Röle Koruma Temelleri: İletim Hatları Arızaları Türleri ve Temel Koruma Şemaları
1. Güç Hatlarında Oluşabilecek Hata Türleri
Faz-Faz Arası Hatalar:
Üç fazlı kısa devre
İki fazlı kısa devre
Yer Hataları:
Tek fazlı yer hatası
İki fazlı yer hatası
Üç fazlı yer hatası
2. Röle Koruma Cihazlarının Tanımı
Güç sisteminde bir bileşeninde anormal durum veya hata oluştuğunda, röle koruma cihazları bu hatalı veya anormal bileşeni hızlı ve seçici olarak sistemden izole ederek, kalan sağlıklı ekipmanların normal işlemesini sağlar.
Örnekler arasında: aşırı akım koruması, mesafe koruması, sıfır dizilim koruması ve yüksek frekans koruması sayılabilir.
Ana Koruma: Kısa devre hataları sırasında sistem istikrarı ve ekipman güvenliği için temel gereksinimleri karşılayan koruma. İlk olarak devre kesicisi çalıştırılır ve korunan ekipmanda veya tüm hat üzerindeki hatalar seçici olarak temizlenir.
Yedek Koruma: Ana koruma veya devre kesicisi çalışmadığında hatayı ortadan kaldırır.
Yardımcı Koruma: Ana ve yedek korumanın sınırlamalarını telafi etmek için eklenen basit bir koruma.
3. İletim Hatlarında Röle Korumanın Rolü
İşlem sırasında, güçlü rüzgar, buz ve kar, yıldırım çarpması, dış hasar, yalıtım başarısızlığı veya kirletme parlaması nedeniyle iletim hatlarında hatalar oluşabilir. Bu durumlarda, röle koruma cihazı hızlı ve seçici olarak hareket ederek, hat devre kesicisini (anahtarı) çalıştırır.
Eğer hata geçicisel ise, hata kaybolduktan sonra anahtar başarıyla yeniden kapatabilir, güvenli güç tedarikini geri getirir. Eğer hata kalıcı ise, yeniden kapama başarısız olur ve hatalı hat hızlıca izole edilir, böylece sağlıklı hatlara kesintisiz güç tedariki sağlanır.
4. Aşırı Akım Koruma Cihazları
Aşırı akım koruma cihazları, hat hatalarında meydana gelen önemli akım artışına dayanarak tasarlanmıştır. Hata akımı koruma ayarına (pickup akımı) ulaştığında, cihaz çalışmayı başlatır. Zaman gecikme ayarı elde edildiğinde, hat devre kesicisi çalışır.
Sık kullanılan türler şunlardır:
Anlık Aşırı Akım Koruması: Basit, güvenilir ve hızlı çalışan, ancak aynı hatın sadece bir kısmını (genellikle %80–85'ini) korur.
Zaman Gecikmeli Aşırı Akım Koruması: Kısa bir zaman gecikmesiyle çalışır, hatın tam uzunluğunu ve sonraki aşağı yönlü hatın anlık korumasıyla koordinasyonu sağlar.
Aşırı Akım Koruması: Maksimum yük akımını önler şekilde ayarlanır. Hatın tam uzunluğunu ve sonraki hatın tam uzunluğunu koruyarak, yedek koruma olarak görev görür.
Yönelik Aşırı Akım Koruması: Aşırı akım korumasına güç yönü elemanı ekler. Sadece hata gücü hat üzerinden anahtarlara doğru akarken çalışır, ters yönde hata olduğunda yanlış çalışmayı önler.
5. Mesafe Koruma Cihazları
Mesafe koruması, hata noktasının ve koruma kurulum noktasının arasındaki impedansa (veya mesafeye) tepki verir. İyi yönlendirme özelliklerine sahiptir ve yüksek voltajlı halka ağlarında yaygın olarak kullanılır. Üç aşamalı mesafe koruması genellikle uygulanır:
Bölge I: Anlık çalışma, hat uzunluğunun %80–85'ini korur.
Bölge II: Hatın tam uzunluğunu ve sonraki hatın bir kısmını (genellikle bitişik hatın Bölgesi I'si) korur.
Bölge III: Bu hatın ve sonraki hatın tam uzunluğunu korur, Bölgeler I ve II için yedek olarak görev görür.
6. Sıfır Dizilim Akımı Koruma Cihazları
Doğrudan zeminne bağlı nötral sistemlerde (ayrıca yüksek zemin hatası akımı sistemleri olarak da bilinir), tek fazlı yer hatası önemli bir sıfır dizilim akımı üretir. Bu akımı kullanan koruma cihazlarına sıfır dizilim akımı koruma cihazları denir. Üç aşamalı yapılandırma genellikle kullanılır:
Aşama I: Anlık sıfır dizilim akımı koruması, hat uzunluğunun %70–80'ini kapsar.
Aşama II: Zaman gecikmeli sıfır dizilim akımı koruması, hatın tam uzunluğunu ve sonraki hatın bir kısmını kapsar.
Aşama III: Sıfır dizilim aşırı akım koruması, hatın tam uzunluğunu ve sonraki hat için yedek olarak görev görür.
7. Yüksek Frekans Koruma Cihazları
Yüksek frekans koruması, hatın her iki ucundaki akımların faz açısını (veya güç yönünü) yüksek frekanslı sinyallere dönüştürür, bu sinyaller yüksek frekans kanalı aracılığıyla karşı uca iletilir. Sistem, her iki uçtaki akım fazını veya güç yönünü karşılaştırır.
Bu koruma, sadece korunan hat bölümündeki hatalara tepki verir ve aşağı yönlü hatlarla koordinasyon gerektirmez. Zaman gecikmesi olmadan çalışır, korunan hat boyunca herhangi bir hatayı hızlıca temizler.
Çalışma ilkelerine göre yüksek frekans koruması şu şekilde sınıflandırılır:
Engelleme Tipi (Yönelik Karşılaştırma): Her iki uçtaki güç yönünü karşılaştırır.
Faz Karşılaştırma Tipi: Her iki uçtaki akım faz açılarını karşılaştırır.
8. Otomatik Yeniden Kapama Cihazları
Otomatik yeniden kapama cihazı, devre kesicinin çalışmasından sonra otomatik olarak yeniden kapatan bir cihazdır.
Fonksiyon:
Geçicisel hatalar için, hata kaybolduktan sonra cihaz hızla devre kesicisini yeniden kapatır, normal güç tedarikini geri getirir.
Kalıcı hatalar için, yeniden kapama başarısız olur, devre kesicisi tekrar çalışır ve hatalı hat izole edilir, sağlıklı hatlara sürekli güç tedariki sağlanır.
9. Hat Hatası Kaydedici
Hat hataları öncesinde ve sırasında akım ve voltaj dalga biçimlerini, zamanlamayı ve devre kesicinin çalışma durumunu otomatik olarak kaydeden bir cihazdır.
Kaydedilen dalga biçimlerin analiziyle, hata türü doğru bir şekilde belirlenebilir ve yaklaşık hata konumu hesaplanabilir. Bu, hata analizi, sorun giderme ve normal güç tedarikinin geri kazanılması için kritik veriler sağlar.
