Yeniden Kapaklayıcı Kılavuzu: Nasıl Çalışır ve Neden Elektrik Şirketleri Onu Kullanır

1. Recloser Nedir?
Recloser, otomatik yüksek gerilimli elektrik anahtarıdır. Ev elektrik sistemlerindeki devre kesicilere benzer şekilde, kısa devre gibi bir arızanın oluştuğunda enerjiyi keser. Ancak, manuel olarak sıfırlanması gereken ev devre kesicilerinden farklı olarak, recloser hatı otomatik olarak izler ve arızanın giderilip giderilmediğini belirler. Eğer arıza geçiciyse, recloser otomatik olarak yeniden kapanır ve enerjiyi geri getirir.

Reclosers, alttaki dizüstü sistemlerden konut bölgelerindeki şebekelerine kadar geniş bir şekilde kullanılır. Tek fazlı hatlar için kompakt tek fazlı reclosers'dan, alttaki dizüstü sistemler ve 38 kV'ye kadar olan yüksek gerilimli dağıtım hatları için daha büyük üç fazlı reclosers'a kadar çeşitli tiptedirler.

Recloser tasarım ve performansı, ANSI/IEEE C37.60 ve IEC 62271-111 gibi uluslararası standartlar tarafından yönetilmektedir.

2. Neden Reclosers Kullanılır?

Otomatik devre reclosers, dünya çapındaki elektrik şirketleri tarafından müşterilere sürekli ve güvenilir enerji sağlamanın temel hedefine ulaşmak için basit ve maliyet etkin bir yolda elzem cihazlar olarak kabul edilirler.

Reclosers, arıza akımlarını algılayıp keser ve ardından geçici bir arızanın giderildikten sonra otomatik olarak enerjiyi geri getirir. Temelde, recloser, aşırı akımı algılama, zamanlama, arıza akımını kesme ve hatı yeniden enerjileştirmek için otomatik olarak kapanabilen kendi içinde bir zeki cihazdır.

Eğer arıza kalıcıysa, recloser genellikle üç ila dört deneme sonrasında kilitleme yapar—böylece arızalı bölümü sistemin geri kalanından izole eder. Bu yetenek, genellikle sadece bir veya iki kısa süreli gerilim titresmesiyle güçün geri getirilmesiyle, herhangi bir saha müdahale olmadan, elektrik şirketlerine önemli miktarda zaman ve işletme maliyetleri tasarrufu sağlar.

Takım gönderiminin kaçınılmaz olduğu durumlarda, reclosers, kesinti etkisini minimize eder ve bakım personelinin arızayı hızlıca bulup servisi tekrar sağlamasına yardımcı olur. Konut, ticari, endüstriyel ve kurumsal müşteriler, kesinti ve ilişkili maliyetlerin azalmasından faydalanır. Bu yüksek seviyede tedarik güvenilirliği olmadan, bilgisayarlar, su pompaları ve otomatik üretim hatları gibi birçok kritik modern yük, güvenilir bir şekilde çalışamaz.

3. Recloser Nasıl Çalışır?

Hat üzerinde bir arıza olduğunda, recloser onu algılar ve otomatik olarak güç akışını keser. Çok kısa bir süre sonra—genellikle sadece anlık bir ışık titresmesine neden olacak kadar kısa—recloser geri kapanmaya ve enerjiyi geri getirmeye çalışır. Eğer arıza devam ederse, tekrar tripler.

Genellikle üç başarısız deneme sonrasında, recloser arızayı kalıcı olarak sınıflandırır ve açık kalır (kilitleme). Bu noktada, elektrik şirketleri ekipleri hasarlı altyapıyı onarmak ve recloseri manuel olarak sıfırlayarak enerjiyi geri getirmek üzere sahaya gitmelidir.

Tipik kalıcı arızalar şunları içerir:

• Yönlendiricilere veya ekipmanlara yıldırım zararı

• Ağaç dallarının hatlara düşerek zarar vermesi

• Pollar veya donanıma araç çarpışmaları

4. Geçici Arızalar Nedir?

Hava yolu dağıtım hatlarındaki çoğu arıza geçicidir. Örnekler arasında yıldırım darbeleri, rüzgarla savrulan yönlendiriciler veya kuşlar veya küçük hayvanlar tarafından momentane temas bulunur. Bu arızalar genellikle güç kesildikten sonra kendiliğinden giderilir ve hatlara kalıcı bir zarar vermez.

