• Sonuç bulunamadı

3. ATS S Đ STEM YAPILARININ Đ NCELENMES Đ

3.3.3 Bile ş ke vektöriyel gerilim (V/Hz)

Büyük bir generatör ve trafo üzerinden beslenen bir motor yüküne ait tek hat şeması

Şekil 3.5’deki gibi gösterilebilir [12]. Motor yükü sistemden ayrıldığında, generatör

bara gerilimine ait genlik ve frekans değişmeden devam edecek, ancak motor

terminal gerilimi değişecektir. Toplam dönüş ataleti bir kaynak gibi hareket ederek dönen ekipmanlara enerji transfer edecektir.

Şekil 3.5 : Büyük bir generatör ve trafo üzerinden beslenen bir motor tek hat

gösterimi [12].

Vs : Sistem voltajı Vm : Motor terminal gerilimi

Kesici açılmadan önce V de yük-tork açısına ba

senkronizasyonu takip etmektedir. Ancak motor sist ve yük karakteristiğine ba

Belli bir süre sonrada sistem gerilimi ile senkron olamayaca gösterilen φ2 açısına ula

arasında motor artık gerilimi ile sistem geriliminin bile oluşacaktır.

Şekil 3.6 :

Ek A.2’de verilmiş olan ANSI C50.41 standardı, motor artık V/Hz ve ana besleme

kaynağı V/Hz arasında, bile

adlandırılan bir değeri

olduğuna karar verebilmek için bile

kavram ilgili standartta

V/Hz değerini saptamak için h

kaynağın genlik, açı ve frekans de

Şekil 3.7 :

25

Kesici açılmadan önce Vs sistem gerilimi senkron hızda dönmekte ve motor gerilimi

tork açısına bağlı olarak φ1 açısı kadar farkla Şekil 3.6 (a)’da gösterildi

senkronizasyonu takip etmektedir. Ancak motor sistemden ayrıldığ

ğine bağlı olarak, motora ait rotor hızı düşmeye ba

Belli bir süre sonrada sistem gerilimi ile senkron olamayacağ

açısına ulaşacaktır. Kesiciyi tekrar kapamak istediğimizde kesici uçları

arasında motor artık gerilimi ile sistem geriliminin bileşkesinden olu

(a) (b)

Şekil 3.6 : (a) Kesici açılmadan önceki faz açısı (b) Kesici açıldıktan sonraki faz açısı [12]

ş olan ANSI C50.41 standardı, motor artık V/Hz ve ana besleme

ı V/Hz arasında, bileşke vektöriyel V/Hz (resultant vectorial V/Hz) diye

ğeri referans almaktadır. Bir bara transfer sisteminin ba

una karar verebilmek için bileşke vektöriyel V/Hz önemli bir de

kavram ilgili standartta Şekil 3.7’de gösterildiği gibi açılanmıştır. Bile

erini saptamak için hem motor artık geriliminin, hem de beslenilecek olan

ın genlik, açı ve frekans değerlerinin bilinmesi gerekmektedir [11].

ekil 3.7 : Bileşke Vektöriyel Gerilim V/Hz ifadesinin elde edilmesi [9]. f : Sistem frekansı (per unit)

Vs : 1 p.u. (sistem frekansında)

Sistem eşdeğeri V/Hz

Vm : Motor Artık Gerilim V/Hz (sistem bazlı)

VR : Bileşke Vektöriyel V/Hz

(Kesici uçlarındaki açık devre gerilimi V/Hz)

Ѳ : Transfer anı öncesi motor barası ve yeni kaynak

arasındaki faz açısı

sistem gerilimi senkron hızda dönmekte ve motor gerilimi ekil 3.6 (a)’da gösterildiği gibi

emden ayrıldığında toplam atalet

şmeye başlayacaktır.

