10kV Yeniden Kapanan Anahtarlar ve Bölümleyicilerin Kırsal Dağıtım Ağlarında Uygulaması

1 Mevcut Ağ Durumu

Köy elektrik ağının sürekli olarak dönüştürülmesiyle birlikte, köy ağ ekipmanlarının sağlamlık düzeyi sürekli olarak artmaktadır ve elektrik sağlama güvenilirliği temel olarak kullanıcı ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Ancak, mevcut ağ durumuna gelince, fon kısıtlamaları nedeniyle halka ağları uygulanmamış, ikili güç kaynakları kullanılamıyormuş ve hatlar tek radial ağaç benzeri bir güç sağlama yöntemini benimsemişlerdir. Bu, birçok şube ile bir ağaç gövdesine benzer—yani hatların birçok şubesinin olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, hat üzerinde herhangi bir noktada bir arızanın oluşması durumunda, tüm hat tamamen kapanır ve arızanın konumu belirlenmesi zordur. Bu, sadece elektrik sağlamayı etkilemekle kalmaz, aynı zamanda yönetim departmanları için olayları yönetme açısından önemli miktarda insan gücü ve malzeme kaynağı da harcanır. Bu nedenle, 10kV hatlarına yeniden kapatacılardan (reclosers) ve bölücülerden (sectionalizers) tesis edilmesi, olayların oluşmasını etkili bir şekilde kontrol edebilir.

2 Yeniden Kapatacılardan (Reclosers) ve Bölücülerden (Sectionalizers) Özellikleri

2.1 Yeniden Kapatacılardan (Reclosers)

① Yeniden kapatacılardan (reclosers), otomatik fonksiyonlara sahiptir ve dış güç olmadan açma ve kapatma işlemlerini gerçekleştirebilir. Elektronik kontrol bölümü, yeniden kapatacının içindeki bushing CT üzerinden güç alır. 5A'dan büyük bir güç tarafı akımı, elektronik kontrol bölümünün normal çalışmasını sağlar. Küçük hacimli, hafif ağırlıklı olup kolayca direklere monte edilebilir. Sıfırlama akım amper-saniye eğrisi, sıfırlama dirençlerini veya amper-saniye eğrisi tahtalarını değiştirerek ayarlanabilir, bu oldukça pratiktir.

② Yeniden kapatacılardan (reclosers), hat akımını ve yer akımını otomatik olarak algılayabilir. Akım, önceden belirlenen minimum sıfırlama akımını aşarsa, belirlenmiş bir sırayla açma, kesme ve yeniden kapama işlemleri gerçekleştirir ve belirli yeniden kapama aralıklarıyla arıza akımını keser. Eğer arıza kalıcı ise, 2, 3 veya 4 önceden belirlenmiş sıfırlama işleminden sonra, yeniden kapatacı kilitleyerek, arıza bölgesini ana devreden izole eder.

2.2 Bölücüler (Sectionalizers)

① Düşme bölücü (drop-out sectionalizer), tek fazlı yüksek voltajlı bir elektrik cihazıdır. Ürün, yalıtıcılar, kontaklar, iletken mekanizmalar ve diğer bileşenlerden oluşan ikincil kontrol hatları ve birincil iletken sistemlerini içerir. Kontrol sistemi, elektromanyetik kilitli kontaklar, elektronik kontrolör bileşenleri ve diğer unsurlardan oluşur. Sıfırlama eylem sistemi, enerji depolama kalıcı mıknatıs mekanizması, paletler, kollar ve kilit bloklardan oluşur.

② Bölücüler (sectionalizers), devre akım değerlerini algılamak için akım transformatörüne sahiptir. Bir hat arızası olduğunda, akım, belirlenen nominal başlangıç akım değerini aşarsa, elektronik kontrolör aktive olur ve dijital işleme gerçekleştirir. Arıza akımı, yukarı akıştaki yeniden kapatacı (veya devre kesicisi) tarafından kesilir. Elektronik kontrolör, yukarı akıştaki anahtarın arıza akımını kaç kez kestiğini hatırlayabilir ve önceden belirlenen sayım eşiğine (1, 2 veya 3 kez) ulaştığında, yukarı akıştaki anahtar arıza akımını kestikten ve hat gerilimini kaybettiği zaman, akım 300mA'nın altında olduğunda, bölücü 180ms içinde otomatik olarak bölünür. Bu, arıza alanını en küçük bölgeye sınırlar veya arıza bölümünü izole ederek, yeniden kapatacı (veya devre kesicisi) başarılı bir şekilde çalışmasına olanak tanır.

③ Bölücüler (sectionalizers), kalıcı mıknatıs mekanizmasını kullanarak açma işlemi gerçekleştirir. Bölücüdeki akım, belirlenen değeri aşarsa, alt istasyondaki devre kesicisi (veya yeniden kapatacı) arıza akımını keser. Hat gerilimini kaybettiği zaman, bölücü tüpünün içindeki elektronik kontrol tahtası bir komut gönderir ve kalıcı mıknatıs mekanizması trip ünitesi, bölücüyü açmak için itir. Her bölünmeden sonra, trip ünitesi hiçbir bileşeni değiştirmeye gerek duymaz. Bölücü düşerken, durdurucu aracılığıyla manuel enerji depolaması ile çalışma durumuna geri dönebilir.

