Gerilim trafoları, bağlı oldukları devredeki primer gerilimi, belli oranda küçülterek, bu gerilimle, sekonder terminallerine bağlı cihazları besleyen özel trafolardır.
3.1. Gerilim Trafolarının Yapısı ve Korunması
Gerilim trafolarının primer sargıları, akım trafolarının tersine, çok sarımlı ince tellerden oluşmuştur. Sekonder sargı ise, nominal yükte, kaybın çok az olmasını temin edecek kalınlıkta tel ile sarılmıştır. Sarım sayısı, primer sargıya göre, çevirme oranı kadar azdır. Manyetik nüve kesiti, gerilim trafosunun yükü ile orantılıdır. Faz toprak arasına bağlanan gerilim trafolarında, bir buşing vardır (Şekil – 12a). Faz arası bağlananlarda 2 buşing vardır. Bu tiplere V bağlı gerilim trafoları denir (Şekil – 12b).
Gerilim trafolarının sekonderleri, kısa devre edilmez. Bunun için sekonder devreye koruma sigortaları konulur. 35 kV’a kadar olan gerilim trafolarının primerine de sigorta konmalıdır. Bunların görevi, sadece primerdeki arızaları temizlemektir. Sekonder sargı için sigorta ihtiyaçlarını ortadan kaldırmazlar.
3.2. Gerilim Trafolarının Nominal Gerilimleri
Gerilim trafolarının primer gerilimleri, bağlanacakları devrenin gerilimi göz önünde tutularak seçilir. Faz-nötr olarak bağlanan gerilim trafolarında nominal primer gerilim, şebeke faz arası geriliminin, 1/√3’üne eşit olarak seçilir. Yani faz arası işletme gerilimi, örneğin, 15 kV olan bir şebekede, faz toprak arasına bağlanacak bir gerilim trafosunun primer nominal gerilimi, 15/√3 kV olmalıdır. Hemen anlaşılacağı gibi, faz arası bağlanacak gerilim trafolarında, primer nominal gerilim, şebekenin faz-faz gerilimine eşit olmalıdır.
Sekonder nominal gerilim ise, standartlarda 100 veya 110 V olarak verilmiştir. Sekonder gerilim de, primerin faz arası ya da faz-toprak arası bağlı olma durumuna göre, 100 V yada 100/√3 V olarak verilir.
3.3. Gerilim Trafolarında Polarite
Akım trafolarında olduğu gibi, gerilim trafolarında da polarite önemlidir.
Polarite testi, aynen akım trafolarında olduğu gibidir. Burada da primerde faz gerilimine bağlanan uca karşı gelen sekonder uç belirlenir. Akım trafolarında, düşük gerilimli, az iç dirençli piller ile iyi sonuç alınmasına mukabil, gerilim trafolarında, daha yüksek gerilimli (4,5 – 9 V) pillerle daha iyi sonuç alınır.
3.4. Gerilim Trafolarının Şematik Gösterilişi
Şekil – 13 a,b,c de prensip şemalarındaki; d,e ve f ‘de ise tek hat şemalarındaki gösteriliş şekilleri verilmiştir. TEK sisteminde, harflendirme, primer için, P1 – P2; sekonder için, s1 – s2 şeklindedir.
3.5. Gerilim Trafolarına Bağlanacak Yükler
Gerilim trafolarının da, akım trafoları gibi, hata sınıfları içinde çalışabilmeleri için sekonderlerine bağlanacak yüklerin toplamı, etikette belirtilen değerden fazla olmamalıdır.
Gerilim trafolarının sekonderlerine bağlanacak teçhizatın gerilim devrelerinin yükleri için aşağıdaki değerler örnek olarak verilmiştir.
