İletim Hatlarının Taşıyıcı Akım Koruması

Taşıyıcı Akım Koruma Şeması Uzun Menzilli Hatlar için

Taşıyıcı akım koruma şeması, uzun mesafeli hatların korunmasında yaygın olarak kullanılır. Geleneksel koruma yöntemlerinin gerçek akım değerlerini karşılaştırmaya odaklanmasından farklı olarak, bu şema hatın iki ucundaki akımların faz açılarını karşılaştırarak çalışır. Faz-açı ilişkisine dayanarak, bir arızanın korunan hat bölümünün içinde (iç arıza) mi yoksa dışında (dış arıza) mı olduğunu doğru bir şekilde belirleyebilir. Bu koruma sisteminin kritik bir bileşeni olan taşıyıcı iletişim kanalı, bir verici, bir alıcı, bağlantı ekipmanı ve bir hat tuzakandan oluşur.

Taşıyıcı akım alıcı, hatın diğer ucunda bulunan vericiden gelen taşıyıcı akımı yakalamakla görevlidir. Alındıktan sonra, bu taşıyıcı akımı doğrudan akım (DC) gerilimine dönüştürür. Bu DC gerilimi, röleler veya diğer elektrik devreleri tarafından belirli koruma fonksiyonlarını gerçekleştirmek için kullanılabilir. Nota bene, hiçbir taşıyıcı akımı alınıyorsa, alıcının çıkış gerilimi sıfıra düşer, bu da iletişim bağlantısındaki bir kesintiye veya sistem operasyon durumundaki olası bir değişikliğe işaret eder.

Hat tuzağı, anahtarlama çubuğu ile taşma kapasitörün hat bağlantısı arasında yer alan paralel LC (indüktör-kapasitör) ağıdır ve yüksek frekansta rezonans yapacak şekilde titizlikle ayarlanmıştır. Ana işlevi, korunan hat bölümünün içinde taşıyıcı akımını sınırlamaktır. Bunu yaparak, diğer komşu taşıyıcı akım kanallarından gelen interferansı etkili bir şekilde önler, böylece koruma sisteminin işlemesinin bütünlüğünü ve doğruluğunu sağlar. Ayrıca, hat tuzağı taşıyıcı akım sinyalinin komşu güç devrelerine kaybını minimize etme konusunda önemli bir rol oynar, bu da taşıyıcı iletişim bağlantısının ve ilgili koruma fonksiyonlarının genel güvenilirliğini artırır.

Taşıyıcı Akım Koruması: Bileşenler ve Yöntemler

Taşma kapasitörü, taşıyıcı akım koruma sisteminde çift amaçlı bir işlev görür. Yüksek frekanslı ekipmanı hat iletkenlerinden birine bağlayarak taşıyıcı sinyallerin iletimini sağlar. Aynı zamanda, güç ekipmanını güc hattının yüksek voltajından izole eder. Normal çalışma koşullarında, elektrik akımı yalnızca hat iletkeni boyunca akar. Ancak yüksek frekanslı taşıyıcı akımı, yüksek frekanslı tuzağa sahip hat iletkeni boyunca dolaşır, tuzağa geçer ve ardından toprağa ulaşır.

Taşıyıcı Akım Koruma Yöntemleri

Taşıyıcı akım koruması çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilebilir, temel iki formu yön karşılaştırma koruması ve faz karşılaştırma korumasıdır. Bu yöntemler aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır:

1. Yön Karşılaştırma Koruması

Yön karşılaştırma koruma şemasında, koruma mekanizması hatın iki ucundaki bir arızadaki güç akış yönlerini karşılaştırarak çalışır. Koruma röleleri, hatın her iki ucundaki güç anlık hat tarafına doğru akıyorsa faaliyete geçer. Yönler karşılaştırıldıktan sonra, taşıyıcı pilot rölesi, karşı uçtaki yönlendirme rölelerinin kısa devre olayına nasıl tepki verdiğini bilgiyi aktarır.

Hatın her iki ucunda bulunan röleler, hatın korunan bölümü içindeki bir arıza olması durumunda güç akışı koruma yönünde olduğunda birlikte çalışarak arızayı anlık hatlardan izole eder. Tersine, dış bir arıza olması durumunda güç akışı zıt yönde olacaktır. Arızada, basit bir sinyal hatın bir ucundan diğerine taşıyıcı pilot yoluyla iletilir. Taşıyıcı pilot koruma şemaları, güç hatları koruması için kullanılan iki ana kategoriye ayrılabilir:

• Taşıyıcı Engellemeli Koruma Şeması: Bu şema, rölenin işlemesini kısıtlar. Korunan sistemin bölümüne girmeden önce arızayı engelleme yoluyla işlev görür. Taşıyıcı engelleme koruma şeması, sistem ekipmanını potansiyel hasardan etkili bir şekilde koruyarak güvenilirliğiyle tanınır.