3 Yeniden Kapatacılardan (Reclosers) ve Bölücülerden (Sectionalizers) Koordineli Kullanım

Yeniden kapatacılardan (reclosers) ve bölücülerin (sectionalizers) işlevlerine ve özelliklerine dayanarak, 10kV dağıtım ağlarında birlikte kullanılacakları zaman önemli bir rol oynayacaklardır. Hatların arıza aralığını belirleyebilir, arızalı bölümleri sağlıklı olanlardan izole edebilir, böylece arızasız hat bölümlerinin normal çalışmasını sağlayabilir. Belirli bir uygulama aşağıdaki şemada gösterilmiştir:

Yeniden kapatacılardan (reclosers) ana hat çıkışında veya alt istasyonlarda, dallı hatlar için F1, F2, F3, F4, F5 ve F6 adında altı grup düşme otomatik bölücü seçilmiş ve L1, L2, L3, L4, L5, L6 ve L7 bölümlerine bölünmüştür. Bölücülerin nominal başlangıç akım değeri, yeniden kapatacının (recloser) başlangıç akım değerine uygunluktur.

3.1 Eğer L5 segmentinde E1 arızası oluşursa

Yeniden kapatacı (recloser) ve bölücüler F1, F3 ve F4, arıza akımını deneyimler. Yeniden kapatacı (recloser) otomatik olarak tripler, hat gerilimini kaybeder. F4, 1 işlemlik önceden belirlenmiş sayım eşiğine ulaşır ve otomatik olarak tripler/düşer, L5 arıza segmentini izole eder. Yeniden kapatacı (recloser) otomatik olarak yeniden kapandıktan sonra, L1, L2, L3, L4, L6 ve L7 segmentlerine güç sağlanması tekrar sağlanır.

3.2 Eğer L6 segmentinde E2 arızası oluşursa

Yeniden kapatacı (recloser) ve bölücüler F1 ve F5, arıza akımını deneyimler. Yeniden kapatacı (recloser) otomatik olarak tripler. Eğer geçici bir arıza ise, yeniden kapatacı (recloser) başarıyla yeniden kapanır ve güç sağlanması tekrar sağlanır. F1 ve F5, önceden belirlenmiş sayım eşiğine ulaşmadığı için kapalı kalır. Eğer kalıcı bir arıza ise, yeniden kapatacı (recloser) başarıyla yeniden kapanamaz, yeniden tripler, hat gerilimini kaybeder. F5, 2 işlemlik önceden belirlenmiş sayım eşiğine ulaşır ve otomatik olarak tripler/düşer, L6 arıza segmentini izole eder, F1 ise sayım eşiğine ulaşmadığı için kapalı kalır. Yeniden kapandıktan sonra, yeniden kapatacı (recloser) L1, L2, L3, L4 ve L5 segmentlerine güç sağlanması tekrar sağlar.

3.3 Eğer L2 segmentinde E3 arızası oluşursa

Yeniden kapanan ve bölücü F1, arızalı akım deneyimler. Yeniden kapanan otomatik olarak devre dışı kalır. Eğer geçici bir arıza ise, yeniden kapanan başarıyla tekrar kapanır ve elektrik sağlayışı geri yüklenir. F1, önceden belirlenmiş sayma eşiğine ulaşmadığı için kapalı kalır. Eğer sürekli bir arıza ise, yeniden kapanan tekrar kapanmayı başarısız olur, devre dışı kalır, tekrar kapanmaya çalışır ancak başarısız olur ve tekrar devre dışı kalır. Hat voltajını kaybeder ve F1, 3 işlemlik önceden belirlenmiş sayma eşiğine ulaşır, otomatik olarak devre dışı kalır/düşer ve arızalı bölümü L2 izole eder. Tekrar kapanma sonrası, yeniden kapanan sadece L1 bölümüne elektrik sağlayışı sağlar.

Yeniden Kapanan ve Bölüçünün Koordineli Uygulamasının 4 Faydası

Yukarıdaki tartışmadan, yeniden kapananların ve bölücülerin koordineli kullanımı elektrik şebekesi işletiminde önemli bir rol oynadığı açıkça görülüyor. Bunlar, sağlıklı bölümlerin normal işletimini sağlarken hatalı hat bölümlerini hızlıca izole etmekle kalmaz, aynı zamanda arıza arama alanını da azaltır, işletim birimlerinin arıza noktalarını mümkün olan en kısa sürede bulmasını sağlar. Kullanıcılar açısından, bu ekipman kullanım oranını artırır ve üretimi ile günlük yaşamı güvenilir bir şekilde garanti altına alır.

Yukarıda gösterildiği gibi, şebeke doğrudan hatalı hat bölümünü keserse, bakım personeli sadece bir hat bölümü kontrol etmesi gerekecektir, bu da arıza arama alanını önemli ölçüde azaltacaktır. Bakım personeli arıza noktasını hızlıca bulabilir ve hatalı hat üzerindeki elektrik sağlayışını hızlıca geri yükleyebilir. Şu anda, bir noktada arıza olduğunda, bakım personelinin beş farklı bölümü kontrol etmesi gerekmektedir. Bu 1:5 ilişkisi, hangi yaklaşımın elektrik sağlayıcı şirketlerine daha faydalı olduğunu açıkça gösterir. Hangi şebeke yapısı hem elektrik sağlayış miktarını artırır hem de elektrik sağlayış güvenilirliğini geliştirir? Bu nedenle, yeniden kapananların ve bölücülerin uygulaması, elektrik şebekelerinde büyük bir rol oynayacaktır.