Belli bir süre sonrada sistem gerilimi ile senkron olamayacağı Şekil 3.6 (b)’de

stediğimizde kesici uçları kesinden oluşan bir gerilim

açılmadan önceki faz açısı (b) Kesici açıldıktan sonraki faz açısı [12]

olan ANSI C50.41 standardı, motor artık V/Hz ve ana besleme ke vektöriyel V/Hz (resultant vectorial V/Hz) diye referans almaktadır. Bir bara transfer sisteminin başarılı ke vektöriyel V/Hz önemli bir değerdir. Bu

ştır. Bileşke vektöriyel em motor artık geriliminin, hem de beslenilecek olan

erlerinin bilinmesi gerekmektedir [11].

V/Hz ifadesinin elde edilmesi [9]. V/Hz (sistem bazlı)

(Kesici uçlarındaki açık devre gerilimi V/Hz) : Transfer anı öncesi motor barası ve yeni kaynak

Bileşke vektöriyel gerilim V/Hz ifadesi

.

Bu değer faz açısı, gerilim büyüklükleri ve frekansa ba

transferin gerçekleştirilmesi için kullanmak, bu farkı algılayacak ekipmanın kullanımı

göz önüne alındığında zorlaş

kullanmak, motor ve besleme kayna

farklılıklarının etkisini ihmal etmek anlamına gelecektir.

3.3.3.1 Bileşke gerilimin önemi

Alternatif besleme kaynak gerilimi ile motor bara geriliminin ters fazda oldu motor barasına ait gerilim genli

belirgin olarak düşmediği en kötü durum göz önüne alınabilir [10].

(a)

Şekil 3.8 : Besleme ve motor gerilim vektörlerinin ters fazda olması [13].

Ana besleme kaynağı kesildi

başlayacaktır [13]. Şekil 3.8 (a)’da elektriksel açı yakla

verilmiştir. Şayet bu noktada motor besleme kayna

uygulanan toplam gerilim Vs ve Vm arasındaki fark kadar olup, yakla normal hat gerilimine yakındır. Bu durumda motor kalkı

normal kalkış akımına yakın olacaktır. Ancak,

180 dereceye ulaşması ve Motor gerilim genli

göstermemesi durumunda motor ger

normal hat geriliminin yaklaş

akımları, normal kalkış akımının en azından 2 katı olacaktır. Testlerde normal

transient kalkış akımlarının tam yük akımını

26

ke vektöriyel gerilim V/Hz ifadesi (3.2) eşitliği ile ifade edilebilir

er faz açısı, gerilim büyüklükleri ve frekansa bağlıdır. V/Hz kriterini bir tirilmesi için kullanmak, bu farkı algılayacak ekipmanın kullanımı

ında zorlaşmaktadır [11]. V/Hz kriteri yerine sadece gerilimi

kullanmak, motor ve besleme kaynağı arasında meydana gelebilecek frekan

farklılıklarının etkisini ihmal etmek anlamına gelecektir.

ke gerilimin önemi

Alternatif besleme kaynak gerilimi ile motor bara geriliminin ters fazda oldu

motor barasına ait gerilim genliğinin ana besleme kaynağından ayrıldıktan sonra

i en kötü durum göz önüne alınabilir [10].

(b)

Besleme ve motor gerilim vektörlerinin ters fazda olması [13].

ı kesildiğinde motor yavaşlamaya ve Φ açısı

ekil 3.8 (a)’da elektriksel açı yaklaşık 60 derece olarak

ayet bu noktada motor besleme kaynağına bağlandığında, motora

uygulanan toplam gerilim Vs ve Vm arasındaki fark kadar olup, yaklaş

limine yakındır. Bu durumda motor kalkış akımı, yaklaş

akımına yakın olacaktır. Ancak, Şekil 3.8 (b)’de gösterildiği gibi

ması ve Motor gerilim genliğinin kayda değer bir dü

göstermemesi durumunda motor gerilimi ile şebeke gerilimi arasındaki vektörel fark,

normal hat geriliminin yaklaşık iki katı olacaktır. Tekrar kapama üzerine kalkı

akımının en azından 2 katı olacaktır. Testlerde normal

akımlarının tam yük akımının 8.8 katı ile 10 katı arasında,

(3.1)

(3.2)

V/Hz kriterini bir tirilmesi için kullanmak, bu farkı algılayacak ekipmanın kullanımı maktadır [11]. V/Hz kriteri yerine sadece gerilimi ı arasında meydana gelebilecek frekans