• Taşıyıcı İzin Veren Engellemeli Şema: Engellemeli şemaya karşılık, bu koruma şeması, arıza akımının sistemin korunan bölümüne girmesine izin verir.

2. Faz Karşılaştırma Taşıyıcı Koruması

Faz karşılaştırma taşıyıcı koruma sistemi, pilot bölgesine giren akım ile korunan bölgeden çıkan akım arasındaki faz ilişkisini karşılaştırmaya odaklanır. Nota bene, bu akımların büyüklüklerini karşılaştırmak söz konusu değildir. Bu koruma yöntemi, genellikle ana veya asıl koruma sağlar ve bu nedenle yedek koruma ile desteklenmesi gerekmektedir. Faz karşılaştırma taşıyıcı koruma şemasının devre diyagramı aşağıdaki resimde gösterilmiştir.

Taşıyıcı Akım Korumanın İşlemesi ve Avantajları

Güç hatlarına monte edilen akım transformatörleri (CT'ler), bir ağın enerjisini sağlar. Bu ağ, CT'lerden gelen çıkış akımını tek fazlı sinusoidal çıkış gerilimine dönüştürür. Bu gerilim, hem taşıyıcı akım vericisi hem de karşılaştırıcıya beslenir. Benzer şekilde, taşıyıcı akım alıcısının çıkışı da karşılaştırıcıya yönlendirilir. Karşılaştırıcı, gerektiğinde güç hatı devre kesicisinin açılmasını tetikleyen yardımcı bir rölenin işlemini kontrol etmede kritik bir rol oynar.

Taşıyıcı Akım Korumanın Avantajları

Taşıyıcı akım koruma şemaları, aşağıdaki gibi birçok önemli avantaja sahiptir:

• Eşzamanlı ve Hızlı Devre Kesici İşlemesi: En önemli avantajlarından biri, güç hatlarının her iki ucundaki devre kesicilerin hızlı ve eşzamanlı açılmasını sağlamasıdır. Bu koordineli eylem, arızaların hızla izole edilmesini sağlar ve elektrik sisteminde anormal durumların süresini en aza indirir.

• Verimli Arıza Temizleme: Sistem, hızlı bir arıza temizleme sürecine sahiptir. Arıza akımının akışını hızlı bir şekilde keserek, elektrik sistemine ciddi etkileri önlemeyi, ekipman hasar riskini azaltmayı ve sistem istikrarını sürdürmeyi sağlar.

• Entegre Sinyalleşme: Taşıyıcı akım koruması, ayrı sinyal kablularına ihtiyaç duymaz. Bunun yerine, güç hatları hem elektrik enerjisi hem de iletişim sinyallerinin iletilmesi için kullanılır. Bu, genel sistem tasarımını basitleştirir, kurulum maliyetlerini azaltır ve dış kaynaklardan sinyal interferansına maruz kalma potansiyelini en aza indirir.

• Ultra-Hızlı Açma: Hatın her iki ucundaki devre kesicilerin, sadece bir ila üç çevrim içinde açılmasına imkan tanır. Bu çok hızlı tepki süresi, modern, yüksek kapasiteli elektrik sistemlerinin korunması ve elektrik arzının güvenilir olmasını sağlamak için kritiktir.

• Modern Ekipmanla Uyumluluk: Taşıyıcı akım koruma sistemi, modern, hızlı hareket eden devre kesicilerle yüksek uyumluluğa sahiptir. Bu sinerji, daha verimli ve güvenilir bir rölelemeyi sağlar, elektrik ağının genel performansını ve koruma yeteneklerini artırır.

• Çok Amaçlı Uygulamalar: Güzergah taşıyıcı teknolojisi, gözetim kontrolü, telefon iletişimi, telemetri ve röleleme dahil olmak üzere çeşitli amaçlar için tarihsel olarak geniş ölçüde kullanılmıştır. Bu esneklik, elektrik güç sistemlerinde çoklu fonksiyonların tek bir altyapı içinde sorunsuz bir şekilde entegre edilmesine olanak tanır.