değiştirilemez veya onarılamaz ki, değiştirme ve onarma işlemleri oldukça pahalı olabilir ve uzun süreli güç kesintisi gerektirebilir. Ayrıca, bu noktalarda dizayn hatası, elektrik ağındaki daha büyük bir kısmının hizmet dışı kalmasına neden olabilir. Bu nedenle, dizayn hatası durumunda, sadece kolay değiştirilebilir ve onarılabilen dizaynların başarısız olması istenir. Dizayn koordinasyonunun genel amacı, dizayn hatası sonucu oluşan maliyet ve rahatsızlıkları ekonomik ve operasyonel olarak kabul edilebilir bir düzeye indirmektir. Dizayn koordinasyon yönteminde, sistemin çeşitli bölümlerinin dizaynları, paslanmanın belirlenen noktalarda olması için uygun şekilde sıralanmalıdır.
Doğru anlayış için, öncelikle elektrik gücü sisteminin bazı temel terimlerini anlamamız gerekir. Bunu tartışalım.

Nominal Sistem Gerilimi

Nominal Sistem Gerilimi, sistemin normal olarak tasarlandığı faz arası gerilimdir. Örneğin, 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV sistemleri.

Maksimum Sistem Gerilimi

Maksimum Sistem Gerilimi, güç sisteminin yük olmayan veya düşük yük koşullarında uzun süre boyunca meydana gelebilecek maksimum izin verilen güç frekanslı gerilimidir. Bu da faz arası ölçülür.
Farklı nominal sistem gerilimleri ve onlara karşılık gelen maksimum sistem gerilimleri aşağıda referans olarak verilmiştir,

Qeyd – Yukarıdaki tablodan görüldüğü gibi, genellikle maksimum sistem gerilimi, 220 KV'ye kadar olan gerilim seviyelerinde karşılık gelen nominal sistem geriliminin %110'udur, 400 KV ve üzeri için ise %105'tir.

Topraklama Faktörü

Bu, bir topraklama hatası sırasında sağlam bir fazda elde edilen en yüksek rms faz-toprak güç frekanslı gerilim ile, hatası olmadan seçilen konumda elde edilecek olan rms faz-arası güç frekanslı gerilim arasındaki orandır.
Bu oran, genel olarak, seçilen hat konumundan bakıldığında, bir sistemin topraklama koşullarını karakterize eder.

Etkili Bir Şekilde Topraklanmış Sistem

Bir sistem, topraklama faktörü %80'i aşmıyorsa etkili bir şekilde topraklanmış olarak kabul edilir, aksi halde etkili bir şekilde topraklanmamış olarak kabul edilir.
Topraklama faktörü, izole edilmiş nötral sistemlerde %100'dür, katı bir şekilde topraklanmış sistemlerde ise %57.7 (1/√3 = 0.577) değerindedir.

Dizayn Seviyesi

Her elektrik ekipmanı, hizmet süresi boyunca farklı zamanlarda farklı anormal geçici aşırı gerilim durumlarına maruz kalır. Ekipman, yıldırım darbeleri, anahtarlama darbeleri ve/veya kısa süreli güç frekanslı aşırı gerilimler karşı koyabilmelidir. Bir güç sistemi bileşeninin dayanabileceği maksimum darbe gerilimleri ve kısa süreli güç frekanslı aşırı gerilimler seviyesine bağlı olarak, yüksek gerilimli güç sisteminin dizayn seviyesi belirlenir.
300 KV'dan düşük dereceli sistemlerin dizayn seviyesini belirlerken, yıldırım darbesi dayanım gerilimi ve kısa süreli güç frekanslı dayanım gerilimi göz önünde bulundurulur. 300 KV ve üzeri dereceli ekipmanlar için, anahtarlama darbesi dayanım gerilimi ve kısa süreli güç frekanslı dayanım gerilimi göz önünde bulundurulur.

Yıldırım Darbesi Gerilimi

Doğal yıldırım nedeniyle oluşan sistem pertürbasyonları, üç farklı temel dalga şekli ile temsil edilebilir. Eğer bir yıldırım darbesi gerilimi bir insülatör ulaşmadan önce bir mesafe boyunca iletken üzerinden ilerlerse, dalga şekli tam dalgaya yaklaşır ve bu dalga 1.2/50 dalgası olarak adlandırılır. Eğer ilerlerken, yıldırım pertürbasyon dalgası bir insülatör arasında flash over oluşturursa, dalga şekli kesik dalga haline gelir. Eğer bir yıldırım darbesi doğrudan bir insülatöre isabet ederse, yıldırım darbesi gerilimi flash over ile rahatlayana kadar dik olarak yükselir, bu da voltajda ani ve çok dik bir çöküşe neden olur. Bu üç dalga, süresi ve şekilleri açısından oldukça farklıdır.

Anahtarlama Darbesi

Anahtarlama işlemi sırasında sistemde tek kutuplu bir gerilim ortaya çıkabilir. Dalga formu, periyodik olarak zayıflayan veya salınımlı olabilir. Anahtarlama darbesi dalga formunun dik ön kısmı ve uzun zayıflayan salınımlı kuyruğu vardır.

Kısa Süreli Güç Frekanslı Dayanım Gerilimi

Kısa süreli güç frekanslı dayanım gerilimi, elektrik ekipmanının belirli bir süre boyunca, genellikle 60 saniye, dayanması gereken sinusoidal güç frekanslı gerilimin rms değeridır.

Koruma Cihazı Koruma Seviye Gerilimi

Sürüklenen enerjiyi toprağa yönlendiren ve bu sayede geçici aşırı gerilim seviyesini belirli bir seviyede tutan yıldırım tutucuları veya yıldırım tutucuları gibi aşırı gerilim koruma cihazları, belirli bir düzeyde geçici aşırı gerilime dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, geçici aşırı gerilim belirli bir seviyenin üzerinde olamaz. Aşırı gerilim koruma cihazının koruma seviyesi, anahtarlama darbeleri ve yıldırım darbeleri uygulandığında, aşırı gerilim koruma cihazının uçlarında aşılmaması gereken en yüksek zirve gerilim değeridir.

Şimdi, dizayn koordinasyon yöntemlerini birer birer tartışalım-

Kalkan Teli veya Toprak Teli Kullanarak

Hava yolu iletim hattındaki yıldırım darbesi, doğrudan yıldırım darbeleri nedeniyle oluşabilir. Uygun yükseklikteki bir kalkan teli veya toprak teli sağlanmasıyla korunabilir. Eğer iletken kalkan teli doğru bir şekilde iletken