Geçici arızaların yaygın türleri:

• Rüzgarın yönlendiricileri çarparak birbirine değmesi

• Yıldırım nedeniyle aşırı gerilim sonucu yalıtıcı yüzeylerde flashover

• Kuşlar, kemirgenler veya diğer hayvanlar tarafından canlı yönlendiriciler ile yerleştirilmiş parçalar arasındaki momentane köprülenme

• Ağaç dallarının kısa süreliğine enerjilenmiş hatlara temas etmesi

• Anahtarlamadan kaynaklanan dalgalanmalar nedeniyle yalıtıcı flashover

Uzun vadeli operasyonel veriler ve saha deneyimi, “trip-and-reclose” fonksiyonunun önemini açıkça göstermektedir. Eğer hat momentane olarak enerjisiz hale getirilirse, arıza kaynağı genellikle ortadan kalkar—bu da başarılı bir reclosing'in oldukça olası olmasını sağlar. Böylece, otomatik devre reclosers, geçici arızalar veya geçici aşırı akımlar nedeniyle dağıtım sistemlerinde uzun süreli kesintileri neredeyse tamamen ortadan kaldırır.

5. Recloser Türleri

5.1 Tek fazlı reclosers

Tek fazlı reclosers, üç fazlı beslemeden ayrılan veya bir dal hatı gibi tek fazlı devreleri korumak için kullanılır. Ayrıca çoğunluğu tek fazlı yükü olan üç fazlı devrelerde de kullanılabilirler.

Kalıcı faz-ye toprak arızası durumunda, yalnızca etkilenen faz kilitlenir, diğer iki üçte birlik sistemin enerji sağlanması devam eder—bu, genel hizmet sürekliliğini artırır.

Büyük üç fazlı reclosers'lara kıyasla daha hafif olması nedeniyle, tek fazlı üniteler genellikle entegre montaj braketleri kullanılarak doğrudan şebek poles veya alttaki dizüstü demir yapılarına monte edilir, bu da ek destek çerçevelerine ihtiyaç duymaz.

Tasarımına bağlı olarak, tek fazlı yeniden kapanış cihazları ya hidrolik kontrol (yeniden kapanış cihazının yağ tankı içinde entegre edilmiştir) ya da elektronik kontrol (ayrı bir kontrol kabinesinde yer alır) özelliklerine sahip olabilir.

Önemli bir nokta, tek fazlı yeniden kapanış cihazları şimdi kesici stili form faktörüyle de mevcuttur. Bu, birincil ve ikincil bileşenler arasında yüksek düzeyde entegrasyonu temsil etmektedir. Bunlar standart füzyon kesici montaj tabanlarına doğrudan monte edilebilir ve genellikle şube devre korumasında kullanılır, tipik olarak nominal akım 200 A'ya kadar olan.

Bir örnek üreticisi S&C Electric Company (ABD)'dir, TripSaver® II ürünü bu türün bir örneğini göstermektedir:

5.2 Üç Fazlı Yeniden Kapanış Cihazları

Üç fazlı yeniden kapanış cihazları, üç fazlı dağıtım hatlarında sistem güvenilirliğini artırmak için kullanılır. Herhangi bir kalıcı arızanın olması durumunda, tüm üç faz aynı anda kilitlenir, bu da büyük üç fazlı motorlar gibi kritik üç fazlı yüklerin dengesiz veya eksik gerilim beslemesi nedeniyle zarar görmesini önler.

Üç fazlı yeniden kapanış cihazının seçimi, gerekli elektriksel dereceler, kesme ve yalıtım ortamı (örneğin, yağ, vakum veya çevre dostu gazlar) ve hidrolik kontrol (birim içinde entegre edilmiştir) veya elektronik kontrol (ayrı bir kontrol kabinesinde yer alır) arasındaki seçim üzerine dayanır.

5.3 İşlem Modu: Üç Fazlı Kesme ve Üç Fazlı Kilitleme

Bu, daha büyük yeniden kapanış cihazlarının standart işlem modudur. Arıza, tek faz-to-toprak arızası, faz-arası arıza veya üç fazlı arıza olsun, her işlem sırasında tüm üç pol eş zamanlı olarak kapanır. Tüm üç fazın kesilmesi ve yeniden kapanması mekanik olarak bağlantılıdır ve tek bir çalışma mekanizması tarafından sürüklenir, bu da senkronize performansı sağlar.

Üç fazlı yeniden kapanış cihazları çeşitli montaj yapılandırmalarını destekler:

• Kulplu montaj çerçeveleri (havada hat montajı için)

• Merkez montaj çerçeveleri (merkez veya platform montajı uygulamaları için)

5.4 Üç-Single Yeniden Kapanış Cihazları

Üç-single yeniden kapanış cihazları elektronik kontrollüdür ve üç işlem modu sunar:

• Üç fazlı kesme ve üç fazlı kilitleme
  Aşırı akım nedeniyle tüm üç faz eş zamanlı olarak kapanır, eş zamanlı olarak yeniden açılır ve aynı sırayla çalışır.

• Tek fazlı kesme ve üç fazlı kilitleme
  Her faz bağımsız olarak aşırı akım kesme ve yeniden açma işlemlerini gerçekleştirir. Eğer herhangi bir faz kalıcı bir arıza nedeniyle kilitleme sırasına girerse veya yerel/uzaktan "kilitleme" komutu verilirse, diğer iki faz da kapanır ve kilitleme sırasına girer, bu da üç fazlı yüklerin uzun süreli tek fazlı çalışmasını önler.