Alternatif besleme kaynak gerilimi ile motor bara geriliminin ters fazda olduğu ve ından ayrıldıktan sonra

Besleme ve motor gerilim vektörlerinin ters fazda olması [13]. çısı artmaya ık 60 derece olarak

ğında, motora

uygulanan toplam gerilim Vs ve Vm arasındaki fark kadar olup, yaklaşık olarak

akımı, yaklaşık olarak ekil 3.8 (b)’de gösterildiği gibi Φ’nın er bir düşüş

ebeke gerilimi arasındaki vektörel fark,

ık iki katı olacaktır. Tekrar kapama üzerine kalkış

akımının en azından 2 katı olacaktır. Testlerde normal

27

sub-transient akımlarının da %50 fazla oranda 13.2 ile 15 katı arasında olduğu

görülmüştür.

Ancak ters fazda, senkron olmayan bir kapatma sırasında transient akımlar

20 katına ve subtransient akımlar da 30 katına çıktığında kesiciler kolayca trip

edebilecektir. Bu subtransient koşullarında, motorlar aynı zamanda aşırı yüklere de

maruz kalmaktadırlar.

Motora etki eden kuvvet (3.3)’de denklem ile gösterilebilir.

F  K i (3.3)

Buradaki değişkenler aşağıdaki şekilde açıklanabilir.

: Kuvvet : Makine sabiti : Kalkış akımı

(3.3)’deki ifadeden, motor kalkış akımının iki katına çıkması durumunda, motorun 4 kat kalkış gücüne maruz kalacağı açık bir şekilde görülebilecektir. Bu kuvvetler,

anormal manyetik zorlanmalara, motor sargılarında, şaftlarda ve kaplinlerde

mekanik şoklara neden olmakta ve bu etkilerin bileşimi ve yorulma neticesinde çok

erken motor arızaları ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Bu kuvvetler stator

sargılarının gevşemesine, rotor çubuklarının zayıflamasına şaft burulmalarına veya

makinanın bulunduğu kaideden kopmasına dahi yol açabilmektedir [10].

3.3.3.2 Bileşke vektöriyel gerilim ve transfer arasındaki ilişki

Tipik bir motor bara modeli Şekil 3.9’da gösterilmiştir [5]. Transfer sırasında her iki

kesicinin de açık olduğu sırada, alternatif gerilim kaynağına ait kesicinin uçlarında bara geriliminin açı ve genlik karakteristiğine bağlı olarak bir gerilim meydana

gelecektir. Önceki bölümlerde ifade edildiği gibi ER değeri ANSI C50-41

standardında belirtilen 1.33 p.u. V/Hz değerini aşmamalıdır. ER bileşke vektöriyel

gerilim V/Hz karakteristiği Şekil 3.10’daki gibi değişim gösterebilmektedir.

Şekil 3.9 : Basitleştirilmiş motor bara modeli [5].

V : Bara Gerilimi

V   : Alternatif besleme

kaynağı gerilimi ve açısı

V : Normal besleme gerilimi

V : Motor gerilimi

Z : Normal besleme empedansı

Z : Eşdeğer motor yük empedansı

Z : Alternatif besleme empedansı

VR : B kesicisi uçları arasındaki açık devre gerilimi

28

Tipik iki baraya ait ER değerinin zaman (periyot)’a göre değişimi Şekil 3.10’da

gösterilmiştir. Her iki eğri de hızlı transfer ve eş-fazlı transfere karşılık gelen iki önemli minimuma sahiptir. Motorlardaki transient torkları minimuma indirgemek

için alternatif kaynağa ait kesici bu iki minimum değerden birinde kapatılmalıdır.

Bara 1 için ER=0.45 p.u. V/Hz değerinde hızlı transfer gerçekleştirilebilir.

Bu nokta şekilde A noktası ile gösterilmiştir ve kesici kapama zamanı için 5 periyot

öngörülmüştür. Bara 1 için 34. periyoda denk gelen ve şekilde B noktası ile

gösterilen ER=0.6 p.u. V/Hz değerinde eş-fazlı transfer gerçekleştirilebilir. Sonuç

olarak ER değerinin daha düşük olması ve daha kısa transfer zamanı gerektirmesi

nedeniyle Bara 1 için hızlı transfer kullanılmalıdır.

