Orta gerilim dağıtım şebekelerinde ve özellikle hava hatlarında, tedarik güvenilirliği temel bir performans göstergesidir. Yıldırım kaynaklı flaşör ve ağaç teması gibi geçici arızaların yanı sıra ekipman yaşlanmasından kaynaklanan kalıcı arızalarla başa çıkmak için mühendisler otomatik anahtarlama cihazları geliştirmiştir.
Bunlar arasında, tekrar kapayıcı ve bölümleyici en temel ve en önemli iki cihazdır ve bunların koordinasyonu klasik yerel mod Besleme Otomasyonu (FA) şemasını oluşturur.
Üç Fazlı Mekanik-Elektronik Bölümleyici
1. Temel Tanımlar ve Rol Konumlandırması
Tekrar Kapayıcı: Kendini koruyan akıllı bir devre kesici
Tekrar kapayıcı, temel olarak birden fazla otomatik tekrar kapama işlemine sahip akıllı bir devre kesicidir. Devre kesici gövdesini, koruma rölelerini, işletim mekanizmasını ve kontrol terminalini tek bir ünitede entegre eder. Arıza akımını bağımsız olarak algılayabilir, açabilir, tekrar kapatabilir ve kilitleyebilir ve kısa devre arıza akımını kesme kapasitesine sahiptir (tipik kesme kapasitesi 12,5 kA ile 25 kA arasındadır).
Temel değeri, önceden ayarlanmış bir açma-kapama-açma sekans mantığı aracılığıyla geçici arızaları kalıcı arızalardan özerk olarak ayırt etmesinde yatar. Yıldırım çarpması gibi geçici bir arıza durumunda, başarılı bir tekrar kapama tedariki geri kazandırır. Kalıcı bir arıza durumunda, birkaç başarısız tekrar kapama denemesinden sonra cihaz açık konumda kilitlenir ve manuel sıfırlama için bekler.
Bölümleyici: Akıllı bir yük altında açma anahtarı
Bölümleyici, temel olarak mantıksal bellek işlevine sahip akıllı bir yük altında açma anahtarıdır. Yük altında açma anahtarı gövdesinden, bir arıza algılama rölesinden (FDR) ve bir kontrol terminalinden oluşur. Kısa devre akımını kesme kapasitesine sahip değildir, ancak kısa devrenin elektrodinamik ve termal gerilmelerine dayanabilir ve bazı modeller kısa devre akımını yapma (üzerine kapama) kapasitesine sahiptir.
Temel rolü, yukarı akış tekrar kapayıcı ile koordineli çalışmak, gerilim kaybı veya akım yokluğunda otomatik olarak açılarak kalıcı arıza bölümünü hassas bir şekilde izole etmek ve kesintiyi mümkün olan en küçük alana sınırlamaktır.
Temel farkın tek cümlelik özeti: tekrar kapayıcı arıza akımını kesmekten sorumluyken, bölümleyici arıza bölümünü izole etmekten sorumludur.
2. Derinlemesine Karşılaştırma: Donanım ve Yetenek Farklılıkları
| Özellik |
Otomatik Tekrar Kapayıcı |
Bölümleyici |
| Cihazın niteliği |
Akıllı devre kesici |
Akıllı yük kesme anahtarı |
| Kısa devre akımını kesme |
Evet (temel yetenek) |
Hayır |
| Kısa devre akımını bağlama |
Evet |
Bazı modeller (bağlar ancak kesmez) |
| Kısa devre elektrodinamik ve termal zorlamalarına dayanım |
Evet |
Evet |
| Bağımsız koruma |
Evet (harici röle gerekmez) |
Hayır (üst akış koordinasyonuna bağlıdır) |
| Otomatik tekrar kapama |
Programlanabilir sekans |
Yok |
| Tipik montaj yeri |
Trafo merkezi çıkış beslemesi, ana hattın başlangıcı |
Kol hattı girişi, uzun hatların orta kesimi |
| Maliyet referansı |
Daha yüksek |
Bir otomatik tekrar kapayıcının yaklaşık üçte biri ile yarısı kadar |
| Uygulanabilir standartlar |
IEC 62271-1, IEC 62271-100, IEEE C37.60 |
IEC 62271-1, IEC 62271-200, IEEE C37.60 |
3. Temel Mantık: İki Cihaz Birlikte Nasıl Çalışır
Tekrar kapayıcı ve bölümleyici koordinasyonu, zaman dizisi koordinasyonu ilkesini takip eder. Amaç, geçici bir arıza için tüm besleyiciyi restore etmek ve kalıcı bir arıza için yalnızca arızalı bölümü izole etmektir. İki koordinasyon mantığı yaygın olarak kullanılmaktadır.