• Tek fazlı kesme ve tek fazlı kilitleme
  Her faz bağımsız olarak kapanır ve kilitlenir, diğerlerini etkilemez. Bu mod, çoğunlukla konut yükleri için veya üç fazlı yüklerin zaten diğer yollarla tek fazlı çalışmayı önleyen koruma altında olduğu senaryolarda kullanılır.

Üç-single yeniden kapanış cihazları, kulplu montaj çerçevesi kullanılarak kulplara monte edilebilir veya merkez çerçevelerine veya doğrudan merkez çelik yapılarına monte edilebilir.

6. Yeniden Kapanış Kontrol Türleri

Bir yeniden kapanış cihazının aşırı akımı algılama, zaman-akım karakteristiklerini seçme, kesme ve yeniden açma işlemleri gerçekleştirmesi ve nihayetinde kilitlenmesi, kontrol sistemi sayesindedir. İki ana kontrol türü vardır: birleşik hidrolik kontrol ve ayrı bir kontrol kabinesinde bulunan elektronik kontrol.

Hidrolik kontrol

Hidrolik kontrol, çoğu tek fazlı yeniden kapanış cihazında ve bazı üç fazlı yeniden kapanış cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kontrol yöntemi, yeniden kapanış cihazının kendisinin bir parçası olarak var olur. Bu kontrol yöntemi ile, aşırı akım, hattı seri bağlı bir kesme bobini tarafından algılanır. Aşırı akım kesme bobini üzerinden aktığında, bobin bir pistonu çekerek, yeniden kapanış cihazının kontaklarını açık konuma getirir.

Zamanlama ve sıra işlemleri, farklı hidrolik odalar veya açıklıklardan geçen hidrolik yağ ile gerçekleştirilir. Daha küçük yeniden kapanış cihazlarında, yeniden açma için gereken enerji, aşırı akım koruma işlemi sırasında seri bağlı kesme bobinin pistonu tarafından şarj edilen yaylar tarafından sağlanır. Daha büyük yeniden kapanış cihazlarında, kapatma işlemi, yeniden kapanış cihazının kaynak tarafındaki hattan gelen gerilimle güç sağlayan ayrı bir kapatma solenoidi tarafından gerçekleştirilir.

7. Mikroişlemci tabanlı veya elektronik kontrol

Mikroişlemci tabanlı veya elektronik kontrol yeniden kapanış kontrol sistemleri genellikle ayrı kontrol kabinesinde kurulur, bu da işletim parametrelerinin herhangi bir zamanda ayarlanmasına olanak tanır. Bu kontrol sistemleri, çeşitli eklentilerle birleştirilebilir ve temel işlevleri geniş bir yelpazede uygulama ihtiyaçlarına göre özelleştirilebilir. Hidrolik kontrol ile karşılaştırıldığında, bu kontrol yöntemleri daha fazla esneklik, daha kolay programlama ve parametre özelleştirme imkanı, gelişmiş koruma, ölçüm ve otomasyon yetenekleri sunmaktadır.

Mikroişlemci tabanlı kontrol genellikle kontrol ayarlarını yapılandırma, ölçüm verilerini kaydetme ve iletişim parametrelerini belirleme amacıyla PC tabanlı arayüz yazılımlarıyla birlikte kullanılır. Kontrol sistemi ayrıca arızanın tespit edildiği yeri bulma, olay kaydı ve osiloskop fonksiyonları dahil olmak üzere birçok analitik aracı sunar. Elektronik kontrol, 1980'lerin ortalarından bu yana çoğu üç fazlı yeniden kapatacılara yaygın olarak uygulanmıştır ve bu cihazların birçoğu bugün bile güvenilir bir şekilde çalışmaya devam etmektedir.

8. Yeniden kapatacı kesme ortamları

8.1 Yağ kesicileri
Akımları kesmek için yağ kullanan yeniden kapatacılarda aynı yağ, ana yalıtım ortamı olarak da kullanılır. Bazı hidrolik kontrol ile çalışan yeniden kapatacılarda aynı yağ, zamanlama ve sayma fonksiyonlarını gerçekleştirmek için de kullanılır.

8.2 Vakum kesicileri
Vakum kesiciler, hızlı, düşük enerjili ark kesmeyi sağlar ve kontakt ve kesici ömrünün uzunluğu, düşük mekanik stres ve yüksek işlem güvenliği gibi avantajları sunar. Ark vakumda söndürüldüğü için, kontakt ve kesici ömrü diğer kesme ortamlarına kıyasla çok daha uzundur. Modeline bağlı olarak, vakum yeniden kapatacının yalıtım ortamı yağ, hava veya epoksi olabilir.