Şekil 3.10 : Bileşke vektöriyel gerilim V/Hz ve transfer arasındaki ilişki [5].

Bara 2 için ER=1 p.u. V/Hz değerinde hızlı transfer gerçekleştirilebilir. Kesici kapama

süresi için gene 5 periyot öngörülmüş olup D noktası ile gösterilmiştir.

Bara 2 için ER=0.5 p.u. V/Hz değerine sahip E noktasında eş-fazlı transfer

gerçekleştirilebilecektir. Eş-fazlı transfer tekniğinde faz açısının ilk sıfır geçişinde

transfer gerçekleştirilmektedir. Eş-fazlı transferde Bara 1 için gerekli süre 34 periyot

iken, Bara 2 için gerekli süre 15 peryottur. Bu sonuca göre Bara 2 için en iyi transfer tekniğinin eş-fazlı transfer olduğu görülmektedir. Bu örnekten de açıkça görüldüğü

gibi alternatif gerilim kaynağına ait kesicinin kapama süresine ve bara karakter

yapısına bağlı olarak en iyi transfer seçimi değişiklik gösterebilmektedir.

Şekil 3.10’dan çıkartılabilecek önemli bir sonuçta artık gerilime bağlı transferi ile ilgilidir. Her iki bara yapısı için de ER değeri 1.0 p.u. V/Hz değerine düşmektedir.

Bu yüzden artık gerilime bağlı transfer, motor sistemlerini doğru seçilmiş hızlı veya

eş-fazlı transferden daha büyük ER değerlerine maruz bırakacaktır. Buna ilave

olarak artık gerilime bağlı transfer, hızlı transfer veya eş-fazlı transferden daha uzun

bir süre gerektirmektedir. Bu nedenle, motor transfer sistemlerinde en az transfer transientini sağlamak için hızlı transfer veya eş-fazlı transfer yapısı seçilebilir ve

29

artık gerilime bağlı transfer yapısı bu iki transfer yapısının yedeği olarak

kullanılabilmelidir.

Artık gerilime bağlı transfer, bara geriliminin nominal gerilimin %33 değerinin altına

düşmesi durumunda harekete geçirilir ve alternatif kaynağa ait kesicinin kapatılması

ile sonlanır. Her bir metot, kabul edilebilir değer olan 1.33 p.u. V/Hz değerini

aşmamakla birlikte hızlı transfer veya eş-fazlı transfer metodu kullanıldığında

transient torkları en aza indirgenmektedir. Transfer teknikleri arasındaki doğru seçim

sayesinde maksimum değer kabul edilen 1.33 p.u. V/Hz değerinin oldukça altına

inilebilmektedir.

Ancak Şekil 3.10’da, bara gerilimi ile alternatif gerilim kaynağı gerilimi arasında küçük bir başlangıç faz farkı olduğu ve ana besleme kaynağına ait A kesicisinin açıldığı anda bu farkın değişmediği öngörülmüştür [5].

Oysa, birbirinden bağımsız 3 faktör başlangıç faz açısını belirlemektedir.

i. transfer başladığında Vb ile Va arasında statik bir faz açısı mevcut olabilir,

ii. ana beslemeye ait A kesicisi açtığı anda, Vb fazı bir sıçrama gösterebilir.

iii. ana beslemeye ait A kesicisi açtığındaki sistem kararsızlıklarından dolayı,

alternatif kaynak geriliminin (Va)fazı da değişebilir.

Yukarıda açıklanan 3 faktöre bağlı olarak bileşke faz farkı, hızlı transfer metodunun

kullanılması olasılığını tümüyle ortadan kaldırabilmektedir. Buna ek olarak transfer yapıldığı sıradaki faz farklılığı her defasında farklı olacaktır. Başlangıç açısı, baradaki yüklenmeye ve kontrolümüz dışında olan ünite dışındaki harici şartlardan etkilenmektedir.

Benzer Belgeler