Voltmetreler : 3,5 VA Watmetreler : 2,5 VA Sayaçlar : 5 – 10 VA Mesafe röleleri : 30 VA
3.6. Gerilim Trafolarının Devreye Bağlanması
Gerilim trafoları, yüksek gerilimde kullanıldıklarından genel olarak üç fazlı ölçme devrelerini ilgilendirirler. Üç tane tek fazlı gerilim trafosu faz nötr arasına (üç faza ayrı ayrı) bağlanırsa, sekonderleri üç fazlı bir sistem oluşturur. Burada da en önemli özellik polaritelerinin doğru bağlanmış olmasıdır. Şekil – 14 a ve b’de doğru ve yanlış bağlanmış üç adet gerilim trafosunun sekonder vektör diyagramları görülmektedir.
Üç fazlı sistemde üç adet gerilim trafosu yerine iki adet gerilim trafosunu uygun bağlayarak sekonderde üç fazlı gerilim oluşturulabilir. Böyle bir şema Şekil – 15’te görülmektedir.
V – bağlı gerilim trafolarında da polaritelerin uygun olması önemlidir. Üç adet gerilim trafosunda ortak nötrler güvenlik gerekçesi ile topraklandığı gibi V bağlı trafolarda da sekonder uçlardan biri topraklanmalıdır. Uygulamada
3.7. Gerilim Trafolarında Ferrorezonans Olayı
İşletme şartlarında, gerilim trafosu sekonderinde, bazen nominal gerilimden daha büyük değerde, çevirme oranı ile ilgisiz gerilimler okunabilir. Bu durum, gerilim trafosu çekirdeğinin doymaya gitmesi ve mevcut tabii kapasitelerin rezonans şartını oluşturması sonucu ortaya çıkmaktadır.
Gerilim trafosu reziftif yükle yüklendiği veya primer şartlar (fiderlerin devreye alınması gibi) değiştiği takdirde bu durum ortadan kalkar.
3.8. Gerilim Trafolarında Gerilim Yükselme Katsayısı
Şebeke şartlarından dolayı, sistemdeki bir arızada, arızalı olmayan fazlarda meydana gelebilecek gerilim yükselmelerine gerilim trafolarının dayanma süreleri, standartlarda belirlenmiştir. Bu şartlar, daha çok sistem nötrünün topraklama şekli ile ilgilidir.
Aşağıdaki Tablo – 3 Türk Standartlarının kabul ettiği değerleri göstermektedir.
Gerilim Yükselme Katsayısı
Süre Gerilim Tr. Bağlama Şekli ve Şebekenin Topraklama Durumu
1,2 Sürekli Faz-nötr veya fazlar arası bağlı.
Sistem iyi topraklı (Efektif top.) 1,2
1,2 Sürekli
30 Saniye Faz-toprak arası bağlı.
Sistem iyi topraklı (Efektif top.) 1,2
1,9 Sürekli
30 Saniye Faz toprak arası bağlı. Sistem direnç veya reaktör üzerinden topraklı.
1,2
1,9 Sürekli
30 Saniye Faz toprak arası bağlı. Sistem nötrü izole veya büyük empedans üzerinden topraklı.
Tablo – 3
İzole karakterli şebekelerde kullanılan gerilim trafoları, faz toprak arasına bağlı olsa bile gerilim yükselme katsayısı 30 saniye süreyle 1,9 seçilmelidir.
Çünkü bu sistemlerde, faz-toprak temaslarında, sağlam fazların toprağa göre gerilimleri, faz-faz gerilimine yükselir.
3.9. Gerilim Trafolarında Hata Sınırları
Hata sınırları her ülkenin standartlarında ayrı ayrı verilmekle birlikte, birçok yönden birbirlerine benzemektedir. Türk standartlarında, ölçme amaçlı gerilim trafoları için % 25 ile % 100 yükleri arasında ve % 80 ile % 120 primer gerilimlerde aşağıdaki tabloda belirlenen hata miktarları verilmiştir.
Duyarlık
Sınıfı % Olarak Gerilim Hatası
(Dönüştürme Oran Hatası) Faz Açısı Hatası
Dakika Santiradyan
Türk standartlarında hata sınırları verilmeyen koruma amaçlı gerilim trafoları için İngiliz Standartlarında şu tablo verilmektedir.