Gerilim-Zaman Tipi Koordinasyon
Bu şu anda en yaygın moddur. Bölümleyici, iki anahtar zaman ayarı tarafından yönetilen, gerilim kaybında açılma ve gerilim restore edildiğinde gecikmeli kapanma özelliklerine sahiptir.
X zamanı (kapanma gecikmesi): bölümleyicinin kaynak tarafındaki gerilimin restore edilmesinden o bölümleyicinin otomatik kapanmasına kadar olan gecikme, tipik olarak 7 s ile 45 s arasındadır (yaygın olarak 7 s, 14 s gibi adımlarla ayarlanır).
Y zamanı (arıza algılama zamanı): bölümleyici kapandıktan sonra Y zamanı içinde gerilim tekrar kaybedilirse, bölümde kalıcı bir arıza bulunduğu kabul edilir; bölümleyici açılır ve kapanma işlevini bloke eder, tipik olarak 3 s ile 10 s arasındadır (yaygın olarak 5 s).
Kalıcı bir arıza için çalışma sırası:
- Arıza oluşur→ tekrar kapayıcı açar → tüm besleyici boyunca gerilim kaybolur → tüm bölümleyiciler otomatik olarak açılır ve sıfırlanır.
- Tekrar kapayıcının ilk tekrar kapanması (yaklaşık 15 s gecikme) → bölümleyiciler X zamanlarına göre sırayla kapanır.
- Arızalı bölümün yukarısındaki bölümleyici kapandıktan sonra, Y zamanı içinde gerilim tekrar kaybolur → o bölümleyici arızalı bölümü tanımlar, açılır ve bloke olur.
- Tekrar kapayıcı tekrar açtıktan sonra, ikinci kez tekrar kapanır (yaklaşık 5 s gecikme) → sağlıklı bölümlerdeki bölümleyiciler sırayla kapanır ve beslemeyi restore eder; arızalı bölüm bloke olduğu için açık kalır, böylece izolasyon sağlanır.
Aşırı Akım Darbe Sayma Tipi Koordinasyon
Bölümleyici, içinden geçen kısa devre akımı darbelerini sayar ve önceden ayarlanmış eşik değerine ulaşıldığında, akımın olmadığı bir dönemde açılır ve bloke olur.
Anahtar ayar kuralı: bölümleyicinin hafıza süresi, yukarı akıştaki tekrar kapayıcının tam tekrar kapanma sekansını tamamlaması için gereken Toplam Birikimli Süreden (TAT) daha uzun olmalıdır. Hafıza süresi çok kısa ise, bölümleyici tekrar kapayıcı sekansını tamamlamadan önce sıfırlanabilir ve koordinasyon başarısız olur.
Kalıcı bir arıza için çalışma sırası (sayma eşiği = 2):
- Arıza oluşur→ tekrar kapayıcı açar → bölümleyici sayacı +1.
- Tekrar kapayıcının ilk tekrar kapanması → arıza hala mevcut→ tekrar kapayıcı tekrar açar → bölümleyici sayacı +1 (eşik değerine ulaşıldı).
- İkinci açmadan sonraki akımsız pencere sırasında, bölümleyici otomatik olarak açılır ve bloke olur.
- Tekrar kapayıcının ikinci tekrar kapanması→ sağlıklı bölümler restore edilir ve arızalı bölüm izole edilir.
Not: bölümleyicinin sayma eşiği, tekrar kapayıcı kilitlenmeden önceki işlem sayısından her zaman daha düşük olmalıdır. Örneğin, tekrar kapayıcı 4 işlem sonrası kilitleniyorsa, bölümleyiciyi 2 veya 3'e ayarlayın.
4. Tipik Ayar Parametresi Referansı
| Parametre |
Tipik değer |
Açıklamalar |
| Tekrar kapayıcı işletim dizisi |
Bir hızlı iki yavaş veya iki hızlı iki yavaş |
Geçici arızalar için hızlı işlemler; aşağı akış cihazlarıyla koordinasyon için yavaş işlemler |
| Tekrar kapayıcı hızlı açma süresi |
0.05 s ile 0.1 s arası |
Anlık, kasıtlı gecikme yok |
| Tekrar kapayıcı yavaş açma süresi |
0.3 s ile 1.0 s arası |
Gecikmeli işlem, aşağı akış cihazlarıyla koordinasyona olanak tanır |
| İlk tekrar kapama aralığı |
0.5 s ile 5 s arası (tipik olarak 15 s) |
Kısa gecikme, geçici bir arızadan sonra beslemeyi geri yüklemek için kullanılır |
| İkinci tekrar kapama aralığı |
5 s ile 30 s arası (tipik olarak 5 s) |
Daha uzun gecikme, arkın deiyonizasyonu için uygundur |
| Bölümleyici X süresi |
7 s ile 45 s arası |
Bölüm sayısına göre kademeli olarak ayarlanır |
| Bölümleyici Y süresi |
3 s ile 10 s arası (tipik olarak 5 s) |
Arıza algılama penceresi |
| Bölümleyici sayma eşiği |
2 ile 3 arası |
Tekrar kapayıcı kilitleme sayısından düşük olmalıdır |
| Bölümleyici bellek süresi |
15 s ile 30 s arası |
Tekrar kapayıcı TAT süresinden uzun olmalıdır |
5. Neden Tüm Besleyici Hattı Boyunca Sadece Tekrar Kapayıcılar Kullanılmamalıdır?
- Maliyet: Bir bölümleyici, bir tekrar kapayıcının yaklaşık üçte biri ile yarısı arasında bir maliyete sahiptir. Uzun kırsal besleyici hatlarda veya çok sayıda branşmanı olan hatlarda, bölüm izolasyonu için bölümleyiciler kullanmak çok daha ekonomiktir.
- Kesinti alanının azaltılması: Tüm besleyici hat boyunca sadece tekrar kapayıcılar kullanılırsa, bir branşman arızası ana hattı devre dışı bırakacaktır. Tekrar kapayıcı ve bölümleyici koordinasyonu sayesinde, arızalar hassas bir şekilde tespit edilebilir ve izole edilebilir ve sağlam alanlar etkilenmeden kalır.
- Basitleştirilmiş O&M: Bir bölümleyici basit bir yapıya sahiptir (yük altında açma anahtarı artı kontrolör) ve O&M maliyeti bir tekrar kapayıcınınkinden (devre kesici artı karmaşık kontrol) çok daha düşüktür.
6. Ortaya Çıkan Zorluk: Dağıtık Enerji Kaynaklarının (DER) Etkisi
Denizaşırı dağıtım şebekelerinde çatı üstü fotovoltaik ve rüzgar enerjisi gibi dağıtık enerji kaynaklarının penetrasyonu arttıkça, geleneksel gerilim-zaman tipi FA yeni zorluklarla karşı karşıya kalmaktadır.
- Ters güç akışı, bir bölümleyicinin arıza yönünü yanlış değerlendirmesine veya gerilim kaybı tespitinde başarısız olmasına neden olabilir.
- Çift yönlü arıza akışı, sayıcı tip bölümleyicilerin mantığını bozabilir.
Yüksek DER penetrasyonuna sahip şebekeler için, gerilim-zaman mantığını yönlü arıza tespiti ile birleştiren uyarlanabilir bölümleyicilerin benimsenmesi veya Besleyici Terminal Ünitesi (FTU) iletişimine dayalı merkezi bir FA şemasına geçilmesi önerilir.
Düzenleyen: Garca
Giriş