Sınıfı
0,25 – 1 Nominal Yük Katında ve CosØ = 1 değerinde.
Nominal Primer Voltajın 0,05 ile 0,9
Katında. Nominal Primer Voltajın 1,1
Katında.
% Olarak Gerilim
Hatası Dakika Olarak
Faz Açısı Hatası % Olarak
Gerilim Hatası Dakika Olarak Faz Açısı Hatası
3.10. Sipariş İçin Gerekli Bilgiler a. Nominal gerilimi,
34500 100
b. Oranı (V) olacak (--- / --- , 34500 / 100 V) gibi, √3 √3
c. Hassasiyet sınıfı ve kullanma amacı, d. Gücü (nominal yükü),
e. Devreye bağlama şekli (faz nötr veya fazlar arası (V – Bağlı), f. Tipi: Harici, dahili, yağlı, vs.,
g. Adedi,
h. Aşırı gerilim katsayısı (gerilim yükselme katsayısı) Tablo – 3’de, Örnek:
Devreye Bağlama = Faz-nötr olarak
Adedi = 3
Dahili Tip
RÖLELERİN YAPISI ve ÇALIŞMA PRENSİPLERİ 1. GİRİŞ
Seçici bir koruma olmadan günümüzde bir güç sisteminin işletilmesi düşünülemez. Koruma rölelerinin uygulanmasıyla, güç sisteminin herhangi bir noktasında oluşan arıza tespit edilir ve arızalı bölüm sistemden ayrılır.
Arızalı bölüm sisteme bağlı kaldığında, aşağıda belirtilen üç ana etken nedeniyle sistemin bir bölümü yada tümü tehlikeye düşer.
a. Generatörlerin senkronizasyon koşulları kaybetmeleri ve sistemden kopmaları,
b. Arızalı bölümün hasar görme ihtimali, c. Arızasız bölümün hasar görme ihtimali,
Güç sistemi için tehlikeli olmamasına rağmen, tüketiciler açısından önemli olan diğer bir etken de büyük endüstriyel kuruluşlardaki senkron motorların servis dışı kalarak, hayati sayılabilecek fonksiyonlarını yapmama ihtimalidir.
Kısaca korumanın amacı, kesicilerle birlikte güç sisteminin her tip arızadan hızla temizlenmesini sağlamaktadır.
Koruma rölelerinin uygulanmasında, güç sistemi çeşitli bölümlere ayrılır.
Ancak tüm bölümlerdeki korumalarda, beş temel ilke her zaman akılda tutulmalı ve uygulanmalıdır:
1. Güvenirlik: Her tür arızaya güvenilir ve etkin biçimde müdahale edebilmek,
2. Seçicilik: sistemde devamlılığı sağlamak için, sistemden yalnız arızalı bölümün ayrılmasını sağlamak,
3. Hız: En düşük arıza zamanını ve an az teçhizat hasarını sağlamak, 4. Basitlik: En az donanım ve devre ile korumayı gerçekleştirmek, 5. Ekonomi: En düşük harcama ile en fazla korumayı sağlamak.
Röle uygulamasının genel felsefesi, güç sistemini koruma bölümlerine ayırmak ve arızalarda en az miktarda sistem parçasını ana güç sisteminden ayırarak uygun korumayı sağlamaktadır. Koruma bölümleri şunlardır:
1. Generatörler, 2. Baralar,
3. Enerji nakil hatları,
4. Transformatör ve fiderler.
Çeşitli yapıdaki rölelerin fonksiyonlarını ve ayarlarının yapılmasını incelemeden önce, onların iç yapısını bilmek gerekir. Halen elektromekanik röleler çoğunlukta olmakla birlikte, teknolojik gelişmenin gereği olarak bunların yerini hızla elektronik röleler almaktadır.
2. ELEKTROMEKANİK RÖLELER